一种新型汽车外后视镜刮雨器

田鹏 夏道华 张贵阳

摘要：汽车外后视镜对辅助驾驶员了解车后道路信息意义重大，而外后视镜常因各种复杂天气造成镜面模糊导致驾驶员视线不足。本文提出了一套经济、实用的外后视镜雨刮装置系统，在后视镜镜面加装无骨雨刷，利用多连杆机构化回转运动为往复运动，使雨刷能及时有效刮去镜面上的雨滴和灰尘，保障道路行车安全。

關键词：外后视镜；雨刮装置；多连杆机构；行车安全

引言

汽车后视镜是汽车主动安全配置的重要组成部分，在并线、超车、倒车、停车时，驾驶员通常通过后视镜观察后边及两侧的交通状况，因此其重要性可见一斑。然而在雨天、雾霾等恶劣天气条件下，雨滴、尘土往往洒落在汽车后视镜上，影响驾驶员的视线，容易引发交通事故。目前，市场上存在的几种雨刮装置主要包括雨挡、电加热、雨刷器以及涂抹驱水剂、保护膜与防护胶等，但是由于效果不理想以及价格昂贵等多种原因，很难在车辆上广泛使用[1，2，3]。为保障驾驶员足够视线，有效地提高汽车行车安全，本文提出了一套经济、实用的雨刮装置系统方案。

1.雨刮装置实现原理

本着经济、实用的目标，本文提出了一种新型外后视镜刮雨装置。该装置采用多连杆组合机构将电机的驱动力转化为雨刮的往复运动，结构简单，传动稳定，经济适用，能有效地实现后视镜刮雨和除尘功能。

该装置传动原理图如图1所示，1为小齿轮，2为大齿轮，3为曲柄，4为导杆，5为导槽。采用伺服电机驱动小齿轮，通过齿轮传动实现减速，曲柄与大齿轮同步运动，曲柄与导杆铰接，导杆通过导槽限制左右方向的自由度。于是，曲柄转动时，导杆只能沿导槽方向来回运动。雨刮与导杆通过支架固结在一起，这样就将电机的回转运动转化为雨刮的上、下往复直线运动，从而刮去镜面上的露水、积雨和灰尘。

图1 雨刮装置原理图

2.雨刮装置结构简介

该装置由传动装置和电控装置两部分组成。

传动装置置于后视镜后方，其三维模型如图2所示（电机未示出），采用伺服电机驱动小齿轮转动，通过小齿轮与大齿轮啮合实现减速，曲柄与大齿轮同轴，两者同步做圆周运动。与此同时，曲柄通过头部小圆柱镶嵌在导杆的凹槽内，导杆两端通过小圆柱镶嵌在后视镜面板上的导槽内。于是，曲柄做圆周运动时，带动导杆沿导槽方向来回运动。雨刮置于后视镜镜面上，通过L形支架连接在导杆上，这样就将后方电机的回转运动转化为前方雨刮的上、下往复直线运动，从而刮去镜面上的露水、积雨和灰尘，并且，雨刮的行程为曲柄回转半径的两倍，故将曲柄的回转中心设置在后视镜的中心位置。

图2 雨刮装置三维模型

曲柄的长度为刮雨行程的一半，齿轮的参数及电机转速依据雨刮的刮雨速度范围确定。

雨刮的样式对清洁效果影响较大，本装置采用近几年广泛应用的无骨雨刷，它能够提供更大的刮刷面积和更好的清洁效果。无骨雨刷靠一整根导力条来分散压力，使得刮片各部分的受力均匀，可以减少水痕、擦痕的产生，而且可以降低刮片磨损，同时它的质量更轻，使雨刷电机的寿命更长。由于橡胶具有优良的回弹性、绝缘性、隔水性，所以一直是制作雨刷片的材料，汽车后视镜刮片材料应尽可能采用耐磨性、高弹性的氯丁橡胶或更优质材料，以保证其使用寿命，故刮雨片用橡胶作为材料。

目前，在已有的各类机电设备中，直流电机结构的特殊性使它具有良好的启动、制动、和调速性能，直流调速技术已经被广泛应用到各个领域。本装置的电控装置采用基于单片机的直流电机的脉宽调速控制系统，其控制由软件实现[4]。采样、触发、控制均采用数字处理，避免了模拟控制电路对原件参数的影响，并且参数调整简单方便，简化了系统，提高了工作稳定性，同时延长了系统使用寿命。

3.结语

本装置通过一种组合机构将电机的回转运动转化为雨刮的往复直线运动，其具有以下突出优点，采用一对直齿齿轮传动，传动简单，易于生产制造，大齿轮作圆周运动，通过曲轴带动导杆上下往复直线运动，从而使刮雨片刮雨速度平稳，刮雨覆盖面积大，刮雨效果明显；采用单片机控制电机转速，对软硬件进行优化，使系统更加灵敏可靠，能使刮雨装置实现自动复位等功能，从而能够满足后视镜刮雨器的应用要求。

参考文献：

[1]刘建芳.压电驱动自动除雨滴汽车后视镜[P].中国专利，200810503 128，2008：07-16

[2]白云飞.汽车后视镜新技术[J]，百科之窗，2010，（9），30-32

[3]严伯昌.强化汽车后视镜功能的新技术[J]，2007-6

[4]卢春华，姚海燕，张莉. 基于单片机的直流电机调速系统设计[J].硅谷，2009（20）