客车后视镜自动清洗装置设计

闫青龙

(江苏常隆客车有限公司， 江苏 江阴 214400)

客车传统后视镜长期使用后镜面上会布满灰尘，严重影响驾驶员对车后的观察效果，驾驶安全会受到影响。由于客车后视镜安装高度普遍大于1 800 mm，造成手动擦拭困难，劳动强度较高且清洁度较低[1]，同时行车途中或雨雪天气不能驻车清洗，使得镜片清洗工作无法进行。后来虽增加自动加热功能，也仅能对雨水进行蒸发干燥处理，并不能有效去除镜片水渍以及车辆行驶过程中的泥土灰尘，严重影响驾驶员驾驶视线，危险系数增加[2]。本文介绍一种带自动清洗功能的后视镜，重点论述这种镜片清洗装置，能够减小劳动强度，提高清洁度[3]。

1 自动清洗后视镜结构组成

为了解决传统后视镜存在的问题，通过对常见后视镜结构分析，设计出一种减小劳动强度的自动清洗后视镜镜片装置，具体组成部件及结构如图1所示，细节如图2所示。

图1 自动清洗后视镜组成部件及结构

(a) 细节图一 (b) 细节图二

该后视镜具有传统后视镜所具备的所有功能及结构，同时增加镜片清洗装置。包含清洗组件、驱动组件及其他辅助组件，驱动组件作为动力输出驱动清洗组件，并在其他辅助组件的作用下完成对镜片的清洗工作[4]。

1) 清洗组件结构。清洗组件结构组成如图1所示，水泵安装于后视镜水箱内，其通过隐藏于后视镜支架内的注水管分别与镜片上方4个出水喷头相连接；清洁刮片采用无骨橡胶材质，使用卡扣插接于滑动支架上，并与镜片表面相贴合(过盈配合)。

2) 驱动组件结构。驱动组件结构组成如图2所示，电机滑动槽与后视镜壳体刚性连接；高扭矩电机安装于电机滑动槽内(电机可在滑槽内滑动)；半齿轮与电机轴通过花键配合连接；滑动销穿过滑动支架装配于半齿轮侧面上；左右2条齿条与后视镜壳体通过螺栓连接，并在不同状态下分别与半齿轮相啮合。

3) 其他辅助组件。如图1所示，容量传感器紧固于水箱内部，能够及时检测清洗液容量；后视镜壳体上安装有2个红外传感器，用于检测镜面清洁度。

以上所有组件最终通过程序控制，完成对镜面的清洗工作。

2 自动清洗后视镜工作原理

具有自动清洗功能的后视镜系统与传统刮水器系统类似，但性能更优。该装置的突出特点为齿轮、齿条与凸轮组成机械机构，可以大大缩小结构体积，而且清洁刮片行程更长。为避免雨刮臂停止状态下影响驾驶员视野[5]，装置通过对传动机构的优化设计使得雨刮臂在停止状态下不会占用镜片可视区域。

2.1 控制原理方面

该装置采用电动控制或自动控制，使用数据采集系统进行数据采集及控制，避免了模拟控制电路对元件参数的影响。当红外传感器检测到后视镜上出现灰尘或雨水等污垢后，通过电信号方式传输到内置集成线路(PLC)或类似中央控制元件[6]。内部程序对输入数据进行分析判断，并作出相应控制策略。首先启动继电器，整套清洗装置上电工作；再依次启动增压水泵及传动机构，喷淋清洗液，启动清洁刮片；完成对镜面清洁工作后，红外传感器反馈镜面清洁程度，并传递停止信号，清洁刮片恢复原状态，控制操作结束[7]。

2.2 机械传动方面

如图2(b)所示，此传动机构由齿轮齿条机构与凸轮机构组成。在齿轮齿条机构中，高扭矩低速电机作为该机构的驱动器装置，其与半齿轮相连，作匀速圆周运动，持续输出恒定转矩，在一个周期内半齿轮分别与左右齿条相啮合，前期与左侧齿条相啮合旋转0°～175°，此过程在齿轮齿条作用下凸轮机构相对于齿条向下运动，当旋转至175°后半齿轮与左侧齿条开始分离，在175°～185°之间半齿轮与齿条保持分离状态；凸轮机构运动到最低点，在摩擦力作用下保持相对静止状态。此时清洁刮片在凸轮机构作用下抖动，清除镜片上尘土泥垢；半齿轮继续旋转至185°后开始与右侧齿条相啮合，凸轮机构反向运动，到达360°后凸轮机构处于最高点，齿轮齿条机构运行一个完整周期[8]。不断重复此过程，直至装置停止工作。

在凸轮机构中，半齿轮转动时，滑动销在滑槽中作相对滑动。可假设半齿轮相对于齿条静止，半齿轮转动，0°～180°过程中滑动销相对于半齿轮旋转轴持续向下运动至最低点[9]。当旋转至180°后滑动销开始向上运动并一直持续到半齿轮旋转至360°，滑动销运动到该机构最高点，完成该凸轮机构的一个完整周期。

清洁刮片的运动行程为凸轮机构与滑动销行程总和。由于凸轮机构与齿轮齿条机构相互配合，这种配合方式使得该机构在有限的空间内能够最大化清洁刮片的行程范围。

2.3 具体运行方式

运行整套系统，传感器检测到污渍时，玻璃水从镜片上端喷出，驱动器驱动传动轮相对于固定齿条往返运动，滑动销在滑动槽内滑动，并与滑动槽的侧壁接触，带动清洁刮片在镜面竖直延伸方向上直线往返运动，清除镜面上的灰尘[10]；水泵不工作时，能够自动断流，防止清洗液流出。当清洗液减少或耗尽时，内部容量传感器可在驾驶员液晶仪表台页面显示缺液符号，提醒驾驶员添加清洗液[11]。

3 结束语

该客车后视镜自动清洗装置具有视野遮挡率低的突出优势，对后视镜基本功能不会带来任何影响，同时增强了电动控制机动性，能够及时应对车辆行驶过程中的突发状况，大大降低了车辆行驶当中的危险系数。该装置已申报了国家实用新型/发明专利。