占泽晟

（上海汽车集团股份有限公司 技术中心，上海 201804）

汽车雨刮器是用来刮除附着于车辆挡风玻璃上的雨雪及灰尘的设备，能改善驾驶员的能见度，从而增加行车安全。

雨刮按照刮刷的型式，可以分为顺刮式、对刮式、单刮臂式。按照刮片的型式，可分为有骨雨刮和无骨雨刮。按电机的型式，又可分为普通式和智能式。本文主要针对最常见的连杆机构传统雨刮布置方法进行探讨研究。

1 雨刮布置影响因素

1.1 雨刮挂刷区

在雨刮布置之前，首先需要确定雨刮刮刷率的要求，是要满足国标、欧标、美标还是企业标准。

国标15085与欧标EEC 78/318对雨刮刮水器的刮刷率要求是刮水器的刮刷面积应覆盖A 区域的98%以上，B 区域的80%以上。

美标 FMVSS对刮水器的刮刷率要求是刮水器的刮刷面积应覆盖 A 区域的 80%以上，B 区域的94%以上，C区域的99%。

本文选用国标 GB 15085刮刷率的要求进行布置研究。

1.2 挡风玻璃曲率

玻璃曲率会影响到雨刮刮片是否能将玻璃上的附着物，如粉尘、水滴等刮除干净。

前雨刮对前风挡玻璃曲率要求为（1）无骨雨刮：2 000 mm≤最小曲率半径≤8 000 mm；（2）有骨雨刮：1 500 mm≤最小曲率半径≤10 000 mm；（3）后雨刮对后风挡玻璃曲率要求为刮刷区域的曲率≥1 700 mm。

1.3 攻击角

攻击角是雨刮设计中一项重要的影响因素，雨刮片的中心线与玻璃法线的夹角称之为攻击角。攻击角目前没有标准和法规规定，一般设计值在-5°～+5°。

1.4 边界数据

前雨刮布置要求的周边数据包含：前风挡玻璃、前防火墙、流水槽、空调进气格栅、发盖。但在初期的时候，所需数据可能会不全，可以用断面替代分析。

2 雨刮机构布置

2.1 雨刮零件的定义

雨刮机构主要包括电机、连杆机构、雨刮轴、刮臂及刮片，如图 1所示。前期需要确定雨刮系统中哪些零件是选型件，哪些是新开发件。

图1 雨刮组成

2.2 初选刮片长度

刮片因其形式不同（有骨/无骨）而有不同的长度系列，不能随便选用。但是一般来讲，主刮不宜超过600 mm，副刮不应超过550 mm。否则会增加电机的驱动阻力，雨刮在工作的时候会出现晃动、异响现象。

本文选用主刮600 mm，副刮450 mm的无骨雨刮进行布置研究。

2.3 确定刮刷起始位置

主副刮刷的起始位置，参考图2进行确定。

图2 刮刷起始位置定义

其中，1为副刮到 A柱或玻璃胶条的距离；2为副刮距离风挡装饰件距离；3为主刮距离风挡装饰件距离；4为主刮与副刮间距；为三种情况：若玻璃卡条和玻璃面平齐，则=胶条刃口宽度；若玻璃卡条高于玻璃面，配置为无骨雨刮，则= 10 mm；若玻璃卡条高于玻璃面，配置为有骨雨刮，则=5 mm。

2.4 初定输出轴位置

通常主轴与副轴的间距不小于450 mm，雨刮输出轴向的定位需要根据流水槽数据确定。雨刮轴到风窗下横梁边界的间隙不能小于22 mm，如图 3所示。若小于这个尺寸，空调进气格栅局部会容易出现断裂。雨刮轴方向取与近端玻璃法向同向。

图3 输出轴位置

2.5 刮片运动轨迹

刮片和输出轴初定后，绕输出轴旋转刮片，得到其在玻璃上的轨迹。雨刮轨迹应满足要求：

其中，1为主刮旋转角度；2为副刮旋转角度；5为主刮与A柱或胶条的距离；6为上端与黑边边界间隙；7为副刮覆盖主刮区域。刮刷区域如图4所示。

图4 刮刷区域

2.6 刮刷区域校核

在确定初步的雨刮刮刷区之后，需要检查刮刷区是否满足刮刷率的要求。通常初定的刮片、主轴位置无法满足刮刷率的要求，需要重复调整刮片的长度及主轴的位置直至完全满足。

2.7 雨刮与周边件间隙检查

在得到满足雨刮率的雨刮片位置和雨刮轴数据后，开始细化雨刮数据，完成初版雨刮结构数据。使用细化后的数据，校核与周边件的间隙，需要满足下面所列要求。若不满足，则需要重复调整数据直至完全满足要求。雨刮与周边件间隙如图5所示。

图5 雨刮与周边件间隙

（1）雨刮接头、摇臂与格栅开口≥8 mm；

（2）雨刮电机安装点与周边件≥5 mm；

（3）电机与流水槽≥10 mm，考虑防浸泡，此间隙不能小于30 mm；

（4）刮臂、刮片与通风盖板≥10 mm；

（5）雨刮臂C型簧与玻璃或格栅≥10 mm；

（6）输出轴与空调格栅盖板≥8 mm；

（7）雨刮接头运动包络与周边件≥10 mm；

（8）连杆运动包络与周边件≥10 mm；

（9）主刮片与风挡处VIN码≥8 mm。

3 雨刮对行人保护的影响

3.1 变形空间

雨刮作为汽车前端外饰件，对车辆行人保护性能有较大影响。合理地设计雨刮摆臂形状和雨刮布置位置，可以减小其对行人保护的不利影响。同时，为了减轻因头部直接撞击到雨刮固定轴（硬物）带来的伤害，雨刮固定轴周围应具有足够的变形空间。全球统一汽车技术法规要求：1+2＞60 mm；EuroNCAP要求：1+2＞80 mm。若雨刮为可溃式的，则只需考虑雨刮设计安全间隙即可，如图6所示。

图6 变形空间

3.2 雨刮臂的确定

确定雨刮布置空间之后，还需考虑雨刮臂的位置形态，一般要求雨刮刮臂位于发盖投影面内的部分应尽可能少。试验时，发盖下方的雨刮部分，会减少发盖的变形空间。因此，很多雨刮刮臂局部会设计成弯折的L型，如图7所示。

图7 弯折L型雨刮臂

4 造型及其他零件布置要求

4.1 造型及性能确认要求

为考虑美观性，雨刮布置应该在玻璃下黑边区。要求从车内眼椭圆上切点透过黑边，雨刮臂不能被看见，并且黑边高于仪表板不应超过20 mm。主副雨刮刮线顶端高度应尽量一致，副刮稍低。主刮刮线终止位置与A柱应尽量平行，顶端稍靠外。主刮刮刷顶部距离玻璃上黑边距离不应大于30 mm。如图8所示。

图8 雨刮及相关零件

4.2 对风挡处外置摄像头、雨量传感器的影响

如今，汽车已经成为人们生活中不可或缺的工具，成为了日常生活的一部分。人们对于汽车智能驾驶功能要求也越来越丰富，例如高级驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistance System,ADAS）的前向摄像头模块、超级高速公路驾驶辅助的前视摄像头、行车记录仪、雨量传感器等，都需要布置在雨刮刮刷区域内。故刮刷运动轨迹上方留白区域越小，则摄像头、雨量传感器的位置就可以布置得越往上，内视镜多功能罩盖尺寸就可以相应做小，提升车内通透感。

5 总结

雨刮系统布置，是整车设计开发中很重要的一项布置工作。因与造型相关因素直接相关，如发盖的后沿，A柱下端与发盖的对接型式，以及雨刮外露、留白状态等，故在造型初期就要开始布置。另外由于涉及的零部件比较多，且比较复杂，所以需要花费比较多的时间来反复调整数据以满足相关要求。