汽车雨刮器设计基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,汽车雨刮器设计基础知识,1,.,2,.,内容概要,:,系统总述,系统构成与功能描述,工作原理,系统设计与开发,系统发展方向,性能与技术要求,3,.,雪花,水滴,泥、沙和灰尘,昆虫和其它杂物,风窗刮水洗涤系统的重要性,一、系统总述,4,.,风窗刮水洗涤系统布置示意图,一、系统总述,5,.,风窗刮水器发展史,1916,年 倾斜式前风窗玻璃流行，手动刮水器应用于汽车。,1924,年 博世公司开始生产电动刮水器。,1967,年 隐蔽式前窗玻璃刮水器开始流行。,1922,年 卡迪拉克产量超过,20,000,辆。它的成功一部分就是因为其配备的标准风挡刮水器。,一、系统总述,6,.,刮水器按,驱动方式,可分为机械式、真空式、气压式、液压式和电动式。现代汽车一般采用电动刮水器 其优点是结构简单、控制方便。,前风窗刮水器类型,一、系统总述,7,.,三刮臂,双刮臂,单刮臂,按刮臂总成数量,一、系统总述,8,.,用于一般车辆,多用于大型客车货车,风窗玻璃的高宽比,1,：,1.75,风窗玻璃的高宽比,1,：,1.75,按刮臂摆动方向分,一、系统总述,9,.,一、系统总述,20-45,次,/,分钟,用于中、小雨,雪天气,低速,高速,间歇,45,次,/,分,用于大雨雪,天气,约,2-12S,一次,用于蒙蒙细,雨天气,10,.,司机关闭雨刮器时，雨刮臂往往不停在适当的位置，阻碍司机的视线。为解决这一问题，雨刮器设有一个回位开关，控制雨刮器电机。当电机停止运转时，雨刮臂就会停在风窗玻璃下的适当位置。,刮水器的自动复位功能,一、系统总述,凸轮开关,11,.,后雨刮器没有专门的四连杆机构，只在电动机上附加一个紧凑的转换机构，将旋转变为摆动。,后风窗刮水器：,M11,后刮系统示意图,一、系统总述,12,.,洗涤系统的组成,：,风窗洗涤系统,一、系统总述,储液罐,洗涤泵,输水管,喷嘴,13,.,洗涤泵是洗涤系统的核心组成部分。它由永磁直流电机和离心式叶片泵构成一个小总成，一般安装在储液罐上，前后风窗的洗涤泵可以共用，通过电机的正反转来实现。泵的喷射压力约为,70,88KPa,，其连续工作时间一般不超过,1min,。,洗涤泵,一、系统总述,14,.,系统总述,系统构成与功能描述,工作原理,系统设计与开发,系统发展方向,性能与技术要求,15,.,序号,项目,技术标准要求,1,刮刷面积,至少覆盖,A,区域的,98%,，,B,区域的,80%,2,刮水频率,高频,45,次,min,，低频,20,次,min,，,且,45,次,min,，高低频之差,15,次,min,3,刮片复位,刮水器关闭，刮片自动返回至初始位置。,4,压紧力,曲刮,0.12N,cm,，平刮,0.09N,cm,。,5,刮刷效果,初期：,整个刮刷范围内充分刮净，不出现任何刮刷残痕；,5010,4,：整个刮刷范围内充分刮净，不出现任何刮刷残痕；,10010,4,：允许局部出现模糊状刮痕。,6,刮片耐久性,5010,4,次。,二、性能与技术要求,16,.,国别,国标,GB15085,EEC 78-318,美国国家标准,刮水器刮刷频率,高频,45,次,min,，,低频,20,次,min,，,且,45,次,min,，高低频之差：,15,次,min,高频,45,次,min,，,低频,10,次,min,，,且,55,次,min,，高低频之差：,15,次,min,高频,45,次,min,，,低频,20,次,min,，高低频之差：,15,次,min,刮水器的固定,此项空白,刮片的固定结构和固定方法应当保证能够从风挡玻璃外表面拆下刮片以便于手动清洁。,此项空白,标准条款,二、性能与技术要求,17,.,二、性能与技术要求,高低温试验,高低温试验箱,刮水器在,-40,80,温度条件下应能正常工作,金属件的油漆层和塑料喷涂层应无皱缩和起层现象。,18,.,刮水器经,5010,4,次刮刷循环后，应仍符合相关规定；刮水器（除胶条外）经,15010,4,次刮刷循环后，应仍具有工作能力，刮杆对刮片压紧力的变化率应在,15,以内，各零部件不得有明显松动或其它异常现象出现；胶条耐久性不应低于,5010,4,次。,耐久性试验,耐久试验台,二、性能与技术要求,19,.,其他试验及设备,电机连杆耐久性测试,洗涤器耐久性检测,高低温交变箱,二、性能与技术要求,20,.,系统总述,性能与技术要求,工作原理,系统设计与开发,系统发展方向,系统构成与功能描述,21,.,风窗刮水系统的构成：,刮片,刮臂,联动机构,电机及减速机构,三、系统构成与功能描述,22,.,雨刮器的动力源来自电动机。它是整个雨刮器系统的核心。它采用直流永磁电动机，一般与减速机械部分做成一体。减速机构的作用是减速增扭，其输出轴带动四连杆机构，通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。,电机及减速机构,三、系统构成与功能描述,23,.,联动机构分为钢索式和连杆式，现在大多应用连杆机构，连杆机构效率约为,80,90,，刮刷角度在,110,度范围内，而且构造简单，无噪声，耐用，成本低，所以被广泛采用。,联动机构,三、系统构成与功能描述,四连杆机构,24,.,雨刮臂由刮臂头部、刮片弹簧、刮杆和夹持架构成。,刮臂对刮片的压紧力要求：平刮时每厘米刮片压力为,0.09,0.13N,，曲刮时为,0.12,0.16N,雨刮臂,三、系统构成与功能描述,25,.,刮片是雨刮系统的执行器件，它由四连杆机构通过安装在前围板上的转轴来带动刮刷风窗玻璃。材料一般为氯丁橡胶与天然橡胶的合成胶，产品性能和寿命都要满足,GB 15085,中相关的试验要求。,雨刮片,中国,JB3032,81,规定刮片系列长度为：,200,、,225,、,250,、,275,、,300,、,325,、,350,、,400,、,450,、,500,、,550,、,600mm,三、系统构成与功能描述,26,.,雨刮片真正的功能？,不就是将玻璃上的水刮 干净吗？,三、系统构成与功能描述,27,.,其实它真正的功能是将玻璃表面的雨水抹平形成均一的水膜层，使光线顺利穿过，不会产生折射和弯曲变形。,这才是真正的作用,三、系统构成与功能描述,28,.,系统总述,系统构成与功能描述,性能与技术要求,系统设计与开发,系统发展方向,工作原理,29,.,刮水洗涤的操控解析,0.,停止,1.,间歇刮水,2.,慢速刮水,3.,快速刮水,4.,点动刮水,5.,清洗,四、工作原理,30,.,四、工作原理,31,.,低速档控制,把组合开关的刮水手柄打到,“,”,档，电流从蓄电池正极 熔断器 共用电刷 电枢绕组,低速电刷 开关触点 搭铁,四、工作原理,32,.,把组合开关的刮水手柄打到,“,”,档，电流从蓄电池正极 熔断器 共用电刷 电枢绕组,高速电刷 开关触点 搭铁,高速档控制,四、工作原理,33,.,蓄电池正极 熔断器 共用电刷 电枢绕组,低速电刷 开关触点 触点臂,5,铜环,9,搭铁,自动复位控制,四、工作原理,34,.,自动复位控制,四、工作原理,35,.,当组合开关刮水手柄打到间歇档时，间歇刮水控制器开始工作，定时接通低速刮水继电器，刮水器以间歇形式刮水，工作电路与低速电路相同。,间歇时间由间歇继电器控制，,利用电机的回位开关触点与继电,器电阻电容的充放电功能使雨刮,器按照一定周期刮扫。,四、工作原理,间歇运动控制,36,.,系统总述,系统构成与功能描述,工作原理,性能与技术要求,系统发展方向,系统设计与开发,37,.,一、产品设计流程,二、产品运动校核,三、制造工艺流程,四、设计开发案例,五、系统设计与开发,38,.,模具制造,方案评审,选型匹配分析,平台化产品对比,竞争车型分析,标杆车型分析,项目启动,选型方案确定,确定供应商,产品设计开发,数模冻结,设计评审,ET PT,SOP,样件验证,五、系统设计与开发,产品设计流程,39,.,刮水器部件与周边部件的最小间隙确认,风窗玻璃刮水器,CAE,运动分析,风窗玻璃及周边件数模,刮水器系统数模,法规要求及约束条件,刮水器周边最小间隙的技术要求,确定玻璃,A/B,区数模,确定实际刮水面积,理论刮水面积,风窗玻璃刮水器运动校核报告,刮水器运动校核流程,五、系统设计与开发,产品运动校核,40,.,按照,GB 11562,和,GB 11555,有关规定计算出目标车型的,A,、,B,区域的面积。,一、风窗玻璃刮水器刮刷面积校核,1,、理论,A,、,B,区面积,刮水器理论刮刷面积,五、系统设计与开发,产品运动校核,41,.,A,区域：,A,区域是下述从,V,点（即指,V1,和,V2,点），,V1,点和,V2,点分别为椭圆的上下边界点,向前延伸的,4,个平面与风窗玻璃外表面相交的交线所封闭的面积。这,4,个平面是：,（,1,）通过,V1,和,V2,点且在,X,轴的,左侧与,X,轴成,13,角的铅,垂平面。,（,2,）通过,V1,点，与,X,轴成,3,仰,角且与,Y,轴平行的平面。,（,3,）通过,V2,点，与,X,轴成,1,俯,角且与,Y,轴平行的平面。,（,4,）通过,V1,和,V2,向,X,轴右侧与,X,轴成,20,角的铅垂平面。,五、系统设计与开发,产品运动校核,42,.,B,区域,：,B,区域是指由下述,4,个平面所围成的风窗外表面的面积，且距风窗玻璃透明部分面积边缘向内至少,25mm,，以较小面积为准。,(1,）通过,V1,点，与,X,轴成,7,仰角且与,Y,轴平行的平面。,（,2,）通过,V2,点，与,X,轴成,5,俯角且与,Y,轴平行的平面。,（,3,）通过,V1,和,V2,点且在,X,轴的左侧与,X,轴成,17,角的铅垂平面。,（,4,）以汽车纵向中心平面为基准面，且与（,3,）所述平面对称的区域,。,五、系统设计与开发,产品运动校核,43,.,2,、计算实际刮刷面积并对比分析,根据,CAE,运动分析得到的实际图形,五、系统设计与开发,产品运动校核,雨刮及玻璃数模,法规符合性判定,44,.,二、风窗玻璃刮水器最小间隙校核,1,、根据国标有关规定确定风窗玻璃,A,区、,B,区,2,、根据整车有关装配数模，建立刮水器连杆、刮臂等零部件之间的运动关系约束。在刮水器满足刮刷面积的条件下，通过整个过程的运动分析，可得到刮水器与周边件的最小间隙数据（见例图）：,五、系统设计与开发,产品运动校核,45,.,电机曲柄与周边最小间隙,连接杆与周边最小间隙,五、系统设计与开发,产品运动校核,46,.,3,、校核结果,对比实际值和技术要求值，验证目标车型是否满足最小间隙技术要求。,序号,名称,内容,间隙值（,mm,）,1,刮水器连杆,运动过程中与周围零部件的最小间隙,10,2,刮水器刮刷臂,运动过程中与周围零部件的最小间隙,10,3,刮刷臂旋转轴,运动过程中与周围零部件的最小间隙,5,4,后刮水器总成,与周围零部件的间隙,5,五、系统设计与开发,产品运动校核,47,.,五、系统设计与开发,制造工艺流程,48,.,配料,密炼,混炼,过滤,出料,成型,表面处理,分割,刮雨测试,刮片,金属件,金属件冲压,铆中心钉,粉末喷塗,烘烤,拆废边,组装,包装,FQC,检验,出货,轴类精加工,转子组装,冲压转子片,压铸,锌铝合金,压铸机成形,去毛刺，抛丸,五、系统设计与开发,制造工艺流程,49,.,1.,电机生产工艺,工程步骤：,工艺简介：,用高速成形冲床 冲制成电枢铁芯,电枢片成形及电枢铁芯制作,五、系统设计与开发,制造工艺流程,50,.,换向器、轴、转子等,组装,工程步骤：,五、系统设计与开发,制造工艺流程,51,.,工艺简介：,1.,碳刷架与减速箱采用胶钉连接，可以自动调整位置，减少碳刷磨损；,2.,刷握、碳刷的铆合接线，提高了线路的可靠性，而不采用焊接,(,减少虚焊的隐患,),。,电机组装,五、系统设计与开发,制造工艺流程,52,.,电机组装,工艺简介：,1.,滚动轴承又提供轴向、径向支撑使电枢部件支点适当，不会因为转动发热而影响工作；,2.,蜗轮齿形加厚，蜗杆齿形变薄实现等强度平衡。,五、系统设计与开发,制造工艺流程,53,.,2.,联动机构生产工艺,联动机构注塑,工艺简介：,通过注塑机给连杆注塑；做联动机构部件。,工程步骤,:,五、系统设计与开发,制造工艺流程,54,.,工艺简介：,轴、球头与摆杆铆接组装，完成后为联动机构半成品。,工程步骤,:,联动机构铆接,五、系统设计与开发,制造工艺流程,55,.,联动机构组装,工艺简介：,轴套、固定螺钉、摆杆组件半成品组装，完成后为摆杆组件。,工程步骤：,五、系统设计与开发,制造工艺流程,56,.,工艺简介：,摆杆组件、摆臂组件、连杆组件、揺杆组件组装，完成后为联动机构成品。,工程步骤：,联动机构组装,五、系统设计与开发,制造工艺流程,57,.,3.,雨刷生产工艺,工艺简介：,采用自动冲压设备，配套自动送料矫正机，利用连续五金模将钢材进行成型及冲裁。,工程步骤：,支架冲压成型,五、系统设计与开发,制造工艺流程,58,.,支架表面涂装（烤漆）,工程步骤：,五、系统设计与开发,制造工艺流程,59,.,胶条制造,工艺简介：,在液压机上利用上下成对的模具，在模具上放入相应的橡胶块，对模具加温并用压力合并上下模，使生胶硫化形成雨刷胶条的形状，再进行分割处理。,工程步骤：,五、系统设计与开发,制造工艺流程,60,.,雨刷组装,工艺简介：,采用自动流水线，用铆钉、销钉将支架各部分进行连接后穿上弹片及胶条，完成雨刷成品。,工程步骤：,五、系统设计与开发,制造工艺流程,61,.,问题描述：,雨刮刮臂在运动到玻璃下边时与下边胶条干涉，在运动到上方时与侧边胶条干涉。,五、系统设计与开发,系统开发案例,一、雨刮行程大，与玻璃胶条干涉,62,.,影响雨刮行程的因素：,1,、电机曲柄的长度。,雨刮的运动行程大。,五、系统设计与开发,系统开发案例,原因分析：,电机曲柄,63,.,五、系统设计与开发,系统开发案例,影响雨刮行程的因素：,2,、联动机构上的曲柄长度。,连杆曲柄,连杆曲柄,64,.,经过问题车与正常车辆的对比分析，发现雨刮电机上的曲柄长度不一致，正常车辆的雨刮电机曲柄长度为,37mm,，而问题车辆雨刮电机曲柄长度为,37.8mm,。,为确认问题原因，将电机曲柄长度为,37mm,的装到问题车辆上，行程合适。,确认雨刮行程大是由雨刮电机曲柄长度的不同而引起的。,问题确认：,五、系统设计与开发,系统开发案例,65,.,37.8mm,的曲柄是雨刮厂家给其他主机厂配套的产品。雨刮厂家对其不同的产品没有明确的标识区分，生产流程中也没有相应的检验工序。,深入调查得出真因：,五、系统设计与开发,系统开发案例,66,.,1.,配套厂采取专检措施，对操作工进行培训,介 绍不同主机厂产品的区别，防止错装。,2.,我公司检验部门制作检具，对曲柄长度进行专检，防止不合格产品进入生产线体。,解决措施：,五、系统设计与开发,系统开发案例,67,.,问题描述：由于后雨刮电机回位触点与壳体有接触现象，导致内部存在短路故障，造成电机烧保险。,二、后雨刮电机烧,保险,五、系统设计与开发,系统开发案例,68,.,原因分析：,1,、减速箱内回位脚偏长；,2,、回位触点与减速箱底,部间隙过小，只有,0.2mm,；,二、后雨刮电机烧保险,五、系统设计与开发,系统开发案例,69,.,解决措施：,1,、优化回位脚长度，将电机减速箱内回位脚长度减短,3mm,；,2,、对减速箱进行修模处理，使触点处箱体尺寸下降,1mm,。,二、后雨刮电机烧保险,五、系统设计与开发,系统开发案例,70,.,系统总述,系统构成与功能描述,工作原理,系统设计与开发,性能与技术要求,系统发展方向,71,.,智能雨刮,电动雨刮,真空雨刮,手动雨刮,?,六、系统发展方向,72,.,1,、,自动雨刮系统,自动雨刮系统布置图,六、系统发展方向,73,.,自动雨刮系统根据传感器检测到的雨量大小，自动启动雨刮电机，控制雨刮速度，调整间歇时间，免去驾驶员的反复操作，提高驾驶安全性和舒适性。,它是在现有的电动雨刮系统中增加雨量传感器、控制开关和控制器构成的。,六、系统发展方向,74,.,自动雨刮的雨量传感器可分为平面电容式、摄像式和光电式三种。,平面电容式传感器通过改变电阻值的大小来确定是否开启刮水器和对刮刷频率进行调节，但是在控制精确性和可靠性方面存在缺陷；摄像式传感器抗干扰性能好，但受天气和光线的影响很大，技术复杂且只能测雨滴。,六、系统发展方向,75,.,数字格栅式,离散光斑式,雨滴,传感格栅,有效传感面,光电式自动雨刮,六、系统发展方向,76,.,无骨雨刮片采用无骨架浮动自适应弹簧钢,六、系统发展方向,弹片结构，,均匀分散压力使刮片各部分受力平衡，避免传统雨刷器的弊端。它能够使整个雨刮胶条与各种挡风屏完美贴合，刮拭效果极佳。,2005,年欧洲新款车型中,60,都采用了无骨雨刷。,2,、无骨雨刮,77,.,典型传统的雨刷一般都只有,6,到,8,个支点，而无骨雨刮拥有无限个支点。,六、系统发展方向,无骨雨刮片,普通雨刮片,78,.,无骨雨刮片主要有以下优点：,（,1,）与风挡玻璃贴合更好，增强了刮片的抗风表,现并降低风噪，刮刷效果更好。,（,2,）刮片体积小，窄而低，增强司乘人员视野。,（,3,）重量轻、结构简单。,（,4,）刮刷平稳，降低磨损，提高使用寿命。,六、系统发展方向,79,.,无骨雨刮片,圆滑流线型设计符合现代美学的要求，符合空气动力学设计，能在高速行使时有效降低风阻（高达,115 mph,）。,越来越多的整车厂采用,“,无骨雨刮,”,作为它们车辆的原厂配件。相信在不久的将来，无骨雨刮将成为市场的主流。,六、系统发展方向,80,.,3,、隐藏式雨刮,六、系统发展方向,有些汽车采用隐行刮片的刮水器，以降低风阻系数。特殊之处在于雨刮片复位后的位置和间歇档暂停的位置不相同,复位位置更低。,81,.,课程回顾,系统总述,系统构成与功能描述,工作原理,系统设计与开发,系统发展方向,性能与技术要求,82,.,谢谢大家,83,.,