好山、好水、好风光，美人、美车、美时光！都需要清晰的视野来看，如果看到下面这位小姐姐，如果眼镜上有雾、有水珠，各位老司机估计就要怪眼镜了吧！但是，爱开车的你不用担心、不用害怕、不用着急，我们有雨刮系统，无论前风挡玻璃有多脏、有多大的雨，我们都能扫除一切牛鬼蛇神，让你的视野无比的开阔、无比的清晰，让你开心、快乐！
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雨刮系统设计与开发流程
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一、汽车雨刮器的作用
汽车的雨刮器是用来清扫汽车风窗玻璃上和污物的重要装置，雨刮器的存在可以为司机提供开阔的视野，是保障汽车安全行驶的重要措施。因此，雨刮器的合理设计就显得尤为重要。
二、汽车雨刮器的组成
1机构
雨刮机构部分主要包括直流电机和连杆机构，如下图所示。直流电机由电机壳、电机输出轴、变速箱等部件组成，电机部件材料一般采用特种钢，表面经过特殊处理；连杆机构由转轴、连杆、固定板和固定管、摇臂等部件组成，一般采用热镀锌板和高强钢。
2刮杆
雨刮刮杆组成部分如下图所示，一般由刮杆、臂板、臂座、c-bow、弹簧组成。臂板多采用冷轧板，臂座一般是压铸铝。
3刮片
雨刮刮片部分如下图所示，一般由簧片、连接卡头、风翼、胶条、接头、端盖组成。簧片需要做防锈层，连接卡头和端盖要求具有良好的耐摩擦性能，一般采用高密度、高结晶度的热塑性工程塑料；风翼和接头是强度、耐疲劳较高的注塑件；胶条一般采用优质橡胶，表面通常是经过卤化处理的石墨涂层。
三、汽车雨刮器的分类
四、雨刮器总成
当司机按下雨刮器的开关时，电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭驱动摆臂，摆臂带动四连杆机构、四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。
五、汽车雨刮器的设计流程
1可行性分析
本阶段是产品开发的前期，主要是针对法律法规、初始A面等输入做布置方面的前期可行性研究分析，根据分析的情况输出分析结果报告，提出产品设计改进意见。以下列举了雨刮涉及的国内外相关法规标准要求，针对不同的国家和地区在雨刮设计布置时都必须予以考虑。
2产品系统设计
这是雨刮系统设计开发最为重要的阶段，此阶段需要根据市场部门的具体配置需求，H点（指三维H点装置的躯干和大腿的铰链中心）的要求，风挡玻璃数据、与车身装配的边界条件等作为设计输入。
有了完整的设计输入后，首先要选择合适的雨刮电机，雨刮电机有励磁式和永磁式两种，选择时要充分考虑维修便利性，接插件插拔方便，解锁扣应尽量朝外侧设计的原则。通常要做到：通风盖板或通风盖板进气格栅拆卸后，前雨刮电机机构可直接从钣金空腔内取出，尽量不再拆卸其他零件；后门饰板拆除后，后雨刮电机机构可直接从板金空腔内取出，尽量不再拆卸其他零件。在做雨刮机构的布置时，必须要充分考虑以下六个方面的因素：
A. 雨刮机构的布置应充分考虑到系统性能；
B. 雨刮机构的检查要考虑到其运动情况，并应检查包络面与周边零件的干涉情况。一般情况下，对于运动件之间的间隙要求大于12m，对于静止件之间的间隙推荐大于8mm；
C. 关注白车身安装点的刚度和公差、转轴的角度、电机功率等；
D. 连杆尽可能做成直线型，转轴、衬套座安装点与连杆尽可能在一条直线上；
E. 雨刮机构的布置需要考虑流水的路径，流水路径应避开电器件、易腐蚀零件等；
F. 布置要满足行人保护的要求。
1）刮刷区域的定义与刮刷设计
刮刷区域是指风窗玻璃外表面特定范围内，刮片能刮到的面积。设计刮刷面积是指理论计算所得到的刮刷面积；实际刮刷面积是指刮片以最高频率工作时，刮片从一端的极限位置运动到另一端极限位置，在风窗玻璃外表面上所刮刷面积。
现结合左置车前后风窗，来说明雨刮刮刷区域与风窗边界的设计尺寸参考极限。下图所示是刮刷区域与前风窗的主要边界尺寸，这些区域尺寸在刮刷设计和刮刷区域布置定义时是要充分加以考虑的。
刮刷区域其他需要关注的尺寸，如下图所示：
刮刷区域与后风窗主要边界设计尺寸参考限值，如下图所示，这也是在刮刷区域布置定义时需要充分考虑的。
雨刮的设计应满足以下六个方面的设计要求：
A. 雨刮刮片顶端到进气格栅和A柱之间的最小间隙要求；
B. 乘客侧的刮片进入驾驶侧刮刷模式时，和驾驶员的眼椭圆之间的间隙至少要100mm；
C. 雨刮机构的输出轴方向的公差应该作为关键尺寸考虑；
D. 雨刮机构的安装点允许有1mm以内的公差；
E. 雨刮机构轴花键处的位置度公差不能超过2mm；
F. 雨刮的扭转角是关键尺寸，公差在2度以内，刮臂顶部的压力也要作为关键尺寸，公差在8以内。
2）各设计参数的选择和要求
A. 对风窗玻璃曲率的要求
a. 最小曲率半径≥2000mm；b. 最大曲率半径≤10000mm；c. 高斯曲率>0
B. 攻击角要求
攻击角是指雨刮胶条中心平面与经过玻璃接触线之间的平面之间的夹角，是由雨刮器输出轴角度、刮杆扭转角、刮杆压力以及玻璃曲面等因素综合决定的一个雨刮参数。它与雨刮刮净度、噪声等雨刮评价指标有非常重要的关系，是雨刮最重要的参数之一，如下图所示，攻击角通常选择在-6°~+6°之间。
攻击角启动角度应尽量小于3°，翻转点应控制在刮刷角度的1/3~2/3之间。如下图所示：
攻击角线梯度及角梯度如下图所示，每100mm刮片长度的线梯度变化不超过1°、每10°刮刷角的角梯度变化部超过3°。
C. 升降角
升降角是指刮杆在玻璃上运动时接头处相对于输出轴法平面距离的变化值。如下图所示，升降角的范围控制在：0°~6°，以高度为单位或以角度为单位来表达。
D. 雨刮刮片的外观选择
通常前后雨刮的刮片有传统刮片、平刮片、仿平刮片可供选择，选择时尽量符合整车开发对造型和成本的要求。
3产品验证
产品验证主要通过试验和实际装车匹配来实现，通过试验过程中或者装配过程中发现的各类问题，及时分析原因并改进，形成开发经验总结。
1）耐久试验
刮刷质量需要通过模拟实车的耐久试验来进行验证。这是所有试验中最重要的试验，要求做几十万次的高速湿刮和低速湿刮，湿刮和干刮穿插进行，稍作复位停顿，前雨刮通常在50万次后更换刮片，后雨刮通常在25万次后更换刮片。具体要求如下：
A. 刮净度不小于9级，试验后刮净度不小于6级；
B. 何情况下，刮片都不能和周边零件接触导致损坏；
C. 刮片的长度方向，从内刮到外刮，刮片都应该很好的和玻璃贴合匹配，在刮片的寿命周期内，不能出现和玻璃不贴合的情况；
D. 新的刮片和平行于车中心风速达到最快整车速度80%以上，但不能超过160kmh的条件下，需要能够达到刮刷FMVSS104Q98的要求，85的整个需要被刮的区域，刮刷质量需达到9级以上，具体雨刮等级要求如下表所示：
2）盐雾试验
盐雾试验主要考核雨刮总成的耐腐蚀性能，可以根据ISO9227进行试验，一般情况下要求：
A. 刮杆≥480h
B. 刮片≥240h
C. 机构≥72h
时间可以根据汽车生产厂商具体要求而定。
3）ELV有害物质检测
根据欧盟ELV指令、REACH法规的最新状态，雨刮产品各零部件检测必须满足，所有零部件和材料中不得使用危害人身健康和污染环境的危险物质，危险物质的名称、编码和限值按有关国家和地区的法律法规的规定或相关国际权威组织的规定，有害重金属及有害阻燃剂禁止在零件制造过程中故意引入，如铅Pb、Hg、镉Cr、及多溴联苯（PBB）和多溴二苯醚（PBDE）。
4）高速性能试验
一般是在公共高速公路或试验场高环进行，在本项试验所规定的速度范围内，对雨刮器刮片运行状况，雨刮器刮片在挡风玻璃上无法正常运行而导致的异常，运行范围内刮净不良及雨刮器刮片噪声等问题进行检查，不得出现导致顾客不满的不良现象，主要包括：
如果出现会导致顾客不满的事项，就要即刻纪录下当时的行驶车速。进行本项测试时，雨刮器刮臂刮片不得受损。
5）EMC电磁兼容
雨刮电机均要求进行零部件级电磁性能测试，需要在实验室进行瞬态传导发射测试，辐射发射试验，传导射频测试，所有测试结果都应该满足行业或者主机厂的特定要求。
4产品认可
本阶段是基于前两个阶段雨刮产品开发和产品验证结果的基础上，对雨刮产品是否具备批量生产条件的最终鉴定，此时必须要有合格的尺寸报告、材料报告、试验报告，根据这些报告就可以正式出具产品认可合格报告，这就是为产品的批量生产提供了准生条件。
5持续改进
持续改进的信息一般来自客户抱怨、市场反馈，例如有刮片异响，这可能跟攻击角变化、刮杆压力值、玻璃表面质量、刮片材料等有关；又例如机构噪声，这可能跟电机噪声、连杆机构运动干涉、机构安装稳定性差、隔音减震的橡胶垫圈和隔音垫摩擦等有关；再如雨刮刮不干净，这可能跟客户使用不当、没定期保养和更换刮片、质量不满足设计要求等有关。可以针对典型的案例，进行深入的分析调查，快速实施改进方案，既可以提高原产品的质量和信誉度，又可以为以后的研发总结经验。
六、新型汽车雨刮系统的设计
1处理器设计
在新型的智能汽车雨刮系统中，处理器可以说是其中最为重要的组成部分，有着十分重要的地位。在整个雨刮系统中，处理器主要发挥着处理雨刮转速、控制电机转速信号、处理雨量信号等信号的作用，处于整个系统的核心地位，因此，在新型智能雨刮的设计中，处理器的硬件配置就有了更高的要求。
在新型智能雨刮系统的设计中，想要满足以上控制功能，处理器就要有更高精度的模拟水平，与此同时，处理器还需要具备高性能数字信号处理的能力。
2电机驱动设计
在对电机驱动设计的过程中，需要采用专用的车载电机驱动芯片才能够在最大程度上保证该电机驱动为系统提供的最大驱动电流可以达到30A，与此同时，电机驱动的内部集成了电流感应模块和H桥电机驱动电路。这样可以有效的保证整个雨刮系统运行的正常性，也在一定程度上满足了智能雨刮电机驱动的运行要求，除此之外，电机驱动还具备一定的智能保护功能，可以实现对电机运行状态的检测，一旦电机出现异常情况，就可以及时的采取应对措施，充分的保证了电机以及雨刮系统运行的安全性和可靠性。
3其它设计
智能汽车雨刮系统还包括很多硬件设备，比如光电编码器、CAN总线结构、DSP外围电路和JTAG仿真接口等，上述的各种硬件设备都对新型智能汽车雨刮系统的正常运行起到了一定的辅助和支撑作用。
在雨刮系统中起到重要作用的光电编码器，主要的功能是用于电机角度信号的返回，这样就有效的实现了对雨刮的刮刷角度和电机转速的监测和测量，在保障汽车雨刮系统运行性能和运行可靠性方面有着重要的作用，是新型智能汽车雨刮系统的重要组成部分。
七、汽车雨刮器的性能要求
1区域确定
1）A区域的确定
A区域是下述从V点（即指V1和V2点），V1点和V2点分别圆的上下边界点，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个平面分别是：
A. 通过V1和V2点且在X轴的左侧与X轴成13°角的垂平面。
B. 通过Ⅵ1点，与X轴成3°仰角且与Y轴平行的平面。
C. 通过V2点，与X轴成1°°俯角且与Y轴平行的平面。
D. 通过V1和V2向X轴右侧X轴成20°角的铅垂平面。
2）B区域的确定
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內至少25cm，以较小面积为准。
A. 通过V点，与X轴成7°且与Y轴平行的平面。
B. 通过V2点，与X轴成5°俯角且与Y轴平行的平面。
C. 通过Ⅵ和V2点且在X轴的左侧与X轴成17°角的铅垂平面。
D. 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。
2性能要求
3国内外性能要求对比
八、结语
从1903年，发明的最早的手动雨刷器，到1923年现代雨刮由博世研发出并正式在汽车上安装，到沿用至现在的电动雨刮也基本一样。汽车雨刮对车来说十分重要，尤其在雨雪或相对恶劣的天气，看不清路面，极易对自己或他人造成危害。老司机们都知道有时危机都是一瞬间的不留意所造成的，所以清晰的视觉是开车安全的基础，好的雨刮能减少驾驶员的疲劳感，增加雨天驾驶员的视觉效果和清晰度。
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