1、概述

近些年來,，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,，智能化在人們的生活中越來越普遍，在當(dāng)前的雨刮設(shè)計(jì)中,，也有智能化技術(shù)的應(yīng)用,，可以說，利用智能化技術(shù)設(shè)計(jì)的雨刮器與傳統(tǒng)的雨刮器存在很大的區(qū)別,，在雨刮器的處理器設(shè)計(jì),、機(jī)電驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)等方面都有了很大的改變。除此之外,，運(yùn)用智能化技術(shù)設(shè)計(jì)的雨刮器的系統(tǒng)運(yùn)行性能也有了很大的提升,，因此，本文將結(jié)合新型汽車雨刮的上述特點(diǎn),，對其設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要的介紹,，以期為今后的相關(guān)工作提供一定的參考。

2 汽車雨刮的機(jī)構(gòu)組成及材料工藝

汽車的雨刮主要由機(jī)構(gòu),、刮桿和刮片三部分組成,，其中還包含有直流電動(dòng)機(jī)、四連桿機(jī)構(gòu),、刮水片和減速器等十多個(gè)小部件組成,。雨刮器的工作原理為：當(dāng)按下雨刮器的開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)即啟動(dòng),，其轉(zhuǎn)速會帶動(dòng)蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng),，渦輪蝸桿具有一定的減速增扭作用，在這種作用力的帶動(dòng)下會驅(qū)動(dòng)擺臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng),，從而帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),，再由四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)安裝于車前身圍板上的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行左右方向的擺動(dòng)，zui后由轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)帶動(dòng)雨刮片進(jìn)行左右往復(fù)擺動(dòng),，使其進(jìn)行刮掃擋風(fēng)玻璃的運(yùn)動(dòng),。

雨刮主要包括直流電機(jī)和連桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)組成部分，圖1所示即為直流電機(jī)和連桿機(jī)構(gòu)的組成部件,，其中,，直流電機(jī)主要包括電動(dòng)機(jī)、電機(jī)輸出軸和蝸桿蝸輪等部分,，其制作材料一般會選用特種鋼材料,，并對其表面進(jìn)行特殊處理后，才會用于制作電機(jī),；連桿機(jī)構(gòu)的組成主要包括轉(zhuǎn)軸,、連桿,、搖臂、固定管和固定板等部件,，其制作材料通常為熱鍍鋅板和髙強(qiáng)鋼,。

如圖2 所示為雨刮器的刮桿部分，其主要由刮桿,、臂板,、彈簧、C-Bow,、臂座等幾部分組成,，其中，雨刮器的臂板大多是釆用冷軋板制成,，而臂座的制作材料通常為壓鑄鋁,。

圖3 所示為雨刮器的刮片部分，主要組成部分有簧片,、端蓋,、膠條、接頭,、風(fēng)翼和連接卡頭等,，其中，在進(jìn)行雨刮簧片制作時(shí)需要為其制作防鎊層,；在進(jìn)行材料選擇時(shí),，連接卡頭和端蓋適合選用具有較髙的耐摩擦性能的材料，在現(xiàn)代的制作工藝中,，通常會選用熱塑性工程塑料進(jìn)行制作，因?yàn)檫@種工程塑料具有較髙的結(jié)晶度和較高的密度,，能夠有效的增加連接卡頭和端蓋的耐摩擦性,；而雨刮通常會選用注塑件，因?yàn)槠渚哂畜{強(qiáng)度和髙耐疲勞度,；在進(jìn)行膠條材料選擇時(shí),，通常會偏向于選用的橡膠材料，并對其表面的石墨涂層進(jìn)行一定的鹵化處理,。

3,、傳統(tǒng)汽車雨刮特點(diǎn)與弊端

就我國目前的汽車雨刮刮刷方式而言，總共有4種刮刷方式,，分別為同向刮刷,、對刮、單臂可控刮刷和普通單臂刮刷,。前兩種刮刷方式還可以根據(jù)電機(jī)數(shù)目的不同,，分為單電機(jī)驅(qū)動(dòng)和雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種,。在上述多種刮刷方式中，具備伺服功能的雙電機(jī)對刮模式可以說是當(dāng)前較為先進(jìn)的刮刷方式,。

傳統(tǒng)的雨刮器有如下的特點(diǎn)：

1. 雨刮采用對刮和同向刮刷的方式進(jìn)行布置,，這就使得刮刷面積増大了10%，從而有效的減少了刮刷盲區(qū),。

2. 雨刮片較為符合空氣動(dòng)力學(xué)特性,。在使用后，關(guān)閉雨刮器的狀態(tài)下,，雨刮可以*的收進(jìn)雨刮槽內(nèi),，從而有效的減少了空氣阻力。

3. 在車輛高速行駛的狀態(tài)下,，雨刮片的空氣動(dòng)力學(xué)部件的下壓力會更強(qiáng),，從而有效的避免了下壓力不足而導(dǎo)致的刮刷不凈現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4,、新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

4 . 1 處理器設(shè)計(jì)

在新型的智能汽車雨刮系統(tǒng)中,，處理器可以說是其中zui為重要的組成部分，有著十分重要的地位,。在整個(gè)雨刮系統(tǒng)中,，處理器主要發(fā)揮著處理雨刮轉(zhuǎn)速、控制電機(jī)轉(zhuǎn)速信號,、處理雨量信號等信號的作用,，處于整個(gè)系統(tǒng)的核心地位，因此,，在新型智能雨刮的設(shè)計(jì)中,，處理器的硬件配置就有了更髙的要求。在新型智能雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,，想要滿足以上控制功能,，處理器就要有更高精度的模擬水平，與此同時(shí),，處理器還需要具備髙性能數(shù)字信號處理的能力,。本文中介紹的搭載DSP芯片的處理器，是一款代碼兼容的高性能數(shù)字混合處理器,，它不僅可以對各種外部信號進(jìn)行很好的處理,，還能夠有效地提升智能汽車雨刮系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

4 . 2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在使用zui為普遍的電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要是車載的電機(jī),，這類電機(jī)可以為汽車的雨刮系統(tǒng)提供其所需要的電流,，從而可以zui大程度上保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在對電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的過程中，需要釆用的車載電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片才能夠在zui大程度上保證該電機(jī)驅(qū)動(dòng)為系統(tǒng)提供的zui大驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到30A, 與此同時(shí),，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部集成了電流感應(yīng)模塊和H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,。這樣的設(shè)計(jì)可以有效的保證整個(gè)雨刮系統(tǒng)運(yùn)行的正常性，也在一定程度上滿足了智能雨刮電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行要求,，除此之外,，電機(jī)驅(qū)動(dòng)還具備一定的智能保護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測,，一旦電機(jī)出現(xiàn)異常情況,，就可以及時(shí)的釆取應(yīng)對措施，充分的保證了電機(jī)以及雨刮系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性,。

4 . 3 其他設(shè)計(jì)

除上述的處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)外,，智能汽車雨刮系統(tǒng)還包括很多硬件設(shè)備，比如光電編碼器,、CAN總線結(jié)構(gòu),、DSP外圍電路和JTAG仿真接口等，上述的各種硬件設(shè)備都對新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到了一定的輔助和支撐作用,，可以說,，在新型智能汽車的整個(gè)雨刮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要充分的考慮到其設(shè)計(jì)的全面性,。在雨刮系統(tǒng)中起到重要作用的光電編碼器,，主要的功能是用于電機(jī)角度信號的返回，這樣就有效的實(shí)現(xiàn)了對雨刮的刮刷角度和電機(jī)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測和測量,，在保障汽車雨刮系統(tǒng)運(yùn)行性能和運(yùn)行可靠性方面有著重要的作用,，是新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的重要組成部分。

5,、測試與仿真

5 . 1 測試

對新型智能汽車的單片機(jī)PWM輸出波形進(jìn)行分析,，如圖4所示即為單片機(jī)的PWM輸出波形，其主要的信號參數(shù)包括周期和脈寬兩方面,，其中T1為脈寬,，T1+T2為周期，可以通過調(diào)節(jié)PWM信號的占空比來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)雨刮的同步擺動(dòng),。

5 . 2 仿真

使用simuilkn軟件包對雨刮系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖5所示,，從圖5的數(shù)據(jù)和曲線中可以看出,，自調(diào)整模糊控制響應(yīng)曲線的調(diào)整時(shí)間是.05s, 超調(diào)量是2% ，PID響應(yīng)曲線的調(diào)整時(shí)間是1.55,超調(diào)量是21%;與PID控制器相比較,， 自調(diào)整模糊控制器具有調(diào)節(jié)速度快,，超調(diào)量小，控制精度高等特點(diǎn)。

綜上所述可以看出,，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下,，新型智能汽車雨刮的設(shè)計(jì)和開發(fā)已經(jīng)逐漸的成為了發(fā)展的熱潮，在傳統(tǒng)雨刮開發(fā)和利用的基礎(chǔ)上,，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)制造的智能雨刮更具有使用的*性和先進(jìn)性,，在實(shí)際的使用中更能發(fā)揮其優(yōu)勢，相信在不久的將來,，新型智能雨刮將會有一片光明的發(fā)展前景,。