汽车前挡雨刮系统设计

基泄攻沉尸学术研究会（浅论）

汽车前挡雨刮器设计

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摘 要

随着汽车技术的逐步完善，雨刮器早就已经成为了汽车上面不可缺少的重要部

件。在国家标准中是作为安全特性的零部件要求。自有汽车以来，道路交通的事故率

在雨天要比在平日里多出许多，雨天的行驶过程中的安全特性大大降低，除了制动部

件等主动安全系统外，在车外工作为驾驶员创造良好视野的前挡雨刮器也是非常关键

的因素。在雨天环境中，驾驶员需要足够清晰的视线和足够宽阔的视野才能保证行驶

过程中的安全，但往往由于雨刮器的疏于维护或损坏，导致了危急时刻的视线阻碍，

无法做出正确的判断以至于错过了最佳规避危险的良机。

由于雨刮器的外部工作环境非常复杂，其日晒雨淋，大风，灰尘，飞虫，油污等

外部不定的物质都会对雨刮的性能产生不良影响。除了对驾驶员使用的体验，如视觉，

听觉等感官有较大的影响外，其使用寿命往往会比较短。尤其是雨刮片，其本身就是

易损物件，在设计中需要考虑到使用寿命以及刮净度质量等方面的影响。本文将就前

挡雨刮器的设计方法进行展开讨论和解读。从雨刮的发展历史，基本原理，常见的雨

刮器形式，到雨刮器的结构设计逐一展开。文中也会介绍一下其中涉及的主要工具包

括了CATIA，可视化模拟等通用或特制的雨刮器模块开发工具，来说明开发雨刮器所

必须的专业性。

由于时代的变迁，现在的汽车不断地追求舒适性以及紧凑性，以至于留给雨刮器

系统的车身空间越来越小，我们需要根据实际的车身环境设计出多样灵活的雨刮器。

通过成熟的四连杆理论，如何有效的运用紧凑而可靠的连杆机构传递力矩供雨刮工

作，也成了当前开发过程中的一个费时费力的难点。但随着科学的进步，现代雨刮器

的开发工作已经可以通过专门的工具软件实现开发的质量并大大缩短了开发周期，本

文将主要围绕雨刮器的高效现代设计方法展开论述。

关键词：雨刮器，攻击角，三维建模，雨刮臂，雨刮片，传动杆系统 基泄攻沉尸学术研究会（浅论）

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Vehicle Front Wipe System Design

ABSTRACT

As the car technology gradually improve, wiper system has become an indispensable

component. It is trade as an security feature parts in the national standard requirement.

Investigate its reason is that ever since the car existing in our life, the road traffic accident

rate is much higher in the rainy days than the normal days. Driving in rainy days become a

much danger. Beside the safety parts such as brake components, wiper system is a very key

system to work for the driver to create a good view in the vehicle. In rainy conditions, the

driver needs a clear enough view to guarantee his safety during driving on road. But usually,

the neglect of maintains the wiper blade will lead to the danger of blocking the line of sight,

the driver will be unable to make the right judgment and missed the best opportunity for

avoiding dangerous.

The wiper working environment is very complex. Material which is like strong wind,

dust, insects, oil pollution will lead to a bad performance of the wipe quality. The

experience of the pilot will be affected by visual, auditory and other sensory, and the wiper

system service life tend to be shorter, wiper blade in particular. So, in the design, need to

take into account the service life and maintenance cost, etc. This article will discuss the

design of the front wiper method. Starting from the basic principle of wiper, then common

forms of wiper system, and the structure design related process will also be included. Main

tools including the CATIA, visual simulation, which is general or special module

development tools, will illustrate the professional development of wipe system.

Due to the change of The Times, more compact and comfort car design wanted by

people. At the same time, less and less space for wiper system to locate in vehicle. We need

develop more flexible wiper system according to the actual environment. How to use the

compact and reliable linkage to transmit the motor torque for wiper working by the theory

of four-bar linkage? Which has become a big difficulty topic in the current development.

But with the development in computer technique, there is special software tools available.

With that tools we can improve our design quality and decrease the development life cycle.

The article will discuss that how to using the modem way for designing a wiper system

with high efficiency and low risk.

Key words: wiper system, attack angle, 3D modeling, wiper arm, wiper blade, linkage

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汽车前挡雨刮器设计

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1 绪论

汽车前挡风窗玻璃的雨刮系统是重要的安全件，用于在雨天，雪天维护驾驶员的

视野，以保证在恶劣天气环境的行驶安全。各个国家或地区针对雨刮器都有强制性的

标准。雨刮器的结构设计随汽车工业的发展也在经历着翻天覆地的变化，比如传动结

构由连杆式正向直驱型转变，由传统机械式向智能化转变。各大整车厂商也对最终表

现的刮净度和舒适度各自提出了更高的要求，然而要达到这样的要求，雨刮器的设计

难度与日俱增，该技术至今没有被国内的企业所掌握，甚至在互联网上都没有相关的

资料来讲系统设计的方法，属于国内汽车零部件开发的空白之一。

在主机厂对雨刮器的要求越来越高的背景下，雨刮器的设计正在变得越来越复

杂。如何设计好一个雨刮系统？通过什么样的方式来设计雨刮系统？这两个问题已经

成为了汽车专业邻域中的一大论题。在全球范围内，包括日本电装，德国博世，法国

法雷奥都是这个雨刮器研发生产制造的标杆企业，而底层技术的不透明的也让国内雨

刮厂商产生了各种各样的问题。

本论文就乘用车的经典型前挡风玻璃雨刮系统的设计展开论述，揭示雨刮系统的

高效设计方法和基本工作原理。并通过图文并茂的方式，展示设计过程中的开发工具

及其数字化建模过程和数字化视觉模拟分析等现代科技手段。

1.1 雨刮器技术的发展背景

1.1.1 雨刮器的历史进程

人类历史上第一台能跑的真正意义上的汽车产生于1769年，叫“Fardier”，现

代翻译过来应该叫“重型运输车”。他比著名的“奔驰1 号”早了117 年，见图1.1。

而人类第一台带风窗玻璃的汽车出现在1900年（图1.2），距离第一台汽车已经

是131年之后的事情了。当有了风窗玻璃以后，人们立刻意识到了一个很大的问题，

下雨天时的视线收到了遮挡，非常的危险，无法在下雨天使用车辆。而这台车的生产

者正是后来著名的雷诺汽车公司。

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4 图1.1 1769年出现的第一台汽车 图1.2 1900年出现的第一台挡风玻璃汽车

在1903年的11月Mary Anderson女士完成了圆周运动方式刮水的第二个雨刮器

专利(图1.3)。而从1913年开始，所有美国的汽车都装上了雨刮器。

图1.3 1903年Mary Anderson雨刮专利

20年代，福特T汽车在玻璃上设计了主驾和副驾的雨刮器，但仍然需要手动操作。

直到1916年Charlotte BRIGWOOD女士终于发明了电动雨刮器。

30年代末开始，两片设计的雨刮器开始普及。直到70年代，汽车挡风玻璃的造

型已经完成了从平面到曲面的进化。雨刮器为了达到刮净效果，又变为了一片式的设

计（图

1.4）。因为玻璃曲面对称的原因，一片式的雨刮器更容易刮干净，但如图1.5

所示，刮刷半径外的紫红区域无法被刮到，导致了驾驶员视野宽度不足的问题。

图1.4 一片式雨刮 图1.5 刮刷区域图

90年代开始，雨刮技术快速发展的开始。不仅通过各种结构解决了之前刮刷区域