一种可伸缩的雨刮机构

技术领域

本发明涉及一种雨刮机构，具体涉及一种可伸缩的雨刮机构，可安装在汽车的前挡风玻璃上，实现雨刮片的伸缩运动，通过这种机构可以实现更大的雨刮刮扫区域。

背景技术

对于前挡风玻璃长宽比较小的车，很难装配上常规的“顺刮式”雨刮机构，只能采用“对刮式”雨刮机构。例如图1的ID3车型的前挡风玻璃长宽比1.25，而图2的常规前挡风玻璃的长宽比是1.47左右。若采用“顺刮式”雨刮机构就会造成角落大面积的刮刷缺失，而采用“对刮式”雨刮则能够实现正常的刮刷，但是在增加双目摄像头后无法刷及传感器位置，造成传感器被雨水干扰，导致功能失效。

图3为“对刮式”雨刮机构，左右两边都有独立的小雨刮电机，电机旋转直接带动雨刮臂运动，结构简单如图3所示。

图4为“顺刮式”雨刮机构，单个电机带动铰链四杆机构进行运动，其中四杆机构的两跟连杆带动雨刮臂运动。结构相对“对刮”雨刮来说比较复杂。

目前MFK4.0布置在雨刮的极限位置，刚好能覆盖当前传感器位置。但是在2025年后，MEB平台(一种汽车开发和生产平台)将更新至MFK5.0，无论是摄像头结构还是发射光路板尺寸都将变大，同时对于前挡风的视野法规也有所变化，视野区域变得更大，意味着能够布置传感器的位置被进一步压缩，且集中在前方风玻璃的顶部区域。同时为了提高ID 3车型的市场竞争力，DVR(行车记录仪，Dashboard Video Recorder)和双目摄像头都将装备到车上。综上所述，为了满足这么多的传感器的清洗需求，需要雨刮挂刷到更大的清洗范围，避免雨水以及灰尘对于传感器的精度干扰。

对于ID3这种前挡风玻璃长宽比较小的车型，在自动驾驶功能的升级的时候就会存在雨刮无法满足刮刷区域的要求。如图5所示，对于目前的雨刮结构，刮扫区域无法覆盖到双目摄像头的镜头范围，因此在存在雨水或者灰尘的状态下，无法及时的清洗传感器范围，将导致传感器受到外部干扰，从而引起自动驾驶功能误判甚至失效。

目前想要增加雨刮的刮扫面积，通常有两个方案：

1.通过调整雨刮电机，由目前的对刮雨刮改成顺刮雨刮来增加刮扫面积，即由双电机的雨刮变成单电机搭配铰链四杆机构的雨刮。然而针对ID3这种前挡风玻璃特殊的长宽比车型，顺刮雨刮很难实现刮扫到双目摄像头的区域，如图6所示。

因为ID 3的玻璃长宽比较小，如果改成“顺刮式”雨刮，雨刮刮扫的区域改变了，但是也无法刮扫到双目摄像头区域。即使修改雨刮造型或者电机位置布置满足了各种传感器的清洗需求，对于整车而言将是巨大的调整量，前舱内需要装配新的雨刮电机和四连杆机构，而由于前悬较短的原因，导致前悬内的结构空间相对较小，需要更改平台件，导水槽，前舱内的钣金件等零件。从研发时间和研发成本而言，该方案无法满足项目需求。

2、采用目前“顺刮式”雨刮方式，改变雨刮电机的布置位置来改变雨刮范围。该方案因为刮片长度不变，不能通过改变雨刮电机的位置来改变达到增加刮扫面积的目的，同时受限于ID3的前挡风玻璃长宽比也不能刮扫到双目摄像头的区域。

对于以上两种方案，均不能助力实现双目摄像头的布置要求，即使能够实现该功能，但对于整车的改动量都是非常巨大的，特别是涉及到整车前舱内部的平台件改动，比如导水槽等等，将大大增加开发成本以及时间。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种可伸缩的雨刮机构，对于采用对刮雨刮机构的车型，如ID3车型，能够满足安装双目摄像头的要求，实现更高级别的自动驾驶，在下雨天也可以通过雨刮运动正常清洗摄像头区域，从而保证自动驾驶的安全性、稳定性。同时为了实现车型升级的重要战略目标，双目摄像头是必须装备的重要传感器之一，通过可伸缩的雨刮机构可以很好的保证传感器的正常运转，避免雨水带来的干扰。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种可伸缩的雨刮机构，包括雨刮电机、减速器、安装支架、主副雨刮臂、主副雨刮刮片、胶条，雨刮电机、减速器、安装支架做成总成，同时将雨刮片和雨刮臂预装在一起，主副雨刮臂包括两个刮片端盖、扰流板、刮片压簧、刮片胶条、刮片内连接器、刮片外连接器、连接器、两个刮杆扁丝、连接螺母、延展臂、无刷电机、接头销钉衬套、拉簧、吊钩、刮杆接头。

根据本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例，第一刮杆扁丝内的滑动卡槽两头固定，连接螺母通过第二刮杆扁丝的孔固定在第二刮杆扁丝上，无刷电机带动连接螺母在第一刮杆扁丝内滑动，实现刮片胶条的伸缩功能。

根据本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例，雨刮机构还包括四连杆机构，安装在总成中。

根据本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例，雨刮机构的动作过程包括：

雨刮在第1阶段时，雨刮范围在第一角度范围内，刮臂在运动过程中通过伸缩机构逐步伸长到刮臂最大长度；

雨刮在第2阶段时，雨刮范围在第二角度范围内，刮臂在运动过程中始终保持最大刮臂长度，保证在运动过程中可以刮刷到双目摄像头位置，实现摄像头的清洁作用；

雨刮在第3阶段时，雨刮范围在第三角度范围内，刮臂在运动过程中通过伸缩机构逐步回弹至刮臂最小长度，保证雨刮刮臂始终保持在前挡玻璃区域内。

根据本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例，雨刮系统通过无刷电机控制雨刮范围，在每段行驶过程中实现伸缩机构的双向行程快速移动。

根据本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例，第一角度范围是0°～28°，第二角度范围是28°～60°，第三角度范围是60°～88°。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的可伸缩的雨刮机构，在不改变雨刮系统的刮刷方式、不改变雨刮电机布置位置的前提下，创新性地发明了可伸缩雨刮臂，使得雨刮刮扫面积增加了7.76％。助力自动驾驶功能的提升，使得车型的竞争力得到显著的进步。

本发明在传统的雨刮系统上采用了新的机械结构，解决了ID3自动驾驶技术升级的难题，使得仅仅通过伸缩的雨刮臂结构，可以实现多功能摄像头和双目摄像头的清洗作用，同时对整车的改动较小，降低了开发成本，安装方便，维护简单，不改变整车造型意图。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了传统的对刮式雨刮机构的前挡风的长宽比的示意图。

图2示出了传统的顺刮式雨刮机构的前挡风的长宽比的示意图。

图3示出了传统的对刮式雨刮机构的外形示意图。

图4示出了传统的顺刮式雨刮机构的外形示意图。

图5示出了传统的对刮式雨刮机构在ID3车型上的刮刷范围的示意图。

图6示出了传统的顺刮式雨刮机构在ID3车型上的刮刷范围的示意图。

图7示出了本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例的雨刮臂爆炸图。

图8A和8B分别示出了本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例的雨刮臂的3D正反视角的示意图。

图9示出了本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例在ID3车型上的可伸缩雨刮范围的示意图。

图10示出了可伸缩的雨刮机构在第一阶段的示意图。

图11A示出了可伸缩的雨刮机构在第二阶段的示意图。

图11B示出了可伸缩的雨刮机构在第二阶段时雨刮臂探出最大位置的示意图。

图12A示出了可伸缩的雨刮机构在第三阶段的示意图。

图12B示出了可伸缩的雨刮机构在第三阶段时的雨刮臂做往复运动的示意图。

图13示出了可伸缩的雨刮机构三个运动阶段的示意图。

图14示出了本发明的可伸缩的雨刮机构的一实施例的雨刮臂的正侧视图。

图15示出了本发明的可伸缩的雨刮机构与批量雨刮刮扫范围的区域对比的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

本实施例的可伸缩的雨刮机构包括雨刮电机、减速器、四连杆机构、安装支架、主副雨刮臂、主副雨刮刮片、胶条，其中雨刮电机、减速器、四连杆机构、安装支架做成一个总成，同时将雨刮片和雨刮臂预装在一起。而“对刮”雨刮装置没有四连杆机构。

要实现雨刮的伸缩运动，本实施例的雨刮机构的主副雨刮臂有如下的改进，请参考图7、图8A和8B、图14，主(副)雨刮臂包括：两个刮片端盖1-1和1-2、扰流板2、刮片压簧3、刮片胶条4、刮片内连接器5、刮片外连接器6、连接器7、两个刮杆扁丝8-1和8-2、连接螺母9、延展臂10、无刷电机11、接头销钉衬套12、拉簧13、C型吊钩14、刮杆接头15。

第一刮杆扁丝8-1内的滑动卡槽两头可以固定，连接螺母9通过第二刮杆扁丝8-2的孔固定在第二刮杆扁丝8-2上，无刷电机11带动连接螺母9在第一刮杆扁丝8-1内滑动，实现刮片胶条4的伸缩功能。

采用可伸缩的雨刮臂，雨刮刮扫区域如图9所示，不但增加了雨刮的刮扫面积，更解决了刮扫不到双目摄像头难题。

雨刮臂示意图如图8A和8B所示，雨刮器功能的实现流程如下：

如图10所示，雨刮在第1阶段时，雨刮范围在0°～28°，刮臂在运动过程中通过伸缩机构逐步伸长到刮臂最大长度；

如图11A所示，雨刮在第2阶段时，雨刮范围在28°～60°，刮臂在运动过程中始终保持最大刮臂长度，伸长了70mm(如图11B所示)，保证在运动过程中可以刮刷到双目摄像头位置，实现摄像头的清洁作用；

如图12A所示，雨刮在第3阶段时，雨刮范围在60°～88°，刮臂在运动过程中通过伸缩机构逐步回弹至刮臂最小长度，保证雨刮刮臂始终保持在前挡玻璃区域内，同理雨刮臂落下也是经历三个阶段，如此，雨刮臂往复运动如图12B所示。

雨刮系统通过无刷电机控制雨刮范围，在每段行驶过程中实现伸缩机构的双向行程快速移动。ID3车型的可伸缩雨刮三个运动阶段如图13所示。

本发明的雨刮片与批量雨刮片的雨刮刮扫区域对比可以看出，在雨刮运动2阶段期间，雨刮向外侧探出70mm，刚好能够刮扫到双目摄像头的区域，助力实现自动驾驶功能的升级。

如图15所示，在雨刮刮扫中，本发明的可伸缩雨刮机构对前视野没有影响。经过计算，前挡风玻璃视野A区能完全被可伸缩雨刮刮扫，即覆盖率达100％；视野B区覆盖率达96.8％。雨刮系统刮扫面积的校核按照GB和EEC要求，即A区要求≥98％，B区要求≥80％.。美标(FMVSS)标准中要求B区94％。综上所述，采用本发明的伸缩雨刮结构符合前视野标准。

另外，本发明的雨刮结构也能在变更范围最小的情况下，实现多功能摄像头和双目摄像头的清洗作用，助力ID3自动驾驶功能的提升。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。