摘要：设计一种新型汽车雨刮器，用螺旋减速机构替代传统的蜗轮蜗杆减速机构，与其他雨刮器的效果进行对比实验，进行了近1000次的试验，改善活动联接部位的摩擦状态，相较于现有的雨刮器，径向尺寸缩小约一半左右，传动效率约提高80%，功耗约减少50%.结构更简单，制造成本更低，并可延长雨刮器的使用寿命，具有广阔的市场前景.
关键词：汽车雨刮器;螺旋减速机构;蜗轮蜗杆减速机构;传动效率;功耗
中图分类号：TH32 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2019）01-0083-03
1 前言
雨刮器又称“刮水器”，即是片式结构，安装在挡风玻璃前.由电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等组成的片式结构.其工作原理一般是：按下雨刮器开关电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用，从而驱动摆臂，又通过摆臂来带动四连杆机构，进而又通过四连杆机构，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，扫除挡风玻璃上妨碍视线的雨雪和尘土.据调查，当前，国内汽车雨刮器的生产，能够满足国内市场的需求，同时还能够保持较高出口量的需求.但是，由于国产的雨刮器质量参差不齐，有的使用寿命较短，所以高质量、高档次的雨刮器，还是需要从国外进口.
2 雨刮器类型及其特点
2.1 雨刮器的组成及工作原理
雨刮器，通常称刮水器、挡风玻璃雨刷或水拨，用于去除汽车挡风玻璃上的沙尘、水及雪，在不良天气时，保证驾驶员能够有良好的视线，保障行车安全.雨刮器一般是由刮水器主机、连动杆、雨刷等组成.其中电动机是刮水器主机，传动部分是连动杆，执行部分是雨刷.当前，直流电动机和蜗轮蜗杆减速器构成的减速电机输出动力构成刮水器主机，工作原理为：实现减速增扭输出动力是通过蜗轮蜗杆减速器，雨刷的低速左右摆动是通过直流电动机的高速转动转换而完成，即完成刷雨过程.
2.2 雨刮器的类型
现有雨刮器包括：普通雨刷、无骨雨刷、手动调节式雨刷、随速感应式雨刷、雨量感应式雨刷等.
2.3 各类型的雨刮器优缺点
有骨雨刮缺点：（1）压力传递不均匀，刮水效果差;（2）金属支架重，电机负担大;（3）结构复杂，噪音大.二、三段式雨刮器缺点：和有骨雨刮一样，骨架弹性差，压力传递不好，刮水较差.新型无骨雨刮，规避有骨雨刮和三段式雨刮的缺点，整体式钢片代替金属支架，胶条受力均匀，简化结构和重量，减轻电机负荷，电机寿命长;减少水痕、擦痕、噪音，刮刷效果好.
3 设计的新型雨刮器
3.1 新型雨刮器的技术方案
本设计是一种汽车雨刮器，同时将设计的这种汽车雨刮器，申报实用新型专利，已经获得实用新型专利授权.（专利号：CN 106926821A.）
本设计是为优化上述所存在的不足，提供一种新型汽车雨刮器，用螺旋减速机构替代传统的蜗轮蜗杆减速机构，具有节能降耗、安全可靠的优点，并可延长雨刮器的使用寿命.
设计的新型雨刮器采用如下技术方案：一种汽车雨刮器，是由刮水器主机输出动力，驱动连杆机构带动雨刷低速摆动，刮水器主机是由电动机经螺旋减速传动装置输出动力，螺旋减速传动装置包括：小导程滚珠丝杠，一端与电动机输出端通过联轴器相连，其上螺旋套设有丝杠螺母;中间螺旋，由丝杠螺母及固定套设在其外侧的圆柱体构成，其外圆柱面具有大导程螺旋槽，用于与滚针轴承配合，以实现当中间螺旋做直线运动时，推动其外部的大导程外套管做低速旋转;大导程外套管，其上沿圆周方向设有若干列开孔，开孔中设有轴销，各轴销临近中间螺旋的一端固定连接滚针轴承，通过大导程外套管的低速旋转驱动连杆机构带动雨刷做低速摆动.
3.2 新型雨刮器的结构特点
本新型汽车雨刮器的结构特点在于：大导程外套管左右两端分别通过钢球滚动连接机座形成传动腔室，小导程滚珠丝杠和中间螺旋位于传动腔室内，传动腔室左右两端之間还设有一对导向杆，用于为中间螺旋导向.大导程外套管外壁沿径向方向向外延伸形成一圆盘，圆盘外圆周边缘处对称设有一对连接臂，连接臂的另一端与连杆机构铰接相连.
与已有技术相比，本设计优秀的效果体现在：本设计利用螺旋减速传动装置对电动机输出的动力进行减速增扭，通过小导程滚珠丝杠、中间螺旋和大导程外套管的配合，将电动机的高速旋转转化为直线往复运动，再将直线往复运动转化为低速旋转运动，最终驱动连杆机构带动雨刷进行低速摆动，相较于现有的蜗轮蜗杆减速机构，本设计不仅传动比大，径向尺寸小，而且传动摩擦系数小，从而提高了传动效率，具有节能降耗、安全可靠的优势，能够显著延长汽车雨刮器的使用寿命.
3.3 新型雨刮器的零件图
设计的主要零部件图如图1所示.
一种汽车雨刮器，由刮水器主机（1）输出动力，驱动连杆机构（2）带动雨刷（3）低速摆动，其特征是：刮水器主机（1）是由电动机（6）经螺旋减速传动装置输出动力，螺旋减速传动装置包括：小导程滚珠丝杠（7），一端与所述电动机（6）输出端通过联轴器相连，其上螺旋套设有丝杠螺母（8）;中间螺旋，由丝杠螺母（8）及固定套设在其外侧的圆柱体（9）构成，其外圆柱面具有大导程螺旋槽（10），用于与滚针轴承（13）配合，以实现当中间螺旋做直线运动时，推动其外部的大导程外套管（20）做低速旋转;大导程外套管（20），其上沿圆周方向设有若干列开孔（11），开孔（11）中设有轴销（12），各轴销（12）临近中间螺旋的一端固定连接滚针轴承（13），通过大导程外套管（20）的低速旋转驱动连杆机构（2）带动雨刷（3）做低速摆动.
3.4 汽车雨刮器特征
1、汽车雨刮器特征1是：大导程外套管（20）左右两端分别通过钢球（15）滚动连接机座（5）形成传动腔室，小导程滚珠丝杠（7）和中间螺旋位于所述传动腔室内，传动腔室左右两端之间还设有一对导向杆（14），用于为中间螺旋导向.
2、汽车雨刮器特征2是：大导程外套管（20）外壁沿径向方向向外延伸形成一圆盘（16），圆盘（16）外圆周边缘处对称设有一对连接臂（17），连接臂（17）的另一端与所述连杆机构（2）铰接相连.
一种汽车雨刮器，由刮水器主机、连杆机构和雨刷构成，其中刮水器主机是由电动机经螺旋减速传动装置输出动力，经螺旋减速传动装置的小导程滚珠丝杠、中间螺旋和大导程外套管配合作用，将电动机的高速旋转转化为直线往复运动，再将直线往复运动转化为低速旋转运动，最终驱动连杆机构带动雨刷进行低速摆动，相较于现有的蜗轮蜗杆减速机构，本新型汽车雨刮器不仅传动比大，径向尺寸小，而且传动摩擦系数小，从而提高了传动效率，具有节能降耗、安全可靠的优势，能够显著延长汽车雨刮器的使用寿命.
3.5 汽车雨刮器运行方式
具体设计运行方式如下：参见图2，汽车雨刮器是由刮水器主机1输出动力，驱动连杆机构2带动雨刷3低速摆动，其中的连杆机构2和雨刷3与现有雨刮器的结构相同，本实施例中不做赘述.参见图1，本刮水器主机1是由电动机6经螺旋减速传动装置输出动力，螺旋减速传动装置包括：小导程滚珠丝杠7，一端与电动机6输出端通过联轴器相连，其上螺旋套设有丝杠螺母8;中间螺旋，如图3所示，由丝杠螺母8及通过平键19固定套设在其外侧的圆柱体9构成，其外圆柱面具有大导程螺旋槽10，用于与滚针轴承13配合，以实现当中间螺旋做直线运动时，推动其外部的大导程外套管20做低速旋转;大导程外套管20，其上沿圆周方向设有若干列开孔11，开孔11中设有轴销12，各轴销12临近中间螺旋的一端固定连接滚针轴承13，通过大导程外套管20的低速旋转驱动连杆机构2带动雨刷3做低速摆动.
4 结语
本人及团队，将此设计的汽车雨刮器，与其他雨刮器的效果进行对比实验，进行了近1000次的试验，以螺旋减速传动机构替代蜗轮蜗杆减速器，且设计改善活动联接部位的摩擦状态，相较于现有的雨刮器，径向尺寸缩小约一半左右，传动效率约提高80%，功耗約减少50%左右.结构更简单，制造成本更低，具有广阔的市场前景.
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