CN101456406B - 一种雨刮臂升降装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨刮臂升降装置，它包括信号采集器、控制器以及设置在雨刮臂上的电动驱动机构和执行机构，其中所述信号采集器用于采集雨刮器的状态信号并输出至所述控制器内，所述控制器用于判断雨刮器的状态，并控制电动驱动机构驱动执行机构抬起或降下雨刮臂。其控制方法是通过采集雨刮器状态信号，来控制执行机构抬起和降下雨刮臂。本发明的优点是：可以使用现有的雨刮器结构，在雨刮臂上直接设置驱动机构和执行机构，改装容易，雨刮臂的升降控制灵活；通过检测雨刮器的状态，根据雨刮器的状态控制雨刮臂的升降，满足不同的雨刮器保护要求，在雨刮器停止使用时可以抬起雨刮臂，解决刮片橡胶条因长期接触风挡玻璃受热或冰冻引起的老化问题。

Description

一种雨刮臂升降装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种车辆使用的雨刮器的保护装置和方法，尤其是一种雨刮臂升降装置及其控制方法。

背景技术

为了能刮除汽车前风挡玻璃上的雨水，通常汽车雨刮器是通过弹性元件作用于雨刮臂，将雨刮臂上的的刮片橡胶条压在风挡玻璃上的，这样一来，热天刮片橡胶条极易吸收风挡玻璃的热量，冷季又容易受冰冻影响，日晒雨淋，热涨冷缩，更加之刮片橡胶条长期处于压紧状态，这样极易加速橡胶条的老化，降低其使用寿命。

公开号为P2001-138871A的日本公开特许公报文献中公开了一种雨刮器的保护装置，在前风挡玻璃上设置具有倾斜面的支撑台，在雨刮臂的对应位置上设有底部带滚轮的支撑件，当滚轮沿支撑台的倾斜面向上滚动时，支撑件带动雨刮臂向上抬起，使刮片橡胶条离开风挡玻璃表面，起到保护效果。

这种雨刮器保护装置存在的问题是，虽然可以抬升雨刮臂，但是使用前要预先定位调试，使支撑台和支撑件能互相配合，安装时存在诸多不便，而且配合方式单一，雨刮臂抬升角度和抬升位置有限，不方便调节，可控性差，无法充分的保护雨刮器。而且设置在前风挡玻璃上具有倾斜面的支撑台容易影响驾驶员的视线，不利于行车安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用方便、调节容易、不影响驾驶员视线且可以根据雨刮器的状态灵活升降雨刮臂的雨刮臂升降装置和控制方法。

本发明的技术解决方案是：一种雨刮臂升降装置，它包括信号采集器、控制器以及设置在雨刮臂上的电动驱动机构和执行机构，其中所述信号采集器用于采集雨刮器的状态信号并输出至所述控制器内，所述控制器用于判断雨刮器的状态，并控制电动驱动机构驱动执行机构抬起或降下雨刮臂。

其控制方法是通过采集雨刮器状态信号，来控制执行机构抬起和降下雨刮臂。

信号采集器实时检测雨刮器的状态信号，如雨刮开关信号、雨刮臂摆动位置信号以及点火信号，在控制器内根据雨刮器的状态，比较判断何时应抬起雨刮臂以及抬升的角度，通过电动驱动机构驱动执行机构来执行。采用这种方式，既可以在雨刮器停止使用时，抬起雨刮臂，也可以在雨刮器摆动至反转位置时抬起和降下雨刮臂。使用电动驱动机构，操作上更灵活，容易调节，可控性强，反应及时，更容易实现自动控制。

本发明的有益效果是：可以使用现有的雨刮器结构，在雨刮臂上设置驱动机构和执行机构，部件少，改装容易，雨刮臂的升降控制灵活；根据雨刮器的状态控制雨刮臂的升降，在雨刮器停止使用时可以抬起雨刮臂，解决刮片橡胶条因长期接触风挡玻璃受热或冰冻引起的老化问题；在雨刮臂摆动至反转位置时抬起雨刮臂，可以减少刮片橡胶条在摆动时的变形程度，延长其使用寿命；通过检测雨刮器的状态，灵活升降雨刮臂，满足不同的雨刮器保护要求。而且本发明主要部件设置在雨刮臂上，无需在前风档玻璃上设置支撑台等抬起雨刮臂的元件，不影响驾驶员的视线。

附图说明

附图1为本发明实施例1的结构示意图；

附图2为本发明实施例1中电动驱动机构和执行机构的安装示意图；

附图3为雨刮臂降下时的位置示意图；

附图4为雨刮臂抬升时的位置示意图；

附图5为雨刮臂摆动时的上、下反转位置示意图；

附图6为本发明实施例1中雨刮臂抬升至第一角度的控制流程框图；

附图7为本发明实施例1中雨刮臂反转前运动状态示意图；

附图8为本发明实施例1中雨刮臂反转后运动状态示意图；

附图9为本发明实施例2的结构示意图；

附图10为本发明实施例2中雨刮臂抬升至第二角度的控制流程框图；

附图11为本发明实施例3的结构示意图；

附图12为本发明实施例3中雨刮臂抬升至第一角度和第二角度的控制流程框图：

附图13为本发明实施例4中电动驱动机构和执行机构的俯视结构示意图；

附图14为本发明实施例4中电动驱动机构和执行机构的正视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

参阅图1，一种雨刮臂升降装置，它包括信号采集器10、控制器11以及设置在雨刮臂5上的电动驱动机构12和执行机构13。信号采集器10用于采集雨刮开关信号及雨刮臂摆动位置信号作为雨刮器状态信号，并输出至控制器11内，控制器11用于控制电动驱动机构12驱动执行机构13在雨刮臂5趋近反转位置时向第一角度θ₁抬升雨刮臂5，到达反转位置之后降下雨刮臂5。

参阅图2和图3，雨刮臂座6的一端固定在雨刮器电机传动轴端部，另一端与雨刮臂5铰接，在雨刮器电机的带动下，绕传动轴摆动，雨刮臂5自由端一侧上设有刮片橡胶条14，刮片橡胶条14的底部与风挡玻璃15表面相接触，在雨刮臂绕传动轴摆动时，来回摩擦风挡玻璃15的表面，刮除雨水或尘土。雨刮臂5和雨刮臂座6之间设有弹簧，在弹簧弹力的作用下，雨刮臂5和雨刮臂座6位于同一水平面上，在雨刮臂5上施加外力作用，雨刮臂5可以向上竖起。电动驱动机构12和执行机构13均设置在雨刮臂5上，电动驱动机构12通过控制线(图中未示出)与所述控制器11相连，所述电动驱动机构12为垂直设置在雨刮臂5上且轴部设有蜗杆2的电机1，所述执行机构13为与蜗杆2相啮合且带有压臂4的涡轮3，其中压臂4的自由端抵在雨刮臂座6上。

参阅图4，控制器11可控制电机1正向旋转，带动蜗杆2转动，涡轮3随动，压臂4压在雨刮臂座6上，向下施力，在反作用力作用下，雨刮臂5被向上抬升一个角度θ(本实施例中该角度θ是θ₁)，使得刮片橡胶条14与风挡玻璃15表面之间的距离增加，刮片橡胶条14被放松，；控制电机1反转，雨刮臂5降下，刮片橡胶条14与风挡玻璃15表面之间的距离减小，刮片橡胶条12被压紧。

参阅图5，为雨刮臂的摆动位置示意图，雨刮器工作时，雨刮臂座6在雨刮器电机带动下绕传动轴转动，带动雨刮臂5在上反转位置和下反转位置之间来回摆动，雨刮臂摆动位置的信号可从雨刮电机内获取，当雨刮臂运动至上反转位置时，反转并向下摆动，当运动至下反转位置时，反转并向上摆动，当雨刮器停止使用时，雨刮臂位于停止位置上，通常的停止位置也是下反转位置。

参阅图6，本实施例中的控制器11的控制方法，它包括以下步骤：

A1、首先采集雨刮开关信号，当采集到雨刮开关断开信号时，程序结束，当采集到雨刮开关接通信号后，进入A2步；

A2、采集雨刮臂5摆动位置信号；

A3、判断雨刮臂5是否趋近反转位置，若未趋近反转位置，程序结束；若趋近反转位置，则进入A4步；

A4、控制器11控制电动驱动机构12驱动执行机构13工作，向第一角度θ₁抬升雨刮臂，到达反转位置时抬升至第一角度θ₁，之后，降下雨刮臂至0°，程序结束。

雨刮开关信号和雨刮臂摆动位置信号可直接被采集，可以用于准确判断雨刮器的状态，采用了电动驱动机构，操作更灵活，雨刮臂可以在摆动过程中被抬起，可控性强，反应及时。另外在雨刮臂5摆动至上、下反转位置时，可分别抬起雨刮臂5至第一角度θ₁，增加了刮片橡胶条14与风挡玻璃15表面之间的距离，刮片橡胶条14被放松，避免了刮片橡胶条14反转时的严重变形，可以延长刮片橡胶条14的使用寿命，同时还可以减少反转时产生的噪音。

作为进一步的改进，控制器11可以控制电动驱动机构12驱动执行机构13，在雨刮臂5摆动至趋近反转位置时逐渐抬升雨刮臂5至第一角度θ₁，反转后逐渐降下雨刮臂5。参阅图7，雨刮臂5在摆动至反转位置前2-5°角位置时，本实施例中优选3°角位置时，控制器11控制电驱动机构开始抬升雨刮臂5，到达反转位置时，雨刮臂5被抬升至最高点，即第一角度θ₁位置，抬升高度0.5～1mm，此过程中，刮片橡胶条14与风挡玻璃15表面之间距离逐渐增加，变形逐步得到恢复；参阅图8，雨刮臂5离开反转位置时，控制器11控制电驱动机构逐渐降下雨刮臂5，当雨刮臂5到达反转位置前3°角的位置时，雨刮臂5被降至0°，下降高度0.5～1mm，此过程中，刮片橡胶条14逐渐接近风挡玻璃15表面，并恢复到压紧状态。这样的设置使雨刮臂的抬升和下降成为一个连续的动作过程，可以减少对风挡玻璃的冲击。

作为另一种改进方式，控制器11可以控制电动驱动机构12驱动执行机构13，在雨刮臂5摆动至反转位置时抬升雨刮臂5至第一角度θ₁，反转后降下雨刮臂5。由于在反转时刮片橡胶条14仅被放松，所以雨刮臂5的抬升角度θ₁无需太大，雨刮臂5的抬升行程较小，选择在雨刮臂5位于反转位置时直接抬升至第一角度θ₁，然后降下，可以简化控制程序。

实施例2：

参阅图9，本实施例所述的一种雨刮臂升降装置，它包括信号采集器10、控制器11以及设置在雨刮臂5上的电动驱动机构12和执行机构13。信号采集器10用于采集点火开关信号作为雨刮器状态信号，并输出至控制器11内，控制器11用于控制电动驱动机构12驱动执行机构13，在点火开关断开时抬升雨刮臂5至第二角度θ₂；在点火开关接通时降下雨刮臂5。

本实施例中的电动驱动机构和执行机构与实施例1中的相同。控制器11可控制电机1正向旋转，带动蜗杆2转动，涡轮3随动，压臂4压在雨刮臂座6上向下施力，在反作用力作用下，如图4所示，雨刮臂5被向上抬升一个角度θ(本实施例中该角度θ是θ₂)，刮片橡胶条14底部被抬升至离开风挡玻璃15的表面；控制电机1反转，在雨刮器弹簧的作用下，雨刮臂5降下，刮片橡胶条14底部接触风挡玻璃15的表面。

点火开关断开时，雨刮器处于停用的状态，参阅图5，雨刮臂5此时位于停止位置上，需要控制雨刮臂抬起，使刮片橡胶条底部离开风挡玻璃表面，避免刮片橡胶条因被紧压在风挡玻璃上，受热或冰冻引起的加速老化问题，在点火开关接通时降下雨刮臂，使刮片橡胶条底部接触风挡玻璃，雨刮器处于待用状态。

参阅图10，本实施例中的控制器11的控制方法，它包括以下步骤：

B1、首先采集点火开关信号；

B2、判断点火开关信号，若点火开关断开，进入B3步，若点火开关接通，进入B4步；

B3、点火开关断开，控制器11控制电动驱动机构12驱动执行机构13工作，抬升雨刮臂至第二角度θ₂，程序结束；

B4、点火开关接通，控制器11控制电动驱动机构12驱动执行机构13工作，使雨刮臂5从第二角度θ₂降下至0°；程序结束。

使用上述方法，可以准确判断雨刮器是否处于停用的状态，在停止位置上抬升雨刮臂5，使刮片橡胶条14底部离开风挡玻璃15表面，避免其因受热或受冻后，又加上长期处于压紧状态，造成的加速老化变形现象。

实施例3：

参阅图11，一种雨刮臂升降装置，它包括信号采集器10、控制器11以及设置在雨刮臂5上的电动驱动机构12和执行机构13。信号采集器10用于采集雨刮开关信号、雨刮臂摆动位置信号及点火开关信号作为雨刮器状态信号，并输出至控制器11内，控制器11用于控制电动驱动机构12驱动执行机构13，在雨刮臂5摆动趋近反转位置时向第一角度θ₁抬升雨刮臂5，到达反转位置时抬升至第一角度θ₁，之后降下雨刮臂5，在点火开关断开时抬起雨刮臂5至第二角度θ₂，在点火开关接通时降下雨刮臂5；第一角度θ₁小于第二角度θ₂。

由于车辆的雨刮器具有多种状态，需要同时给予保护。本实施例中的电动驱动机构和执行机构与实施例1相同。参阅图4，控制器11可控制电机1正向旋转，带动蜗杆2转动，涡轮3随动，压臂4压在雨刮臂座6上向下施力，在反作用力作用下，雨刮臂5被向上抬升一个角度θ(本实施例中该角度θ是θ₁或θ₂)。通过控制雨刮臂抬升角度的大小，可分别实现不同时刻的雨刮器保护。当雨刮臂处于摆动状态时，需要在反转位置上减轻刮片橡胶条的变形程度，相应抬升角度θ₁较小；当雨刮臂处于停止位置时，需要防止刮片橡胶条接触风挡玻璃吸热变形老化，相应抬升角度θ₂较大。通过分别采集不同的雨刮器状态信号，灵活的抬升雨刮臂，可以全面的加以保护。

参阅图12，本实施例中的控制器11的控制方法，它包括以下步骤：

C1、采集点火开关信号；

C2、判断点火开关信号是否接通，若点火开关断开，进入C3步，若点火开关接通，则进入C4步；

C3、点火开关断开时，控制器11控制电动驱动机构12驱动执行机构13工作，抬升雨刮臂至第二角度θ₂，程序结束；

C4、点火开关接通，控制器11控制电动驱动机构12驱动执行机构13工作，使雨刮臂5从第二角度θ₂下降至0；进入C5步；

C5、采集雨刮开关信号；

C6、判断雨刮开关是否接通，若断开，程序结束，若接通，进入C7步；

C7、检测雨刮器复位计数器值是否为1，即flg-reset＝1，若是，进入C10步，若不是，进入C8步；

C8、雨刮器复位；

C9、雨刮器复位计数器值置为1，即flg-reset＝1；

C10、采集雨刮臂5摆动位置信号，该信号可从雨刮电机内获取；

C11、判断雨刮臂5是否趋近反转位置，若未趋近反转位置，程序结束；若趋近反转位置，则进入C12步；

C12、控制器11控制电动驱动机构12驱动执行机构13工作，向第一角度θ₁抬升雨刮臂，到达反转位置时抬升至第一角度θ₁，雨刮臂5开始反转后，降下雨刮臂至0°，程序结束。

使用上述方法，可以准确判断雨刮器的不同状态，灵活的升降雨刮臂，满足不同的雨刮器保护要求。

如实施例1中相同，作为进一步的改进，控制器11可以控制电动驱动机构12驱动执行机构13，在雨刮臂5摆动趋近反转位置时逐渐抬升雨刮臂5至第一角度θ₁，反转后逐渐降下雨刮臂5。参阅图7，雨刮臂5在摆动至反转位置前2-5°度角的位置时，优选3°角位置时，控制器11控制电驱动机构开始抬升雨刮臂5，到达反转位置时，雨刮臂5被抬升至最高点，即第一角度θ₁位置，抬升高度0.5～1mm，此过程中，刮片橡胶条14与风挡玻璃15表面之间距离逐渐增加，变形逐步得到恢复；参阅图8，雨刮臂5离开反转位置时，控制器11控制电驱动机构逐渐降下雨刮臂5，当雨刮臂5到达反转位置前3°角的位置时，雨刮臂5被降至0°，下降高度0.5～1mm，此过程中，刮片橡胶条14逐渐接近风挡玻璃15表面，并恢复到压紧状态。这样的设置使雨刮臂的抬升和下降成为一个连续的动作过程，可以减少对风挡玻璃的冲击。

作为另一种改进方式，控制器11可以控制电动驱动机构12驱动执行机构13，在雨刮臂5摆动至反转位置时抬升雨刮臂5至第一角度θ₁，反转后降下雨刮臂5。由于在反转时刮片橡胶条14仅被放松，所以雨刮臂5的抬升角度θ₁无需太大，雨刮臂5的抬升行程较小，选择在雨刮臂5位于反转位置时直接抬升至第一角度θ₁，然后降下，可以简化控制程序。

实施例4：

本实施例中的一种雨刮臂升降装置，其与实施例1、实施例2和实施例3的区别之处在于电动驱动机构和执行机构的结构不同，参阅图13和图14，电动驱动机构12和执行机构13均设置在雨刮臂5上，电动驱动机构12通过控制线(图中未示出)与所述控制器11相连。所述电动驱动机构12为机身固定在雨刮臂5上的电机1，所述执行机构13为固定在雨刮臂座6上且与电机1共轴的固定轴7，雨刮臂5通过固定轴7铰接在雨刮臂座6上，并可绕固定轴7向上旋转。电机1的机身固定在L形固定板8的一边上，固定板8的另一边通过铆钉9固定在雨刮臂5上。

由于固定轴7固设在雨刮臂座6上，而电机1的机身固定在雨刮臂5上，转轴与固定轴7同轴，当控制器11控制电机1转动时，电机1转轴固定不动，机身相对转动，雨刮臂5因此被抬升；控制电机1反转，雨刮臂5可被降下。

采用这种驱动机构和执行机构，部件较少，结构相对简单。通过控制电机的不同转速，实现不同的雨刮臂的抬升角度，满足不同的雨刮器保护要求。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种雨刮臂升降装置，它包括信号采集器、控制器以及设置在雨刮臂上的电动驱动机构和执行机构，其中所述信号采集器用于采集雨刮器的状态信号并输出至所述控制器内；所述控制器用于判断雨刮器的状态，并控制所述电动驱动机构驱动所述执行机构抬起或降下雨刮臂，其特征在于：所述的信号采集器采集的雨刮器状态信号为雨刮开关信号、雨刮臂摆动位置信号及点火开关信号，所述控制器用于接收上述信号并控制雨刮臂在趋近反转位置时向第一角度抬升，到达反转位置时抬升至第一角度，之后降下，在点火开关断开时抬升至第二角度，在点火开关接通时降下；第一角度小于第二角度。

2.根据权利要求1所述的一种雨刮臂升降装置，其特征在于：所述电动驱动机构为垂直设置在雨刮臂上且轴部设有蜗杆的电机，所述执行机构为与蜗杆相啮合且带有压臂的涡轮，其中压臂自由端抵在雨刮臂座上。

3.根据权利要求1所述的一种雨刮臂升降装置，其特征在于：所述电动驱动机构为机身固定在雨刮臂上的电机，所述执行机构为与电机共轴且固定在雨刮臂座上的固定轴。

4.一种雨刮臂升降装置的控制方法，其特征在于：通过采集雨刮器状态信号，控制执行机构抬起或降下雨刮臂，采集雨刮开关信号、雨刮臂摆动位置信号及点火开关信号作为雨刮器状态信号；在点火开关断开时抬起雨刮臂至第二角度，在点火开关接通时降下雨刮臂；在雨刮臂趋近反转位置时向第一角度抬升雨刮臂，到达反转位置时抬升雨刮臂至第一角度，之后降下；其中第一角度小于第二角度。

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