汽车雨刷的创新设计

20110430226 殷乐章

1 问题背景

汽车雨刷，是用来在下雨天时，刷新玻璃表面雨滴，使汽车驾驶人的视野清晰开阔。行车安全对于驾驶者来说是件至关重要，汽车雨刷可以降低交通事故率，保障人们出行安全。然而，现在市场上的雨刷真的能完全满足人们的需要吗？我想还是有待提高的。

2 问题描述

2.1汽车雨刷的起源：

关于雨刷的起源，目前有两种说法，一种是：在1903年，一位名叫玛丽·安德森的女性发明了最早的手动雨刷器，这种雨刷需要驾驶员一边驾车行驶，一边转动雨刷擦玻璃。而最早由电力驱动的雨刷则是由另一位名叫夏洛特·布里奇福德的女性所发明的，但一直没有得到批量生产。直到1923年，现代雨刷才正式在汽车上安装，其最终的发明权被博世公司获得，并将1927年作为正式发明时间。

另一种说法是：美国特瑞科（TRICO）公司的董事长J. R. Oishei在纽约州水牛城的雨夜里撞伤了一名骑自行车的少年，为了杜绝这类意外的发生，他发明了一种金属杆上带着槽状橡胶条的手动雨刷，但对于当时的手动挡汽车而言，一边开车一边摇动雨刷也很危险，于是他又制造出利用真空泵驱动的帮浦式雨刷，但这种雨刷在堵车或停车的时候也会随着停下来。后来，他在1917年成功制造出由电机驱动雨刷连杆的现代雨刷。

2.2汽车雨刷的组成：

汽车雨刷是由马达、连杆、摇臂、雨刷片四部分组成。

2.3汽车雨刷的作用：

保持车窗挡风玻璃的清洁，确保雨雪天气视野清晰和行车安全，是汽车不可缺少的部件。

2.4主流汽车雨刷的分类

现在市场上的汽车雨刷可按两种方法分类。

1.按工作方式分：①间歇式②感应式。

a. 间歇式

在50多年前，就连最高档的汽车雨刷也只有两个挡位：一挡用于阵雨，一档用于暴雨，而如果遇到绵绵细雨，它们就会在前风挡上一直刮来刮去，扰乱司机的视线。后来，一位名叫Bob Kearns的美国人在雨中驾车，由于一块香槟酒瓶塞砸到了他的左眼，他必须集中精力才能看清道路情况，当时灵光一现：为什么不能让雨刷像睫毛那样活动呢？于是产生了发明间歇式雨刷的想法。

b.感应式

感应式自动雨刷系统，它能够根据雨量的大小来自动调节雨刷摆动的速度。这样的雨刷系统中增加了一个雨量传感器，它利用光线在玻璃和雨滴中的散射现象，通过光反射回来的强度判断玻璃上的雨水量。

2.按运动方式分：①对向式②平行式③交叉式④单臂式。

对于双臂式雨刷而言，通常有三种运动形式，分别是平行式、对向式和交叉式。而单臂式雨刷目前应用较少，一般会出现在一些小型车上。

3.按有无龙骨分：①有骨式②无骨式

表1 市场主流汽车雨刷优缺点比较

3 运用的创新方法

面对现在市场上的各式汽车雨刷，未免会有各种各样的不足之处，而郭老师最近又教了我们一种新的创新理论——TRIZ理论，所以这次的创新我打算就用TRIZ理论来解决，这是我运用TRIZ理论的以一次尝试，争取创造出一种安全，可靠，实用的新型汽车雨刷。

4 问题分析与解决方案

4.1 解决汽车雨刷不易擦干净或者擦干净十分困难的问题

改善的技术特性参数：11#应力，压强——需要增大摩擦力；27#可靠性——增加擦拭的效率。

恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——提升以上功能必然会增加装置的复杂性。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：19,1,35,13，如表2所示。

表2 汽车雨刷不易擦干净或者擦干净十分困难的问题解决方案

采取的解决方案：利用1#分割原理，把雨刷内部分割出独立的小空间，来注入一定量的清洁液，利用雨刷运动的惯性，每次甩出适量的清洁液，来达到擦拭干净的效果。

4.2 解决汽车雨刷使用时会分散注意力的问题

改善的技术特性参数：31#物体产生的有害因素——使得人分散注意力。

恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——其结构必将更加的复杂。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：19，1，31，如表3所示。

表3汽车雨刷使用会分散注意力问题解决方案

采取的解决方案：利用19#周期性作用原理，加入传感器，根据雨量来自动调控雨刷运动的频率，来达到自动调控的目的。

4.3 解决汽车雨刷与玻璃贴合不紧密的问题

改善的技术特性参数：11#应力，压强——贴合紧密需要更大的压力。

恶化的技术特性参数：14#强度——过大的压力会对雨刷的强度有更高的要求。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：10，3，18，40，如表4所示。

表4汽车雨刷与玻璃贴合不紧密的问题解决方案

采取的解决方案：利用40#复合材料原理，把雨刷的支架换成高强度的复合材料，并贴合玻璃曲率，来达到汽车雨刷与玻璃贴合不紧密的问题。

4.4解决汽车雨刷噪音大的问题

改善的技术特性参数：31#物体产生有害因素——雨刷产生噪音。

恶化的技术特性参数：27#可靠性——很可能减低了雨刷的效率。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：24,2,40,39，如表5所示。

表5 汽车雨刷噪音大的问题解决方案

采取的解决方案：利用40#复合材料原理中用复合材料来替代单一材料。寻找一种与玻璃摩擦产生噪音小的材料，与原有材料复合。

4.5 解决汽车雨刷易磨损的问题

改善的技术特性参数：23#物质损失——减小磨损。

恶化的技术特性参数：27#可靠性——可能会使雨刷的效率降低。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：10，35，29，39，如表6所示。

表6 拖把不能清除死角灰尘的问题解决方案

采取的解决方案：利用35#改变参数原理，改变物体的柔性，使雨刷更加柔软，与玻璃柔性接触，这样就可以解决雨刷易磨损的问题。

5 创新设计体会，

通过这次的汽车创新设计，我学习到了一种前所未有创新理论——TRIZ理论，这是一种十分实用的创新理论，我相信只要合理的运用它，我们一定会创造出更多的发明。而在这次论文编写的过程中，我发现只有静下心来，认真思考，才能把自己的知识与实践相结合，不能眼高手低。

现在，放眼国内，继续创造型的人才，而我们作为新时代的大学生，一定要争当创新型人才，为了这个目标，与诸位共勉！

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e4d8d0efdaef5ef7ba0d3ca2.html