本發(fā)明涉及汽車領域，尤其涉及一種雨刮器壓緊力分布風洞測試裝置和一種雨刮器控制方法。

背景技術：

車輛在不同行駛速度時的雨刮器壓緊力是衡量雨刮器的一個重要性能指標。由于風力的干擾，雨刮器在車輛不同車速下的壓緊力不同，甚至可能升起并脫離車窗玻璃表面，影響車輛高速行駛安全性。因此，雨刮器設計時需要對雨刮器在高車速下的壓緊力性能進行風洞實驗測試，目前的雨刮器壓緊力測量裝置僅限于靜態(tài)測量，不能準確測試出刮擦區(qū)域的壓力分布以及壓緊力隨車輛行駛速度的變化規(guī)律。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種測試車輛不同車速下雨刮器壓緊力分布的風洞實驗裝置，通過汽車風洞實驗測得不同風速下刮擦區(qū)域的壓力，得到雨刮器壓緊力分布狀態(tài)以及雨刮器壓緊力隨車速的變化規(guī)律。

本發(fā)明進一步目的是提供雨刮器控制方法，根據(jù)實驗所得雨刮器壓緊力分布狀態(tài)和隨車速的變化規(guī)律，通過電流大小調(diào)節(jié)雨刮臂壓緊力，彌補高速行駛時壓緊力不足，以獲得更好的刮擦效果。

本發(fā)明提供的技術方案為：

一種雨刮器壓緊力分布風洞測試裝置，包括：

支撐架；

夾層玻璃，其包括外玻璃薄層和內(nèi)層玻璃；

雨刮器，其設置在夾層玻璃外側(cè)，包括：

雨刮臂，其貼合設置在外玻璃薄層表面；

轉(zhuǎn)軸，其設置在所述雨刮臂一端，所述刮片能夠繞所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；

噴水口，其設置在所述刮片另一端；

水箱，其設置在下端，并通過水泵連接所述噴水口；

傳感器陣列，其設置在所述外玻璃薄層和所述內(nèi)層玻璃之間。

優(yōu)選的是，其特征在于，所述雨刮臂，包括：

外刮片膠條，具有與所述外玻璃薄層接觸的接觸部；

內(nèi)刮片膠條，具有與所述內(nèi)層玻璃接觸的接觸部；

支架部件，其為u型，用于保持所述刮片膠條，所述支架部件連接轉(zhuǎn)軸；以及

吸附磁體，其連接所述支架部件，設置在所述刮片膠條外側(cè)；

內(nèi)吸附電磁體，其設置在所夾層玻璃內(nèi)側(cè)，并連接所述轉(zhuǎn)軸，并能夠吸附所述吸附磁體，以將雨刮臂吸附在夾層玻璃表面。

優(yōu)選的是，所述外玻璃薄層厚度為2-5mm。

優(yōu)選的是，所述傳感器陣列采用柔性薄膜網(wǎng)格觸覺壓力傳感器。

優(yōu)選的是，所述傳感器陣列的空間分辨率為每平方厘米1個傳感點，布滿整個雨刮器刮擦區(qū)區(qū)域。

一種雨刮器控制方法，包括：

通過傳感器陣列檢測并計算雨刷器的壓緊力，以獲得雨刮器由風速和雨水產(chǎn)生的浮力；

調(diào)整所述吸附磁體和所述內(nèi)吸附磁體之間的作用力，以調(diào)整雨刮器作用于玻璃表面的壓力；

其中，所述吸附磁體和所述內(nèi)吸附磁體之間的作用力通過電流大小調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的是，所述雨刮器壓緊力計算方法為：

傳感器陣列中具有多個傳感器，將多個傳感器檢測到的壓緊力記為f1,f2,f3····fn；

其中，fmax為傳感器陣列檢測到的壓緊力的最大值，fmin為傳感器陣列檢測到的壓緊力的最小值。

優(yōu)選的是，所述浮力計算公式為：

f浮力＝f-flcosα+fd·sinα

其中，

f為測得的雨刮器作用于玻璃表面的壓力，fd為雨刮器所受空氣阻力，fl為雨刮器所受空氣升力，v為車輛行駛速度，ρ為空氣密度，a為雨刮器迎風面積，α為風窗玻璃傾角，cd為阻力常數(shù)，cl為升力常數(shù)。

優(yōu)選的是，所述吸附磁體和所述內(nèi)吸附磁體之間的作用力通過電流大小調(diào)節(jié)；

其中，fb為雨刮器作用于玻璃表面的標準壓力；fj為雨刮器作用于玻璃表面的校正壓力；rm為內(nèi)吸附磁體電阻，μ0為磁導率，s為內(nèi)吸附磁體截面積；n為與線圈有關的常數(shù)。

本發(fā)明所述的有益效果

本發(fā)明提供一種測試車輛不同行駛速度下雨刮器壓緊力變化規(guī)律的測試方法，定性分析相結(jié)合，相互驗證，得到準確的壓緊力分布，裝置簡單，方法可靠。

本發(fā)明雨刮器刮擦由一臺功率可調(diào)的電機驅(qū)動，可調(diào)節(jié)雨刮器刮擦速度。電機布置在雨刮器下，試驗臺背部。試驗臺前側(cè)裝有水箱，水泵從水箱取水通過水管連接到雨刮器，控制噴水，

本發(fā)明刮向兩側(cè)的水由導流槽流回水箱，實現(xiàn)水循環(huán)，避免了水浪費以及對風洞本體的污染損壞。

本發(fā)明的支撐架采用鋼架結(jié)構(gòu)，用以固定雨刮器、車窗玻璃、電機、水泵等裝置，并通過螺栓固定在風洞實驗臺上，剛度強，對流場干擾小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的雨刮器壓緊力分布風洞測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的夾層玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的雨刮臂的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1所示，本發(fā)明提供的雨刮器壓緊力分布風洞測試裝置，包括：支撐架100，夾層玻璃200、雨刮器300和水箱400。

其中，支撐架100頂部設置有夾層玻璃200，夾層玻璃200包括外玻璃薄層210和內(nèi)層玻璃220；雨刮器300設置在夾層玻璃200外側(cè)，包括，雨刮臂310其貼合設置在外玻璃薄層表面；轉(zhuǎn)軸320，其設置在雨刮臂310一端，雨刮臂310能夠繞轉(zhuǎn)軸320旋轉(zhuǎn)；噴水口330，其設置在雨刮臂310另一端；水箱400，其設置在下端，并通過水泵410連接噴水口330；傳感器陣列500，其在設置外玻璃薄層和內(nèi)層玻璃之間。雨刮臂310，還包括：外刮片膠條，具有與外玻璃薄層接觸的接觸部；內(nèi)刮片膠條312，具有與內(nèi)層玻璃接觸的接觸部；支架部件313，其為u型，用于保持刮片膠條，支架部件313連接轉(zhuǎn)軸320，作為一種優(yōu)選，轉(zhuǎn)軸320由電機500驅(qū)動，以及

吸附磁體340，其連接支架部件313，設置在刮片膠條外側(cè)；內(nèi)吸附電磁體，其設置在所夾層玻璃內(nèi)側(cè)，并連接所述轉(zhuǎn)軸，并能夠吸附吸附磁體340，以將雨刮臂吸附在夾層玻璃表面，作為一種優(yōu)選，外玻璃薄層厚度為2-5mm。傳感器陣列采用柔性薄膜網(wǎng)格觸覺壓力傳感器。作為一種優(yōu)選傳感器陣列的空間分辨率為每平方厘米1個傳感點，布滿整個雨刮器刮擦區(qū)區(qū)域。

實施以雨刮器壓緊力分布風洞測試裝置的工作過程為例，作進一步說明

采用柔性薄膜網(wǎng)格觸覺壓力傳感器，傳感器厚度為0.1mm，傳感器的空間分辨率為每平方厘米1個傳感點，布滿整個雨刮器刮擦區(qū)域，按網(wǎng)格形狀布置在兩層玻璃之間，要求外側(cè)玻璃足夠薄以靈敏傳遞雨刮器對車窗玻璃的壓緊力。該傳感器陣列無需電源，直接連接到電腦端，通過每個傳感器受力后電阻的變化得到電壓信號的變化，可實時捕獲各傳感點的受力情況、顯示壓力分布、接觸面積等參數(shù)。該傳感器安裝在車窗玻璃內(nèi)部避免了對風洞流場的干擾。

在玻璃內(nèi)側(cè)貼裝白色貼紙，使用雨刮器噴水裝置，選用黑色墨水。雨刮器噴水刮擦后，采用工業(yè)ccd相機記錄墨水的殘留量，通過不同刮擦區(qū)域的灰度顯示墨水的殘余量，得到雨刮器壓緊力分布狀態(tài)。雨刮器刮擦由一臺功率可調(diào)的電機驅(qū)動，可調(diào)節(jié)雨刮器刮擦速度。電機布置在雨刮器下，試驗臺背部。試驗臺前側(cè)裝有水箱，水泵從水箱取水通過水管連接到雨刮器，控制噴水，刮向兩側(cè)的水由導流槽流回水箱，實現(xiàn)水循環(huán)，避免了水浪費以及對風洞本體的污染損壞。鋼架結(jié)構(gòu)，用以固定雨刮器、車窗玻璃、電機、水泵等裝置，并通過螺栓固定在風洞實驗臺上，剛度強，對流場干擾小。

一種雨刮器控制方法，包括：

通過傳感器陣列檢測并計算雨刷器的壓緊力，雨刮器壓緊力計算方法為：

傳感器陣列中具有多個傳感器，將多個傳感器檢測到的壓緊力記為f1,f2,f3····fn；

其中，fmax為傳感器陣列檢測到的壓緊力的最大值，fmin為傳感器陣列檢測到的壓緊力的最小值。

計算雨刮器由風速和雨水產(chǎn)生的浮力；

所述浮力計算公式為：

f浮力＝f-flcosα+fd·sinα

其中，

f為測得的雨刮器作用于玻璃表面的壓力，fd為雨刮器所受空氣阻力，fl為雨刮器所受空氣升力，v為車輛行駛速度，ρ為空氣密度，a為雨刮器迎風面積，α為風窗玻璃傾角，cd為阻力常數(shù)，為0.55，cl為升力常數(shù)，為0.75。

調(diào)整所述吸附磁體和所述內(nèi)吸附磁體之間的作用力，以調(diào)整雨刮器作用于玻璃表面的壓力；其中，所述吸附磁體和所述內(nèi)吸附磁體之間的作用力通過電流大小調(diào)節(jié)。

其中，內(nèi)吸附磁體為電磁體，通過改變兩端施加電壓，即通電電流大小以改變內(nèi)吸附磁體吸引力，im為通電電流，fb為雨刮器作用于玻璃表面的標準壓力；其值為86.8pa，fj為雨刮器作用于玻璃表面的校正壓力；rm為內(nèi)吸附磁體電阻，μ0為磁導率，s為內(nèi)吸附磁體截面積；n為與線圈匝數(shù)有關的常數(shù)。

其中，雨刮器作用于玻璃表面的校正壓力fj的計算過程為：在雨刮器內(nèi)側(cè)設置單組壓力傳感器，壓力傳感器雨刮器作用于玻璃表面的壓力為f′

其中，f′n為單組壓力傳感器測得壓力的n個采樣值，fn為傳感器檢測到的壓緊力f的n個采樣值。

本發(fā)明提供一種測試車輛不同行駛速度下雨刮器壓緊力變化規(guī)律的測試方法，定性分析相結(jié)合，相互驗證，得到準確的壓緊力分布，裝置簡單，方法可靠，雨刮器刮擦由一臺功率可調(diào)的電機驅(qū)動，可調(diào)節(jié)雨刮器刮擦速度。電機布置在雨刮器下，試驗臺背部。試驗臺前側(cè)裝有水箱，水泵從水箱取水通過水管連接到雨刮器，控制噴水，刮向兩側(cè)的水由導流槽流回水箱，實現(xiàn)水循環(huán)，避免了水浪費以及對風洞本體的污染損壞，支撐架采用鋼架結(jié)構(gòu)，用以固定雨刮器、車窗玻璃、電機、水泵等裝置，并通過螺栓固定在風洞實驗臺上，剛度強，對流場干擾小。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。