汽车雨刮驱动用直流减速电机结构

　　做车身附件结构设计的同行应该都清楚，雨刮系统的核心动力输出部件就是这款带减速机构的驱动电机，它直接决定了前挡风玻璃刮刷动作的稳定性与可靠性，不管是乘用车还是轻型商用车的前雨刮系统，几乎都采用这类集成式减速电机结构，很少会把电机和减速箱分开布置，毕竟前围板下方的安装空间非常局促，集成化设计能大幅减少装配工序，也能降低传动链路的功率损耗。

　　从实际装车场景来看，这类电机一般安装在前围板下方的雨刮安装支架上，输出端的齿轮直接和雨刮连杆机构的驱动齿啮合，把电机的高速旋转运动通过蜗轮蜗杆减速结构转化为低转速大扭矩的输出，带动连杆做往复摆动，最终驱动雨刮臂完成刮刷动作。日常选型的时候首先要卡安装边界，这款电机的主体是圆柱型直流电机段，直径大概在38mm左右，轴向长度不含输出轴的话大概在85mm，前端的减速箱部分是压铸铝壳体，安装孔位分布在减速箱的三个凸耳上，孔距是行业通用的42mm标准孔距，安装面到输出齿轮端面的距离控制在18mm，刚好能匹配绝大多数A级、B级乘用车的雨刮连杆安装尺寸，不需要额外做转接支架，能直接替换同规格的成熟量产件。

　　设计思路上，这款结构没有追求过高的功率冗余，而是把可靠性放在第一位，毕竟雨刮属于安全件，哪怕在暴雨天气或者玻璃表面有薄冰的工况下，也不能出现卡滞烧机的问题。你看它的减速箱内部用的是蜗轮蜗杆传动，本身就有反向自锁特性，当雨刮臂受到外力阻挡的时候，不会因为外力反向拖动电机导致内部绕组损坏，同时蜗杆和电机轴是一体加工的，减少了连接环节的间隙，传动噪音能控制在55分贝以内，满足车内NVH的要求。输出端的齿轮是粉末冶金材质，表面做了渗碳处理，耐磨性能比普通尼龙齿轮高3倍以上，就算长期在高负载工况下往复运转，齿面磨损量也能控制在0.1mm以内，保证整个生命周期内传动间隙不会过大，避免雨刮工作的时候出现抖动异响。

　　从功能特性来说，这款电机自带复位触点结构，当雨刮开关关闭的时候，电机会自动运转到初始停止位置，不会把雨刮臂停在玻璃中间影响驾驶员视线，这个结构是集成在减速箱端盖内部的，不需要额外的位置传感器，靠铜质触点和导电环的配合就能实现复位功能，结构简单故障率极低。电机本身的绕组是耐高温漆包线，能承受-40℃到85℃的工作环境温度，不管是北方冬季的低温环境还是南方夏季暴晒后的高温工况，都能正常启动运转，不会因为温度变化导致输出扭矩大幅衰减。

　　实际做结构校核的时候要注意，输出轴的径向跳动量要控制在0.05mm以内，不然和连杆机构啮合的时候会出现齿面偏磨，时间长了容易打齿。另外电机的引出线是从减速箱侧面的防水胶套处引出，防护等级能达到IP54，日常行车的时候溅水或者高压水枪冲洗前围区域都不会出现进水短路的问题。很多新手工程师做雨刮系统设计的时候，容易忽略电机的堵转扭矩参数，这款电机的堵转扭矩能达到25N·m，就算雨刮片被冻在玻璃上，短时间堵转也不会烧蚀绕组，内部的热保护器会在温度达到120℃的时候自动断开电路，等温度降下来之后又能自动恢复工作，不需要额外更换保险丝，大幅降低售后维修的概率。

　　还有个细节设计，减速箱的壳体上预留了透气塞安装位，当电机长时间工作导致内部温度升高的时候，内部的空气能通过透气塞排出，避免壳体内压力过高把油封冲开导致润滑脂泄漏，同时透气塞是防水透气膜结构，外部的水汽和灰尘不会进到壳体内部，能保证内部的润滑脂长期保持性能，不需要定期维护加注润滑脂，整个生命周期内都是免维护的设计。输出齿轮的模数是0.8，齿厚12mm，和连杆机构的扇形齿轮啮合的时候重合度能达到1.2以上，传动平稳没有冲击，就算雨刮在高速档位运转，整个连杆机构也不会出现明显的振动。

　　做三维建模的时候，这个结构的装配公差要卡准，电机轴和蜗杆的同轴度要控制在0.02mm以内，不然运转的时候会出现周期性的异响，蜗轮和输出轴的连接是过盈配合加平键定位，能传递足够大的扭矩，不会出现轴转齿轮不转的失效问题。前端的输出轴承是含油轴承，不需要额外加注润滑油，本身的孔隙里储存的润滑脂就能满足100万次往复工作的耐磨要求，比用滚珠轴承的成本更低，而且抗冲击性能更好，适合雨刮这种频繁正反转的工况。