汽车雨刷的创新设计

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BobKearns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种类优点缺点间歇式由驾驶者依照雨势和视线视线状况自行调整，可控性高，结构简单，成本低。需要手动控制刷速，在一定程度上分散了驾驶员的注意力，安全得不到保障。感应式利用传感器根据雨量以及车速来自动调整刷速，无需驾驶员参与。成本高昂，售价较高，目前只在高端车型上使用。有骨式适应玻璃的曲率变化，压力相对较大，价格低。噪音大，刮拭不干净，刮片磨损快。无骨式刮拭更为干净，不易抖动，噪音小压力较小，成本高，价格高。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原理编号内容可能的解决方案1分割1把一个物体分成相互独立的部分2把物体分成容易组装和拆卸的部分3提高物体的可分性35改变参数1改变物体的物理状态2改变物体的浓度、粘度3改变物体的柔性4改变物体的温度或体积等参数19周期性作用1变持续性作用为周期性（脉冲）作用2如果作用已经是周期性的，就改变其频率3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率13反向作用原理1用原来相反的原理2把物体倒过来3让物体动的部分不动，不动部分动采取的解决方案：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原理编号内容可能的解决方案19周期性作用1变持续性作用为周期性（脉冲）作用2如果作用已经是周期性的，就改变其频率3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率1分割1把一个物体分成相互独立的部分2把物体分成容易组装和拆卸的部分3提高物体的可分性31多孔材料1使物体多空或加入多孔物体2利用物体的多孔结构引入有用的物质和功能采取的解决方案：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原理编号内容可能的解决方案10预先作用原理预先施加反作用力，来消除不利影响或力3局部质量原理1从均匀的物体结构、外部环境或作用改变为不均匀的2让物体不同的部分承担不同的功能3把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置18机械振动原理使静止的物体振动，振动的物体加强振动40复合材料原理用复合材料来替代单一材料采取的解决方案：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原理编号内容可能的解决方案24借助中介物原理把一物体与另一容易去处的物体暂时结合在一起2抽取原理从物体抽出必要的部分或属性40复合材料用复合材料来替代单一材料39惰性环境原理使用真空环境，在物体中使用惰性气体采取的解决方案：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原理编号内容可能的解决方案35改变参数1改变物体的物理状态2改变物体的浓度、粘度3改变物体的柔性4改变物体的温度或体积等参数10预先作用原理预先施加反作用力，来消除不利影响或力39惰性环境原理使用真空环境，在物体中使用惰性气体采取的解决方案：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！