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摘 要：前视野对于整车视野来说非常重要，而在驾车时前端雨刮外露的高度又会直接影响前视野的视觉感受。本文首先比较了车内视角雨刮高度的差别，然后对影响雨刮高度的因素进行了深入研究，并针对各个影响因素总结了降低雨刮高度的方法。相信借助本文对如何减小车内视角雨刮高度起到一定的帮助作用。
关键词：前视野 雨刮高度 车内视角
Ways to Reduce the Height of the Windshield Wiper inside the Car
Shi Aijun
Abstract：Front down vision is very import for the whole car vision. However， the exposure of the wiper height will straightly influence the visual vision when driving a car. Firstly， this paper compares the difference of the wiper height， then makes close study on the cause of the wiper height and makes conclusion on all the ways to lower the wiper height. The paper hopes to be of some help in reducing the wiper height in car angle.
Key words：front down vision， wiper height， in car angle
1 引言
目前，国内汽车市场竞争激烈，汽车消费者的消费观念也逐步趋于成熟。在激烈的市场竞争环境下，汽车制造企业开始重视感知质量这一理念。感知质量（Perceived Quality）是构成用户满意的核心变量之一，它是用户在购买和消费产品或服务过程中對质量的实际感受和认知。
所谓静态感知质量，是指消费者对汽车的外观零件的匹配关系、和谐性、一致性、工艺等方面的感性认知。评价感知质量的好坏从区域上可分为内外饰视觉质量、内外饰操作质量、内饰储物空间的质量、材料、外饰第二表面和发动机舱的视觉效果。
车内视角雨刮高度这个内饰视觉质量问题长期以来在A0级车上的表现都不尽如人意。本文就如何降低高度做了深入研究，相信借助本文对如何减小车内视角雨刮高度起到一定的帮助作用。
2 前下视野与实际感知视野的区别
轿车的前下视野是指人眼最低处与前风窗黑边最高处所成直线与水平面所成角度。对于工程而言，只要符合法规中下视野的要求，达到预期设定的目标值就可以了。但是在下视野的定义中忽略了雨刮系统，故雨刮系统的位置高低不受任何法规和标准的限制。而这个雨刮系统外露高度恰恰对前下视野有直接的影响。对于感知质量而言，前端雨刮系统在前风窗上的落点高低直接影响内饰视觉质量乃至整车的评分。不仅雨刮过高会导致的视觉突兀，而且对前下视野也有很大影响。图1反映的是前下视野和感知视野的差别，从图中可见，法规所设定的前下视野位于较下方，而实际的感知前下视野位于上方。造成实际感知前下视野较差的因素就是雨刮的高度。
因此如何在某些条件一定的情况下，降低雨刮的高度，使得感知前下视野无限接近于法规前下视野，这样既能解决雨刮过高导致的视觉突兀，也能一定程度上优化感知的前下视野。
3 车内视角雨刮高度的测量方法
每个车型在前期设计的时候都会有一个比较统一的输入，包括车辆的长、宽、高、轴距等等基本的数据。由此我们可以进一步确定人员的坐高（也就是H点位置）。而在车型设计阶段都会有一系列的竞争车型以供参考，而下视野、玻璃面倾角等的数据也会通过竞争车的水平、各方面对于目前车型的一些抱怨或者建议以及本车型的设计方案来设定。
而在前下视野面，玻璃面以及雨刮位置确定后，我们在雨刮最高点的位置以X向平面做一个断面，得到图1的模型，进而简化成图2的数学模型。
如图2中所示，我们将相应的已知条件转化成较易理解的数学模型，然后
（1）量取雨刮法相高度（h）
（2）设定下视野角度（α）
（3）设定玻璃面倾角（β）
（4）量取下视野V2点到玻璃面X向距离（L）
（5）量取雨刮和玻璃面的交点和下视野面和玻璃面的交点的距离（S）
从以上已知数据可以推算出车内视角雨刮外露高度（H）
推算公式如下：
设AB=m（ΔH），AC=n，则CP=S-n，APV2=90°+β
则H=（h-m）*cos（90°-α-β）=（h-m）*sin（α+β）
m=n*tg（90°-α-β）=n*ctg（α+β） （S-n）/sinα=L/sin（90°-α-β）
n=S-L* sinα/cos（α+β）
H=（h-m）*cos（90°-α-β）={h-[s-L*sinα/cos（α+β）]*ctg（α+β）}*sin（α+β）
简化后可得：
H=h*sin（α+β）-S*cos（α+β）+L*sinα
4 减小视觉间隙的方法
上文中提到，雨刮的车内视角外露高度与1.雨刮法相高度（h）2.下视野角度（α）3.玻璃面倾角（β）4.下视野V2点到玻璃面X向距离（L）5.雨刮和玻璃面的交点和下视野面和玻璃面的交点的距离（S）有关，本文中假设玻璃面都是平面，在此基础上列举以上5个影响因素，然后研究了降低雨刮高度的方法。 4.1 减小雨刮法相高度
在雨刮静止的条件下，雨刮最高点距离玻璃面的法相高度为雨刮的整体厚度。也就是公式中的h，h越小，H越小，车内视角雨刮高度就越小。也就是说，在雨刮的最初设计阶段，可根据项目定位，选定适合的雨刮种类，例如无骨雨刮，由于其本身法相高度较低，且设计也较简洁干净，可以较有效得减小法相高度。但是其缺点就是价位偏高，如果项目定位较低，项目管理层往往就会舍弃无骨雨刮方案。那么就需要在前期设计阶段将法相高度尽量做小，达到理论意义上的最优状态。
4.2 减小下视野角度
一般来说，驾驶员坐在乘客舱内，在前下视野上方区域是驾驶员可视区域，在前下视野下方区域为驾驶员不可视区域。如果将下视野面抬高0.5°，则从图4中可见雨刮被下视野面遮掩的面积要明显大于前者。从公式我们可以推算出，下视野角度每减小1°，雨刮车内视角可见高度就可以减小1.8mm。所以在项目最初定义视野的时候，最好把雨刮位置也考虑进去，理想的状态是雨刮轴位于下视野面以下。如果无法完成这一目标，则需要重新考量一下下视野的角度，细分市场怎样？竞争车型怎样？目前状态怎样？如果在不十分影响项目前下视野目标的情况下适度减小下视野角度。起到较好地遮掩雨刮的效果。从图4中可以明显地看到下视野6°的状态外露高度要明显高于5.8°的状态。
4.3 减小玻璃面倾角
玻璃面角度受到多方的影响，对于轿车设计而言，设计师们总是在追求设计意义上的流线型，工程师们也总是在追求工程意义上的降耗型。所谓的流线型和降耗型，两者相辅相成。但是对于雨刮位置而言，玻璃倾斜度越大，也就是α值越小，则雨刮外露的高度就越高。不仅仅是雨刮，玻璃倾斜度的增大还会影响头部空间，仪表板的安装、座椅的安装、A柱的成型性等一系列的问题。所以在项目设定初期，如何权衡各方需求，设定合理的玻璃倾角，是需要反復斟酌的。而对于雨刮的要求，需要项目在设定玻璃面倾角时将雨刮位置至于其中，因为根据公式来看，倾角每减小1°，高度就相应减小1.8mm。从图5中可以较明显的看出玻璃面倾角63°的状态的外露高度要多于61°的状态。
4.4 下视野V2点到玻璃面X向距离
V点是驾驶员眼睛位置的点，它与通过驾驶员乘坐位置中心线的纵向铅垂平面、R点以及设计座椅靠背角有关。此点用于检查汽车视野是否符和要求。通常用V1、V2两点表示V点的不同位置（见图6）。我们通常用较恶劣的V2点来设定汽车的前下视野。而减小V2点到玻璃面的数值，也就是公式中的L值，也能有效得降低雨刮高度。所以在下视野不变的前提下，将H点位置往X方向移动就可以较有效减小L的值。H点有两个含义，一个是Hard point，也就是硬点，硬点是车身总布置设计当中不可更改的一些点，互相之间是关联的，车身总布置必须要参照硬点进行。另外就是Hip Point，主要是指髋关节硬点，它是所有硬点当中最为重要的一个。涉及到前后排座位、仪表板与座椅等大构件之间的间距的设计[1]。设计H点是指在汽车总布置时的设计基准点，所以在设计H点时希望在不影响下视野的条件下前移H点，也就是公式中的L值，则雨刮高度H就相对减小。
4.5 雨刮和玻璃面的交点和下视野面和玻璃面的交点的距离
4.5.1 通过改变搭接方式降低雨刮停止位置
Cowl panel（前端进气隔栅）的边界位置是决定雨刮停止最低位置的决定因素。边界位置越下端，则雨刮停止位置就越下端。也就是公式中的S值就越大，那么H值就越小。如图7两种搭接方式，可以明显得看出第二种搭接方式会增加玻璃的长度，也就是S值。所以改变搭接方式或者减少玻璃和cowl panel（前端进气隔栅）的搭接量，最大限度得增加玻璃的长度，是减小雨刮外露面积的又一大要素。
4.5.2 通过前端进气隔栅做非对称降低雨刮停止位置
然而并不是所有车型的cowl panel（前端进气隔栅）都是可以左右对称得进行下移，在适当的时候我们也不得不采取非对称的方式来达到降低雨刮的目的。从如下图8中可以看出上图cowl panel（前端进气隔栅）最低点不是传统的中间位置，而是偏左侧，这就是所谓的非对称和对称式cowl panel（前端进气隔栅）设计。由于主雨刮高度受限与cowl panel的边界，也就是玻璃的长度，则非对称形式可以有效得降低cowl panel，也就是玻璃加长，S值增加。通过公式可知，S值越大，H越小这样也可以有效地降低雨刮，特别是主雨刮的位置。
5 总结
本文将最初的整车模型适当简化，总结出较易理解的数学模型，再由数学模型找到各个参数见得关系，进而得到影响车内视角雨刮高度的推导公式，而推导公式重点介绍了公式中的5种影响车内视角雨刮高度的因素，并总结了设计规律，通过具体的实例列举了减小车内视角雨刮高度的方法。在具体的实践中，可在整车设计的前期，与工程和设计进行充分的沟通，提出对于雨刮位置布置的意见和建议;在设计过程中，不断通过数据和模型进行虚拟和实物的评估，以达到最准确的实际效果。并提出修改意见，提高整车的感知质量。
参考文献：
[1]GB11562-94.汽车驾驶员前方视野要求及测量方法.
关键词：前视野 雨刮高度 车内视角
Ways to Reduce the Height of the Windshield Wiper inside the Car
Shi Aijun
Abstract：Front down vision is very import for the whole car vision. However， the exposure of the wiper height will straightly influence the visual vision when driving a car. Firstly， this paper compares the difference of the wiper height， then makes close study on the cause of the wiper height and makes conclusion on all the ways to lower the wiper height. The paper hopes to be of some help in reducing the wiper height in car angle.
Key words：front down vision， wiper height， in car angle
1 引言
目前，国内汽车市场竞争激烈，汽车消费者的消费观念也逐步趋于成熟。在激烈的市场竞争环境下，汽车制造企业开始重视感知质量这一理念。感知质量（Perceived Quality）是构成用户满意的核心变量之一，它是用户在购买和消费产品或服务过程中對质量的实际感受和认知。
所谓静态感知质量，是指消费者对汽车的外观零件的匹配关系、和谐性、一致性、工艺等方面的感性认知。评价感知质量的好坏从区域上可分为内外饰视觉质量、内外饰操作质量、内饰储物空间的质量、材料、外饰第二表面和发动机舱的视觉效果。
车内视角雨刮高度这个内饰视觉质量问题长期以来在A0级车上的表现都不尽如人意。本文就如何降低高度做了深入研究，相信借助本文对如何减小车内视角雨刮高度起到一定的帮助作用。
2 前下视野与实际感知视野的区别
轿车的前下视野是指人眼最低处与前风窗黑边最高处所成直线与水平面所成角度。对于工程而言，只要符合法规中下视野的要求，达到预期设定的目标值就可以了。但是在下视野的定义中忽略了雨刮系统，故雨刮系统的位置高低不受任何法规和标准的限制。而这个雨刮系统外露高度恰恰对前下视野有直接的影响。对于感知质量而言，前端雨刮系统在前风窗上的落点高低直接影响内饰视觉质量乃至整车的评分。不仅雨刮过高会导致的视觉突兀，而且对前下视野也有很大影响。图1反映的是前下视野和感知视野的差别，从图中可见，法规所设定的前下视野位于较下方，而实际的感知前下视野位于上方。造成实际感知前下视野较差的因素就是雨刮的高度。
因此如何在某些条件一定的情况下，降低雨刮的高度，使得感知前下视野无限接近于法规前下视野，这样既能解决雨刮过高导致的视觉突兀，也能一定程度上优化感知的前下视野。
3 车内视角雨刮高度的测量方法
每个车型在前期设计的时候都会有一个比较统一的输入，包括车辆的长、宽、高、轴距等等基本的数据。由此我们可以进一步确定人员的坐高（也就是H点位置）。而在车型设计阶段都会有一系列的竞争车型以供参考，而下视野、玻璃面倾角等的数据也会通过竞争车的水平、各方面对于目前车型的一些抱怨或者建议以及本车型的设计方案来设定。
而在前下视野面，玻璃面以及雨刮位置确定后，我们在雨刮最高点的位置以X向平面做一个断面，得到图1的模型，进而简化成图2的数学模型。
如图2中所示，我们将相应的已知条件转化成较易理解的数学模型，然后
（1）量取雨刮法相高度（h）
（2）设定下视野角度（α）
（3）设定玻璃面倾角（β）
（4）量取下视野V2点到玻璃面X向距离（L）
（5）量取雨刮和玻璃面的交点和下视野面和玻璃面的交点的距离（S）
从以上已知数据可以推算出车内视角雨刮外露高度（H）
推算公式如下：
设AB=m（ΔH），AC=n，则CP=S-n，APV2=90°+β
则H=（h-m）*cos（90°-α-β）=（h-m）*sin（α+β）
m=n*tg（90°-α-β）=n*ctg（α+β） （S-n）/sinα=L/sin（90°-α-β）
n=S-L* sinα/cos（α+β）
H=（h-m）*cos（90°-α-β）={h-[s-L*sinα/cos（α+β）]*ctg（α+β）}*sin（α+β）
简化后可得：
H=h*sin（α+β）-S*cos（α+β）+L*sinα
4 减小视觉间隙的方法
上文中提到，雨刮的车内视角外露高度与1.雨刮法相高度（h）2.下视野角度（α）3.玻璃面倾角（β）4.下视野V2点到玻璃面X向距离（L）5.雨刮和玻璃面的交点和下视野面和玻璃面的交点的距离（S）有关，本文中假设玻璃面都是平面，在此基础上列举以上5个影响因素，然后研究了降低雨刮高度的方法。 4.1 减小雨刮法相高度
在雨刮静止的条件下，雨刮最高点距离玻璃面的法相高度为雨刮的整体厚度。也就是公式中的h，h越小，H越小，车内视角雨刮高度就越小。也就是说，在雨刮的最初设计阶段，可根据项目定位，选定适合的雨刮种类，例如无骨雨刮，由于其本身法相高度较低，且设计也较简洁干净，可以较有效得减小法相高度。但是其缺点就是价位偏高，如果项目定位较低，项目管理层往往就会舍弃无骨雨刮方案。那么就需要在前期设计阶段将法相高度尽量做小，达到理论意义上的最优状态。
4.2 减小下视野角度
一般来说，驾驶员坐在乘客舱内，在前下视野上方区域是驾驶员可视区域，在前下视野下方区域为驾驶员不可视区域。如果将下视野面抬高0.5°，则从图4中可见雨刮被下视野面遮掩的面积要明显大于前者。从公式我们可以推算出，下视野角度每减小1°，雨刮车内视角可见高度就可以减小1.8mm。所以在项目最初定义视野的时候，最好把雨刮位置也考虑进去，理想的状态是雨刮轴位于下视野面以下。如果无法完成这一目标，则需要重新考量一下下视野的角度，细分市场怎样？竞争车型怎样？目前状态怎样？如果在不十分影响项目前下视野目标的情况下适度减小下视野角度。起到较好地遮掩雨刮的效果。从图4中可以明显地看到下视野6°的状态外露高度要明显高于5.8°的状态。
4.3 减小玻璃面倾角
玻璃面角度受到多方的影响，对于轿车设计而言，设计师们总是在追求设计意义上的流线型，工程师们也总是在追求工程意义上的降耗型。所谓的流线型和降耗型，两者相辅相成。但是对于雨刮位置而言，玻璃倾斜度越大，也就是α值越小，则雨刮外露的高度就越高。不仅仅是雨刮，玻璃倾斜度的增大还会影响头部空间，仪表板的安装、座椅的安装、A柱的成型性等一系列的问题。所以在项目设定初期，如何权衡各方需求，设定合理的玻璃倾角，是需要反復斟酌的。而对于雨刮的要求，需要项目在设定玻璃面倾角时将雨刮位置至于其中，因为根据公式来看，倾角每减小1°，高度就相应减小1.8mm。从图5中可以较明显的看出玻璃面倾角63°的状态的外露高度要多于61°的状态。
4.4 下视野V2点到玻璃面X向距离
V点是驾驶员眼睛位置的点，它与通过驾驶员乘坐位置中心线的纵向铅垂平面、R点以及设计座椅靠背角有关。此点用于检查汽车视野是否符和要求。通常用V1、V2两点表示V点的不同位置（见图6）。我们通常用较恶劣的V2点来设定汽车的前下视野。而减小V2点到玻璃面的数值，也就是公式中的L值，也能有效得降低雨刮高度。所以在下视野不变的前提下，将H点位置往X方向移动就可以较有效减小L的值。H点有两个含义，一个是Hard point，也就是硬点，硬点是车身总布置设计当中不可更改的一些点，互相之间是关联的，车身总布置必须要参照硬点进行。另外就是Hip Point，主要是指髋关节硬点，它是所有硬点当中最为重要的一个。涉及到前后排座位、仪表板与座椅等大构件之间的间距的设计[1]。设计H点是指在汽车总布置时的设计基准点，所以在设计H点时希望在不影响下视野的条件下前移H点，也就是公式中的L值，则雨刮高度H就相对减小。
4.5 雨刮和玻璃面的交点和下视野面和玻璃面的交点的距离
4.5.1 通过改变搭接方式降低雨刮停止位置
Cowl panel（前端进气隔栅）的边界位置是决定雨刮停止最低位置的决定因素。边界位置越下端，则雨刮停止位置就越下端。也就是公式中的S值就越大，那么H值就越小。如图7两种搭接方式，可以明显得看出第二种搭接方式会增加玻璃的长度，也就是S值。所以改变搭接方式或者减少玻璃和cowl panel（前端进气隔栅）的搭接量，最大限度得增加玻璃的长度，是减小雨刮外露面积的又一大要素。
4.5.2 通过前端进气隔栅做非对称降低雨刮停止位置
然而并不是所有车型的cowl panel（前端进气隔栅）都是可以左右对称得进行下移，在适当的时候我们也不得不采取非对称的方式来达到降低雨刮的目的。从如下图8中可以看出上图cowl panel（前端进气隔栅）最低点不是传统的中间位置，而是偏左侧，这就是所谓的非对称和对称式cowl panel（前端进气隔栅）设计。由于主雨刮高度受限与cowl panel的边界，也就是玻璃的长度，则非对称形式可以有效得降低cowl panel，也就是玻璃加长，S值增加。通过公式可知，S值越大，H越小这样也可以有效地降低雨刮，特别是主雨刮的位置。
5 总结
本文将最初的整车模型适当简化，总结出较易理解的数学模型，再由数学模型找到各个参数见得关系，进而得到影响车内视角雨刮高度的推导公式，而推导公式重点介绍了公式中的5种影响车内视角雨刮高度的因素，并总结了设计规律，通过具体的实例列举了减小车内视角雨刮高度的方法。在具体的实践中，可在整车设计的前期，与工程和设计进行充分的沟通，提出对于雨刮位置布置的意见和建议;在设计过程中，不断通过数据和模型进行虚拟和实物的评估，以达到最准确的实际效果。并提出修改意见，提高整车的感知质量。
参考文献：
[1]GB11562-94.汽车驾驶员前方视野要求及测量方法.