刮片正常工作的條件

熊劍華

摘?要：本文根據比較豐富的實踐經驗和大量的試驗數據，研究分析了攻擊角、刮臂壓力等因素變化對刮拭質量的影響，論述了控制上述各因素變化范圍以保證刮拭質量的一些方法。

關鍵詞：刮片;接觸角;攻擊角

為確保駕駛員能通過汽車風窗玻璃獲得良好的視線，雨刮器被廣泛地運用在汽車上。在雨刮總成中，駕駛員直接看到的零件是刮臂和刮片，刮片直接與汽車風窗玻璃接觸，清除玻璃上的雨水、灰塵、雜物等。一般情況下，刮臂、刮片被認為是雨刮總成中最具代表性的零件，從而引起了廣泛的關注。

1 膠條與玻璃的接觸角α

刮片在風窗玻璃上運動，并不是將雨水完全刮干，而是在玻璃表面上形成一層極薄且均厚的、對視線無任何阻礙的水膜。其刮拭性能隨著膠條與玻璃的接觸角而變化，當接觸角在30°～60°的范圍時，刮拭性能最佳;過倒（接觸角過小）使刮片膠條的尖端失去作用，很容易產生異響、彩帶等現象;過立（接觸角過大）會使接觸角變得不穩定，產生抖動、漏刮等現象。

1.1 膠條與玻璃的接觸角

垂直于膠條的刮唇底并且過膠條的刮刃的平面與玻璃的切平面所形成的夾角。如下圖所示：

1.2 刮刷原理

刮臂給刮片施力，刮臂、刮片圍繞機構輸出軸運動，膠條受刮架的驅動力，刮刃受摩擦力，使翻轉橋彎曲、刮唇適當傾斜并有適當彎曲變形，這時只有刮刃和玻璃保持線接觸，這時的刮片的刮刷才正常。

2 影響膠條接觸角的因素

影響接觸角的因素有很多很多，但影響的程度有大有小，本文著重描述幾個重要的因素。

2.1 攻擊角

適當的攻擊角是保證刮片在刮刷全程中膠條的接觸處于穩定狀態。較大的攻擊角，刮片在刮刷過程中容易出現抖動、漏刮、異響等缺陷;同樣，較小的攻擊角，刮刷過程中則容易出現彩帶、顫抖、膠條尖叫等缺陷。

刮片在刮拭過程中必須保證攻擊角在合理范圍，較大或刮片上各點對應的攻擊角差異較大的攻擊角都會使刮片在刮刷過程出現不良。另外，玻璃的曲率應保證刮片上其它點的變化趨勢與刮片中心點的變化趨勢要同步，這樣才能保證刮片上、下部同時翻邊。

2.2 刮臂壓力

一般情況下，刮臂壓力必須有10%的公差。10%的刮臂壓力會使接觸角發生1°的公差。刮臂壓力太大或者太小，會是膠條單位長度上所受的受壓力發生變化，這種變化無疑會改變接觸角的大小。

2.3 配合間隙

膠條與壓條型腔之間的配合間隙、刮架各壓條之間的配合間隙以及刮片與刮臂之間的配合間隙在保證運動靈活的前提下，越小越好。

刮架各壓條的型腔過小，會導致膠條不能在內軸向滑動，從而影響刮臂壓力的傳遞。膠條穿入后，刮架的壓條型腔不進膠條限位槽，手持刮架，膠條應能靠自重滑出;或者手持膠條，刮架應能靠自重滑出。間隙過小，不僅影響刮臂壓力的傳遞，還會造成接觸角變大;間隙過大，造成接觸角變小。

影響膠條接觸角的因素還有很多很多，比如：刮臂扭角、膠條硬度、膠條的截面形狀、膠條與玻璃干濕摩擦狀態的差異……等等。不管因素有多少，我們控制的目標是唯一的：保證刮片運行時，膠條與玻璃的接觸角在在（30°～60°）范圍內。

3 保證接觸角穩定的控制方法

接觸角的穩定性依賴于零部件的一致性，其實零部件的一致性就是產品品質的基礎。規范的過程控制是保障一致性的措施之一，從成本角度考慮，特殊設計是降低對零件精度依賴性的上策。

3.1 保證攻擊角穩定性的途徑

攻擊角反映的是機構輸出軸和玻璃的關系。因此控制攻擊角穩定的途徑就是控制好機構輸出軸的角度以及玻璃的曲率變化。

刮臂扭角只是改變攻擊角的坐標，所以改變扭角只能改變攻擊角分布圖的零點位置和零攻擊角時的刮角位置，但不能改變攻擊角分布曲線的走向，也就是刮臂扭角為零時，攻擊角不變;而要改變攻擊角分布曲線的走向，只有改變機構輸出軸的角度和玻璃的曲面形狀。

3.2 保證刮臂壓力穩定的途徑

刮臂壓力的穩定主要取決于拉力彈簧的穩定性。若產品裝配時拉力彈簧的拉伸量已經超過了彈簧自身所允許的最大拉伸量，會造成刮臂壓力不穩定及刮臂壓力衰減嚴重。

4 結論

一切都是保證刮片以適當的接觸角刮拭玻璃，因此在出現刮片非正常工作時，首先觀察在整個工作過程中膠條的接觸角的變化，找出這種變化的原因，然后就可以找到解決問題的辦法。當然，在產品前期開發中，能關注和控制本文提到的刮片正常工作的條件，并進行大量細致的試驗和分析，會對刮片的工作原理有更深一步的認識和理解，從而更好地指導我們的工作。

參考文獻：

[1]JIS D 5710 汽車用雨刮刮片及雨刮搖臂.

[2]DTSC5209G Performance test methods for wiper arms and blades.

[3]B26 2610 雨刮器—刮臂的技術條件規范.

[4]SAE J 903，Windshield Wiper Systems，Passenger Car.