刮片正常工作的条件

熊剑华

摘 要：本文根据比较丰富的实践经验和大量的试验数据，研究分析了攻击角、刮臂压力等因素变化对刮拭质量的影响，论述了控制上述各因素变化范围以保证刮拭质量的一些方法。

关键词：刮片;接触角;攻击角

为确保驾驶员能通过汽车风窗玻璃获得良好的视线，雨刮器被广泛地运用在汽车上。在雨刮总成中，驾驶员直接看到的零件是刮臂和刮片，刮片直接与汽车风窗玻璃接触，清除玻璃上的雨水、灰尘、雜物等。一般情况下，刮臂、刮片被认为是雨刮总成中最具代表性的零件，从而引起了广泛的关注。

1 胶条与玻璃的接触角α

刮片在风窗玻璃上运动，并不是将雨水完全刮干，而是在玻璃表面上形成一层极薄且均厚的、对视线无任何阻碍的水膜。其刮拭性能随着胶条与玻璃的接触角而变化，当接触角在30°～60°的范围时，刮拭性能最佳;过倒（接触角过小）使刮片胶条的尖端失去作用，很容易产生异响、彩带等现象;过立（接触角过大）会使接触角变得不稳定，产生抖动、漏刮等现象。

1.1 胶条与玻璃的接触角

垂直于胶条的刮唇底并且过胶条的刮刃的平面与玻璃的切平面所形成的夹角。如下图所示：

1.2 刮刷原理

刮臂给刮片施力，刮臂、刮片围绕机构输出轴运动，胶条受刮架的驱动力，刮刃受摩擦力，使翻转桥弯曲、刮唇适当倾斜并有适当弯曲变形，这时只有刮刃和玻璃保持线接触，这时的刮片的刮刷才正常。

2 影响胶条接触角的因素

影响接触角的因素有很多很多，但影响的程度有大有小，本文着重描述几个重要的因素。

2.1 攻击角

适当的攻击角是保证刮片在刮刷全程中胶条的接触处于稳定状态。较大的攻击角，刮片在刮刷过程中容易出现抖动、漏刮、异响等缺陷;同样，较小的攻击角，刮刷过程中则容易出现彩带、颤抖、胶条尖叫等缺陷。

刮片在刮拭过程中必须保证攻击角在合理范围，较大或刮片上各点对应的攻击角差异较大的攻击角都会使刮片在刮刷过程出现不良。另外，玻璃的曲率应保证刮片上其它点的变化趋势与刮片中心点的变化趋势要同步，这样才能保证刮片上、下部同时翻边。

2.2 刮臂压力

一般情况下，刮臂压力必须有10%的公差。10%的刮臂压力会使接触角发生1°的公差。刮臂压力太大或者太小，会是胶条单位长度上所受的受压力发生变化，这种变化无疑会改变接触角的大小。

2.3 配合间隙

胶条与压条型腔之间的配合间隙、刮架各压条之间的配合间隙以及刮片与刮臂之间的配合间隙在保证运动灵活的前提下，越小越好。

刮架各压条的型腔过小，会导致胶条不能在内轴向滑动，从而影响刮臂压力的传递。胶条穿入后，刮架的压条型腔不进胶条限位槽，手持刮架，胶条应能靠自重滑出;或者手持胶条，刮架应能靠自重滑出。间隙过小，不仅影响刮臂压力的传递，还会造成接触角变大;间隙过大，造成接触角变小。

影响胶条接触角的因素还有很多很多，比如：刮臂扭角、胶条硬度、胶条的截面形状、胶条与玻璃干湿摩擦状态的差异……等等。不管因素有多少，我们控制的目标是唯一的：保证刮片运行时，胶条与玻璃的接触角在在（30°～60°）范围内。

3 保证接触角稳定的控制方法

接触角的稳定性依赖于零部件的一致性，其实零部件的一致性就是产品品质的基础。规范的过程控制是保障一致性的措施之一，从成本角度考虑，特殊设计是降低对零件精度依赖性的上策。

3.1 保证攻击角稳定性的途径

攻击角反映的是机构输出轴和玻璃的关系。因此控制攻击角稳定的途径就是控制好机构输出轴的角度以及玻璃的曲率变化。

刮臂扭角只是改变攻击角的坐标，所以改变扭角只能改变攻击角分布图的零点位置和零攻击角时的刮角位置，但不能改变攻击角分布曲线的走向，也就是刮臂扭角为零时，攻击角不变;而要改变攻击角分布曲线的走向，只有改变机构输出轴的角度和玻璃的曲面形状。

3.2 保证刮臂压力稳定的途径

刮臂压力的稳定主要取决于拉力弹簧的稳定性。若产品装配时拉力弹簧的拉伸量已经超过了弹簧自身所允许的最大拉伸量，会造成刮臂压力不稳定及刮臂压力衰减严重。

4 结论

一切都是保证刮片以适当的接触角刮拭玻璃，因此在出现刮片非正常工作时，首先观察在整个工作过程中胶条的接触角的变化，找出这种变化的原因，然后就可以找到解决问题的办法。当然，在产品前期开发中，能关注和控制本文提到的刮片正常工作的条件，并进行大量细致的试验和分析，会对刮片的工作原理有更深一步的认识和理解，从而更好地指导我们的工作。

参考文献：

[1]JIS D 5710 汽车用雨刮刮片及雨刮摇臂.

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

[3]B26 2610 雨刮器—刮臂的技术条件规范.

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