雨刮刮臂壓力衰減問題分析與解決

龔桂華

摘 要：對(duì)于前雨刮刮臂總成的性能而言，刮臂壓力衰減量是重要性能之一，各大汽車主車廠對(duì)雨刮臂壓力衰減量都有明確要求。我司早期項(xiàng)目確實(shí)存在刮臂壓力衰減量過大的問題。后來經(jīng)過不斷驗(yàn)證，通過調(diào)整彈簧彈簧材料和改進(jìn)彈簧結(jié)構(gòu)，最終解決了刮臂壓力衰減量過大問題，保證了刮臂總成的性能。

關(guān)鍵詞：刮臂壓力;彈簧壽命;衰減;琴鋼絲

1 引言

刮臂壓力衰減是衡量刮臂耐久性能的重要指標(biāo)之一。刮臂壓力衰減過大，將嚴(yán)重影響刮片的刮刷效果，甚至可能導(dǎo)致漏刮。尤其是駕駛側(cè)刮臂，由于其彈簧工作載荷較大，更容易出現(xiàn)刮臂壓力衰減量過大問題。目前國內(nèi)主流車企要求在150萬刮刷循環(huán)后，刮臂壓力的衰減量必須≤10%。而我司早期的部分雨刮項(xiàng)目，在150萬循環(huán)駕駛側(cè)刮臂壓力衰減量達(dá)到了23%，無法滿足主車廠對(duì)刮臂壓力衰減量的要求。

2 70C彈簧性能核算

3 彈簧改進(jìn)方案

我們對(duì)現(xiàn)有70C材料彈簧進(jìn)行校核后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有彈簧可以滿足彈簧的最大拉伸量要求，但是無法滿足使用壽命的要求。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用后，彈簧拉力將大幅度減弱，無法滿足彈簧耐久性能要求，因此必須對(duì)彈簧進(jìn)行改進(jìn)。

結(jié)合式（2）及（3）可知，對(duì)于彈簧的壽命性能，彈簧材料的線徑d，彈簧中徑D和彈簧材料的抗拉強(qiáng)度σb是三個(gè)關(guān)鍵的影響因素。在彈簧工作載荷Fn一定的前提下，彈簧直徑d越大，彈簧中徑D越小，彈簧材料的抗拉強(qiáng)度σb越大，則彈簧的壽命性能越好。

由于彈簧成型機(jī)的加工能力和工裝所限，我司現(xiàn)有彈簧成型機(jī)只能加工彈簧線徑d≤φ3mm的彈簧，且彈簧中徑D≥3d（3為彈簧的繞旋比C，C=D/d，C值越小，彈簧纏繞則越困難），而現(xiàn)有彈簧已經(jīng)達(dá)到了線徑極限，彈簧中徑接近極限值，沒有太多的優(yōu)化空間。由于現(xiàn)有加工設(shè)備和加工工藝所限，為了滿足彈簧的壽命要求，必須使用新的高抗拉強(qiáng)度的彈簧材料來加工彈簧。

通過計(jì)算：當(dāng)彈簧線徑d=φ3mm，彈簧中徑D=9mm時(shí)，為滿足Fn<0.8Fs，必須σb>1911.3MPa。通過查閱各種彈簧材料標(biāo)準(zhǔn)，決定選用φ3mm琴鋼絲作為新彈簧的材料，見表1。

4 琴鋼絲彈簧性能核算

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)新設(shè)計(jì)的彈簧參數(shù)，我們使用φ3mm的琴鋼絲加工了新的彈簧，然后重新進(jìn)行壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下，見表2：

采用琴鋼絲材料的新彈簧，刮臂在經(jīng)過150萬工作循環(huán)的耐久試驗(yàn)后，其刮臂壓力的衰減量為3%～5%之間，完全滿足主車廠對(duì)刮臂壓力衰減性能要求。

6 結(jié)語

通過調(diào)整彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料，可以大幅度的提高彈簧的抗衰減性能。琴鋼絲材料由于其高抗拉強(qiáng)度，徹底解決了刮臂壓力衰減問題。目前該新材料彈簧已經(jīng)作為我司標(biāo)準(zhǔn)化彈簧在其他項(xiàng)目中進(jìn)行了推廣，保證了前雨刮刮臂的壓力衰減性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐灝主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（上冊(cè)）.機(jī)械工業(yè)出版社，1995.