雨刮刮臂壓力衰減問題分析與解決

龔桂華

摘 要：對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，各大汽車主車廠對雨刮臂壓力衰減量都有明確要求。我司早期項目確實存在刮臂壓力衰減量過大的問題。后來經過不斷驗證，通過調整彈簧彈簧材料和改進彈簧結構，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之一。刮臂壓力衰減過大，將嚴重影響刮片的刮刷效果，甚至可能導致漏刮。尤其是駕駛側刮臂，由于其彈簧工作載荷較大，更容易出現刮臂壓力衰減量過大問題。目前國內主流車企要求在150萬刮刷循環后，刮臂壓力的衰減量必須≤10%。而我司早期的部分雨刮項目，在150萬循環駕駛側刮臂壓力衰減量達到了23%，無法滿足主車廠對刮臂壓力衰減量的要求。

2 70C彈簧性能核算

3 彈簧改進方案

我們對現有70C材料彈簧進行校核后發現，現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。經過長時間使用后，彈簧拉力將大幅度減弱，無法滿足彈簧耐久性能要求，因此必須對彈簧進行改進。

結合式（2）及（3）可知，對于彈簧的壽命性能，彈簧材料的線徑d，彈簧中徑D和彈簧材料的抗拉強度σb是三個關鍵的影響因素。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，彈簧材料的抗拉強度σb越大，則彈簧的壽命性能越好。

由于彈簧成型機的加工能力和工裝所限，我司現有彈簧成型機只能加工彈簧線徑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），而現有彈簧已經達到了線徑極限，彈簧中徑接近極限值，沒有太多的優化空間。由于現有加工設備和加工工藝所限，為了滿足彈簧的壽命要求，必須使用新的高抗拉強度的彈簧材料來加工彈簧。

通過計算：當彈簧線徑d=φ3mm，彈簧中徑D=9mm時，為滿足Fn<0.8Fs，必須σb>1911.3MPa。通過查閱各種彈簧材料標準，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 試驗驗證

根據新設計的彈簧參數，我們使用φ3mm的琴鋼絲加工了新的彈簧，然后重新進行壽命試驗，試驗結果如下，見表2：

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

6 結語

通過調整彈簧的結構參數和材料，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度，徹底解決了刮臂壓力衰減問題。目前該新材料彈簧已經作為我司標準化彈簧在其他項目中進行了推廣，保證了前雨刮刮臂的壓力衰減性能。

參考文獻：

[1]徐灝主編.新編機械設計師手冊（上冊）.機械工業出版社，1995.