【检修知识】改良别克GL-8汽车后刮水器刮刷角度计划

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别克gl-8商务车后雨刮器在实际使用中存在刮擦角度增大并超过设计值的现象，导致雨刮片与玻璃框发生碰撞。通过对刮水器工作条件、零件尺寸等影响刮水角的因素进行分析，找出影响刮水角变化的关键因素，并对后刮水器刮水角的设计提出改进建议。 汽车的后雨刷一般广泛安装在两厢车和商用车上，其作用是通过后雨刷清洁汽车的后挡风玻璃，使驾驶员可以从后视镜观察汽车后方的情况。这就要求后雨刮器的雨刮片在汽车挡风玻璃的指定区域正常工作。如果后雨刮器的雨刮片的工作范围超过了规定的面积，就容易造成后雨刮器的雨刮片被框住，即雨刮片与汽车挡风玻璃下边缘或侧边缘的橡胶密封条发生碰撞。这种故障模式不仅严重缩短了雨刮片的使用寿命，增加了雨刮电机的运行负荷，还会产生令驾乘人员烦恼的噪音。 目前国内外汽车公司都没有统一的强制性标准来规定汽车后雨刮器雨刮片的工作范围(即以刮擦角度和刮擦半径来评价刮擦面积)，各汽车公司都是根据自己的要求来规定后雨刮器的设计标准。 本文通过对gl- 8汽车后雨刮片骨架故障件的分析，找出了骨架产生的主要原因，并针对这一故障模式提出了改进建议。 1别克gl-8后雨刮器简介 1.1技术数据和要求 别克gl- 8后雨刷最初的设计制造公司是北美的法雷奥。由于gl- 8汽车的国产化，这款汽车的后雨刷转移到上海的法雷奥生产。基本技术数据如下。测试电压:13.5 & plusmn0.3v；环境:温度24 & plusmn8℃，相对湿度40% & plus Mn；10%;雨刮片刮角:湿玻璃条件下175.5度；空载角度为170.5 & deg；雨刮片刮擦频率:45 & plusmn10转/分钟；雨刮片刮擦半径:512mm雨刮片长度:400毫米。 汽车刮水器的基本技术要求是:刮水片必须在规定的刮水区域内工作。如果雨刮片的操作面积超过了规定的面积，雨刮片就容易起框，从而严重缩短雨刮片胶带的使用寿命。 1.2主要组成和结构 汽车后雨刮器主要由雨刮电机子系统、减速传动子系统(内置于电机)和雨刮系统组成。刮水器电机子系统和减速传动子系统的外部结构如图1所示。刮水器电机通过电机中的减速传动机构将电机的动力输出到刮水器的输出轴上，同时将电机转子的单向转动转化为输出轴的往复转动。减速机构的结构如图2所示。 图2中，电机转子的蜗杆部分与减速蜗轮啮合，实现减速功能。扇形齿轮与小齿轮啮合，实现雨刮器输出轴的往复运动，即实现雨刮器雨刮片的往复擦拭功能。 2后雨刮器卡框故障原因分析 通过对故障零件的初步分析，雨刮片分幅的直接原因是雨刮电机输出轴的往复运行角度(直接影响雨刮片的刮水角度)超过设计规范。但是刮水器电机输出轴往复运行角度超差的原因主要有两个:内因和外因。 1)内因①传动子系统的关键部件尺寸，如图2中的减速蜗轮、蜗杆、尺寸R、扇形齿轮、小齿轮等尺寸超差；②电机转子蜗杆与减速蜗轮的啮合间隙过大；③扇形齿轮与小齿轮啮合间隙过大；④驱动板的尺寸r及其公差过大。 2)外部，雨刮器的工作状况(比如汽车挡风玻璃的干湿程度)。为了从各种相关原因中找出雨刮片骨架的主要因素，我们从内因和外因两方面分析了故障零件的相关因素。 3.特定故障部件的检测和分析 3.1关键部件的尺寸 对影响刮削角的关键部件(如减速蜗轮、转子蜗杆、扇形齿轮、小齿轮、传动板等)的主要尺寸进行了测试，结果见表1。从表1中可以看出，关键部件的尺寸都在公差范围内，符合图纸的设计要求，即关键部件的相关尺寸并不是雨刮片分格的根本原因。 3.2蜗杆和减速蜗轮之间的啮合间隙 与蜗杆啮合的减速蜗轮的设计参数:分度圆的节距为2.827毫米；；减速蜗轮的齿厚为1.411 & plusmn0.015毫米；蜗杆齿厚1.272 & plusmn0.07毫米；最大啮合间隙=分度圆节距-减速蜗轮最小齿厚-蜗轮最小齿厚= 2.827-(1.411-0.015)-(1.272-0.07)= 0.229mm。 当雨刮器的雨刮片到达两端极限位置，即雨刮片的换向位置时，如果蜗杆与减速蜗轮的啮合间隙过大，系统惯性(雨刮电机、雨刮片、雨刮臂组成的后雨刮总成的惯性)会导致雨刮电机输出轴的刮角增大。 故障零件的模拟计算表明，0.229 mm的最大间隙导致0.19 & deg，最大间隙使刮削角的变化为0.19 & deg& times1.5754 &无症状；0.3度，其中1.5754是角度放大倍数。 由于蜗杆与减速蜗轮啮合间隙的变化，刮削角的最大增量为0.3度。可以看出，蜗杆与减速蜗轮的啮合间隙对刮水器电机输出轴刮水角度的增加影响不大。 3.3扇形齿轮和小齿轮之间的啮合间隙 扇形齿轮及与之啮合的小齿轮的设计参数:分度圆的节距为5.498毫米；齿轮厚度2.749 & plusmn0.05毫米；小齿轮的齿厚为2.594 & plusmn0.05毫米；最大间隙=分度圆的节距-最小齿轮齿厚-最小小齿轮齿厚= 5.498-(2.749-0.05)-(2.594-0.05)= 0.255毫米。 当雨刮器的雨刮片到达两端的极限位置，即雨刮片的换向位置时，如果扇形齿轮与小齿轮的啮合间隙过大，系统惯性会导致雨刮电机输出轴的刮角增大。 故障零件的模拟计算表明，0.255 mm的最大间隙导致0.796 & deg，最大间隙使刮削角的变化为0.796 & deg& times1.5754=1.254度，其中1.5754是角度放大倍数。 由于扇形齿轮和小齿轮啮合间隙的变化，刮削角的最大增量为1.254 & deg可以看出，扇形齿轮和小齿轮之间的间隙对刮水器电机输出轴刮水角度的增加影响很大。 3.4传动板旋转轴中心与减速蜗轮旋转轴中心之间的距离R 表2是四个故障零件雨刮片的雨刮角和R值的测量结果。从表2可以看出，雨刮片的刮角随着R值的增大而增大。因此，R的值与雨刮片的刮擦角度直接相关。 3.5刮水器的工作状态 通过测试分析，不同工况下雨刮角度存在一定差异，如表3所示。 从表3可以看出，相同的擦拭器具有最小的擦拭角(只有171 & deg);然而，当雨刮器在最大负载条件下工作时(在挡风玻璃上添加滑石粉以降低雨刮片橡胶条与玻璃之间的摩擦系数)，雨刮片的刮擦角度最大(达到180 & deg)。同一雨刮器在最大负载和最小负载条件下，刮角差异明显。刮水器在干玻璃和湿玻璃上工作，其刮水角度在最大和最小负载之间。这是因为空载时雨刮电机的系统惯性最小，以此类推。因此，刮水器系统的惯性对刮水角度有很大影响。系统的惯性越大，刮擦角增加得越多。 所以我们得出结论，雨刮器与汽车挡风玻璃的摩擦力越小，刮擦角度越大。 4改进及效果 从以上分析可以得出，影响后雨刮器刮伤风挡框的关键内在因素是扇形齿轮与小齿轮的间隙和传动板转轴中心与减速蜗轮转轴中心的距离R；外因是雨刮器的实际工作状况。 在这种情况下，考虑到各方面的情况，在不改变其他相关零件的情况下，我们只利用传动板尺寸R的减小来验证雨刮器刮角的减小，避开玻璃框。主要措施是将R的设计值由原来的14.77 mm降低到14.40 mm，同时其公差由原来的& plusmn0.13毫米缩小至& plusmn0.05毫米.通过对改进产品刮角的测试和实际加载测试，改进产品的刮角从175.5 & deg到172.2 & deg同时不存在雨刮片的掉框现象。表4显示了减少后不同R测试的刮削角的测试值。测试结果表明，设计变更有效合理，满足客户要求。 结论5 通过对gl- 8刮水器分幅挡风玻璃失效零件的分析，发现分幅挡风玻璃刮水器的关键因素是减速机构传动板尺寸R的差异。根据分析，对后雨刮器刮角的设计提出以下建议。 1)后窗刮水器的刮水角度与负载情况直接相关。设计时，需要考虑雨刮系统的惯性、干玻璃工况或湿玻璃工况对雨刮角度的影响；在设计电机时，需要根据这些数据和试验数据来确定空载刮削角。一般来说，空载刮角比湿玻璃小5°。~ 9 & deg它是安全的。 2)磨损导致缝隙增大，会导致刮角增大，导致分幅失败。因此，在设计中，需要减小刮角的标称值。 3)对于最直接影响刮角的关键尺寸R的公差带，不宜定义过大，否则不利于刮角的控制。