当刮水器的刮水片运行至两端极限位置，即刮水片的换向位置，如果蜗杆与减速蜗轮的啮合间隙过大，则其系统惯量（指刮水电动机、刮水片和刮臂组成的后刮水器总成的惯量） 会引起刮水电动机输出轴的刮刷角度增大。

通过对故障件的仿真计算显示：最大间隙0.229 mm导致齿轮可以发生的角度变化为0.19°， 最大间隙导致刮刷角度变化量为0.19°×1.5754≈0.3°，其中1.5754为角度放大倍数。

由于蜗杆和减速蜗轮的啮合间隙的变化量导致刮刷角度最大增量为0.3°， 由此可见， 蜗杆和减速蜗轮的啮合间隙对刮水电动机输出轴的刮刷角度的增加影响不大。

3.3 扇形齿轮和小齿轮的啮合间隙

扇形齿轮和与其啮合的小齿轮的设计参数： 分度圆节距5.498 mm； 齿轮齿厚2.749±0.05 mm； 小齿轮齿厚2.594±0.05 mm； 最大间隙=分度圆节距-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 mm。

当刮水器的刮水片运行至两端极限位置， 即刮水片的换向位置， 如果扇形齿轮和小齿轮的啮合间隙过大， 则其系统惯量会引起刮水电动机输出轴的刮刷角度增大。

通过对故障件的仿真计算显示： 最大间隙0.255 mm导致齿轮可以发生的角度变化为0.796°，最大间隙导致刮刷角度变化量为0.796°×1.5754=1.254°， 其中1.5754为角度放大倍数。

由于扇形齿轮和小齿轮的啮合间隙的变化量导致刮刷角度最大增量为1.254°， 由此可见， 扇形齿轮和小齿轮间隙对刮水电动机输出轴的刮刷角度的增加有较大影响。

3.4 传动板的转轴中心与减速蜗轮的转轴中心的距离R

表2是实测的4个故障件刮水器刮刷片的刮刷角度与其R值的结果。 从表2中可以发现， 刮水器刮刷片的刮刷角度随着R值的增大而增大。 因此， R值的大小与刮水器刮刷片的刮刷角度直接相关。

3.5 刮水器的工况

通过试验分析，刮水器在不同工况下的刮刷角度也存在一定的差异，如表3所示。

由表3可见 ， 同一个刮水器在无负载条件下 ，其刮刷角度最小（只有171°）； 而刮水器在最大负载条件（在挡风玻璃上加上滑石粉，以减小刮水片的胶条与玻璃之间摩擦系数）下运行时，刮水片的刮刷角度最大 （达到了180°）。 在最大负载和最小负载条件下，同一个刮水器的刮刷角度的差异是很明显的。而刮水器在干、湿玻璃上运行，其刮刷角度介于最大和最小负载之间。这是因为刮水电动机在没有负载情况下，其系统惯量最小，以此类推。由此可见，刮水系统惯量对刮刷角度有很大影响，系统惯量越大，刮刷角度增加越多。

因此，我们得出：刮水器与汽车挡风玻璃之间的摩擦力越小，其刮刷角度越大。

4改进及效果

通过以上分析， 可以得出结论： 影响后刮水器刮打挡风玻璃边框的关键内在因素是扇形齿轮和小齿轮间隙和传动板的转轴中心与减速蜗轮的转轴中心的距离R； 外因是刮水器的实际工况。

针对本案例， 综合各方面情况， 我们在不改变其它相关零部件的情况下， 仅利用减小传动板尺寸R来验证降低刮水器的刮刷角度， 避免其打玻璃边框。 主要措施是将R的设计值由原来的14.77 mm减小至14.40 mm， 同时将其公差由原来的±0.13 mm减小至±0.05 mm。 通过对改进产品的刮刷角度的测试和实际装车试验， 其负载时刮刷角度从175.5°减小至172.2°， 同时未发生刮水片打边框现象 。 表4是减小后的不同R测试的刮刷角度测试值。 测试和试验结果表明： 该设计更改有效合理， 满足顾客要求。

5 结论

通过对GL- 8刮水器打挡风玻璃边框的故障件分析，刮水器打边框的关键因素是减速机构的传动板尺寸R的差异。 基于分析， 针对后刮水器刮刷角度的设计提出以下建议。

1） 后刮水器刮刷角度和负载工况有直接联系，在进行设计时，需要考虑刮水系统的惯量、干玻璃工况或湿玻璃工况对刮刷角度的影响； 在进行电动机设计时，需要根据这些数据，结合试验数据确定无负载刮刷角度。一般来讲，无负载刮刷角度比湿玻璃条件下刮刷角度小5°~9°是安全的。

2） 磨损导致间隙增大， 会导致刮刷角度增加，从而导致打边框故障。故在设计时，需要减小刮刷角度名义值。

3） 对于最直接影响刮刷角度的关键尺寸R的公差带，不宜定义太大，否则对刮刷角度的控制不利。

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