CN112697696B - 一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪及其测试方法 - Google Patents

一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪，其特征在于：包括雨刮片部件(100)、雨刮臂部件(200)、电机部件(300)、测试仪部件(400)和安装部件(500)，雨刮片部件(100)与雨刮臂部件(200)连接，雨刮臂部件(200)与电机部件(300)连接，电机部件(300)与测试仪部件(400)连接，通过安装部件(500)将整个测试仪固定在玻璃(600)上。本发明能方便的测量玻璃与雨刮片之间的摩擦力,可以方便的更换雨刮片或胶条，且便于携带和使用。

Description

一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪及其测试方法
技术领域
本发明涉及汽车领域且不限于汽车领域，具体涉及一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪及其测试方法。
背景技术
为提高雨刮片在汽车上的表现，目前的研究方向主要是玻璃的弧度和刮片的弧度，刮片结构等方面。很少涉及玻璃与胶条的匹配情况的研究，比如玻璃与雨刮片之间的摩擦力，清水和洗涤液对玻璃与雨刮片的摩擦力的影响等方面的研究基本是空白。雨刮片与玻璃之间的摩擦力的大小不仅仅会影响雨刮电机的性能更会影响雨刮片在汽车上的表现，不合适的摩擦力会产生刮拭不净，雨刮片抖动，异响等不良现象。
为研究玻璃与雨刮片之间的摩擦力，找到两者之间的最佳配合状态，研究不同的洗涤液对玻璃与雨刮片的摩擦力的影响，最终实现雨刮片在汽车上的最佳表现，发明人研发了具有自己特色、拥有自主知识产权的一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪及其测试方法，该摩擦力测试仪可以方便的测量玻璃与雨刮片之间的摩擦力，能方便的更换雨刮片或胶条，且便于携带和使用。
本发明的技术方案：
一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪，包括雨刮片部件、雨刮臂部件、电机部件、测试仪部件和安装部件，雨刮片部件与雨刮臂部件连接，雨刮臂部件与电机部件连接，电机部件与测试仪部件连接，通过安装部件将整个测试仪固定在玻璃上；
雨刮片部件包括胶条、导条、骨架和衬垫，导条与胶条配合传导雨刮臂部件压力，雨刮臂部件与雨刮片部件通过骨架连接，衬垫设在雨刮臂部件与雨刮片部件之间结合处；
雨刮臂部件包括轴承、臂座、销轴、弹簧和臂板，臂座和臂板通过销轴连接，销轴连接雨刮片部件，雨刮臂部件通过轴、盖板和螺钉固定，轴的螺纹端与电机部件输出轴的内螺纹联接，轴的另一端与轴承配合固定；
电机部件包括电机、减速机构和输出轴，电机输出轴的转速≤10转/分钟，导线与电机的两接线端相连接，在导线中连接有换向开关，使电机旋转换向；在导线的另一端连接有插头，插头接点烟器插头；
测试仪部件包括测力传感器、支撑臂、联接板及显示器，测力传感器和显示器为现有产品，支撑臂的一端有腰形孔，通过腰形孔与电机部件输出轴的腰形轴部位相连接，支撑臂通过联接板与测力传感器连接；
安装部件包括安装壳体、安装盖板、支撑腿、吸盘、紧固螺母和水平仪，安装壳体收纳固定电机部件，安装盖板用于封闭安装壳体并安置水平仪，安装壳体通过紧固螺母至少安装有三个支撑腿，支撑腿与吸盘通过螺纹连接。
所述雨刮片部件的另外一种结构，包括胶条、导条、连接支架和连接件，导条通过连接支架和连接件连接，其中导条与连接支架之间固定联接，连接件与连接支架之间活动连接，雨刮臂部件与雨刮片部件通过连接件联接。
所述测试仪部件的支撑臂和联接板一体式设计。
用上述测试仪测试摩擦力的方法：
首先，将测试仪通过安装部件的锁紧装置固定在测试对象上，然后，通过调节吸盘的相对高度使雨刮臂的压力值FP＝α*L＝1.5N(α为雨刮臂对雨刮片的压力系数，取值范围为0.008～0.02N/mm为佳，通常取α＝0.015N/mm；L为胶条的长度)，其次，连接电源，启动电机部件，电机在旋转时同步带动测试仪部件旋转，测力传感器推动雨刮臂部件和雨刮片部件旋转，并将旋转运动中收到的阻力传递给测试仪部件端头的测力传感器，从而将雨刮片在汽车挡风玻璃表面运动时所受到的摩擦力反馈到测力传感器上。
本发明的特点：
1、雨刮片部件主要是支撑胶条，以实现胶条与玻璃的接触。胶条的长度采取标准长度，如本实例中胶条的长度为100mm，也可以采用别的数值的长度。
2、雨刮臂部件主要是给雨刮片部件实加适当的压力，雨刮臂实加给雨刮片的压力系数在0.008N/mm～0.02N/mm之间。压力太小，会造成胶条与玻璃接触不良，压力太大，会造成胶条与玻璃过度贴合。压力过小和过大，都会造成测试结果不能真实的反应雨刮片与玻璃的匹配情况。
3、电机部件主要是给摩擦力测试仪提供动力。电机选择低转速的电机，如本实例中电机的转速≤10转/分钟。
4、测试仪部件主要是测量雨刮片与玻璃之间的摩擦力，并显示测试结果。
5、安装部件主要是实现摩擦力测试仪各部件的安装固定，同时通过安装腿将摩擦力测试仪固定在玻璃上，并通过高度的调节来调整雨刮片与玻璃的接触压力。
附图说明
图1是本发明示意图，
图2是雨刮片部件结构示意图，
图3是另一实施例雨刮片部件结构示意图，
图4是图3的俯视图，
图5是雨刮臂部件结构示意图，
图6是图5的俯视图，
图7是电机部件结构示意图，
图8是测试仪部件结构示意图，
图9是安装部件结构示意图。
图10是雨刮片的受力分析图。
图中标记：
100、雨刮片部件，200、雨刮臂部件，300、电机部件，400、测试仪部件，500、安装部件，600、玻璃；
101、胶条，102、导条，103、骨架，104、衬垫，105、连接支架，106、连接件；
201、轴承，202、臂座，203、销轴，204、弹簧，205、臂板，206、轴，207、盖板，208、螺钉；
301、电机，302、减速机构，303、输出轴；
401、测力传感器，402、支撑臂，403、联接板；
501、安装壳体，502、安装盖板，503、支撑腿，504、吸盘，505、紧固螺母，506、水平仪；
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本方案进一步介绍。
参见图1-9，一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪，包括雨刮片部件100、雨刮臂部件200、电机部件300、测试仪部件400和安装部件500，通过安装部件500将整个测试仪固定在玻璃600上，
雨刮片部件100包括胶条101、导条102、骨架103和衬垫104，胶条101是配套车型上的雨刮片上截取的一段标准长度的胶条，导条102是与胶条配合的传导雨刮臂部件200压力的条形零件，骨架103是雨刮臂部件200与雨刮片部件100联接的支撑结构件，衬垫104减少雨刮臂部件200与雨刮片部件100之间结合处的摩擦阻力；
另一种雨刮片部件，包括胶条101、导条102、连接支架105和连接件106，连接支架105是固定导条102的零件，且连接导条102和连接件，其中导条102与连接支架105之间固定联接，两者之间不能相互移动，而连接件106与连接支架105之间活动连接，连接件106承接雨刮臂部件200与雨刮片部件100的联接，将雨刮臂的压力传递给雨刮片部件；
雨刮臂部件200包括轴承201、臂座202、销轴203，弹簧204和臂板205，轴承201减小雨刮臂部件200与电机部件300之间的摩擦阻力，臂座202，销轴203和臂板205是结构件，提供结构支持。弹簧204是为雨刮片部件100提供压力的主要元件；雨刮臂部件通过轴206、盖板207和螺钉208固定，轴206的露出端为螺纹结构，其与电机的输出轴303的内螺纹联接，轴206的另一端与轴承201配合，使轴承201的内圈固定在轴206上；盖板207与螺钉208共同作用将臂座202固定；通过以上零件的共同作用，实现了臂座202的五个自由度的限制，臂座202绕轴206的中心轴线旋转，臂座与电机的输出轴同轴心且同步旋转；
电机部件300包括电机301、减速机构302和输出轴303，电机输出轴的转速≤10转/分钟，导线与电机的两接线端相连接，在导线中连接有换向开关，使电机旋转换向；在导线的另一端连接有插头，插头可以是点烟器插头，可在车身上取电，也可以是某一种方便于取电的接头；
测试仪部件400包括测力传感器401，支撑臂402和联接板403及显示器，测力传感器和显示器为现有产品，支撑臂402的一端有腰形孔，利用腰形孔与电机的输出轴303的腰形轴部位相连接，电机旋转时同步带动支撑臂旋转，并将旋转运动传递给测力传感器，测力传感器推动雨刮臂部件和雨刮片部件旋转，并将雨刮片与玻璃之间的摩擦力反馈到测力传感器上。
支撑臂402和联接板403在该产品中是两个零件，其目的是减少零件的加工难度，故在结构设计中，也可以将两个零件合并为一个零件，只要能实现测力传感器与电机的连接并传递相关的运动目的。
安装部件500包括安装壳体501、安装盖板502、支撑腿503、吸盘504，紧固螺母505和水平仪506，安装壳体501收纳固定电机部件300和产品的固定支撑，安装盖板502用于封闭安装壳体并为水平仪506提供安装空间，支撑腿503为产品提供适当的高度和为雨刮片的运转提供适当的空间，支撑腿与吸盘接触端有内螺纹孔，吸盘504可以保证产品能可靠的吸附在玻璃上，吸盘与支撑腿接触端有外螺纹柱，吸盘的外螺纹柱可拧入支撑腿的内螺纹孔中，并可通过调整两者的配合深度尺寸，以实现产品安装高度的调节，紧固螺母505使支撑腿503可靠的固紧在安装壳体501上，通过观察水平仪506，并调节支撑腿和吸盘的配合，使产品能在水平面上保证水平，以消除雨刮片在运转过程中随着位置变化而产生压力变化，三个支撑腿形成的空间的半径应大于刮片的运动半径，其高度应以保证雨刮片受到合适的压力为准，为了研究不同压力下雨刮片与玻璃的摩擦情况，也可以通过调节支撑腿与吸盘的配合深度，使雨刮片受到不同的雨刮臂压力。
用上述测试仪测试摩擦力的方法：
首先，将测试仪通过安装部件的锁紧装置固定在测试对象上，然后，调节雨刮臂的压力值FP＝α*L，其次，连接电源，启动电机部件，电机在旋转时同步带动测试仪部件旋转，测力传感器推动雨刮臂部件和雨刮片部件旋转，并将旋转运动中收到的阻力传递给测试仪部件端头的测力传感器，从而将雨刮片在汽车挡风玻璃表面运动时所受到的摩擦力反馈到测力传感器上。
其中：α为雨刮臂对雨刮片的压力系数，取值范围为0.008～0.02N/mm为佳，通常取α＝0.015N/mm；L为胶条101的长度，实例中L＝100mm。
摩擦系数是描述物体表面粗造程度的重要指标，能够有效的反映汽车挡风玻璃表面的特征。假设雨刮片的质量和所受到的压力服从均匀分布，参见雨刮片的受力分析图(如图10)，将汽车挡风玻璃表面摩擦系数的积分计算公式简化为：
μ＝f/(G*cosθ+FP) (1)
G：雨刮片所受的重力。
FP：雨刮臂的压力。
μ：汽车前挡风玻璃表面的摩擦系数。
f：雨刮片在汽车前挡风玻璃表面移动受到的阻力。
θ：雨刮片在汽车前挡风玻璃表面移动时所受支撑力及重力之间的夹角(取锐角)。
其中，FP：雨刮臂的压力在摩擦力测试仪安装时，由试验人员自已设定。f：雨刮片在汽车前挡风玻璃表面移动受到的阻力，可从摩擦力测试仪的压力传感器中读取数据。G：雨刮片所受的重力，通过称量即可获得相应数据。θ：雨刮片在汽车前挡风玻璃表面移动时所受支撑力及重力之间的夹角(取锐角)，通过三角形相似定理，该夹角与汽车前挡风玻璃的安装夹角相等，汽车前挡风玻璃的安装夹角与水平面之间的范围在[40°-50°]之间。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪，其特征在于：包括雨刮片部件(100)、雨刮臂部件(200)、电机部件(300)、测试仪部件(400)和安装部件(500)，雨刮片部件(100)与雨刮臂部件(200)连接，雨刮臂部件(200)与电机部件(300)连接，电机部件(300)与测试仪部件(400)连接，通过安装部件(500)将整个测试仪固定在玻璃(600)上；
雨刮片部件(100)包括胶条(101)、导条(102)、骨架(103)和衬垫(104)，导条(102)与胶条(101)配合传导雨刮臂部件(200)压力，雨刮臂部件(200)与雨刮片部件(100)通过骨架(103)连接，衬垫(104)设在雨刮臂部件(200)与雨刮片部件(100)之间结合处；
雨刮臂部件(200)包括轴承(201)、臂座(202)、销轴(203)、弹簧(204)和臂板(205)，臂座(202)和臂板(205)通过销轴(203)连接，销轴(203)连接雨刮片部件(100)，雨刮臂部件通过轴(206)、盖板(207)和螺钉(208)固定，轴(206)的螺纹端与电机部件输出轴(303)的内螺纹联接，轴(206)的另一端与轴承(201)配合固定；弹簧（204）是为雨刮片部件（100）提供压力的；
电机部件(300)包括电机(301)、减速机构(302)和输出轴(303)，电机输出轴的转速≤10转/分钟，导线与电机的两接线端相连接，在导线中连接有换向开关，使电机旋转换向；在导线的另一端连接有插头，插头接点烟器插头；
测试仪部件(400)包括测力传感器(401)、支撑臂(402)、联接板(403)及显示器，测力传感器和显示器为现有产品，支撑臂(402)的一端有腰形孔，通过腰形孔与电机部件输出轴(303)的腰形轴部位相连接，支撑臂(402)通过联接板(403)与测力传感器(401)连接；电机旋转时同步带动支撑臂旋转，并将旋转运动传递给测力传感器，测力传感器推动雨刮臂部件和雨刮片部件旋转，并将雨刮片与玻璃之间的摩擦力反馈到测力传感器上；
安装部件(500)包括安装壳体(501)、安装盖板(502)、支撑腿(503)、吸盘(504)、紧固螺母(505)和水平仪(506)，安装壳体(501)收纳固定电机部件(300)，安装盖板(502)用于封闭安装壳体(501)并安置水平仪(506)，安装壳体(501)通过紧固螺母(505)至少安装有三个支撑腿(503)，支撑腿(503)与吸盘(504)通过螺纹连接。
2.如权利要求1所述的一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪，其特征在于：所述雨刮片部件(100)的另外一种结构，包括胶条(101)、导条(102)、连接支架(105)和连接件(106)，导条(102)通过连接支架(105)和连接件(106)连接，其中导条(102)与连接支架(105)之间固定联接，连接件(106)与连接支架(105)之间活动连接，雨刮臂部件(200)与雨刮片部件(100)通过连接件(106)联接。
3.如权利要求1所述的一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪，其特征在于：所述测试仪部件(400)的支撑臂(402)和联接板(403)一体式设计。
4.如权利要求1-3之一所述的一种雨刮片与玻璃摩擦力测试仪的测试方法，其特征在于：首先，将测试仪通过安装部件的锁紧装置固定在测试对象上，然后，通过调节吸盘(504)的相对高度使雨刮臂的压力值FP=α*L=1.5N,其中α为雨刮臂对雨刮片的压力系数，取值范围为0.008～0.02N/mm，L为胶条(101)的长度；其次，连接电源，启动电机部件，电机在旋转时同步带动测试仪部件旋转，测力传感器推动雨刮臂部件和雨刮片部件旋转，并将旋转运动中收到的阻力传递给测试仪部件端头的测力传感器，从而将雨刮片在汽车挡风玻璃表面运动时所受到的摩擦力反馈到测力传感器上。
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