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汽车雨刮片刮拭噪音可靠性测试:QC/T 44-2019标准深度解析

雨刮片作为汽车主动安全的核心零部件,在雨雪、沙尘等恶劣天气下保障驾驶视野清晰至关重要。然而,雨刮器在工作过程中产生的噪音问题直接影响驾乘舒适性,甚至可能干扰驾驶员注意力,成为汽车NVH(噪声、振动与声振粗糙度)控制的重要环节。QC/T 44-2019《汽车风窗玻璃电动刮水器》作为我国汽车行业针对风窗玻璃电动刮水器制定的专用推荐性行业标准,为雨刮片刮拭噪音的可靠性测试提供了明确的技术规范。

一、QC/T 44-2019标准概述

QC/T 44-2019由工业和信息化部发布实施,替代了旧版QC/T 44-2009标准,其核心定位是规范汽车风窗玻璃电动刮水器(含雨刮片)的性能要求、试验方法与检验规则。该标准适用于各类汽车(包括乘用车、商用车、专用车)所用的风窗玻璃电动刮水器及其雨刮片,重点针对雨刮片胶条的磨损性能进行规范。

QC/T代表中国汽车行业推荐性标准,这类标准虽然不是强制执行的,但对于提升产品质量、确保安全性能以及推动技术进步具有重要价值。在噪音测试方面,QC/T 44-2009标准要求刮水器电动机在空载运转时,其A计权声级应满足低速≤50 dB(A),高速≤60dB(A)。虽然搜索结果未明确显示QC/T 44-2019的具体噪音限值,但可以合理推断2019版会延续或更新这些要求。

二、雨刮器噪音来源分析

要有效进行噪音可靠性测试,首先需要了解雨刮器噪音的主要来源。根据专业分析,雨刮器噪音可分为两大类别:

1. 电机内部噪音

电机作为雨刮系统的动力源,其内部结构产生的噪音包括:

  • 电磁噪音:由电机定子、转子电磁场相互作用产生

  • 电枢与机壳振动噪音:由于电机运转时的机械振动引起

  • 碳刷换向器接触摩擦噪音:电流换向过程中的接触摩擦声

  • 涡轮蜗杆啮合换向噪音:减速机构齿轮啮合产生的声音

2. 刮刷过程噪音

刮片作为雨刮器的最终执行部件,在整个刮刷过程中产生的噪音包括:

  • 刮片摩擦噪音:胶条与风挡玻璃直接接触产生的摩擦声

  • 刮片换向噪音:在翻转位置和初始位置转换刮刷方向时产生

  • 机械四连杆机构换向噪音:连杆机构改变输出方向时产生

  • 各零部件配合噪音:由于加工精度、配合间隙等因素引起

三、噪音测试要求与方法

测试环境要求

噪音测试需要在专业的NVH性能测试实验室进行,实验室背景噪声需控制在较低水平(如16.8dB(A)),以满足GB/T 3767-1996《声学 声压法测定噪声源声功率级 反射面上方近似自由场的工程法》要求。

测试设备配置

专业的噪音测试系统通常包括:

  • 高精度麦克风阵列:如GRAS 46AE麦克风,采样频率44100Hz

  • 数据采集前端:如朗德DATaRec 4 DIC24数采前端

  • 计算机及分析软件:用于数据记录、存储和分析

  • 专业测试台架:用于固定雨刮器电机,确保测试过程中不会产生较大晃动

测试流程

  1. 样品安装与预处理:将待测雨刮片按照制造商要求正确安装在标准试验臂上,试验前雨刮片及试验玻璃需进行规定时间的环境平衡。

  2. 测试位置布置:在电机轴端、输出轴前方、输出轴后方以及接合面下方布置麦克风,麦克风距离电机通常为30cm。

  3. 测试条件设置:电机接通高速档,在13.5V的端电压下预热10分钟,然后测试电机在13.5V电压下以低速档和高速档运行的噪声,测试时间为10秒。

  4. 测试项目:包括干刮测试(玻璃表面干燥状态下短时刮拭)和湿刮测试(使用标准自来水或特定浓度玻璃水以恒定流量喷洒)。

四、可靠性测试的其他相关项目

除了噪音测试外,QC/T 44-2019标准还涵盖了雨刮片的其他可靠性测试项目:

1. 耐久性测试

模拟长期使用工况评估雨刮寿命,具体参数包括循环次数5000次以上,负载范围5-15N。更严格的测试可能要求模拟10万次以上刮刷循环,检查刮片磨损(允许厚度减少≤0.3mm)、电机温升(≤60℃)及齿轮箱密封性。

2. 刮拭性能测试

量化雨刮清洁玻璃效果,具体参数包括刮拭角度15-45度,速度0.5-2m/s,覆盖率90%以上。刮净率测试要求在玻璃表面涂覆标准混合液(如炭黑水溶液),测试雨刮器在低速、高速模式下的清洁效果,要求残留水痕宽度≤5mm。

3. 环境适应性测试

  • 低温性能测试:在-30℃环境下静置24小时后,检测雨刮器能否正常启动,电机电流是否超标

  • 温度适应性测试:检查极端温度下的功能稳定性,温度范围-40℃至80℃

  • 耐候性测试:评估雨刮在极端环境下的稳定性,包括紫外线暴露时间500小时以上

4. 材料性能测试

  • 橡胶硬度测试:评估雨刮片材料硬度,使用ShoreA标度,硬度值50-80 ShoreA

  • 材料成分分析:检测橡胶和塑料元素组成,包括硫含量0.5%-2.0%,碳黑比例15%-30%

  • 摩擦系数测试:测量雨刮与玻璃表面的摩擦力,静摩擦系数0.2-0.8,动摩擦系数差值不超过0.1

五、测试设备与实验室要求

专业的雨刮器测试需要配备完善的试验设备:

1. 雨刮器全工况性能试验台

能够完成雨刮器总成的性能和耐久实验,整体采用铝合金型材支架,支架位置和高度可调,以适应不同高度、宽度、玻璃倾角的安装。试验台通过计算机控制,自动采集测试参数,试验动作步骤及参数可根据需要任意编辑。

2. 数据采集系统

通过角位移传感器(精度±0.5% FS)、压力传感器(0-400kPa,精度±0.2% FS)等设备,记录刮刷角度、电机负载等数据,生成测试报告。

3. 环境模拟设备

包括恒温恒湿箱、低温试验箱、紫外线老化试验箱等,用于模拟各种使用环境条件。

六、噪音优化措施与建议

基于测试结果分析,可以采取以下措施优化雨刮器噪音:

1. 电机噪音优化

  • 电磁噪音控制:提升电机定子、转子同轴度,提高转子平衡度。在生产线增加转子平衡度检测环节,通过测量转子电流监控其平衡度,对不合格品进行动平衡调整。

  • 机械噪音降低:提升电机各零部件工艺水平,如磁瓦、机壳、轴承、涡轮蜗杆等,保证零部件制造精度及装配误差。

2. 刮刷过程噪音优化

  • 刮片运行姿态优化:根据风挡曲率,合理匹配刮臂角度及压力,保证刮片正确运行姿态。

  • 机构设计优化:合理设计机械四连杆机构传动角、压力角、加速度等参数,提高机构运行效率。

  • 材料改进:选用优质橡胶材料,优化胶条配方,提高耐磨性和降噪性能。

3. 系统集成优化

在实际驾驶过程中,人们感受到的是整车条件下的各类噪音。在整车条件下,刮水器噪音与车身结构、整车密封性等直接相关,因此在提升刮水器自身噪音控制水平的同时,需同时优化其他周边系统的设计,共同改善整车噪音水平。

七、测试数据分析与应用

专业的噪音测试不仅需要测量声压级,还需要进行频谱分析,以确定噪音的主要频率成分及其分布。通过分析不同频率下的噪音特征,可以更准确地定位噪音源,为针对性优化提供依据。

测试数据的分析和利用对产品改进具有重要意义。完整的测试报告不仅包含通过/失败的结论,还应详细记录每个测试循环中的性能参数变化趋势。这些数据可以帮助工程师理解产品的失效机理,为后续改进提供依据。建立完善的测试数据库,还能为新产品开发积累经验,缩短研发周期。

八、行业发展趋势与挑战

随着汽车电动化、智能化的发展,雨刮器技术也在不断进步:

1. 智能雨刮系统

现代雨刮系统越来越多地集成传感器和控制系统,能够根据雨量大小自动调节刮刷频率,这对噪音控制提出了更高要求。

2. 新材料应用

硅胶雨刮片、镀膜雨刮片等新材料的应用,在提高刮拭效果的同时,也对噪音测试提出了新的挑战。

3. 标准化与国际化

QC/T 44-2019标准可与ISO 5685、SAE J198等国际标准衔接,同时与GB/T 2408-2021《汽车用刮水器》等国内标准互补,共同构建汽车雨刮器质量标准体系。

九、结论

汽车雨刮片刮拭噪音可靠性测试是确保雨刮器产品质量和驾乘舒适性的重要环节。QC/T 44-2019标准为这一测试提供了全面的技术规范,涵盖了从测试环境、设备要求到具体测试方法和判定标准的各个方面。

通过系统的噪音测试和可靠性评估,不仅可以确保雨刮器产品符合行业标准要求,还能为产品优化提供数据支持。随着消费者对汽车舒适性要求的不断提高,以及新能源汽车的快速发展,雨刮器噪音控制技术将面临更多挑战和机遇。

未来,雨刮器噪音测试将更加注重实际使用场景的模拟,结合整车NVH性能进行综合评估。同时,随着测试技术的进步,声学成像、振动分析等先进手段将更广泛应用于雨刮器噪音测试中,为产品研发和质量控制提供更精准的技术支持。

对于汽车制造商和零部件供应商而言,深入理解并严格执行QC/T 44-2019标准,建立完善的测试体系,不仅有助于提升产品竞争力,也是履行社会责任、保障行车安全的重要体现。

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