雨刷作用的原理是什麼?橡膠、石墨、矽膠雨刷有什麼差異?

汽車雨刷是下雨天行車時不可缺少的輔助設備,也是保障你我行車安全的好幫手,但如果要介紹雨刷究竟是如何運作的,那就要從汽車雨刷的整個系統講起。

汽車雨刷系統只是雨刷骨架跟膠條這麼簡單嗎?


大部分的人對於雨刷的認知只有雨刷骨架以及雨刷膠條,但其實汽車雨刷系統(圖一)包含了雨刷馬達、雨刷連桿、雨刷臂。當車主發現雨刷開始跳動或是刷不乾淨,一般會馬上聯想到是不是雨刷的問題,而常忽略了汽車玻璃、整個雨刷系統都可能是造成問題的根本之處。


汽車雨刷機件系統

(圖一)汽車雨刷系統

雨刷並不是將水滴擦乾,而是在玻璃形成一層均勻的薄水膜

如果問起雨刷為什麼可以讓行車視線更清晰,多半的人會回答雨刷可以將玻璃上的雨水刮除乾淨,但事實真的是這樣嗎?
下雨天的行車視線之所以不佳,是因為整個玻璃上匯聚了厚度不一的水層,讓車外的光線進入玻璃後產生折射,導致駕駛者的視線不佳。

然而雨刷之所以可以讓駕駛者的視線更清晰,並不是將玻璃表面的水滴擦乾或是刮除,而是透過來回的刷拭在玻璃上形成一層均勻的薄薄水膜,讓車外的光線不會折射,使得視線更好。

雨刷玻璃未刷拭水層
雨刷刷拭
雨刷玻璃刷拭水層

決定雨刷刷拭性能的兩個重要因素

但為什麼雨刷使用久了,會有跳動、刷不乾淨等惱人的問題產生?簡單來說可以從雨刷的金屬支架、膠條進行探討:

1. 雨刷受力的均勻分佈

雨刷刷拭受力

在整個雨刷系統中,透過雨刷臂的加壓,讓雨刷與玻璃更加服貼,並配合雨刷骨架的整體設計,讓壓力可以均勻的分布在雨刷及玻璃的接觸面。
然而因為長期使用、環境因素的損害,讓雨刷骨架逐漸老化、鬆動,導致壓力分配不均,雨刷在刷動時自然會失去平衡,進而產生雨刷跳動或刷不乾淨的問題。


2. 刷動時適當的「偏角」

雨刷刷拭角度

在整個雨刷系統中,透過雨刷臂的加壓,讓雨刷與玻璃更加服貼,並配合雨刷骨架的整體設計,讓壓力可以均勻的分布在雨刷及玻璃的接觸面。
然而因為長期使用、環境因素的損害,讓雨刷骨架逐漸老化、鬆動,導致壓力分配不均,雨刷在刷動時自然會失去平衡,進而產生雨刷跳動或刷不乾淨的問題。

延伸閱讀:雨刷更換,是不是只要換雨刷膠條就好?

天然橡膠、石墨、矽膠雨刷有什麼差異?

目前市面上的雨刷大致可以分為天然橡膠雨刷石墨雨刷矽膠雨刷等三種,近年來撥水鍍膜的盛行,雖可以讓雨刷變成水滴飛散,但對於部分雨刷卻產生了排斥,甚至時間久了,鍍膜也會逐漸脫落與破損,因而導致雨刷的跳動問題。

1. 天然橡膠雨刷

如同前面提到的,雨刷透過刷拭在玻璃上形成一層均勻薄水膜,讓光線不會折射。當玻璃鍍上一層撥水鍍膜,雨水就會變成水滴飛散,這時天然橡膠雨刷在刷動時便無法形成水膜,因而產生抵抗力,進而發生雨刷跳動的現象。

天然橡膠雨刷-刷拭

2. 石墨雨刷

石墨雨刷就是在天然橡膠雨刷表面進行石墨塗膜的加工,因為細小的石墨微粒在刷動時讓摩擦係數降低,讓雨刷可以更順暢的滑動,因此對於撥水鍍膜的排斥相較於天然橡膠雨刷更低一些。

石墨雨刷-刷拭

3. 矽膠雨刷

矽膠雨刷膠條橡膠內含有矽膠成分,當雨刷來回刷拭時,會產生一層撥水鍍膜以及具有修補撥水膜的作用,讓雨水容易在玻璃上形成水滴效果,在行駛時容易飛散而增加玻璃的視線清晰度。

矽膠雨刷-刷拭

結語

總結來說,認識雨刷是如何運作,以及不同雨刷間的差異,才能根本的改善面臨的雨刷跳動或刷不乾淨的問題,讓雨天行車更加安全:

  1. 雨刷的作用是在玻璃面上形成一個薄薄的均勻水膜。

  2. 為了形成均勻的水膜,雨刷刷拭時需有均勻的壓力分佈。

  3. 雨刷膠條在刷拭時必須有適當的刷動角度(30~50度)。

  4. 雨刷並不是一直更換膠條就好,雨刷骨架也會有老化的問題。

  5. 遇到塗有撥水鍍膜的玻璃,使用矽膠雨刷能持續修補撥水效果。

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