Такая простая конструкция как стеклоочистители на автомобиле, но кто же знал, что даже они могут преподнести конструкционные сюрпризы? Посмотрим на схему работы и конструкцию обычного стеклоочистителя.
В автомобиле существует множество запчастей, которые как мы неверно считаем второстепенны. Это данность, которую мы считаем таковой, а значит часто мы не замечаем насколько увлекательной может быть конструкция той или иной части машины. Эти штуковины работают и хорошо и зачем знать устройство этих «серых мышек»? А между прочим, это крайне увлекательный и разнообразный мир. В него входит и такой элемент без которого невероятно представить безопасное и комфортное передвижение во время разнообразных осадков, – автомобильных очистителей лобового стекла.
Мы поднимаем рычажок и "дворники" начитают движение по ветровому стеклу за счет действия электромотора. Действительно, так они работают, но описание крайне базовое, на самом деле все гораздо разнообразнее и веселее.
Система автомобильного стеклоочистителя состоит из следующих элементов:
Так, что, простая и тривиальная конструкция? Или все же на нее стоило обратить внимание?
Стеклоочистители и стеклоомыватели
Назначение стеклоочистителей
Автомобили эксплуатируются в разных климатических, дорожных и метеорологических условиях, при этом для обеспечения безопасности движения и комфортных условий для водителя необходимо обеспечить безупречную видимость дорожной обстановки.
Основными факторами, снижающими обзорность и видимость водителю, являются загрязнение либо увлажнение (например, атмосферными осадками) лобового, заднего и боковых стекол, при этом уменьшение видимости через лобовое стекло является наиболее опасным с точки зрения безопасности движения.
Существенно ухудшает видимость в темное время суток загрязнение стекол фар.
Исходя из изложенного выше, стеклоочиститель предназначен для механической очистки лобового стекла (во многих моделях легковых автомобилей и заднего стекла) от атмосферных осадков и грязи. Фароочистители, устанавливаемые в последнее время на многих легковых автомобилях, предназначены для очистки стекол фар от загрязнений.
Щетки стеклоочистителей
Очистка стекол осуществляется специальными обрезиненными щетками, плотно прижимаемыми к стеклу рабочей поверхностью и совершающими колебательные движения по поверхности стекла.
Количество щеток стеклоочистителей лобового стекла зависит от его размеров и формы; на большинстве автомобилей используется две щетки – со стороны водителя и со стороны пассажира, но встречаются и автомобили, у которых лобовое стекло оснащено тремя щетками стеклоочистителя.
Щетки должны перемещаться по стеклу плавно, без толчков (чем зачастую «грешат» вакуумные и пневматические приводы) с определенным углом размаха и силой прижатия к стеклу.
Применение на современных автомобилях сфероидального остекленения кузова и стекол фар сложной пространственной формы усложняет работу щеток стеклоочистителя, поскольку трудно обеспечить плотное прилегание щеток к поверхности стекла. Поэтому щетки стеклоочистителей выполняют гибкими и увеличивают силу пружин, прижимающих их к стеклу. Гибкость щеток обеспечивается увеличением числа коромысел (сочленений) держателя и применения профиля щетки оптимальной формы.
Типы привода стеклоочистителей
Основное конструктивное различие используемых на автомобилях стеклоочистителей заключается в типе привода их щеток, который может быть механическим (ручным), электрическим, вакуумным или пневматическим.
В настоящее время наиболее широко используется электрический привод стеклоочистителей , стабильно работающий в любых условиях (в том числе и при неработающем двигателе).
Механические (ручные) стеклоочистители , которыми оснащались многие автомобили до середины прошлого века, в настоящее время практически не используются. Они наиболее просты по конструкции, но неудобны в использовании, к тому же отвлекают водителя от наблюдения за дорожной обстановкой.
Стеклоочистители с вакуумным приводом для своей работы используют разрежение, образуемое во впускном тракте системы питания двигателя (так же, как и вакуумные усилители тормозов). Существенными недостатками таких стеклоочистителей является невозможность их использования при неработающем двигателе, а также зависимость их работы от величины разрежения во впускном тракте. Тем не менее, стеклоочистители с вакуумным приводом изредка используются на некоторых типах автомобилей.
Пневматический привод стеклоочистителей иногда применяется на грузовых автомобилях, оснащенных пневмосетью. Такие стеклоочистители использовались, например, на первых моделях автомобилей марки «КамАЗ», однако из-за недостаточной стабильности и надежности работы пневмоклапанной системы управления впоследствии их сменили стеклоочистители с электрическим приводом.
Пневматический тип привода стеклоочистителей в настоящее время встречается на некоторых грузовых автомобилях.
Устройство и работа электрических стеклоочистителей
Кинематическое и конструктивное решение механизма стеклоочистителя лобового и заднего стекла достаточно простое. Электрический стеклоочиститель () состоит из электродвигателя, червячного редуктора (обычно выполненного в одном корпусе с электродвигателем), кривошипного механизма, системы рычагов и щеток.
| . Принципиальная схема стеклоочистителя: – рычаги и щетки; – кривошип; – электродвигатель; – редуктор; – переключатель режима работы | . Моторедуктор 47.3730 стеклоочистителя заднего стекла: – зубчатое колесо; – червяк; – выходной вал; – корпус редуктора; – зубчатые сектора; – серьга; – корпус электродвигателя; – постоянный магнит; – якорь |
Электродвигатель стеклоочистителя через червячный редуктор приводит во вращение кривошип , который через систему приводных рычагов и тяг сообщает щеткам качательное движение.
На некоторых автомобилях (в частности – на автобусах с большой площадью лобового стекла) щетки стеклоочистителей совершают не качательные, а плоскопараллельные перемещения благодаря особой схеме рычажного привода. Это позволяет щеткам очищать от загрязнений и влаги бόльшую поверхность лобовых стекол, но несколько усложняет конструкцию привода.
В моторедуктор встроены концевой выключатель, обеспечивающий укладку щеток в крайнее положение при выключении моторедуктора, и биметаллический предохранитель, защищающий цепь от перегрузок.
Концевой выключатель разрывает цепь электроснабжения двигателя, когда его шток попадает в углубление на выходном зубчатом колесе. Многие моторедукторы стеклоочистителей не имеют кривошипно-шатунного механизма, у которых вращение якоря двигателя преобразуется в колебательное движение с помощью рычажного механизма щетки.
Различные климатические условия и скоростные режимы автомобиля обуславливают необходимость изменения производительности стеклоочистителя. Очевидно, что при сильном дожде или при движении автомобиля с большой скоростью даже при незначительных осадках стеклоочистители должны работать производительнее. Поэтому современные стеклоочистители имеют устройства, позволяющие адаптировать скорость перемещения щеток с интенсивностью загрязнения или увлажнения стекла. Как правило, такие устройства являются электронными.
Следует отметить, что моторедукторы применяются не только в стеклоочистителях разных типов – они используются в электроприводе стеклоподъемников и блокировки дверных замков, а также в некоторых других приводных устройствах.
Очистители фар
Очистители стекол фар бывают щеточные и струйные .
Щеточные фароочистители по принципу действия аналогичны стеклоочистителям лобового и заднего стекла автомобиля.
Для привода щеток фароочистителей используются моторедукторы, обеспечивающие необходимый угол поворота щеток. Для очистки фар круглой формы достаточен угол колебания щетки ˚, прямоугольной – ˚.
Моторедуктор 221.3730 очистителя фар представлен на
Малогабаритные редукторы, применяемые в фароочистителях, не имеют червячного механизма. Выходной вал редуктора, параллельный валу двигателя, получает колебательные движения от многоступенчатого редуктора и двухзвенного кривошипно-шатунного механизма, состоящего из шатуна и поводка .
У стеклоочистителей прямоугольных фар моторедуктор имеет однозвенный кривошипный механизм, состоящий из шатуна и закрепленного на боковой поверхности пальца, входящего в прорезь шатуна.
Принцип действия струйного фароочистителя заключается в том, что частицы грязи отбиваются от стекла фары и смываются водой, которая подается от специального электрического насоса через форсунку под большим давлением (до ).
Преимуществами такой очистки является высокая эффективность и надежность в работе, возможность очистки фар любой конфигурации. Однако для эффективной работы фароочистителей струйного типа необходим мощный электронасос высокого давления и сравнительно большое количество воды для омывания фарных стекол.
Омыватели стекол
При движении автомобиля по сырой дороге стекло водителя забрасывается грязью от встречных автомобилей. Щетки стеклоочистителя сами не способны очистить стекло от грязи, лишь размазывая ее. И уж тем более щетки не способны очистить стекло от подсохшей грязи.
Для удаления свежей и засохшей грязи в дополнение к стеклоочистителям устанавливаются омыватели стекла, с помощью которых грязь увлажняется и после этого легко удаляется щетками стеклоочистителей.
Омыватели стекла состоят из небольшого бачка с чистой водой или специальной жидкостью, не замерзающей при низких температурах, и насоса, приводимого в движение механическим способом (вручную или ногой), либо от электродвигателем. При работе омывателя переднее (или заднее) стекло смачивается струйками воды из форсунок, устанавливаемых около стеклоочистителей, или на рычагах, либо непосредственно на щетках.
В системах омывателей стекол кузова и фар наиболее широко используются мотонасосы, которые представляют собой соединение в одну общую конструкцию электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов и жидкостного насоса. На показана конструкция мотонасоса 2002.3730 струйной очистки фар автомобиля.
| . Моторедуктор 221.3730 очистителя фар: – корпус; – щетки; – подшипник; – коллектор; – якорь; – постоянный магнит; – ведомая шестерня; – ведущая шестерня второй ступени редуктора; – поводок; – выходной вал; – шатун; – ведомая шестерня второй ступени редуктора; – шток; – выключатель | . Мотонасос 2002.3730: – крыльчатка; – насос фароомывателя; – якорь |
Крыльчатка центробежного насоса , закрепленная на валу якоря электродвигателя, выполнена из пластмассы. Внутренняя полость электродвигателя защищена от попадания влаги резиновой манжетой.
Режим работы мотонасосов – кратковременный.
Мотонасосы используются не только в системах очистки стекол. Их применяют в системах перекачки жидкости (например, топлива), в системах обогрева кузова и т. п.
В приведены основные параметры некоторых мотонасосов, применяемых на отечественных автомобилях.
После изобретения "дворников" в 1903 году, различными производителями было опробовано много разных конструкций механизма стеклоочистителя. Часть из них не прошла "естественный отбор". В современных автомобилях возможны различные варианты установки щеток стеклоочистителя, но в большинстве случаев применяется схема «тандем», как золотая середина между стоимостью (сложностью) конструкции и эффективностью.
В конструкции стеклоочистителей используются две основные технологии:
- Сочетание электродвигателя и редуктора с червячным механизмом обеспечивает движение стеклоочистителей с большим усилием;
- Трапеция с системой рычагов преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное.
Требуется большое усилие для быстрого движения щеток стеклоочистителя. Для создания такого усилия используется электродвигатель, подключенный к редуктору с червячным приводом. Этот механизм уменьшает частоту вращения двигателя в 50 раз и увеличивает прилагаемое усилие.
Короткий рычаг крепится на выходном валу редуктора и, вращаясь, передает через другой рычаг, возвратно-поступательное усилие на трапецию стеклоочистителя.Трапеция служит для обеспечения синхронного движения обеих щеток стеклоочистителя.
Прерывистый режим работы обеспечивает реле стеклоочистителя, которое управляет работой электродвигателя. Управляется реле с подрулевым переключателем или бортовым компьютером. В том случае, если на автомобиле установлен датчик дождя, возможно целиком автоматическое управление стеклоочистителями.
При любом варианте конструкции неизменным остается только наличие сменной щетки стеклоочистителя. Щётка крепится к рычагу (поводку) при помощи адаптера (защёлки). Адаптер может являться неразъёмной частью каркаса либо отдельно входить в комплект щёток. Подробнее о различных типах адаптеров Вы можете прочитать в статье Виды креплений щеток стеклоочистителя
Источник: