Механизм стеклоочистителя

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

Схема стеклоочистителя

Требования к стеклоочистителям.

Схема стеклоочистителя имеет несколько типов исполнения. При любой схеме исполнения стеклоочистители должны обеспечить очистку лобового стекла при любом количестве осадков. Привод автомобильных стеклоочистителей, как правило, имеют две скорости. Он должен обеспечить укладку щёток при выключении в крайнее положение, не мешающее обзору водителя.

На современных автомобилях привод стеклоочистителя имеет режим прерывистой работы. Он обеспечивается тепловым или электронным реле, включенным в цепь включения питания привода стеклоочистителя. Такой режим может быть как с постоянным промежутком времени, так и регулируемым.
При прерывистой работе совершается один или два цикла прохода щёток по лобовому стеклу с перерывами 3 — 5 секунд. Кроме того на некоторых автомобилях, например ВАЗ классика, прерывистый режим выполняет функцию малой скорости привода стеклоочистителя.

На некоторых автомобилях импортного производства, место прерывистой работы используется плавная регулировка скорости, которая обеспечивается изменением напряжения на электродвигатель электронным блоком.

Способы подключения стеклоочистителей.

Схему подключения стеклоочистителей можно разделить на два вида, по способу подключения переключателя режимов работы.

При первом способе подключения на электродвигатель привода стеклоочистителя подаётся постоянный плюс, а переключатель режимов соединяет элементы двигателя с минусом. Этот способ широко применяется в иностранных и отечественных автомобилях.

Второй способ полностью противоположен первому, то есть питание на электродвигатель подаётся через переключатель режимов, а минус в этом случае берётся с корпуса привода.

Я предлагаю рассмотреть принцип работы схемы стеклоочистителей автомобиля на примере, где плюс на электродвигатель подаётся через переключатель режимов, так как это более распространённый способ подключения.

На схеме представлено подключение привода стеклоочистителя с электродвигателем от постоянных магнитов и имеющего две скорости работы. Разница оборотов в данной схеме обеспечивается смещением одной из плюсовых щёток относительно физической централи якоря электродвигателя.

Схема стеклоочистителя работа.

Нулевое положение.

Схема состоит из плавкого предохранителя F, трёхпозиционного переключателя SA, электродвигателя с постоянными магнитами М и концевого переключателя SQ. Нулевое положение переключателя SA соответствует выключенному состоянию стеклоочистителя автомобиля. Если переключатель перевести в это положение после рабочего то остановка электродвигателя произойдёт только после размыкания концевого переключателя SQ, которое происходит в момент нахождения щеток стеклоочистителя в крайнем положении.

Замыкание щётки электродвигателя, переключателем SQ, на массу приводит к динамическому торможению и резкой остановке электродвигателя, что препятствует проскакиванию момента отключения и повторной подачи питания на щётки электродвигателя через SQ, что приведёт к безостановочной работе электродвигателя.

Первое положение.

При переводе переключателя SA в первое положение питание от предохранителя F через контакты переключателя, будет поступать к щётке электродвигателя, и привод будет работать на низкой скорости.

Второе положение.

Если включить второе положение, то питание получит дополнительная щётка электродвигателя, смещённая относительно минусовой щётке, что приведёт к изменению магнитного потока якоря и увеличению скорости вращения.

Устройство и принцип работы автомобильных стеклоочистителей

Все современные автомобили оснащаются стеклоочистителям или «дворниками», которые предназначены для очистки лобового стекла от грязи, пыли или осадков. С их помощью водитель может значительно улучшить видимость, не выходя из салона. Автомобильные стеклоочистители являются неотъемлемой составляющей конструкции транспортного средства, а их неисправность запрещает эксплуатацию ТС.

Система стеклоочистителя лобового стекла

Штатные очистители ветрового стекла предназначены для удаления грязи, пыли, а также избыточных осадков с его поверхности. Это позволяет увеличить видимость дороги в любой момент, включая плохие погодные условия: сильный дождь или снег. Для большей эффективности устройство сочетают со стеклоомывателем, который распыляет на поверхность стекла специальную омывающую жидкость под высоким давлением. Таким образом, происходит очистка стекла от прилипшей грязи и насекомых.

Автомобильные стеклоочистители

В некоторых автомобилях предусмотрен задний стеклоочиститель, а также специальные устройства для очистки передних фар (омыватель). Это позволяет обеспечить безопасность движения при любых погодных условиях. Частота и длительность работы стеклоочистителей регулируется водителем из салона.

Элементы конструкции стеклоочистителей

Конструктивные особенности зависят от вида устройства и типа крепежных элементов. Стандартная схема стеклоочистителей состоит из следующих деталей:

• рычажного привода (трапеции);
• поводков;
• реле для управления режимами работы;
• электронного блока управления (при наличии);
• электродвигателя с редуктором;
• шарнирных креплений;
• щеток.

Конструкция стеклоочистителей

Дополнительно предусмотрены управляющие устройства. К примеру, для ручного управления используется подрулевой переключатель режимов работы стеклоочистителей, а для автоматического режима в транспортном средстве устанавливают специальный электронный блок управления и датчик для анализа загрязнения стекла (датчик дождя).

Принцип работы устройства

Несмотря на простой функционал очищающей системы, необходимо разобраться с тем, как работают стеклоочистители. Основные нюансы, о которых нужно знать:

1. Электромагнитное реле принимает управляющую команду и устанавливает режим работы щеток. В зависимости от транспортного средства, очистители могут работать в прерывистом режиме с небольшими интервалами в 3-5 секунд, постоянно двигаться с установленной скоростью, а также переходить в режим мойки с включенным омывателем.
2. Мотор стеклоочистителей получает питание от бортовой электросети. Точная схема подключения зависит от модели автомобиля.
3. Поводки стеклоочистителей, а вместе с ними и щетки для очистки стекла, приводятся в действие при помощи электродвигателя с червячным редуктором и рычажного привода (трапеции). Трапеция передает и преобразует вращательное движение от электродвигателя на щетки, которые, плотно прижимаясь к рабочей поверхности, удаляют грязь и влагу со стекла.

Правильно настроенная система не должна оставлять разводы или механические повреждения на поверхности стекла, а также шуметь во время работы. В случае подобных проблем необходимо оперативно устранить неисправность.

Как работает трапеция

Трапеция стеклоочистителей состоит из системы тяг и рычагов, которые преобразуют вращательное движение от редуктора в возвратно-поступательное движение поводков со щетками. Стандартное устройство должно выполнять следующие функции:

• движение щеток при работающем электродвигателе стеклоочистителя;
• обеспечение нужной амплитуды и скоростного режима очистки;
• поводки стеклоочистителей при двух и более щетках должны двигаться синхронно.

Трапеция стеклоочистителей

Трапеция, как и электромотор, является важной составляющей системы. При любых неисправностях (появлении люфтов) в ее работе ухудшается эффективность и качество очистки стекла. Для большей надежности элементы трапеции выполняют из листовой стали, которая устойчива к агрессивной среде, а также имеет высокую жесткость на изгиб.

В зависимости от конструкции очистителей стекла, трапеции могут быть одно-, двух- и трехщеточные, а по принципу работы — симметричные и асиметричные.

Моторчик стеклоочистителей

Моторчик стеклоочистителей имеет базовую конструкцию независимо от модели автомобиля. К основным элементам можно отнести непосредственно сам электромотор и редуктор (как правило, червячный), который увеличивает усилие от электродвигателя в несколько раз. Современные устройства могут быть оборудованы дополнительными элементами, включая предохранители для защиты от сильных нагрузок, подогревательные элементы для работы при низких температурах и многое другое.

Мотор стеклоочистителей для ВАЗ 2110

Мотор-редуктор стеклоочистителей является важнейшим элементом системы, который обеспечивает ее работоспособность. Щетки должны плотно прилегать к стеклу и свободно перемещаться по нему, иначе возникает повышенная нагрузка на электродвигатель.

Управление очистителями

Система очистки ветрового стекла может управляться двумя способами — электронным и электрическим. Последний вариант подразумевает ручное изменение режимов работы. Под рулем находится специальный рычаг управления, позволяющий включать устройство, регулировать паузу в работе стеклоочистителей и изменять режимы очистки. Но подобный вариант требует постоянного участия водителя.

Подрулевой переключатель

Электронная система управления является полностью автономной и не требует человеческого вмешательства. В автомобиле устанавливается специальный электронный блок и датчик дождя, который анализирует чистоту стекла и погодные условия. С помощью электронного управления обеспечивается целый ряд функций:

• автоматическое включение и выключение;
• изменение параметров работы очистителя;
• блокировка моторчика при наличии препятствий на ветровом стекле;
• дополнительная очистка с помощью стеклоомывателя;
• предотвращение замерзания щеток при выключенном двигателе.

Виды щеток

Производители автомобилей предоставляют владельцам машин выбор типа щеток. В зависимости от конструкции и эксплуатационных характеристик, они могут быть следующих видов:

Каркасные щетки

1. Каркасные щетки — оптимальный и доступный вариант. Они хорошо адаптируются под рабочую поверхность ветрового стекла, но ухудшают качество очистки при минусовых температурах и высоких скоростях.
2. Бескаркасные стеклоочистители — более дорогой вариант, обеспечивающий качественную очистку стекла. Устройство более стойкое к замерзанию, а также дольше служит в эксплуатации. Из недостатков необходимо отметить сложность подбора щеток для обеспечения правильного прилегания к стеклу.
3. Гибридные стеклоочистители — их часто называют зимними благодаря закрытой конструкции и влагостойкости. Идеально подходят для регионов с низкими температурами, где важно обеспечить работоспособность очистительной системы.

Бескаркасные дворники

Способы крепления щеток

До 1999 года большинство производителей автомобилей использовали тип крепления штатных щеток стеклоочистителей под названием «крючок» или «Hook». Это универсальное устройство в виде буквы «U», которое позволяет защелкнуть щетку и не переживать о надежности ее установки. В настоящее время набирают популярность следующие типы креплений:

1. Боковой штырь — появилось в 2005 году на BWM, Volvo и других автомобилях. Позволяет фиксировать щетки с помощью специального бокового штыря на 22 или 17 мм.
2. Кнопка или «Push Button» — адаптер для стандартных щеток стеклоочистителей шириной 16 мм. Достаточно защелкнуть устройство для крепления, а для снятия необходимо нажать на специальную кнопку.
3. Pin lock — фиксация щеток с помощью специального встроенного замка. Используется в автомобилях Audi.

Схема крепления «Push Button»

Это далеко не полный перечень видов креплений. Каждый производитель может использовать собственные конструкции для фиксации щеток.

Несмотря на относительную простоту стеклоочистителей ветрового стекла, без них сложно представить современную машину. Водители могут прямо из салона управлять работой дворников, удалять грязь и улучшать видимость дорожной ситуации. А электронные системы и вовсе автоматически следят за чистотой стекла, увеличивая комфорт и безопасность вождения без участия человека.