汽車刮水器的結(jié)構(gòu)和工作原理

擋風(fēng)玻璃刮水器用于清除擋風(fēng)玻璃上的雨、雪或灰塵，以確保駕駛員的良好視野。

擦窗器的組成及工作原理

擋風(fēng)玻璃雨刷分為前擋風(fēng)玻璃雨刷和后擋風(fēng)玻璃雨刷。由于驅(qū)動(dòng)裝置的不同，有三種類型的雨刷：真空，氣動(dòng)和電動(dòng)。目前，電動(dòng)雨刷在車輛上的應(yīng)用非常廣泛。

電動(dòng)刮水器主要由DC電機(jī)、蝸輪箱、曲柄、連桿、擺桿和刮水片組成，如圖4-80所示。

通常，馬達(dá)和蝸輪箱被集成以形成刮水器馬達(dá)組件。曲柄、連桿、擺桿將蝸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為擺臂的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使擺臂上的雨刮片實(shí)現(xiàn)雨刮動(dòng)作。

刮水器電動(dòng)機(jī)

刮水器電機(jī)有兩種類型：繞組型和永磁型。永磁刮水器電機(jī)體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。

(1)刮水器電機(jī)的結(jié)構(gòu)

永磁刮水器電機(jī)主要由外殼、磁體組件、電樞、電刷安裝板、復(fù)位開關(guān)、輸出齒輪、蝸輪和輸出臂組成。如圖4-81所示。

當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，電樞開始轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪，蝸輪帶動(dòng)搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂使拉桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)雨刮片左右擺動(dòng)。如圖4-82所示。

(2)刮水器電機(jī)的變速原理。

為了滿足實(shí)際使用的要求，雨刮電機(jī)有低速、高速、間歇三檔，雨刮片可以隨時(shí)回到擋風(fēng)玻璃的最低端，即自動(dòng)復(fù)位。

永磁刮水器電機(jī)利用三個(gè)電刷來改變正負(fù)電刷之間的串聯(lián)線圈數(shù)量，實(shí)現(xiàn)變速。它的工作原理是：

如圖4-83a所示，刮水器電機(jī)工作時(shí)，電樞中的所有小線圈同時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，每個(gè)小線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)相等。電動(dòng)勢(shì)的方向與電樞電流的方向相反。如果電樞旋轉(zhuǎn)，施加的電壓必須克服反電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)電機(jī)速度增加時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)增加。只有當(dāng)施加的電壓等于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電樞速度才能穩(wěn)定。

三永磁刮水器電機(jī)工作時(shí)，電樞繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)方向如圖4-83b所示。當(dāng)刮水器開關(guān)設(shè)置為低速時(shí)，蓄電池電壓施加在電刷B1和B3之間。在電刷B1和B3之間的兩個(gè)并聯(lián)支路中，每個(gè)支路中串聯(lián)四個(gè)線圈，支路中的反電動(dòng)勢(shì)相等。因?yàn)槭┘拥碾妷盒枰胶馑膫€(gè)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速低；

當(dāng)刮水器開關(guān)設(shè)置為高速時(shí)，蓄電池電壓施加在電刷B2和B3之間。線圈1、2、3、4和8在同一支路中，其中線圈8和線圈1、2、3和4的反電動(dòng)勢(shì)彼此相反，使得每個(gè)支路變成三個(gè)線圈。因?yàn)殡姍C(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的方向和電樞的旋轉(zhuǎn)方向都沒有改變，所以每個(gè)線圈中反作用電勢(shì)的方向和低速時(shí)是一樣的。施加的電壓只需要平衡三個(gè)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，因此提高了電機(jī)的速度。

刮水器電機(jī)控制電路及自動(dòng)復(fù)位原理

圖4-84顯示了銅環(huán)擦拭器的控制電路。雨刮器開關(guān)有三個(gè)檔位，可以控制雨刮器的速度和自復(fù)位。0檔是復(fù)位檔，I檔是低檔，II檔是高檔。四個(gè)端子分別與復(fù)位裝置、電機(jī)低速刷、接地和電機(jī)高速刷連接。復(fù)位裝置在減速蝸輪上嵌有銅環(huán)，分為兩部分，與電機(jī)外殼相連(接地)。接觸臂由磷銅片或其他彈性材料制成，一端與觸頭鉚接。因?yàn)榻佑|臂是彈性的，當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

當(dāng)觸點(diǎn)與蝸輪端面上的銅滑環(huán)保持接觸時(shí)。

當(dāng)刮水器開關(guān)處于“I”位置時(shí)，電流從蓄電池正極電源開關(guān)保險(xiǎn)絲刷B3電樞繞組刷B1刮水器開關(guān)端子接觸片接地至蓄電池負(fù)極。馬達(dá)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)刮水器開關(guān)處于“II”位置時(shí)

當(dāng)雨刮開關(guān)回到“0”位置時(shí)，如果雨刮片沒有停在規(guī)定位置，由于觸點(diǎn)與銅環(huán)接觸，電流會(huì)繼續(xù)流入電樞。電路為：蓄電池正極電源開關(guān)保險(xiǎn)絲電刷B3電樞繞組電刷B1端子接觸片端子接觸臂銅環(huán)接地。此時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，直到蝸輪旋轉(zhuǎn)到指定位置，即接觸臂3和5與銅環(huán)7接觸。此時(shí)，電機(jī)的電樞繞組短路。但如果電樞因慣性不能立即停止，電樞繞組會(huì)通過接觸臂接觸銅環(huán)形成回路，電樞繞組會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流和制動(dòng)力矩，使電機(jī)快速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，雨刮器的雨刮片停在指定位置。

刮水器電機(jī)的間歇控制

現(xiàn)代汽車雨刮器都裝有電子間歇控制系統(tǒng)，使雨刮器在一定周期內(nèi)停止刮水，這樣在小雨或霧天行駛時(shí)，玻璃上就不會(huì)有粘粘的表面，從而給駕駛員更好的視野。

電動(dòng)雨刷的間歇控制可分為可調(diào)式和不可調(diào)式。

如圖4-85所示，其中一個(gè)不可調(diào)間歇控制電路的工作原理如下：

當(dāng)刮水器開關(guān)處于間歇位置時(shí)(開關(guān)處于“0”位置，間歇開關(guān)閉合)，電源將通過自動(dòng)復(fù)位開關(guān)對(duì)電容C充電。其電路為：電池“電源開關(guān)保險(xiǎn)絲自動(dòng)復(fù)位開關(guān)常閉觸點(diǎn)(上)電阻R1電容C接地電池”-”。隨著充電時(shí)間的增加，電容器兩端的電壓逐漸增加。

當(dāng)電容器C兩端的電壓上升到一定值時(shí)，晶體管T1和T2依次截止，從而完成繼電器磁化線圈的電路。電路是：電池電源開關(guān)保險(xiǎn)絲電阻R5晶體管T2繼電器磁化線圈間歇雨刷開關(guān)接地電池-。

在電磁力的作用下，繼電器的常閉觸點(diǎn)打開，常開觸點(diǎn)閉合，從而完成刮水器電機(jī)的電路。電路：蓄電池電源開關(guān)保險(xiǎn)絲B3B1雨刮器繼電器常開觸點(diǎn)接地蓄電池-此時(shí)，電機(jī)將低速運(yùn)行。

當(dāng)復(fù)位裝置接通自動(dòng)復(fù)位開關(guān)的常開觸點(diǎn)(底部)時(shí)，電容C會(huì)通過二極管D迅速放電，此時(shí)雨刮器電機(jī)的通電電路不會(huì)發(fā)生變化，電機(jī)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著放電時(shí)間的增加，晶體管T1的基極電位逐漸降低。

當(dāng)晶體管T1的基極電位下降到一定值時(shí)，T1和T2導(dǎo)通和截止，從而切斷繼電器磁化線圈的電路，使繼電器復(fù)位，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。

此時(shí)由于自動(dòng)復(fù)位開關(guān)的常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其電路為：蓄電池電源開關(guān)保險(xiǎn)絲B3B1繼電器常閉觸點(diǎn)接地蓄電池-。只有當(dāng)雨刮片回到原位(不影響駕駛員視線)時(shí)，自動(dòng)復(fù)位開關(guān)的常開觸點(diǎn)打開，常閉觸點(diǎn)閉合，電機(jī)才能停止轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，電源對(duì)電容器C再充電，并重復(fù)上述過程。實(shí)現(xiàn)雨刮器的間歇?jiǎng)幼鳌?p>可調(diào)間歇控制電路是指雨刮器控制電路根據(jù)降雨量自動(dòng)開閉，自動(dòng)調(diào)節(jié)間歇時(shí)間。

如圖4-86所示，是雨刮器自動(dòng)開關(guān)和速度控制電路。

S1、S2和S3電路是安裝在擋風(fēng)玻璃上的流量檢測(cè)電極。當(dāng)雨水落在兩個(gè)檢測(cè)電極之間時(shí)，它們的電阻相應(yīng)降低。流量越大，阻力越小。

S1和S3相對(duì)較近，因此晶體管T1首先導(dǎo)通，繼電器J1通電。在電磁引力的作用下，P點(diǎn)閉合，雨刮電機(jī)低速運(yùn)行。當(dāng)降雨量增加時(shí)，S1和S2之間的電阻減小，晶體管T2導(dǎo)通，因此繼電器J2通電。在電磁引力的作用下，A點(diǎn)關(guān)閉，B點(diǎn)開啟，雨刮電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)雨停時(shí)，檢測(cè)電阻器之間的電阻增加，晶體管T1和T2截止，繼電器復(fù)位。刮水器電機(jī)自動(dòng)停止工作。

擋風(fēng)玻璃清潔裝置

當(dāng)風(fēng)切變時(shí)

一般洗滌泵直接安裝在儲(chǔ)液箱上，在離心泵的入口處設(shè)置過濾器。清洗泵的噴嘴安裝在擋風(fēng)玻璃下，其噴嘴方向可根據(jù)使用情況進(jìn)行調(diào)整。水霧的直徑一般為0.8 ~ 1.0 mm，可將洗滌液噴灑在擋風(fēng)玻璃的適當(dāng)位置。洗滌泵的連續(xù)工作時(shí)間不應(yīng)超過1分鐘。對(duì)于雨刮器和洗滌分開控制的汽車，應(yīng)先開啟洗滌泵，再開啟雨刮器。停止噴水后，擦拭器應(yīng)繼續(xù)刮3 ~ 5次，以達(dá)到良好的清潔效果。

常用的清洗液是硬度小于205ppm的清水。

為了刮掉擋風(fēng)玻璃上的油和蠟，可以在水中加入少量的清潔劑和防銹劑。洗潔精的除垢效果很好，但會(huì)使擋風(fēng)玻璃密封條和雨刮條變質(zhì)，還會(huì)造成車身漆面變色，儲(chǔ)液罐、噴嘴等塑料件開裂。冬天使用洗滌器時(shí)，為了防止洗滌液結(jié)冰，要添加甲醇、異丙醇、乙二醇等防凍劑。應(yīng)該添加，然后再添加少量的清潔劑和防銹劑，即低溫洗滌液可以將凝固溫度降低到-20以下。如果冬天不使用洗滌器，應(yīng)將洗滌管中的水排空。

擋風(fēng)玻璃刮水電路，如圖4-88所示，是桑塔納的刮水電路。

桑塔納刮水器控制開關(guān)有五個(gè)檔位，即復(fù)位停止檔、間歇檔、低檔、高檔和點(diǎn)動(dòng)檔。通常標(biāo)注為：F為間歇，LO為低，HI為高。

其工作原理如下：

當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開時(shí)，從電池到中間繼電器磁化線圈的電路接通。電流路徑為：蓄電池點(diǎn)火開關(guān)30端子點(diǎn)火開關(guān)X端子中間繼電器磁化線圈接地蓄電池“-”。在電磁吸力的作用下，中間繼電器的觸點(diǎn)閉合，為刮水器電機(jī)的運(yùn)行做準(zhǔn)備。

當(dāng)刮水器控制開關(guān)置于F位置時(shí)，蓄電池將通過刮水器開關(guān)的常閉觸點(diǎn)和間歇繼電器向刮水器電機(jī)供電，其電流路徑如下：

蓄電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11刮水器開關(guān)53a接線柱刮水器開關(guān)53接線柱間歇繼電器常閉觸點(diǎn)電刷B1電刷B3接地蓄電池“-”。此時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)行。當(dāng)手離開刮水器開關(guān)時(shí)，開關(guān)將自動(dòng)回到“0”位置。此時(shí)，如果雨刮片處于影響駕駛員視線的位置，自動(dòng)復(fù)位裝置的常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，電流繼續(xù)流過雨刮電機(jī)的電樞。

其電流通路為：蓄電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11復(fù)位裝置常開觸點(diǎn)刮水器開關(guān)53e端子刮水器開關(guān)53端子間歇繼電器常閉觸點(diǎn)電刷B1電刷B3接地蓄電池“-”。所以電機(jī)還是低速運(yùn)轉(zhuǎn)，直到雨刮片到達(dá)擋風(fēng)玻璃的下端。

當(dāng)刮水器控制開關(guān)設(shè)置為1檔時(shí)，刮水器電機(jī)低速運(yùn)行。它當(dāng)前的路徑是：

蓄電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11刮水器開關(guān)53a后刮水器

它當(dāng)前的路徑是：

蓄電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11刮水器開關(guān)53a接線柱刮水器開關(guān)53b接線柱電刷B2電刷B3蓄電池接地“-”。

當(dāng)刮水器開關(guān)設(shè)置在J位置時(shí)，電子間歇繼電器開始工作。它的觸點(diǎn)不斷地打開和關(guān)閉。當(dāng)間歇繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開且常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，蓄電池對(duì)電機(jī)的放電電路如下：

蓄電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11間歇繼電器常開觸點(diǎn)電刷B1電刷B3接地蓄電池-電機(jī)低速運(yùn)行。當(dāng)間歇繼電器斷電且其觸點(diǎn)復(fù)位時(shí)(常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)斷開)，電機(jī)停止運(yùn)行。

當(dāng)洗滌開關(guān)打開時(shí)(刮水器開關(guān)向上)，洗滌泵的控制電路打開，其電流通路為：

蓄電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11清洗開關(guān)清洗泵V5接地蓄電池-。發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的兩個(gè)噴嘴同時(shí)向擋風(fēng)玻璃噴射清洗液。同時(shí)接通刮水器間歇繼電器的控制電路，其電流通路為：

電池中間繼電器觸點(diǎn)保險(xiǎn)絲S11清潔開關(guān)刮水器間歇

當(dāng)駕駛員松開手柄時(shí)，開關(guān)會(huì)自動(dòng)回到原來的位置，切斷清洗泵的控制電路，噴嘴停止噴射清洗液。自動(dòng)復(fù)位開關(guān)工作后，刮水器電機(jī)將停止擋風(fēng)玻璃下的刮水片。