Задача системы очистки ветрового и заднего стекол и фар — обеспечение водителю доста­точной видимости в автомобиле. Вот о том, что представляет современная система очистки стекла автомобиля, мы и поговорим в этой статье.

 

 

Использу­ются следующие типы систем:

• Системы стеклоочистителей ветрового стекла;
• Системы стеклоочистителей заднего стекла;
• Системы омывателей в сочетании с систе­мами очистителей;
• Системы стеклоомывателей фар.

 

Системы очистителей ветрового стекла

 

Задача систем стеклоочистителей — удаление воды, снега и грязи (минеральной, органиче­ской и биологической) с ветрового и заднего стекол. Граничные условия:

• Работает при высокой (+80 °С) и низкой (-40 °С) температуре;
• Коррозионная стойкость к кислотам, осно­ваниям, солям, озону;
• Прочность под нагрузкой (например, из-за большого количества снега);
• Защита пешеходов;
• Чистящий эффект на высоких скоростях;
• Низкий уровень шума.

 

Законодательные органы перевели потреб­ность в адекватной видимости в стандартизи­рованные зоны видимости на ветровом стекле (например, EEC для Европы и FMVSS для США). Они подразделяются на несколько зон и должны очищаться системой очистите­лей до фиксированного уровня в %. Самые важные системы очистителей для ветровых стекол легковых автомобилей, отвечающие этим требованиям, показаны на рис. «Система очистки ветрового стекла«.

Системы очистителей для грузовиков по­хожи на системы для легковых автомобилей, но должны отвечать другим требованиям, особенно в плане скорости движения и формы ветрового стекла.

 

Привод стеклоочистителей

 

Системы стеклоочистителей ветрового стекла состоят из электродвигателя и меха­низма с червячной передачей, системы со­единений, подшипников стеклоочистителей, рычагов и щеток.

 

Конструкция двигателя стеклоочистителя

 

Электродвигатели постоянного тока с посто­янным магнитом и встроенными механизмами с червячной передачей (рис. «Двигатель стеклоочистителя с червячной передачей» ) используются для привода систем стеклоочистителей. Дви­гатели по конструкции высокоскоростные, что обусловлено стоимостью, массой и про­странственными ограничениями. Необходи­мые скорость и крутящий момент в системе стеклоочистителей достигаются с помощью механизма с червячной передачей.

Главная задача приводов стеклоочистите­лей — гарантировать видимость на дороге при ожидаемых условиях, т.е. достаточно частое протирание ветрового стекла. Для систем стеклоочистителей ветрового стекла — это по­рядка 40 раз в минуту, а при экстремальных условиях — около 60 раз. В стандарте SAE J903 регламентированы скорость вращения 45 мин-¹ и скачок скорости не менее 15 циклов в минуту.

Часто используемая для электрических ма­шин классификация по выходной мощности не подходит для приводов систем стеклоочи­стителей. Системы стеклоочистителей обычно работают на мокром ветровом стекле; в этом случае требуется минимальный крутящий мо­мент двигателя на высоких оборотах. С другой стороны, в состоянии большой нагрузки, на­пример, при примерзании дворников, требу­ется большой крутящий момент при низких оборотах. В обоих случаях выходная мощность (произведение крутящего момента и скорости вращения) мала. Поскольку переменная при­вода зависит от необходимого крутящего мо­мента в точке большой нагрузки, этот момент используется в качестве классификационной особенности.

 

Традиционные приводы стеклоочистителя

 

Традиционные приводы (роторные) характе­ризуются тем, что выходной вал двигателя постоянно вращается в одном направлении. Фактический момент на лобовом стекле определяется системой рычагов очистителя и его кинематической схемой (рис. «Традиционный роторный привод» ).

Различные настройки скорости в таких системах достигаются благодаря наличию третьей угольной щетки, подключенной к плюсу аккумуляторной батареи в дополнение к угольным щеткам, соединенным с массой и плюсом аккумуляторной батареи. Эта третья угольная щетка находится под определенным углом к другим щеткам и в результате этого коммутационного угла происходит измене­ние характеристики двигателя (рис. а, «Характеристики приводов стеклоочистителей» ).

 

 

Приводы очистителей имеют систему дат­чиков, следящих за тем, как щетки очистите­лей принимают правильное исходное поло­жение. Поскольку положение выходного вала традиционного привода имеет соотношение 1:1 с углом очистки, то эта функция может быть гарантирована с опорным положением на выходе. Для определения исходного по­ложения используются микровыключатели с кулачковой активацией, ползуны с контакт­ными дисками или датчики Холла с магнитом.

Приводы очистителей имеют защиту от перегрузки и блокировки. Эта защита может обеспечиваться традиционно — термостатиче­ским выключателем, или датчиком блокиро­вания / перегрузки.

 

Реверсируемые приводы

 

В случае с реверсируемыми приводами вы­ходной вал колеблется под определенным углом, обычно менее 180°. Крутящий момент на валах очистителей, как и в случае с тради­ционными системами, обеспечивается через систему рычагов.

Реверсируемые приводы, в отличие от традиционных роторных, имеют только две угольные щетки. Необходимое на­пряжение для различных частот очистки (рис. Ь, «Характеристики приводов стеклоочистителей» ) подается через встроенную управ­ляющую электронику.

Положение и скорость выхода имеют отношение к управлению приводом. Эти переменные фиксируются датчиками (на­пример, датчиками Холла с магнитом) и обрабатываются управляющей электро­никой. Сигналы от системы датчиков обычно используются для обнаружения ис­ходного положения. Защита от перегрузки и блокировки также гарантируется встроен­ной электроникой.

 

Система рычагов стеклоочистителя

 

Система рычагов служит для соединения при­вода с одним или более стеклоочистителями. Она передает крутящий момент привода че­рез коленчатый рычаг с шаровой пятой на шарнирные тяги, и через них — на шаровую пяту стеклоочистителя (рис. «Традиционный роторный привод» ). Решающей переменной здесь является угол очистки, т.е. угол между верхним упором щетки ря­дом с передней стойкой и нижним упором рядом с нижним краем ветрового стекла. В сочетании с длиной рычагов и щеток сте­клоочистителей и положением подшипников стеклоочистителей относительно ветрового стекла это дает поле обзора.

 

Концепция системы рычагов стеклоочистителя

 

Применительно к системам рычагов раз­личают чисто механические системы очистителей (роторные приводы) и элек­тронно управляемые системы на базе реверсивной технологии. Ниже перечис­лены четыре наиболее важных концепции современных систем стеклоочистителей.

• Роторный привод: привод вращается, и система рычагов преобразует круговое движение в возвратно-поступательное движение стеклоочистителей (рис. «Традиционный роторный привод» ).
• Реверсивная технология: электронно управляемый привод поворачивается ме­нее чем на один оборот. Система рычагов передает усилие привода на стеклоочи­стители. Преимущество таких систем над роторным приводом состоит в том, что для системы рычагов требуется примерно вдвое меньше места.
• Система стеклоочистителей с двумя электродвигателями: каждый сте­клоочиститель приводится в дей­ствие собственным электродвигателем с системой рычагов.
• Прямой привод стеклоочистителя: стекло­очиститель напрямую соединен с валом привода; система рычагов не требуется.

 

Крепление стеклоочистителя к кузову

 

В зависимости от концепции системы сте­клоочистителей возможны разные способы крепления системы к кузову. На угол очистки влияет положение привода относительно сте­клоочистителей и положение подшипников стеклоочистителей относительно автомо­биля. Этот угол, в свою очередь, является одной из решающих переменных для обе­спечения поля зрения, регламентируемого законодательством.

Для упрощения установки на автомобиль и ограничения допусков угла очистки система стеклоочистителей выполняется с фасонной трубкой или фасонным литьем в качестве компактной системы, и крепится к приводу и подшипникам.

В качестве альтернативы этой компактной конструкции привод и подшипники стеклоо­чистителей могут также приворачиваться непосредственно к кузову (соединение с незакрепленной связью); фасонная трубка не требуется. Это позволяет избавиться от ряда деталей в системе стеклоочистителей, но увеличивает объем монтажных работ из­готовителя, так как с автомобилем нужно соединить больше деталей. Кроме того, это повышает требования к жесткости кузова и обуславливает повышенную точность при установке компонентов для обеспечения точ­ности угла очистки.

В зависимости от положения привода отно­сительно подшипников стеклоочистителей используется либо параллельное соединение (т.е. оба стеклоочистителя приводятся в дей­ствие непосредственно электродвигателем, рис. а, «Традиционный роторный привод» ), либо последовательное соединение (т.е. привод приводит в действие только один стеклоочиститель, а второй стеклоочисти­тель соединен с первым, рис. Ь, «Традиционный роторный привод» ).

В случае с двухмоторными системами и прямым приводом стеклоочистителей при­воды крепятся непосредственно к кузову.

Важно оптимизировать систему рыча­гов так, чтобы система стеклоочистителей работала согласованно, т.е. чтобы скребок стеклоочистителя двигался по стеклу равно­мерно. Плавная работа и уменьшение шума при реверсировании стеклоочистителей до­стигаются максимальными значениями угло­вого ускорения и углов передачи силы рядом с точками реверсирования стеклоочистите­лей на внешнем и нижнем краях ветрового стекла.

Большие углы очистки или сложные пере­даточные отношения в определенных ситуа­циях означают сильное изменение скорости движения стеклоочистителей в углах ветро­вого стекла, вызванное изменением соотно­шений рычагов. По этой причине в некоторых автомобилях используются перекрестные рычаги (рис. «Рычажный механизм системы стеклоочистителя» ).

Электронно-управляемые системы сте­клоочистителей учитывают современную тенденцию к снижению массы и выбросов С0₂. Электронное управление приводами значительно уменьшает пространство, зани­маемое тягами системы рычагов. Монтажное пространство можно уменьшить еще больше, если использовать два электропривода, зна­чительно меньших по размеру.

При прямом приводе стеклоочистителей можно также отказаться от системы рычагов двухмоторной системы.

Электронно-управляемые системы стеклоо­чистителей позволяют реализовать дополни­тельные функции — например, расширенное исходное положение, защиту от перегрузки (например, для снега), бесконечно регули­руемую скорость очистки и равномерно ши­рокая очищаемую полосу при изменяющихся условиях эксплуатации (например, скорости движения).

 

Рычаги стеклоочистителей

 

Рычаг стеклоочистителя — это связующее звено между системой тяг и щеткой. Он при­ворачивается к валу конического подшип­ника стеклоочистителя своим монтажным концом, который обычно изготавливается из литого алюминия или листовой стали. Дру­гой конец обычно представляет собой сталь­ную полосу, к которой прикреплена щетка (рис. «Рычаг стеклоочистителя» ). Различают крюковое, боковое и фронтальное крепления (рис. «Крепление щетки к рычагу стеклоочистителя» ).

Подшипник стеклоочистителя приворачива­ется к кузову. Положение рычага стеклоо­чистителя относительно ветрового стекла определяется положением подшипника стеклоочистителя относительно лобового стекла. Поле зрения зависит от длины щетки и угла очистки.

Наряду со стандартной конструкцией су­ществует ряд ее вариантов. Имеются также специальные конструкции рычагов стеклоо­чистителей, выполняющие, например, сле­дующие дополнительные функции:

 

Рычаг стеклоочистителя с 4 тягами с возвратно-поступательным движением

 

Рычаг стеклоочистителя с 4 тягами с возвратно-поступательным движением осо­бым образом смещает рисунок чистки на ветровом стекле, обычно со стороны пасса­жира. Это уменьшает размер невытираемой зоны в верхнем углу ветрового стекла.

 

Рычаг стеклоочистителя с управляемой щеткой

 

Рычаг стеклоочистителя с управляемой щеткой обеспечивает дополнительное вра­щение скребка относительно рычага, чтобы, к примеру, можно было вытирать стекло па­раллельно передней стойке у систем только с одной щеткой (рис. с, «Система очистки ветрового стекла«).

 

Параллелограммный рычаг стеклоочистителя

 

Параллелограммный рычаг стеклоочисти­теля — это особый тип рычага с управляемой щеткой. Он удерживает щетку в фиксирован­ном положении на протяжении всего цикла очистки (например, в вертикальном положе­нии у городских автобусов).

 

Позиционирование щетки стеклоочистителя

 

Вторым шагом по оптимизации работы меха­низма стеклоочистителя является выбор рабо­чего положения кромки щетки стеклоочистителя относительно поверхности ветрового или заднего стекла. Положение щеток определяется угловым положением подшипников стеклоочистителя по отношению к ветрового стеклу и дополнительным кручением рычагов стеклоочистителей. Цель — наклонить рычаги стеклоочистителей сбоку в точках реверсирования в сторону биссектрисы угла чистки. Это помогает элементам щеток по­вернуться в свое новое рабочее положение. Это, в свою очередь, уменьшает износ щеток и шум при возврате в исходное положение.

 

Щетки стеклоочистителей

 

Элемент щетки стеклоочистителя

 

Самым важным компонентом системы сте­клоочистителей является резиновый элемент щетки. Резиновый элемент удерживается зажи­мами кронштейна (рис. «Традиционная щетка стеклоочистителя» ) или поддерживается пружинными пластинами. Кромка резинового элемента касается ветрового стекла на ширине 0,01-0,015 мм. Во время движения по поверх­ности ветрового стекла элемент преодолевает сухое трение (коэффициент равен 0,8-2,5 в зависимости от влажности воздуха) и мокрое трение (коэффициент трения равен 0,6-0,1 в зависимости от скорости скольжения). Пра­вильное сочетание профиля «стеклоочисти­тель — резиновый элемент» и характеристика резины должны быть выбраны таким образом, чтобы очищающая кромка стеклоочистителя могла стирать пыль или грязь с полной по­верхности зоны очистки ветрового стекла под углом, приблизительно равным 45° (рис. «Элемент щетки в рабочем положении» ).

Двойная щетка, с двухкомпонентным эле­ментом из синтетического каучука состоит из специально задубленного, стойкого к истира­нию элемента, соединенного с очень мягкой основой. Мягкая основа обеспечивает опти­мальные характеристики реверсирования чистящего элемента и мягкую чистку.

 

Традиционная щетка стеклоочистителя

 

Щетка стеклоочистителя (рис. «Традиционная щетка стеклоочистителя» ) несет на себе двойной элемент, направляя его движение по ветровому стеклу. Используются щетки дли­ной 260-1000 мм. Их установочные размеры (например, для крюкового или защелкиваю­щегося крепления) стандартизированы. Мини­мальный износ во время работы достигается путем устранения люфта в опорах и сочлене­ниях. Верхние части центральных кронштейнов перфорированы в целях предупреждения сду­вания щетки при высоких скоростях. В отдель­ных случаях аэродинамические дефлекторы объединяются вместе с рычагами стеклоочи­стителя или щетками для создания прижимаю­щего усилия щеток к ветровому стеклу.

 

 

Плоская щетка 

 

Плоская щетка (щетка аего) — современная тенденция в дизайне щеток стеклоочистителей (рис. «Плоская щетка « ). Контактное давление на элементе

распределяется уже не зубцами кронштейна стеклоочистителя, а двумя подпружиненными полосами, специально адаптированными к форме ветрового стекла. Они более равномерно придавливают элемент щетки к ветровому сте­клу. Это уменьшает износ элемента и повышает качество чистки. Кроме того, избавление от системы с кронштейнами означает отсутствие износа тяг, существенное уменьшение общей высоты системы стеклоочистителей, уменьше­ние массы и менее шумную работу стеклоочи­стителей (уменьшается также шум ветра).

Верхняя кромка щетки имеет форму спой­лера (воздухоотводящего элемента) и позво­ляет использовать щетку без модификаций даже на очень высокой скорости. Также на­много уменьшается вероятность травмирова­ния пешеходов гибким материалом спойлера при ДТП (защита пешеходов).

Адаптированное, упрощенное соединение с рычагом стеклоочистителя обеспечивает надежное крепление щетки при работе сте­клоочистителей и удобную замену при ее не­обходимости.

 

Датчик дождя

 

Датчик дождя (см. «Датчики») определяет интенсивность дождя и отправляет соот­ветствующий сигнал на двигатель стеклоо­чистителя. Двигатель включается и работает в прерывистом режиме или на 1-й или 2-й скорости, в зависимости от ситуации.

Полный потенциал датчика дождя полно­стью реализуется с электронно-управляемой системой стеклоочистителей, скорость ра­боты которых можно непрерывно адаптиро­вать к интенсивности дождя.

 

Система стеклоочистителей заднего стекла

 

Системы стеклоочистителей заднего стекла используются тогда, когда заднее стекло, в силу угла наклона или формы кузова склонно к сильному загрязнению и ухудшению за­днего обзора. Принцип очистки заднего стекла в общем аналогичен принципу очистки ветрового стекла.

К системе очистки заднего стекла предъ­являются гораздо меньшие требования, чем к очистке ветрового. Поэтому система очистки заднего стекла часто работает в прерывистом режиме, и поле зрения здесь не регламенти­руется законодательно. Угол очистки, как правило, варьируется от 60° до 180° (рис. «Рисунки очистки заднего стекла» ).

 

 

Приводы задних стеклоочистителей

 

Приводы задних стеклоочистителей, по сути, такие же, как и приводы передних. Система задних стеклоочистителей обычно приво­дится электродвигателем со встроенным механизмом возвратно-поступательного движения, выполняющим функцию системы тяг в системах очистки ветрового стекла и обеспечивающим возвратно-поступательное движение выходного вала (рис. «Привод заднего стеклоочистителя с механизмом возвратно-поступательного движения» ). Рычаг стеклоочистителя напрямую соединен с вы­ходным валом привода.

Чтобы увеличить угол очистки, одновре­менно занимая минимальное пространство, разработаны решения, где классический механизм с четырьмя тягами увеличивает угол возвратно-поступательного движе­ния до 180° посредством дополнительного поворотного относительного движения.

 

Система омывателей ветрового и заднего стекол

 

В целях обеспечения достаточной видимости через очищаемую зону необходимо обяза­тельное наличие омывателя. Центробежные насосы с электроприводом подают воду с мо­ющим средством из бачка через 2-4 форсунки точечными струями или через разбрызгиваю­щие форсунки в распыленном виде на ветровое стекло (рис. «Система омывания ветрового и заднего стекла и система фароомывателей высокого давления»  ). Емкость бачка с омывающей жидкостью обычно составляет 1,5-2 л. Если из этого же бачка омываются и фары, то мо­жет потребоваться увеличение емкости до 7 л. Для системы очистки заднего стекла требуется отдельный бачок.

 

Электронная система управления омывателем

 

Система омывателей часто соединяется с системой очистки посредством электронной системы управления, чтобы вода разбрызги­валась на заднее или ветровое стекло, пока нажата кнопка. Затем система очистителей продолжает работать несколько дополни­тельных циклов после отпускания кнопки.

 

Система омывателей фар

 

Для очистки фар созданы чисто омывающие системы. Преимущества системы омывателей фар над использовавшимися ранее системами очистки или омывания — более про­стая конструкция и адаптация к дизайну ав­томобиля.

Система омывателей фар законодательно предписана в Германии для ксеноновых фар во избежание ослепления встречного транс­порта из-за рассеяния света.

Системы омывателей высокого давления (рис. «Система омывания ветрового и заднего стекла и система фароомывателей высокого давления»  ) состоят из бачка для омывающей жид­кости (необходимая омывающая жидкость берется из системы омывания ветрового стекла), насоса, трубок с невозвратным кла­паном и держателей с одной или несколькими форсунками. Для крепления распылительных форсунок, кроме широко применяющихся неподвижных держателей на бампере авто­мобиля, также используются телескопические держатели. Телескопические держатели улуч­шают очищающий эффект, потому что могут принять оптимальное положение для разбрыз­гивания. Более того, когда система находится в нерабочем положении, держатель форсунки может быть утоплен — например, в бампер.

 

Очищающий эффект

 

Очищающий эффект в основном опреде­ляется импульсной подачей водяных струй на поверхность рассеивателя. Здесь ре­шающими факторами являются расстояние между форсунками и фарой, размер, угол падения капель омывающей жидкости и их скорость при касании фар, а также объем омывающей жидкости.

Сопла должны рас­полагаться так, чтобы струи воды охватывали фары при любых скоростях движения.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: