汽车电动雨刮器概述-汽车电器设备构造与检修

2023-08-19 理论教育版权反馈

【摘要】：电动雨刮器的作用是除去挡风玻璃上的水、雪及沙尘,保证在不良天气时驾驶员仍具有良好的视线。图7.1电动雨刮器的组成1)雨刮片最终完成刮水作用的橡胶雨刮片靠骨架支撑,铰接在弹性刮水臂上,使雨刮片紧紧贴在风挡玻璃上,当使用雨刮器时,雨刮电机会通过联动杆件带动刮水臂左右摆动,雨刮片就会在风挡玻璃上清扫雨水及杂物。图7.11为同步间歇风窗刮水器内部控制电路。

电动雨刮器的作用是除去挡风玻璃上的水、雪及沙尘,保证在不良天气时驾驶员仍具有良好的视线。

（1）电动雨刮器的组成

电动雨刮器主要包括雨刮片、雨刮电机、雨刮连动杆、雨刮控制开关,如图7.1所示。

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图7.1　电动雨刮器的组成

1)雨刮片

最终完成刮水作用的橡胶雨刮片靠骨架支撑,铰接在弹性刮水臂上,使雨刮片紧紧贴在风挡玻璃上,当使用雨刮器时,雨刮电机会通过联动杆件带动刮水臂左右摆动,雨刮片就会在风挡玻璃上清扫雨水及杂物。

雨刮片主要包括有骨雨刷和无骨雨刷两种。有骨雨刷是利用骨架上的若干支撑点把雨刮压在玻璃上,如图7.2所示。由于骨架的存在,因此有骨雨刷的压力点集中在骨架与雨刮的几个连接处,压力分布不连续,从而导致雨刮受力不均匀、磨损程度不一。

无骨雨刷通过内置的钢条将雨刮保持一定的弧度,如图7.3所示。无骨雨刷的结构相对简单,取消了骨架,改为一根内置钢条来分散压力。更换时比传统雨刷更方便,不需要任何工具,徒手就能操作。

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图7.2　有骨雨刷

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图7.3　无骨雨刷

2)雨刮联动机构

雨刮联动机构主要由曲柄、连杆和摆杆等组成,如图7.4所示。杆件可以将涡轮的旋转运动转变为摆臂的往复摆动,并控制雨刮片的摆动范围。

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图7.4　雨刮联动机构组成

3)雨刮控制开关

雨刮控制开关装在组合开关右手边的操作杆上,控制雨刮片的动作,如图7.5所示。

刮水电机控制方式可分为以下几种:

①OFF挡:即停止挡,无论刮片运行到何种位置,当从别的挡位回到OFF挡时,电机都会利用蜗轮上的导电盘缺口,始终停留在固定的位置。

②LO挡:即慢挡,操作杆向上拨动一格,此时电机的低速线圈通电,电机低速旋转用于下小雨时。

③HI挡:即快挡,操作杆再次向上拨动一格,此时电机的高速线圈通电,电机高速旋转用于下大雨时。

④间歇挡:有的车标注INT(间歇刮);有的车标注MIST或1×(刮一次)。其利用间歇继电器完成隔几秒刮一下,再隔几秒刮一下的动作。此挡用于下小雨时。

4)雨刮电机

①雨刮电机的组成。风窗刮水器电动机有绕线式和永磁式两种。绕线式风窗刮水电动机的磁极绕有励磁绕组,通电流时产生磁场,而永磁式风窗刮水电动机的磁极用永久磁铁制成。

永磁式风窗刮水器电动机体积小,质量小,结构简单,使用广泛。永磁式风窗刮水电动机的结构如图7.6所示,主要由电刷、电枢、永久磁铁、凸轮板、蜗杆、触点等组成。

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图7.5　雨刮控制开关

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图7.6　永磁式风窗刮水电动机的结构

②雨刮电机的工作原理。

A.变速原理:永磁式风窗刮水电动机是利用3个电刷来改变正、负电刷之间串联线圈的个数实现变速的,如图7.7所示。其原理是:风窗刮水电动机工作时,在电枢内同时产生反电动势,其方向与电枢电流的方向相反。如要使电枢旋转,外加电压必须克服反电动势的作用。当电动机转速升高时,反电动势增高,只有当外加电压等于反电动势时,电枢的转速才能稳定。

三刷永磁式风窗刮水电动机工作时,电枢绕组产生的反电动势的方向如图7.8中箭头所示。当将风窗刮水器开关K拨向L(低速)时,电源电压U加在电刷B1和B3之间。在电刷B1和B3之间的两条并联支路中,每条支路中各有4个串联绕组,反电动势的大小与支路中反电动势的大小相等。由于外加电压需要平衡4个绕组所产生的反电动势,因此电动机转速较低,如图7.8(a)所示。

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图7.7　电刷的布置

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图7.8　低、高速旋转原理

当将风窗刮水器开关K拨向H(高速)时,电源电压U加在电刷B1和B3之间。绕组1、2、3、4、8同在一条支路中,其中绕组8与绕组1、2、3、4的反电动势方向相反,相互抵消后,使每条支路变为3个绕组,如图7.8(b)所示。由于电动机内部的磁场方向和电枢的旋转方向没有变化,因此各绕组内反电动势的方向与低速时相同。但是,外加电压只需平衡3个绕组所产生的反电动势,故电动机的转速增高。

B.雨刮器的控制原理。为了不影响驾驶员的视线,要求刮水器能自动复位,即不论在什么时候关闭刮水器开关,刮水片都能自动停在风窗玻璃的下部。

当刮水开关推到“0”挡时,如果刮水器的刮水片没有停在规定的位置,则电流经蓄电池正极→电源开关→熔丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B1→刮水器“0”挡→下触点臂→长铜环→搭铁[图7.9(b)],这时电动机将继续转动,当刮水器的刮水片到规定位置时,上下触点臂都和短铜环接触,使电动机短路[图7.9(a)]。与此同时,电动机电枢由于惯性而不能立刻停下来,电枢绕组通过上下触点臂与短铜环接触而构成回路,电枢绕组产生感应电流,因而产生制动扭矩,电动机迅速停止转动,使刮水器的刮水片停止在规定的位置。

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图7.9　雨刮器控制原理

当电源开关接通时,把刮水器开关拉到“Ⅰ”挡时,如图7.9(a)所示,电流从蓄电池的正极、电源开关、熔丝、电刷B3、电枢绕组、电刷B1、刮水器“Ⅰ”挡到搭铁,刮水器电动机低速运转。

当刮水器开关拉到“Ⅱ”挡时,如图7.9(a)所示,电流从蓄电池的正极、电源开关、熔丝、电刷B3、电枢绕组、电刷B2、刮水器“Ⅱ”挡到搭铁,刮水器电动机高速运转。

（2）电动雨刮器的工作原理

电动雨刮器的工作过程如图7.10所示,曲柄、连杆和摆杆等杆件可以把蜗轮的旋转运动转变为摆臂的往复摆动,使摆臂上的刮水片实现刮水动作。当风窗刮水器电机转动时,使蜗轮上的曲臂旋转,经连杆使短臂以电枢中心做扇形运动,此短臂上安装右侧的风窗刮水器臂,另一连杆与左侧的短臂连接,左右两侧的风窗刮水器臂以电枢为中心做同方向左右平行的运动。

（3）电动雨刮器的间歇控制

现代汽车电动风窗刮水器上都加装了电子间歇控制系统,使风窗刮水器能够按照一定的周期停止和刮水,这样汽车在小雨或雾天中行驶时,玻璃上不至于形成发黏的表面,从而使驾驶员获得更好的视线。汽车风窗刮水器的间歇控制一般是利用自动复位装置和电子振荡电路或集成电路实现的,风窗刮水器的间歇控制按照间歇时间是否可调分为可调节型和不可调节型。

图7.11为同步间歇风窗刮水器内部控制电路。当风窗刮水器开关置于间歇挡位置(开关处于0位,且间歇开关闭合)时,电源将通过自动复位开关向电容器C充电,随着充电时间的增长,电容器两端的电压逐渐升高。当电容器C两端的电压升高到一定值时,晶体管VT1和VT2先后相继由截止转为导通,从而接通继电器磁化线圈的电路,在电磁吸力的作用下,继电器常闭触点打开,常开触点闭合,从而接通了风窗刮水电动机的电路,此时电动机将低速旋转。

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图7.10　电动雨刮器的工作原理

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图7.11　同步间歇风窗刮水器内部控制电路

当复位装置将自动复位开关的常开触点(下)接通时,电容器C通过二极管VD、自动复位装置常开触点迅速放电,此时风窗刮水电动机的通电回路不变,电动机继续转动。随着放电时间的增长,VT1和VT2由导通转为截止,从而切断了继电器磁化线圈的电路,继电器复位,常开触点打开,常闭触点闭合。此时由于自动复位开关的常开触点处于闭合状态,电动机仍将继续转动,只有当刮水片回到原位(不影响驾驶员视线位置),自动复位开关的常开触点打开,常闭触点闭合时,电动机方能停止转动。继而电源将再次向电容器C充电,重复以上过程。如此反复,实现刮水片的间歇动作,其间歇时间的长短取决于RC电路充电时间的常数大小。

汽车电动雨刮器概述-汽车电器设备构造与检修

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