Стеклоочиститель состоит из электродвигателя 9 (рис. 2) с якорем 22, обмоткой 23 возбуждения, коллектором 25 и крышками 21 и 24, редуктора с червяком 19 и червячной шестерней 15, концевого выключателя с контактным диском 14 и пружинным контактом 34, кронштейна 13 крепления рычажной системы с тягами 6 и 12 и рычагами 35, щеток 36 и биметаллического предохранителя 11. Термобиметаллический предохранитель 11 и дополнительный резистор 10 цепи обмотки возбуждения установлены на кронштейне 13 крепления стеклоочистителя.
Рис. 2. Стеклоочиститель: 1 - гайка крепления рычага; 2 - поводок рычага; 3 - защитная гайка; 4, 30 - подшипник; 5 - гайка крепления штуцера; 6, 12 - тяги; 7 - штуцер; 8 - вал рычага; 9 - электродвигатель; 10 - резистор; 11 - биметаллический предохранитель; 13 - кронштейн крепления; 14 - контактный диск; 15 - червячная шестерня; 16 - заглушка; 17 - упорный шарик; 18 - корпус редуктора; 19 - червяк; 20 - соединительная муфта; 21, 24 - крышки электродвигателя; 22 - якорь; 23 - обмотка возбуждения; 25 - коллектор; 26 - стяжной винт; 27 - панель щеткодержателей; 28 - фетровая шайба с запасом смазочного материала; 29 - вал электродвигателя; 31 - щетка электродвигателя; 32, 37 - пружины; 33 - вал редуктора; 34 - контакт концевого выключателя; 35 - рычаг щетки; 36 - щетка стеклоочистителя
Вращения вала 29 электродвигателя 9 через соединительную муфту 20 передается червяку 19 и далее червячной шестерне 15 понижающего редуктора. На валу шестерни 15 жестко закреплен кривошип. Вращение кривошипа посредством рычажной системы преобразуется в качание рычагов 35, на которых установлены щетки 36.
Термобиметаллический предохранитель разрывает цепь электроснабжения электродвигателя при появлении недопустимых перегрузок, когда щетки примерзают к стеклу или по каким-либо причинам резко возрастает сопротивление вращению якоря электродвигателя. Включение электродвигателя после остывания биметаллической пластины предохранителя происходит автоматически. В случае неоднократного срабатывания предохранителя следует выключить стеклоочиститель, найти причину неисправности и устранить ее.
В качестве электродвигателей для стеклоочистителей используются электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов и с параллельным или смешанным электромагнитным возбуждением, в большинстве случаев объединенные с понижающим редуктором в моторедукторы. В системах очистки ветрового стекла обычно используется червячный редуктор, в системах очистки заднего стекла и фароочистки — дополнительная передача для преобразования вращательного движения вала электродвигателя в колебательное движение рычагов щеток.
Требуемый вращающий момент электродвигателя в установившемся режиме работы щеток стеклоочистителя на мокром стекле определяется фрикционной нагрузкой от сил трения, возникающих при перемещении щеток по стеклу и в трущихся парах передаточного механизма, а также передаточным числом понижающего редуктора. Этот момент не должен превышать 20 % начального или пускового момента. В случае больших систем очистки, работающих на вертикальных ветровых стеклах автобусов при определении момента сопротивления вращению вала электродвигателя необходимо учитывать влияние силы тяжести рычагов со щетками.
Электродвигатели стеклоочистителей и системы управления ими должны обеспечивать возможность регулирования частоты вращения вала при изменении нагрузки, погодных и дорожных условий. Частота вращения вала электродвигателя с электромагнитным возбуждением регулируется за счет изменения силы тока в параллельной обмотке возбуждения. В электродвигателе с возбуждением от постоянных магнитов изменение частоты вращения вала достигается установкой дополнительной третьей щетки, смещенной с геометрической нейтрали, и при прерывыстом режиме работы.
На рис. 3 приведены кинематические схемы кривошипных механизмов, обеспечивающих параллельное и встречное перемещение щеток. Кривошип радиусом r1 вращается вместе с выходным валом редуктора и приводит в движение поводки радиусом r2, связанные с рычагами стеклоочистителя. Площадь и расположение зон очистки на стеклах зависят от взаимного расположения опор исполнительного механизма стеклоочистителя (размеры а и b) и от величин радиусов r1 и r2.
Рис. 3. Кинематические схемы кривошипных механизмов стеклоочистителей для обеспечения движения щеток: а - параллельного; б - встречного; а - угол между тягами
Для очистки ветрового и заднего стекол применяются щетки длиной 260—1000 мм. Минимальная степень изнашивания щеток во время работы достигается устранением зазоров в опорах и шарнирах передаточного механизма.
Применение на автомобилях гнутых передних и задних стекол усложняют работу стеклоочистителей, что связано с трудностями обеспечения плотного прилегания щетки к поверхности такого стекла. Для плотного прилегания щеток к гибкому стеклу по всей длине контакта их выполняют гибкими и увеличивают усилие пружин, прижимающих щетки к стеклу.
Резиновый элемент щетки нагружается через раздельные скобы держателя щетки. Нижней кромкой резиновый элемент щетки прижимается к очищаемому стеклу. Правильным выбором рабочего положения кромки резинового элемента относительно поверхности стекла обеспечивается оптимальность работы исполнительного механизма стеклоочистителя. Сочетание профилей стекла и резинового элемента щетки, а также характеристика и свойства резины должны быть подобраны таким образом, чтобы очищающая кромка могла стирать пыль и грязь с полной поверхности зоны очистки стекла под углом, приблизительно равным 45°.
Резиновый элемент щетки должен быть эластичным и не иметь изъянов по всей длине прилегающей к стеклу кромки.
При вращении шестерни 15 (см. рис. 2) по ее контактному диску 14 скользит пружинный контакт 34 концевого выключателя, который периодически разъединяет и соединяет подвижный диск с корпусом редуктора, т.е. с массой.
После отключения от источника электроснабжения электродвигатель продолжает работать до тех пор, пока контакт 34 замкнут на вращающийся контактный диск 14. Как только пружинный контакт 34 попадает в разрыв контактного диска 14, цепь электроснабжения электродвигателя разрывается и механизм стеклоочистителя останавливается. В момент остановки электродвигателя щетки стеклоочистителя должны находиться в заданном положении их парковки на одной из границ зон очистки стекла.
В электродвигателях с параллельным и смешанным электромагнитным возбуждением остановка якоря при срабатывании концевого выключателя происходит с соединением щеток через обмотку возбуждения. В стеклоочистителях с электроприводом от электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов после срабатывания концевого выключателя основные щетки замыкаются накоротко, и частота вращения вала электродвигателя резко уменьшается. Электродвигатель работает в режиме динамического торможения, что и обеспечивает укладку щеток стеклоочистителя в строго заданном положении парковки.
Динамическим торможением электродвигателя с постоянными магнитами называется генераторный режим его работы, при котором кинетическая энергия движущихся по инерции масс исполнительного механизма, передаточного устройства и вала электродвигателя преобразуется в электрическую энергию, которая расходуется на нагревание элементов цепи в замкнутом контуре цепи якоря, электрически не связанного с бортовой сетью автомобиля.
Режим динамического торможения электродвигателя возникает при отключении якоря от источника электроснабжения и подключении к щеткам резистора или их коротком замыкании. Благодаря инерции движущихся масс механизма стеклоочистителя якорь продолжает вращаться в магнитном поле постоянных магнитов. При этом в его обмотках генерируется ЭДС, которая вызывает появление в замкнутом контуре тока, ограничиваемого только сопротивлением этого контура. Данный ток имеет то же направление, что и ЭДС, т.е. по отношению к рабочему двигательному режиму ток в активных проводниках обмотки якоря изменяет свое направление. Соответственно изменяется и направление сил, действующих на активные проводники. Вращающий момент, развиваемый валом электродвигателя, препятствует вращению вала якоря. Частота вращения уменьшается до нуля, а вместе с ней до нуля снижаются ЭДС, сила тока в обмотке якоря и противодействующий вращению вала якоря момент.
В то время как действие рекуперативного торможения возможно лишь при частоте вращения вала, превышающей частоту его вращения в режиме холостого хода, динамическое торможение возможно и при частоте вращения вала, близкой к нулю. Поэтому динамическое торможение применяется для быстрой и точной остановки электроприводов стеклоочистителей.
Стеклоомыватель (рис. 4) содержит бачок 10 для жидкости, насос с электроприводом и жиклеры с сопловыми отверстиями, связанные резиновыми шлангами или пластмассовыми трубками 18, Бачок стеклоомывателя ветрового стекла, объемом 1,5—2 л устанавливается под капотом. Если такое же количество жидкости использовать в стеклоомывателях фар, то потребуется больший объем омывающей жидкости в пределах 5—7 л. Объем бачка должен обеспечивать многократное пользование стеклоомывателем. Для системы очистки заднего стекла применяется отдельный бачок стеклоомывателя, устанавливаемый в багажнике. Сетчатый фильтр 16 предотвращает засорение сопловых отверстий жиклеров. Жиклер формирует струю жидкости и направляет ее на стекло в рабочую зону щетки стеклоочистителя. Жиклер может быть установлен на кузове или на капоте автомобиля.
Рис. 4. Стеклоомыватель: а - бачок стеклоомывателя; б - электродвигатель; 1 - электродвигатель привода насоса; 2 - якорь; 3 - постоянный магнит; 4 - корпус электродвигателя; 5 - коллектор; 6 - щетка; 7 - щеткодержатель; 8 - фланец; 9 - крышка крепления насоса; 10 - бачок; 11 - вал электродвигателя; 12 - муфта; 13 - вал насоса; 14 - корпус насоса; 15 - ротор насоса; 16 - фильтр; 17 - штуцер; 18 - трубка; 19 - пробка бачка
Стеклоомыватели устанавливают в дополнение к стеклоочистителям. Система очистки ветрового стекла автомобиля ЗАЗ-1102 «Таврия», имеющая в составе стеклоочиститель с моторедуктором 46.3730 и стеклоомыватель, представлена на рис. 5.
Рис. 5. Система очистки ветрового стекла автомобиля ЗАЗ-1102 «Таврия»: 1 - шланг жиклера; 2 - жиклер в сборе; 3 - скоба крепления шланга; 4 - рычаг; 5 - щетка; 6 - держатель бачка; 7 - моторедуктор вектрового стекла; 8 - бачок; 9 - мотонасос; 10 - фильтр; 11 - шланг бачка; 12, 14 - уплотнительная втулка; 13 - штекерные колодки; 75 - дистанционная втулка
Трехщеточный, двухскоростной электродвигатель моторедуктора 7 через червячный редуктор и систему рычагов обеспечивает касательное движение щеток стеклоочистителя. В полость редуктора закладывается пластичный смазочный материал, рассчитанный на использование в течение всего срока службы автомобиля. Закрывается редуктор крышкой, которая одновременно является кронштейном для крепления моторедуктора на автомобиле.
Устанавливается моторедуктор под панелью воздухопритока в специально предусмотренное для этой цели окно 9 (рис. 6) при снятой панели приборов и крепится к наружной верхней панели 1 гайкой 3 и к наружной нижней панели 13 двумя гайками 10.
Рис. 6. Установка моторедуктора на кузове: 1 - наружная верхняя панель передка; 2 - моторедуктор в сборе; 3 - гайка крепления моторедуктора к верхней панели; 4 - защитный колпачок; 5 - уплотнительная втулка; 6 - уплотнитель жгута проводов; 7 - жгут проводов; 8 - штекерные колодки; 9 - окно в панели воздухопритока; 10 - гайка; 11 - шайба; 12 - втулка; 13 - наружная нижняя панель передка
Мотонасос 9 (см. рис. 5) состоит из электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов и шестеренчатого насоса. В нижней части электродвигателя (со стороны щеточно-коллекторного узла) выведены два штекера. Знаки + и - на корпусе рядом со штекерами, служат для правильного включения мотонасоса в цепь электроснабжения. На вал якоря электродвигателя установлена ведущая шестерня насоса. Мотонасос с крышкой крепится четырьмя винтами к кронштейну, который одновременно является кронштейном крепления мотонасоса на автомобиле.
Исправный мотонасос при напряжении 12 В и температуре от -25 до +80°C должен развивать давление 0,13 МПа при потребляемом токе силой 3,5 А. Режим работы электродвигателя мотонасоса кратковременный с продолжительностью включения до 10 с.
Мотонасос относится к изделиям невосстанавливаемой группы. В процессе эксплуатации необходимо периодически очищать и продувать фильтр 10, расположенный во всасывающей трубке шланга 11 бачка, а также очищать и продувать насос для полного удаления жидкости, замерзающей при температуре ниже 0°C.
Очиститель и омыватель заднего стекла автомобиля ЗАЗ-1102 «Таврия» представлены на рис. 7.
Рис. 7. Очиститель и омыватель заднего стекла автомобиля ЗАЗ-1102 «Таврия»: 1 - держатель жиклера; 2 - жиклер в сборе; 3 - щетка; 4 - рычаг; 5 - шланг жиклера; 6 - плоская шайба; 7 - гайка крепления моторедуктора к наружной панели двери; 8 - защитный колпачок; 9 - уплотнительная шайба; 10 - дистанционная втулка; 11 - моторедуктор в сборе; 12 - болт крепления моторедуктора; 13 - пластинчатая гайка; 14 - фильтр; 15 - шланг бачка; 16 - мотонасос; 17 - кронштейн; 18 - хомут; 19 - бачок
Моторедуктор 471.3730 односкоростного, однорычажного стеклоочистителя применяется также на автомобилях ВАЗ-1111, ВАЗ-2121, ВАЗ-2108, ИЖ-2126. Привод исполнительного механизма стеклоочистителя осуществляется двухщеточным электродвигателем с возбуждением от постоянных магнитов. Укладка рычага 4 со щеткой 3 стеклоочистителя в положении парковки (нижнее положение на стекле двери задка) обеспечивается концевым выключателем, контактный диск которого установлен на ведомой шестерне червячного моторедуктора. Моторедуктор крепится на внутренней панели двери задка двумя болтами 12. На наружной панели двери моторедуктор крепится гайкой 7.
В стеклоомывателе используется мотонасос 16 такого же типа, как и мотонасос для стеклоомывателя ветрового стекла.
Жиклер 2 стеклоомывателя устанавливается в верхней части задней панели над стеклом и удерживается в специальном резиновом держателе 1.