Как устроены дворники автомобиля
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.
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:
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:
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:
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-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.
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:
Виды щеток
Производители автомобилей предоставляют владельцам машин выбор типа щеток. В зависимости от конструкции и эксплуатационных характеристик, они могут быть следующих видов:
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:
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.
Стеклоочистители: устройство и принцип работы
Грязное лобовое стекло авто значительно ухудшает видимость на дороге, что негативно сказывается на качестве и безопасности вождения. Потому эксперты Моторпейдж напоминают о необходимости поддерживать лобовое в чистом состоянии.
Специально для этой цели в машинах установлены стеклоочистительные системы. На некоторых авто они присутствуют не только на лобовом, но и на заднем стекле.
Устройство стеклоочистителя
Принцип работы
Стеклоочиститель запускается с помощью подрулевого переключателя. После его использования команда передается на электродвигатель. Тот начинает работать в темпе, необходимом для обеспечения скорости движения дворников, выбранной автовладельцем. Крутящий момент, создаваемый электроприводом, передается на редуктор (зачастую червячный), благодаря которому усиливается.
Далее вращательное движение поступает на трапецию, преобразующей его в возвратно-поступательное. С помощью тяг усилие направляется к дворникам, и те начинают работать согласно заданным настройкам.
За подачу омывающей жидкости также отвечает переключатель. Для этого его необходимо установить в нужное положение, либо в некоторых машинах предусмотрена отдельная кнопка для распрыскивания воды. Команда запускает моторчики омывателя, подающие жидкость из бачка по шлангам к форсункам, через которые происходит орошение стекла.
Виды щеток
Классификации по типу конструкции:
Способы крепления щеток
Единственным типом крепления до 2000 года был так называемый «крючок», позволяющий защелкнуть щетку. Потому многие автовладельцы и по сей день часто имеют дело как раз с этим приемом.
В последние десятилетия автопроизводители стали использовать индивидуальные разработки. Например, у Audi — это система Pin Lock, фиксирующая щетки с помощью встроенного замка. А у BMW или Volvo щетки крепятся боковым штырем.
Стоит заметить, что перечисленные виды крепежа — лишь немногие из всего разнообразия на современном авторынке. Однако «крючки» остаются наиболее популярным способом относительно остальных.
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:
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
Давай, шевелись: почему перестают работать дворники и как чинить трапецию
Наверное, многим владельцам не очень новых автомобилей знакома ситуация, при которой щётки стеклоочистителя внезапно начинают работать медленнее обычного, а потом останавливаются окончательно. Иногда – прямо на половине хода, посреди стекла. Виноват в этом, к сожалению, не копеечный предохранитель. Во всём виновата трапеция.
Просто о простом
Трапеция дворников – этот тот самый механизм, благодаря которому вращательное движение мотора привода щёток преобразуется в их поступательное движение. На первый взгляд, ничего сложного в трапеции нет: несколько тяг, шарнирных соединений и втулок. Тем более непонятно, что там может сломаться. Обычно ничего и не ломается, просто со временем соединения забиваются грязью, корродируют и теряют подвижность. И вот в случае такого артрита у трапеции дворники сначала ходят медленнее, потом просто встают колом.
Есть ещё один вариант развития событий: горит моторчик. Этого лучше не ждать, а приниматься за ремонт. В сервисах в зависимости от их жадности за эту работу просят разные деньги. Кто-то готов сделать за пятьсот рублей (что редко), кто-то – за полторы тысячи (что чаще). Не грабёж, конечно, но многие, скорее всего, захотят поковыряться в любимой машине самостоятельно. Поэтому расскажем, как это сделать. В конце будет бонус для тех, что читает инструкцию после того, как уже всё сломает.
Работа имеет один весомый плюс: для её выполнения не требуется сложных «приспособ», динамометрических ключей, подъёмника или синхрофазотрона. Мы, например, всё сделали обычным набором инструментов из известного магазина за 600 рублей. Помимо отвёртки, ключей, молотка и «торкса» потребуется ещё графитовая смазка и какой-нибудь жидкий ключ вроде WD40, «Валеры», Runway или любой другой – тут всё на ваш вкус.
Практически все трапеции устроены одинаково и закисают в одном и том же месте. Мы будем в качестве примера разбирать Форд Фокус, трапеция которого уже три поколения подряд упорно закисает в самый неподходящий момент. Стабильность, чёрт бы её побрал. Есть ещё целый список машин, у которых трапеция закисает чаще, чем хотелось бы: от Mercedes W204 до Hyundai Elantra IV и любых Kia Ceed. Принцип везде будет одинаковым. Поэтому расскажем, как всё сделать на Форде, а если вам повезло купить другую машину, просто аккуратно проецируйте этот гид на свой автомобиль.
Болты, защёлки и гибкие пальцы
Сначала снимаем поводки дворников. Тут всё просто: снимаем защитные колпачки, откручиваем гайки и стаскиваем их со своих осей. Здесь ничего сложного нет.
Затем переходим к демонтажу пластикового жабо. У Фокуса оно из двух частей – верхней и нижней. Верхняя половина крепится простыми защёлками, которые легко сдвигаются отвёрткой. Главное – крепко держать их пальцами, потому что в последний момент защёлка может улететь куда-нибудь в моторный отсек. Складываем снятые защёлки вместе с гайками и шайбами от поводков дворников, вытаскиваем из паза уплотнительную резинку и снимаем половину жабо. И опять же – всё это сделать несложно.
На этом этапе трапецию уже хорошо видно. Некоторые тут уже останавливаются и вынимают её из машины. Честно говоря, это не очень просто, поэтому поработаем отвёрткой ещё немного и разберём машину чуть больше. Достаточно выкрутить всего два болта со шляпками под торкс, чтобы снять нижнюю часть жабо. Зато доступ к трапеции получится прямо-таки шикарным. Поэтому тратим ещё пару минут и снимаем эту деталь.
Только делать это надо осторожно: инженеры Форда (будь они прокляты хотя бы только за один замок капота!) зачем-то сделали подогрев лобового стекла двухзонным, поэтому справа и слева под жабо видны разъёмы подогрева половин стекла. Если размахивать снятым пластиком, как Тарас Бульба шашкой, можно повредить шлейфы.
Итак, мы теперь мы видим трапецию полностью.
В нашем случае трапеция крепится тремя болтами, которые мы и выкручиваем. Теперь можно вытаскивать её наружу, но опять же – очень осторожно. Нет ничего удивительного в том, что к мотору трапеции подходят провода, которые рвать не надо. Надо снять клемму, но это проще сделать, если немного вытащить всю трапецию на свет божий. Длина проводов это позволяет, а защёлку разъёма инженеры Форда (пусть им будет пусто за всю электрику!) поставили снизу. Так, что на месте её зажать очень и очень трудно. Поэтому немного вытаскиваем трапецию наружу, затем снимаем клемму.
Всё, трапеция у нас в руках. Можно выдохнуть. Но не сильно, потому что самое сложное нас ждёт впереди.
Немного силы и много умения
Шарнирные соединения трапеции обычно делают из полиформальдегида. Это такой прочный материал с очень низким коэффициентом трения. Из него, например, в последнее время часто делают медиаторы для гитаристов. А для машин – вот такие соединения, где сила трения должна быть минимальной, а износостойкость – высокой. Еще он не ржавеет, что тоже неплохо. В силу всех этих факторов можно сказать, что разбирать шарниры практически бессмысленно: там ничего не закисает, а ломать соединение ради любопытства вредно. Ну а если всё-таки разберёте, можно убрать оттуда грязь. Вот это будет не лишним.
А теперь перейдём к нашему главному врагу. Трапеция закисает именно в этих местах: это втулки с осями поводков. Как только их не пытаются защитить всякими колпачками и колечками, но вода всё-таки попадает внутрь и делает своё чёрное дело.
Оси надо вытащить из втулок. Для этого сначала снимаем защитный колпачок и стопорное кольцо. Насчёт подлости последнего предупреждать не буду: все знают, что оно может улететь куда угодно. Но при некоторой сноровке снять него несложно.
А вот теперь начинаются танцы с бубном. Точнее, с молотком, «вэдэшкой» и матюгами. Если трапеция ещё не закисла намертво и дворники хотя бы как-то ходили, выбить оси будет намного проще. В противном случае будет сложно. К тому же стучать молотком придётся по торцу, на котором нарезана резьба под сами дворники. Если это делать с фанатизмом, дворник потом поставить на своё место не получится. А без фанатизма выбить ось из втулки сложно.
Тут помогут жидкие ключи (но это не точно). Тем, кто ими раньше не пользовался, дам один единственный совет: брызгать на ось и лупить молотком одновременно бесполезно. Сначала надо забрызгать закисшее соединение, потом подождать минут пять-десять, потом можно постучать молотком. Если ось хотя бы чуть-чуть сдвинулась с места, процедуру стоит повторить. Лишней «вэдэшки» не бывает.
Итак, допустим, что выбить ось всё-таки удалось. Осталось её только смазать. Многие ошибочно полагают, что та же самая WD-40 так хорошо размягчает коррозию, удаляет влагу и творит прочие чудеса. А еще – что детали, на которые она попала, потом никогда не ржавеют. Это не так. Пока эта чудо-жижа не высохла, ось даже будет неплохо вращаться в своей втулке из-за небольшого количества масла в «вэдэшке». Но хватит её ненадолго, как и в случае с любым другом «жидком ключом». Смазки из них плохие, так что как только ось высохнет, её надо смазать. Лучше всего подойдёт графитовая смазка. Ну и когда ось щедро смазана, всё можно собирать в обратном порядке. Кто один раз разобрал, всегда сможет собрать обратно.
Важен только один момент: желательно перед установкой поставить трапецию в то положение, в котором она когда-то закисла. Иначе есть неиллюзорные шансы после первого же включения перемолотить ожившим механизмом и дворники, и самого себя.
Обещанный бонус
К сожалению, у очень сильных и упорных людей ремонт трапеции часто заканчивается её полным разрушением с помощью молотка и собственной дури. Площадка, на которой стоит мотор, часто сделана из довольно хрупкого сплава, который не выдерживает упорства владельца молотка. Она ломается, и в этом случае никакие чудеса вроде супротека, синей изоленты и димексида уже не помогут. Выход один – покупать другую трапецию. Новую, оригинальную, аналог, с разборки, китайскую – вопрос денег, предпочтений или религии, выбор за вами. Главное, что бесплатная работа обернётся тратами на новые запчасти и лишними действиями, связанными с перестановкой мотора. Можно, конечно, купить в сборе, но это будет заметно дороже.
А при покупке трапеции с разборки нужно её хорошенько проверить. В лучшем случае она тоже будет закисшая, и её придётся точно так же разбирать и смазывать. В худшем она может быть разбита: со временем соединения из полиформальдегида изнашиваются и начинают люфтить. А с этим бороться уже невозможно.
Обзор конструкций щёток стеклоочистителя в свете их эксплуатации в зимний период.
В наше время никто и представить не может автомобиль без щёток стеклоочестителя, так называемых дворников. Между тем, на заре автомобилестроения о такой необходимой системе комфорта и безопасности никто и представления не имел. Не мудрено — первые автомобили лобового стекла не имели, а после появления таковых на авто начала 20 века водителям в плохую погоду приходилось покидать транспортное средство для очистки лобового стекла от осадков…
История.
Я думаю, мало кому известен тот факт, что изобретателем столь важной системы автомобиля в самом начале прошлого столетия стала женщина по имени Мэри Андерсон.
В 1903 году Мэри получила патент на своё изобретение.
«Устройство для очистки стекла» имело ручной привод и предназначалось для трамваев.
В 1920 году появились первые автоматические стеклоочестители, которые работали за счет разряженного воздуха во впускном коллекторе. Надо ли говорить, что функциональность такого изобретения была крайне малоэффективна. При высоких оборотах двигателя система просто переставала работать.
Следующий шаг в усовершенствовании механизма очистки лобового стекла пришёлся на 1926 год. Дворники получили электрический привод и обязаны водители всего мира этим снова женщине. Звали женщину, которая придумала оснастить дворники электроприводом, Шарлотта Бриджвуд.
На 1962 год пришёлся очередной виток модернизации системы стеклоочестителя. Профессору инженерного факультета Университета в Детройте пришла в голову идея «моргающих» автомобильных дворников. Проще говоря, водители получили возможность регулировать задержку между взмахами щёток.
Запонтетовав своё изобретение в 1964 году, Р. Кернс рассчитывал на сотрудничество с Ford Motor Corporation. Но ему было отказано, а в 1969 году компания FoMoCo использовала изобретение без его ведома и согласия. Всю оставшуюся жизнь Роберт Кернс боролся за своё право на изобретение и в начале 1990 годов ему удалось отсудить крупные денежные выплаты у двух автогигантов (Ford Motor Corporation и Chrysler Corporation).
В 2008 году, уже после смерти Роберта Кернса, на экраны кинотеатров вышел фильм режиссёра Филипа Рэйлзбэка о истории Р. Кернса, который называется Проблеск гениальности (Flash of Genius).
Конечно же развитие систем очистки ветрового стекла не останавливается. Инженеры продолжают совершенствовать различные узлы системы для более эффективной её работы.
И вот очень интересно, как же будут выглядеть и работать системы стеклоочестителя будущего. По-мойму, это должно быть что-то кардинально другое… Например, бесконтактная очистка лобового стекла с помощь ультразвука. Такие технологии не новость — подобная система уже применяется в военном авиастроении, но её дороговизна пока не позволяет использовать установки в гражданском автомобилестроении.
Тем не менее, компанию McLaren это не останавливает и она ведет активные разработки по бесконтактной очистке лобового стекла. Первыми автомобилями с такой системой конечно же станут спорткары компании McLaren.
А пока на автомобилях компании старые, добрые дворники…
Пожелаем удачи инженерам McLaren!
Обзор.
Сейчас современному автовладельцу розничная торговля предлагает на выбор четыре типа щёток стеклоочистителя, отличающихся друг от друга конструкцией.
1. Каркасные щётки стеклоочистителя.
Можно сказать классическая конструкция дворников. Часто их ещё называют летними. Для зимы такие щётки — самый худший выбор. Металлический каркас дворника никак не защищён от влаги, осадков и температур ниже ноля, а влага замерзая препятствует нормальной работе очистителей. Очистить же саму щётку довольно проблематично именно из-за её конструкции. Самая неприятная погода для таких дворников — температура около ноля и сильные осадки в виде мокрого снега. Каркасные щетки в такую погоду очень быстро обмерзают и забиваются, практически перестают очищать лобовое стекло, доставляя водителю не мало дискомфорта.
2. Бескаркасные (плоские) щётки стеклоочестителя.
Эту конструкцию дворников по праву называют всесезонными — отсутствие каркаса и гибкость материала делают их таковыми. Я использовал такие щётки три зимних сезона от производителей Trico и Bosch. Проблемы с такими дворниками возникали гораздо реже, тем не менее, всё же были. Из личного опыта и отзывов покупателей, в упомянутую мною выше погоду, мокрый снег набивается между телом щётки и лобовым стеклом автомобиля, создавая подушку из снега на котором дворник и скользит по стеклу. Ещё по отзывам встречался с намерзанием льда на пластиковых наконечниках бескаркасных щёток, что так же серьёзно снижает качество работы стеклоочистителя и вынуждает не в самую приятную погоду останавливаться и покидать тёплый автомобиль для очистки дворников.
В результате, не смотря на некоторые недостатки, которые, в принципе, есть у любых изделий, именно эта конструкция щёток стеклоочистителя получила наиболее широкое распространение в современной автомобильной промышленности. Подавляющее большинство современный автомобилей с конвейера сходят именно с бескаркасными дворниками. И как мне видеться, дело не только в более удачной конструкции для всесезонного использования, а и в экономической выгоде производства именно бескаркасных щёток, на которые приходится восемь технологических операций и более дешевое сырьё (пластик дешевле металла), в то время как на изготовление каркасных дворников требуется в два раза больше операций и дорогостоящий материал… А теперь сравните цены на те и другие щётки стеклоочистителя в рамках одного производителя и локализации производства в одном регионе. В лучшем случае оба типа щёток будут стоить одинаково, чаще же бескаркасники имеют большую розничную цену…
3. Специальные зимние щётки стеклоочестителя (в чехле).
Уже в далёком 1953 году компания Trico первой разработала и запустила в производство зимние щётки стеклоочестителя. Главным отличием таких дворников стало наличие резинового чехла, который обеспечивал защиту каркаса щётки от влаги, осадков в виде снега и обледенения конструкции. Именно эти отличия делают дворники такой конструкции максимально эффективными в зимний период в наших широтах.
У данного типа щёток конечно же имеются недостатки. Самый безобидный — непрезентабельный внешний вид, а серьезный недостаток — большая парусность изделия из-за наличия защитного чехла. У таких стеклоочестителей на скорости свыше 100 км/ч довольно низкое качество очистки лобового стекла. Хотя, стоит напомнить, что с одной стороны на большинстве автодорог России действует ограничение скорости в 90 км/ч, а с другой стороны в плохую погоду превышение скоростного режима крайне опасно… Так что, я думаю, достоинства данного типа дворников значительно существеннее их недостатков.
Лично я предпочитаю зимой устанавливать на свой автомобиль стеклоочестители именно этой конструкции.
4. Гибридные щётки стеклоочестителя.
Стеклоочестители с гибридной конструкцией появились в жизни автомобилистов сравнительно недавно. В 2005 году компания Denso представила их на рынке запасных частей. Эти изделия объединили в себе надёжность и качество очистки стекла классической каркасной конструкции и аэродинамику с эстетикой плоских (бескаркасных) стеклоочестителей.
У меня, к сожалению, нет опыта использования такого типа щёток в зимний период. Однако, учитывая факт заводской комплектации такими дворниками практически всех автомобилей Toyota и отсутствие каких-либо нареканий от владельцев данных автомобилей в сторону стеклоочестителей, могу предположить что данная конструкция отлично справляется со своей задачей зимой в наших широтах.
В заключении хотелось бы напомнить, что качество очистки лобового стекла автомобиля зависит не только от качества щёток стеклоочистителя. Как это не парадоксально звучит, а и от погодных условий и региона эксплуатации автомобиля. От качества дорожного покрытия и качества его уборки. Также огромное значение имеет состояние самого лобового стекла — старые, посечённые стёкла заметно уменьшают срок службы дворников… Ущё не маловажное значение имеет комплектация самой системы стеклоочистителя. Например, наличие в системе обратного клапана и подогрева форсунок омывателя исключают работу щёток на сухую в любой сезон, тем самым увеличивая их ресурс.