Стеклоочиститель

<час />

Фон

Дворники лобового стекла используются для очистки лобового стекла автомобиля, чтобы водитель имел беспрепятственный обзор дороги. Типичный угол очистки легкового автомобиля составляет около 67 градусов. Лезвия имеют длину 12–30 дюймов (30–76 см) и увеличивают длину с шагом 2 дюйма (5 см).

История

История дворников началась с изобретения автомобиля. У большинства транспортных средств дворников не было. Конные экипажи и грузовики двигались с небольшой скоростью, и стекло не требовалось для защиты водителя или пассажиров или для защиты от ветра.

Первыми дворниками были щетки. Изобретатель Дж. Х. Апджон придумал метод перемещения двух щеток вверх и вниз по вертикальному лобовому стеклу в 1903 году. В том же году Мэри Андерсон изобрела качающуюся руку, которая смывала дождь с лобового стекла, когда водитель перемещал рычаг, расположенный внутри машина. Андерсон запатентовала свое изобретение механического стеклоочистителя в 1905 году, и к 1913 году он стал стандартным оборудованием. Электродвигатели еще не использовались для питания автомобильного оборудования или аксессуаров, а устройство Андерсона имело недостаток. Без другого источника питания водителю приходилось перемещать рычаг одной рукой. Другой рукой водитель управлял автомобилем (с помощью рулевого колеса или румпеля) и работал с рычагом переключения передач и тормозными рукоятками, стоя на полу автомобиля или за пределами водителя на подножке.

В 1905 году резиновые полоски заменили щетки в качестве инструментов для очистки дворников. К сожалению, опасная необходимость для водителей протирать ветровые стекла во время вождения не была устранена до 1917 года. Решением было использование электродвигателя для перемещения назад одного стеклоочистителя с длинной резиновой щеткой. и далее. Гавайский дантист доктор Орманд Уолл изобрел автоматический стеклоочиститель, разместив электродвигатель в центре верхней части лобового стекла, так что стеклоочиститель спускался по дуге над капотом автомобиля в форме полукруга или радуги. Стеклоочистители были одними из первых электрических устройств в автомобилях после того, как в 1912 году был разработан электростартер. Большинство дворников на автомобилях до 1930 года были спаренными и свешивались с верхней части лобового стекла. Они были перемещены к основанию лобового стекла, поскольку электрические системы стали более сложными.

Омыватели ветрового стекла были добавлены к рычагам включения / выключения стеклоочистителей, и для этого потребовались распылительные форсунки перед лобовым стеклом, бак для омывающей жидкости в моторном отсеке и электрические соединения для координации этих операций. В 1962 году Боб Кернс изобрел стеклоочиститель прерывистого действия с интервалом и скоростью, которые водитель мог изменять. Появление электронных систем с предохранителями и автоматическими выключателями для управления, регулирования и координации электрических компонентов расширило возможности для более разнообразных дворников. Стеклоочистители были добавлены к фарам в 1980-х годах, что потребовало соединения между системами освещения и дворниками. В 1990-х годах в лобовые стекла были встроены микросенсоры для обнаружения дождя на лобовом стекле, активации дворников и регулировки скорости и периодического использования в зависимости от количества дождя.

Сырье

Производитель закупает все детали у компаний, которые специализируются на производстве деталей из алюминия и стали, резиновых лопастей, пластиковых втулок для рычажных механизмов и двигателей. Дворники и системы стеклоочистителей (с моторами) - разные узлы; одни производители производят и то, и другое, а другие выпускают только дворники.

Соединительные и приводные звенья, а также шарниры, приводящие в движение дворники, изготовлены из оцинкованной стали. Гальванизация - это процесс нанесения цинкового покрытия на сталь для защиты от коррозии. Рычаги привода лодок и транспортных средств, используемых в морской промышленности, изготовлены из нержавеющей стали, устойчивой к повреждениям соленой водой. Подвеска стеклоочистителя и кулачки также изготовлены из оцинкованной стали. Оцинкованное цинковое покрытие легче красить, чем сталь без покрытия. Сталь также используется для изготовления мелких деталей дворников, таких как шайбы, винты, гайки, пружины и кронштейны.

Рама клинка изготовлена ​​из алюминия. Лезвия изготавливаются из натурального каучука или синтетических смесей. Некоторые резиновые лезвия представляют собой композит из мягкой резины на протирочной кромке (поверхность ракеля) и твердой резины, которая поддерживает протирочную кромку в остальной части лезвия.

Другие материалы, из которых состоят части дворников, - это резина для шайб в шарнирах и пластиковые втулки, которые выравнивают отверстия для соединения частей рычажного механизма. Подвеска стеклоочистителя обычно окрашивается в черный цвет. Если производитель стеклоочистителей также производит системы стеклоочистителей, моторы закупаются у субподрядчиков. Двигатели заключены в стальные корпуса и включают двигатели с постоянными магнитами, обмотанные медной проволокой. Каждый корпус имеет разъемы для электрических проводов, которые являются частью автомобиля, а жгуты проводов предназначены для работы с дворниками. Каждый двигатель также содержит одну или несколько электронных схем в зависимости от сложности системы, которой управляет двигатель.

Дизайн

Стеклоочистители предназначены для очистки лобового стекла от воды. У большинства автомобилей есть два дворника на лобовом стекле, и у них может быть один на заднем стекле и по одному на каждой фаре. Детали стеклоочистителя, видимые снаружи автомобиля, включают резиновую щетку, рычаг стеклоочистителя, удерживающий щетку, пружинный рычаг и части шарниров стеклоочистителя. Сам стеклоочиститель состоит из шести частей, называемых точками давления или когтями, которые являются стрелками под дворником. Зубцы распределяют давление дворника по тыльной стороне лезвия. Это описывается как балансир с системой подвески, где стеклоочиститель - это балка, а клешни - компоненты подвески. Когти удерживают лезвие изогнутым относительно лобового стекла, чтобы равномерно распределять давление для очистки стекла по всей длине лезвия. Больше когтей обычно лучше распределяют давление и подходят для больших или сильно изогнутых лобовых стекол.

Хотя резина является привычной частью лезвия, на самом деле лезвие включает в себя металлическую полосу, называемую рамой лезвия, с прорезью по длине рамы и сменными отверстиями в раме. Отверстия для замены обеспечивают доступ для замены резинового лезвия на сменную насадку. Лезвие на алюминиевой раме также можно менять как единое целое.

Стандартные два стеклоочистителя обычно работают по одномоторной тандемной схеме с одним стеклоочистителем на стороне водителя и одним, расположенным рядом с серединой лобового стекла, которое перемещается в поле зрения пассажира. Дворники закреплены на шарнирах. Стеклоочиститель и шарнир установлены на кронштейнах на обоих концах длинного стержня, называемого соединительным звеном, и, когда сила от двигателя воздействует на приводной конец соединительного звена, он, в свою очередь, перемещает другой дворник. Соединительное звено прикреплено к другому длинному стержню, называемому приводным звеном, рядом с электродвигателем стеклоочистителя. Тонкая пружинная связь связывает шарнир с приводным звеном, чтобы вернуть дворник в его исходное или парковочное положение, прижать дворник к лобовому стеклу и удерживать его прикрепленным к автомобилю, если звенья повреждены.

Между двигателем и приводным звеном система рычагов, состоящая из кулачка (другой короткий стержень) и оси, выходного вала шестерни и червячной передачи, регулирует силу двигателя, передаваемую на приводной рычаг. Червячная передача снижает скорость двигателя, увеличивая его крутящий момент (силу). Зубчатая передача позволяет небольшому двигателю создавать достаточную силу для перемещения лезвий по стеклу. Это описание основано на использовании одного двигателя для привода обоих дворников. Если один двигатель приводит в действие каждый стеклоочиститель, требуется больше звеньев для перемещения двух дворников вместе в так называемой унифицированной системе двигателей.

Эта увеличенная сила требуется для ускорения лопастей от остановки на обоих Системы стеклоочистителей. концы их движения, чтобы противостоять трению резины о стекло, противостоять трению резины о грязь на стекле и противодействовать давлению ветра на лобовое стекло.

Тандемная схема является наиболее распространенной, поскольку лезвия образуют перекрывающиеся очищенные участки на лобовом стекле с наибольшим перекрытием перед водителем. Противоположная схема с двумя лезвиями начинается с того, что оба лезвия находятся на лобовом стекле по направлению к сторонам автомобиля, и лезвия перекрываются, когда они оба поворачиваются к центру ветрового стекла. Также используется единственный дворник, который вращается по дуге от центра лобового стекла. Стеклоочиститель, управляемый одной рукой, является наиболее сложным; когда он скользит по стеклу, рычаг стеклоочистителя удлиняется по направлению к сторонам автомобиля и снова убирается, так как он указывает прямо вверх на середину лобового стекла. Каждый из двух дворников в тандемной и противоположной схемах работы и один стеклоочиститель в схеме с одним стеклоочистителем образуют дугу с одним радиусом, и поэтому называются дворниками с радиальным рычагом. Стеклоочиститель, управляемый одной рукой, создает дугу с несколькими радиусами.

Электродвигатель, червячная передача, вал-шестерня, кулачок, приводное звено и шарниры встроены в нижнюю часть приборной панели. Соединительное звено и шарниры стеклоочистителей расположены под лобовым стеклом и за молдингом отделки салона. Стеклоочистители, называемые «вдавленными» дворниками, также находятся за молдингом, когда они не используются. Стеклоочистители без нажатия находятся над молдингом лобового стекла даже в состоянии покоя и видны снаружи автомобиля и из салона. В салоне автомобиля рычаг включения / выключения дворников обычно крепится к рулевой колонке. Когда дворники включены, электронная цепь внутри электродвигателя стеклоочистителей запускает их. Когда дворники выключены, цепь прекращает подачу питания на электродвигатель стеклоочистителя. Прерывистая работа дворников - это в основном короткие периоды включения и выключения двигателя стеклоочистителя, которые также регулируются цепью.

Производственный
процесс

1. Производители стеклоочистителей имеют большие запасы материалов, предоставляемых субподрядчиками. По мере получения материалов принимающие инспекторы подтверждают правильность типов и количества деталей, составляют инвентарный список и хранят детали.
2. Рабочий начинает с сборки поворотного вала для каждого дворника. Ось шарнира состоит из набора крепежных деталей и прокладок, которые надежно удерживают рычаг стеклоочистителя, позволяя ему поворачиваться и перемещаться по заданному углу вытирания. Узел вала включает в себя сам поворотный вал и (от конца рядом с небольшим соединительным звеном до конца вала) резиновую шайбу, металлическую шайбу, гайку, крышку гайки, отвертку с накаткой, шайбу и гайку с гайкой. Отвертка с накаткой - это тип гайки с выступами по бокам, которые удерживают любую насадку. Рычаг стеклоочистителя будет сидеть на рифленой оправке, которая не дает ему смещаться на валу, а шайба и гайка желудя удерживают рычаг на валу. Затем ось шарнира прикрепляется к небольшому соединительному звену с помощью шайбы и пружинного зажима. Штифт на оси шарнира может быть вставлен в любое из трех положений штифта, когда вал прикреплен к звену, в зависимости от конструкции шарнира и звена.
3. В схеме с одним рычагом стеклоочистителя U-образный кронштейн из оцинкованной стали крепится к небольшому соединительному звену на единственном поворотном валу двумя винтами. Другой конец кронштейна будет прикреплен к приводному звену позже. Для схемы с двумя дворниками малое соединительное звено стеклоочистителя со стороны пассажира соединяется с помощью кронштейна с концом более длинного соединительного звена с помощью винтов вала. Аналогичным образом на малое соединительное звено стеклоочистителя со стороны водителя надевается скоба, которая крепится к противоположному концу более длинного соединительного звена. Позже этот конец также будет прикреплен к звену привода.
4. Связь привода будет прикреплена к двигателю на следующем шаге. Двигатель с червячным редуктором и другим рычажным механизмом входит в комплект поставки поставщика, и производитель стеклоочистителя не вносит в него никаких изменений. Приводное звено должно быть закреплено точно на кулачке (приводном рычаге) на конце вала шестерни, чтобы дворник мог правильно подметать, а также чтобы его можно было припарковать в правильном положении под молдингом автомобиля. Соединение между кулачком и приводным звеном будет зафиксировано с помощью другого кронштейна, называемого кронштейном зеркала.
5. Чтобы установить угол между приводным звеном и кулачком и двигателем, двигатель, кулачок, кронштейн зеркала и приводное звено помещаются внутрь штампа. Набор штампов представляет собой контурный узор из стали с площадками, подходящими для четырех частей. Производители стеклоочистителей имеют набор штампов с различными углами для монтажа. Двигатель тандемной системы. приводное звено к двигателю. Кронштейн надевается на приводное звено с помощью набора саморезов. Затем кронштейн прикрепляется к кулачку.
6. При установленном угле проверяется совместимость кулачка с приводным валом. Между кулачком и приводным валом добавляются проставочные шайбы (при необходимости), и они соединяются с помощью набора гаек и винтов двигателя. При схеме с одинарным дворником на ведущее звено прикручивается кронштейн с одинарным малым звеном и шкворнем. Для схемы с двумя стеклоочистителями кронштейн на конце длинного соединительного звена, который также поддерживает шарнир со стороны водителя и малое соединительное звено, крепится к приводному звену.
7. На заключительных этапах сборки системы стеклоочистителей добавляются пружинные рычаги, соединяющие каждый шарнирный вал с приводным звеном. Рычаги и щетки стеклоочистителя соединены с шарнирами. Стартер на двигателе также переводится в парковочное положение, а дворники устанавливаются в исходное положение.
8. Если клиент покупает системы стеклоочистителей, в комплект могут входить аксессуары. Система омывателей с бутылками для воды, трубками и элементами управления приборной панелью является наиболее распространенным набором принадлежностей. Жгут проводов с органами управления омывателями и другими электрическими соединениями дворников поставляется вместе с двигателем.
9. Готовые дворники проходят окончательную проверку качества, как описано ниже, и отправляются в зону упаковки. В зависимости от заказанных позиций каждый комплект, состоящий из дворников, системы двигателя и аксессуаров, упаковывается в коробку с информацией по эксплуатации, техническому обслуживанию и возврату.

Отдельные коробки собираются вместе и упаковываются в картонные коробки, если клиент заказал несколько товаров.

Контроль качества

Во время сборки рабочие наблюдают за состоянием деталей во время своей работы, но их единственная конкретная деятельность по контролю качества - это проверка работы двигателей путем их включения, чтобы убедиться, что они запустились, и путем прослушивания звуков, которые они издают как индикаторы неисправности. представление.

Последний осмотр проводится после завершения сборки и перед упаковкой дворников и систем. Директор по производству или окончательные инспекторы по контролю качества смотрят на общий вид узлов, подтверждают, что дворники имеют правильный размер и угол наклона для их протяжки, и проверяют, находятся ли узлы в исходном положении. Директор или инспекторы также проверяют, готовы ли подходящие аксессуары к упаковке со сборками.

Побочные продукты / отходы

Небольшие количества стального и алюминиевого лома от обрезков или бракованных или поврежденных деталей собираются в мусорные ведра и продаются дилерам, которые, в свою очередь, продают их производителям металла, которые плавят лом для вторичной переработки. Упаковка из полученных деталей также собирается и перерабатывается.

Будущее

Начиная с 2002 года, дворники и системы стеклоочистителей развиваются из-за изменений в автомобилях и других транспортных средствах, технических усовершенствований и потребительского спроса. Щетки стеклоочистителя имеют длину до 30 дюймов (76 см), что создает большее сопротивление при очистке лобового стекла. Экраны ночного видения для лобовых стекол находятся в стадии разработки, и они также увеличивают сопротивление и изменяют размеры, необходимые для дворников. Лезвия улучшаются за счет все более гибкой резины, так называемых «сапог», которые надеваются на лезвия, чтобы не допустить льда и снега, и антипригарного покрытия на краях ракеля, чтобы масло и воск не прилипали и не старели.

Напряжение на двигательные системы также повышается, чтобы приводить в действие более длинные дворники и дополнительное оборудование. Инженеры исследуют полностью автоматизированные системы, которые не требуют каких-либо действий со стороны водителей для запуска и остановки систем стеклоочистителей. Изобретатели ожидают, что возможности датчиков дождя, доступных в конце 1990-х годов, будут расширяться, чтобы, например, дворники могли очищать грязные лобовые стекла без дождя. Стеклоочистители являются одними из самых надежных автомобильных устройств:расчетный срок службы стеклоочистителя составляет 1,5 миллиона салфеток.

Где узнать больше

Книги

Биллиет, Уолтер Э. и Лесли Ф. Гоингс. Автомобильные электрические системы. Алсип, Иллинойс:American Technical Publishers, Inc., 1970.

Климер, Флойд. Эти чудесные старые автомобили. Нью-Йорк:Bonanza Books, 1953.

День, Джон. Книга об автомобилях Bosch. Нью-Йорк:St. Martin's Press, 1976.

Халдерман, Джеймс Д. Автомобильные электрические и электронные системы. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси:Прентис Холл, 1988.

Сетрайт, Л. Дж. К., и Ян Уорд, изд. Анатомия автомобиля. Нью-Йорк:Crescent Books, 1977.

Мир автомобилей:иллюстрированная энциклопедия автомобилей. Vol. 22. Нью-Йорк:Колумбийский дом, 1974.

Другое

Веб-страница Anco. Декабрь 2001 г. .

Веб-страница компании Cleveland Ignition Co. Декабрь 2001 г. .

Джиллиан С. Холмс