Как работают стеклоочистители на автомобиле, разбираем систему
Такая простая конструкция как стеклоочистители на автомобиле, но кто же знал, что даже они могут преподнести конструкционные сюрпризы? Посмотрим на схему работы и конструкцию обычного стеклоочистителя.
В автомобиле существует множество запчастей, которые как мы неверно считаем второстепенны. Это данность, которую мы считаем таковой, а значит часто мы не замечаем насколько увлекательной может быть конструкция той или иной части машины. Эти штуковины работают и хорошо и зачем знать устройство этих «серых мышек»? А между прочим, это крайне увлекательный и разнообразный мир. В него входит и такой элемент без которого невероятно представить безопасное и комфортное передвижение во время разнообразных осадков, – автомобильных очистителей лобового стекла.
Мы поднимаем рычажок и "дворники" начитают движение по ветровому стеклу за счет действия электромотора. Действительно, так они работают, но описание крайне базовое, на самом деле все гораздо разнообразнее и веселее.
Система автомобильного стеклоочистителя состоит из следующих элементов:
- 1. Двигатель стеклоочистителя (электромотор) находится в подкапотном пространстве. Он инициирует движение щеток с разной скоростью работы.
На 48 секунде видео показана полностью разобранная система очистки лобового стекла.
-
2. Электромотор по своему внутреннему устройству ничем не отличается от других типов этих двигателей: щетки, обмотка, магниты, выходной шток, все стандартно. Но вот сама система передачи крутящего момента достаточно самобытна, в нее входит спиральная шестерня передающая вращение на движение остальных частей схемы (внутренне устройство можно увидеть с 1.57 по 3.41 минуту видео) стеклоочистителей, и крупная шестерня которая приводится в движение первой.
Так, что, простая и тривиальная конструкция? Или все же на нее стоило обратить внимание?
Эта проблема известна всем владельцам российского автопрома и многим бюджетным иномарочникам (на машинах с датчиками дождя и прочими электронными наворотами в дворниках, скорее всего такой проблемы нет). Это дворники. Иногда они начинают ползать очень медленно. Но даже если у вас новый авто и дворники в идеале — они все равно не достаточно эффективны на гоночных трассах и в экстремальных условиях.
От дворников зависит наша безопасность. Они должны быстро очистить стекло предоставив обзор. И чем больше скорости и хуже условия движения — тем быстрее и четче должны работать дворники.
Далее мы будем говорить конкретно о дворниках системы ВАЗ-2108 и далее, они же ИЖ-2126. Отличия от ежа в общем только в нумерации колодок — она у нас почему-то разная с ВАЗ и ГАЗ, хотя электрика у нас на базе ВАЗ-2109-2115.
Изучив электросхемы дворников, мы обнаружили, что силовые и управляющие цепи не разделены, более того, силовая цепь на двигатель электромотора дворников включает в себя более 15 (пятнадцати!) разъемных соединений и контактов.
Посчитаем например клеммы и контакты в цепи питания электродвигателя стеклоочистителя в самом простом режиме — первая непрерывная скорость? В этом режиме не задействован концевик редуктора и схема реле стеклоочистителя. И так, идем от электродвигателя:
1. Клемма 6 колодки Ш1
2. Клемма 13 в Ш11
3. Клемма 17 в Ш3
4. Клемма 53 в подрулевом
5. Контакт 53-53а подрулевого
6. Клемма 53а а подрулевом
7. Клемма 11 в Ш3
8. Клемма 18 в Ш11
9. Клемма 2 в Ш1
10. Контакт термопредохранителя
11. Клемма 1 в Ш1
12. Клемма 17 в Ш11
13. Клемма 3 в Ш1
14. Клемма 15/1 замка зажигания
15. Контакт замка зажигания
16. Клемма 30/1 замка зажигания
Каждое соединение это сопротивление. В зависимости от чистоты и качества — небольшое или большое. Сопротивление расходует протекающий по нему ток на свой нагрев, отбирая мощность у нагрузки, и плавя контакты. Не получая положеную ему мощность — двигатель дворников работает медленно и неэффективно. А контакты и разъемы обгорают и еще больше портятся. А полтора десятка контактов — это уже очень много. К тому же, две скорости дворников в общем совершенно не понятны зачем нужны. Особенно при наличии реле стеклоочистителя с программируемой паузой.
Решение
— Разнести управляющие и силовые цепи дворников.
— Минимизировать потери тока в силовой цепи двигателя стеклоочистителя путем сведения числа разъемов и контактов к минимуму.
— Задействовать только одну — высокую — скорость стеклоочистителя, в том числе и в прерывистом режиме.
Требования к исполнению
— Отсутствие изменений в стоковых узлах и проводке автомобиля
— Простая реализация устройства из подручных деталей
— Возможность снятия устройства и восстановление штатной работы стеклоочистителя
— Повторяемость реализации неспециалистом
Пообсуждав в теме на форуме, проведя теоретические и практические изыскания, пришли к разным вариантам схемы. Здесь я описываю схему, реализованную мной лично.
Посчитаем теперь клеммы и контакты в цепи питания электродвигателя стеклоочистителя в непрерывном режиме:
1. Клемма 5 колодки Ш1
2. Клемма 30 колодки реле
3. Контакты реле
4. Клемма 87 колодки реле
5. Клемма 1 в Ш1
6. Контакт термопредохранителя
7. Клемма 2 в Ш3
Достоинства схемы:
— Стоковые детали без изменений
— Корректное завершение работы (парковка) прерывистого режима после выключения зажигания
— Автоматическая парковка дворников в непрерывном режиме после выключения подрулевым переключателем после выключения зажигания
— Динамическое торможение мотора стеклоочистителя в точке парковки осуществляется
— Термопредохранитель задействован
— Дальнее положение подрулевого переключателя (в стоке вторая скорость) не задействано и оставлено в резерве на будущее
— Устройство исполнено в виде переходника, включаемого в разъем кабеля двигателя стеклоочистителя.
ВНИМАНИЕ! В этой схеме для задействования термопредохранителя без снятия его проводов на редукторе (у меня он вообще спрятан далеко под пластиковой крышкой) используется "обратное" его подключение по сравнению со стоком. Т.е. в разъеме на его бывший выход идет вход +АКБ, а не его бывшем входе — силовой выход на разгрузочное реле. Это возможно только на версиях моторедуктора в которых термопредохранитель висит на плюсе питания. Внешне это проявляется в виде занятия проводами всех 6 контактов в разъеме. На версиях моторредуктора типа ВАЗ-2110 термопредохранитель висит на массе. Соотвесвенно в разъеме будет только 5 проводов и одна пустая дырка. Моя схема с таким мотором работать не будет — требуется по другому реализовать подачу силового плюса. Как — лень было думать 🙂 У меня оказался "правильный" мотор — с 6 проводами, т.е. термиком на плюсе.
— Колодка разъемная автомобильная 6-ти контактная под широкие контакты (такая как на моторчике дворников) — 1 шт 30р
— Реле автомобильное 5-ти контактное — 1шт 80р
— Колодка под автомобильное реле — 1 шт 30р
— Клеммы широкие "папа" и "мама" — по десятку 20р
— Кусочки проводов 1.5-2.5мм кв — 0-100р
Итого: 160-260р
Собираем девайс по схеме, должна получится примерно такая штука:
На этом фото отсутствует один провод — силовой провод на +АКБ от контакта 2 левой колодки "мама". Его цепляем "по месту".
Синий хвостик с клеммой "кольцо" — провод массы, должен быть надежно закреплен (у мотора масса есть, но плохая, так как мотор стеклоочистителя крепится к кузову через резиновые сайлент-блоки). Этот провод я закрепил под левый болт крепления "черного ящика".
О нумерации контактов. На схемах ИЖ 2126, и на моей схеме соответственно, на колодку смотреть со стороны штекеров ("папа") и со стороны проводов ("мама"). Ключем (выемка в корпусе колодки) вверх, скосами (по углам) вниз. Нумерация слева-направо-сверху-вниз. Пример на фото: колодка справа со штекерами перемычка из красного провода между 1 и 2 контактами. На левой колодке желтый провод с контакта 1, а синий с кольцом с контакта 3. На реле контакты подписаны возле ножек.
Подключаем провод к +АКБ в контакт 2 колодки "мама", кольцо провода массы прикручиваем к кузову, разъединяем разъем электродвигателя и подключаем наше устройство:
На фото установленного устройства моток провода — это времянка к +АКБ. Надо причесать по месту. Не размещайте сборку за "черным ящиком" — у нас там проходят тяги к водительскому дворнику и они у меня разъединяли разъемы. В приципе, в переходнике всего два связующих провода — от концевика редуктора и управление двигателем. Так что можно смело удлинить по месту. Я делал короткие провода для компактности устройства. Хотя можно еще короче или наоборот.
Садимся в машину и играемся дворниками в разных режимах. Если пошел дым и что-то заискрило — значит что-то не так собрали 🙂
У меня после установки устройства изменилось парковочное место дворников. Так как мотор стал работать по полной — дворники успевают проскочить дальше, до этого парковались вдоль резинки стекла:
Парковку проверять на мокром стекле! Хотя если трапеция не разбита, с этим устройством почти без разницы.
По камасутре — www.automnl.com/model/iz_oda/16/, если дворники при парковке делают движение дальше, или при включении дворников делают в начале небольшое обратное движение — значит неверно выставлен кривошип на электродвигателе стеклоочистителя. Даем дворникам поработать на мокром стекле, отключаем, после парковки дворников смотрим положение кривошипа:
Так и есть. Кривошип по отношению к тяге прошел крайнее положение, когда кривошип и тяга соосны. Отвинчиваем гайку на оси редуктора, расшатываем кривошип (он слегка закусан шлицами на валу), далее поднимаем поводки дворников и, вращая поводки руками и двигая тяги и кривошип, выставляем его так, чтобы он полностью разместился под левой тягой (штурманской) и был с ней на одной оси. В моем случае — довернуть его против часовой стрелки. Фотку выставленного правильно не даю (после тестового прогона все равно чуток кривовато кривошип был, но парковка исправилась), вот схемка с указанной камасутры как должно быть:
Если после выставления кривошипа, включая тестовые прогоны, дворники паркуются не там где хотелось бы, но при этом при выключении и включении не совершают лишних движений — снимаем поводки дворников и выставляем их так как нужно.
Результаты
Все работает просто превосходно! Дворники летают быстрее автомобиля! Воду не размазывают, а буквально стряхивают со стекла. Видео с регистратора сниму и приложу позже — когда дождь выловлю. Паркуются отлично, в том числе если выключил зажигание при работающих дворниках (как меня это иногда доставало!)
Попытался заснять видео работы дворников на мобильник:
З.Ы. от 07.10.2013
Так как полевые испытания девайса оказались успешными, реализовал в машине версию "компакт-эдишен":
Отличие от обычной версии в том, что реле вживляется прямо в жгут Ш11, в его существующий разъем. Т.е. одной деталью меньше. Схема та же, только удален разъем дворника справа от реле. В итоге к реле от Ш11 остаются только два провода. Два синих провода в косе — это масса и +АКБ чтобы не болтались. ЭПХХ у меня ампутирован, поэтому от него проводов в жгуте нет.
З.Ы. от 04.02.2019
Вот тут разрисовали схему для простоты сборки:
2126.ru/forum/index.php?topic=136724
FakeHeader
Comments 144
Чё то нифига не хотит также работать быстро как у автора стало чуть быстрее и всё!Может зима влият или мотору кабздец…если бы схему неправильно собрал оно вообще бы наверно не работало?
А на классике так можно сделать, интересует схема, колодка на моторчике 4-х контактная.
сделал все так же, работает, был доволен как слон, пока не пошел сильный дождь. во, думаю, испытаю эту чудесную доработку, работало все без проблем минут 20, пока в один прекрасный момент, дворники перестали работать, и не реагировали не на какие действия переключателя, пришлось ехать до пункта назначения без дворников, сомнительное удовольствие… однако, спустя минут 10 дворники ожили! Что это может быть? началась вся эта катавасия, предположительно, когда стоял на светофоре, держа ногу на тормозе. Может от недостатка напряжения или наоборот, хз, в общем… понимаю, запись не новая, и автор, видимо, уже забыл про эту тему, но прошу помощи! не охота как-то на сток возвращаться…
Идея — зачет! По реализации (личные наблюдения) любое заводское буржуинское реле (только совместно с контактной площадкой) работает лучше турецких, китайских и многих современных российских аналогов. Но на вкус и цвет — все фломастеры разные. Реле и площадка, естественно очищаются в 2-х бензинах (обычный, затем "Галоша") и спирте (ГОСТ 17299-78
Спирт этиловый технический. Технические условия) до "заводского" состояния.
Большое спасибо! Все отлично работает.
Автору огромное спасибо за схему! Дворники как на иномарке стали! Но только не пойму почему в режиме омывайки делают 5 взмахов вместо трёх? Как исправить?
Парни, подскажите пожалуйста, как на ВАЗ 2112 сделать включение дворников без зажигания.
Я все полнять не могу, плюсовой провод прямо на клему аккамулятора цеплять ?
Собрал на своей старенькой 99 эту схему, сразу хочу написать: автор как-то "криво" указал номера выводов на разъёмах, пришлось собирать по фото). Ну, на паузе дворники машут повеселей… вот и всё преимущество. Не понравилось то, что даже при выключенном зажигании моторчик не выключается, пока не опустит щётки на исходную. Смысл в том, что бывает зимой заводишь машину и нечаянно задеваешь переключатель дворников, а щётки пристыли или вообще сугроб на лобовом. Тут же выключаешь зажигание, будучи уверенным, что питание на моторчик выключится и мотор не будет напрягаться. Тут же хоть завыключайся — мотор будет корячится и пытаться оторвать щётки от стекла. Ладно, если тепловик сработает, а если мотор сгорит или проводка задымиться? Другой момент — пустое третье положение. Иногда из под колёс встречки целый фонтан воды на лобовик выливается и в "автомате" тыкаешь переключатель на большие обороты, а тут "рраз, а дворники стоЯт!" Ну, с этим ладно — можно перемычку поставить. Отсутствие малой скорости (иногда бывает нужна), реле с регулируемой паузой в этой схеме работает, но по "ломаному алгоритму". Должно быть: включаешь на паузу, выключаешь, выдерживаешь нужную длительность, включаешь на паузу и дворники машут с этой длительностью — это всё так. Дальше: чтоб уменьшить длительность паузы, включаешь с паузы после последнего взмаха щёток на постоянные обороты, переключаешь обратно на паузу и сохраняется уже меньшая длительность. Всё логично. Тут же после включения на постоянную скорость и возврата обратно на паузу дворники тупо уходят в низ стекла и больше не поднимаются. Чтоб поменять длительность, нужно выключить полностью, включить обратно на паузу, выключить снова, выдержать нужную длительность и опять включить на паузу… Короче, выкинул я нафиг эту приблуду, поставил реле с регулировкой паузы, и понял, что бесило меня не медленное ползанье щёток на паузе, а слишком частое махание щётками без надобности (при лёгкой мороси). Цена реле 240р без всякой доработки: штатное достал из БП, новое вставил. Зря потратил время на изготовление сего "бустера"(((.
Первые стеклоочистители управлялись вручную, перемещением рычага вперёд-назад, расположенного в автомобиле. Стеклоочистители или как их ещё называют “дворники”, сметают воду со стёкол, поддерживая их всегда в чистом состоянии. Возникает вопрос, какой механизм приводит их в движение?
Стеклоочистители можно увидеть на лобовом и заднем стёклах автомобиля, фарах, самолётах и даже космических кораблях. В этой статье мы рассмотрим как устроены стеклоочистители, а затем разберёмся как работает система, которая реагирует на дождь.
Дворники сочетают в себе две механические передачи:
- Электрический мотор с редуктором и червячная передача, приводят в движение шестерню;
- C помощью механической связи преобразуется вращательное движение шестерни, в возвратно-поступательное движение дворников;
Мотор и редуктор.
Необходимо приложить большое усилие, чтобы щётки быстро двигались по стеклу вперёд-назад. Для этого используется червячная передача, соединённая с электродвигателем небольшого размера. Червячная передача увеличивает момент двигателя примерно в 50 раз, при этом скорость шестерни в 50 раз меньше скорости двигателя.
Внутри двигателя размещается электронная схема, которая определяет когда “дворники” находятся в нижнем положении. Схема обеспечивает питание “дворников”, пока они не “припаркуются” в нижней точки лобового стекла. Таким образом, если на середине пути выключить переключатель “дворников”, они дойдут до нижнего положения.
Щётки стеклоочистителя.
Щётки стеклоочистителя похожи на скребок, на конце которого расположена резиновая полоска, убирающая воду со стекла. Когда резинка новая — на ней нет вмятин и трещин.
Такими щётками вода со стекла вытирается полностью, не оставляя полос. Когда щётки стеклоочистителя изношены, в трещинах скапливается дорожная пыль, и щётки неплотно прилегают к стеклу, оставляя разводы. Иногда можно продлить жизнь щётки стеклоочистителя, сделать это просто, протереть её край тканью, смоченной жидкостью для мытья окон.
В большинстве автомобилей обе щётки двигаются вместе, чтобы очистить стекло. Одна из щёток очищает стекло со стороны водителя, другая оставшуюся часть. Эта система называется тандем. Такая система обеспечивает хорошее очищение области, которая находится в поле зрения водителя. Также существует несколько других конструкций. Увидеть их можно на рисунке ниже.
Управление стеклоочистителем.
Большинство “дворников” могут работать на низкой и высокой скорости, а также в прерывистом режиме. Когда дворники работают на низкой или высокой скорости, двигатель вращается непрерывно. В прерывистом режиме дворники на мгновенье останавливаются перед следующим циклом. Существует много различных видов переключателей стеклоочистителей. У некоторых автомобилей только один прерывистый режим, у других 10 скоростей, у третьих скользящая шкала, которая может быть установлена практически для любого интервала времени. Все это делается для того, чтобы во время дождя дворники не скрипели и в то же время сохранялась видимость. Для решения этой задачи необходимо постоянно контролировать количество воды, которое попало на стекло.
Датчик дождя.
В прошлом производители автомобилей пытались отказаться от дворников или автоматически контролировать скорость их движения по косвенным признакам.
В некоторых системах для обнаружения дождя использовались датчики вибрации, которые реагировали на удары капель дождя о лобовое стекло. В других применялось специальное покрытие, которое не позволяло каплям собираться и даже разбивали капли с помощью ультразвука. Но эти системы обладали множеством недостатков, некоторые из них не дошли до производства, а некоторые со временем были сняты.
Со временем появился новый тип систем стеклоочистителей, хорошо выполняющих свою работу, по обнаружению капель воды на лобовом стекле и управлению “дворниками”.
Одна из таких систем производится компанией TRW. Вот что пишут в документе, описывающем эту систему. TRW применяет оптические датчики для обнаружения влаги.
Датчик установлен на внутреннюю сторону лобового стекла, рядом с зеркалом заднего вида.
Датчик излучает инфракрасный свет в лобовое стекло под углом 45 градусов. Если стекло сухое, большая часть света отразится обратно в датчик. Если же на стекле есть капли воды, меньше света вернётся обратно в датчик. Электроника и программное обеспечение, в свою очередь, включают дворники, чтобы количество отражённого света не опускалось ниже определённого уровня. Программное обеспечение, на основе того насколько быстро влага накапливается на стекле, регулирует скорость движения дворников.
Системой TRW, оснащены многие автомобили General Motors, в том числе все модели Cadillac. При желании систему можно отключить.
