Из чего состоит щетка стеклоочистителя

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

• Дворники — продолговатые элементы, которые перемещаются по стеклу. В состоянии покоя находятся внизу лобового стекла. Оба дворника соединены тягой, благодаря чему они движутся синхронно. Основную функцию очистки выполняют щетки с резиновым, либо силиконовым лезвием или лентой, расположенные на дворниках с помощью специального поводка (щеткодержателя). Они являются расходным элементом, так как со временем лента изнашивается и качество очистительной процедуры ухудшается. Если это происходит, то расходник (щетку или ленту) необходимо заменить.
• Привод стеклоочистителя с редуктором Обеспечивает движение дворников. Бывает разных видов: механический, пневматический и др. В современных легковых авто устанавливаются приводы электрического типа. Если этот агрегат выходит из строя, то при включении стеклоочистителя дворники не двигаются.
• Трапеция — элемент находится между приводом и дворниками. Состоит из тяг и рычагов, задача которых заключается в том, чтобы преобразовывать вращательное движение, создаваемое электроприводом, в возвратно-поступательное, и передать его на поводки.
• Бачок представляет собой пластиковую тару (объем от 2,5 до 5 л), расположенную под капотом или крылом машины. В бачок заливается вода, которая в дальнейшем подается на стекло при активации соответствующей функции стеклоочистителя.
• Форсунки расположены на капоте и соединены с бачком посредством резиновых шлангов, через них жидкость распрыскивается на стекло.
• Моторчик омывателя — это насос в бачке, который обеспечивает подачу воды. В момент, когда автовладелец включает режим опрыскивания, устройство создает давление в системе, которое выдавливает жидкость через форсунки на стекло.
• Переключатель расположен под рулевым колесом для управления стеклоочистительной системой. Используя его, водитель настраивает движение дворников (одинарный взмах, либо с заданным интервалом или постоянное движение на низкой/высокой скорости), а также активирует подачу жидкости, если необходимо.
• Блок управления — устройство устанавливается не во всех авто, его основная функция заключается в автоматическом запуске и выключении стеклоочистителя. Определять, когда нужно активизировать систему очистки, помогает датчик дождя, который анализирует текущие погодные условия и чистоту стекла.
• Прерыватель — прибор позволяет настроить интервал между взмахами стеклоочистителя при выборе прерывистого режима работы. Данная функция полезна в слабый дождь, чтобы дворники не терли сухое стекло.

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:

• Каркасные. Наиболее распространенная и доступная по цене разновидность. Такие щетки хорошо прижимаются к стеклу, однако не подходят для эксплуатации при низких температурах. К тому же со временем из-за особенностей строения появляется люфт, ухудшающий качество очистки.
• Бескаркасные. Характеризуются отличной аэродинамикой: при движении транспортного средства на высокой скорости щетки остаются на своих местах. Можно использовать в зимний период. Плюсом также является, что при износе ленты можно заменить только ее, а не всю щетку целиком.
  Примечание. Бескаркасный вид щеток обойдется дороже каркасных. Эксперты Моторпейдж рекомендуют тщательно подбирать щетки такого типа под форму лобового. Иначе в районе центра своей конструкции они могут недостаточно плотно прилегать к стеклу.
• Гибридные. Сочетают в себе достоинства двух предыдущих видов и дополняют их наличием кожуха на подвижных соединениях, защищающего от попадания грязи. Из представленных видов щеток именно гибридный — самый дорогой.

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.

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:

• рычажного привода (трапеции);
• поводков;
• реле для управления режимами работы;
• электронного блока управления (при наличии);
• электродвигателя с редуктором;
• шарнирных креплений;
• щеток.

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:

1. Электромагнитное реле принимает управляющую команду и устанавливает режим работы щеток. В зависимости от транспортного средства, очистители могут работать в прерывистом режиме с небольшими интервалами в 3-5 секунд, постоянно двигаться с установленной скоростью, а также переходить в режим мойки с включенным омывателем.
2. Мотор стеклоочистителей получает питание от бортовой электросети. Точная схема подключения зависит от модели автомобиля.
3. Поводки стеклоочистителей, а вместе с ними и щетки для очистки стекла, приводятся в действие при помощи электродвигателя с червячным редуктором и рычажного привода (трапеции). Трапеция передает и преобразует вращательное движение от электродвигателя на щетки, которые, плотно прижимаясь к рабочей поверхности, удаляют грязь и влагу со стекла.

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:

• движение щеток при работающем электродвигателе стеклоочистителя;
• обеспечение нужной амплитуды и скоростного режима очистки;
• поводки стеклоочистителей при двух и более щетках должны двигаться синхронно.

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:

• автоматическое включение и выключение;
• изменение параметров работы очистителя;
• блокировка моторчика при наличии препятствий на ветровом стекле;
• дополнительная очистка с помощью стеклоомывателя;
• предотвращение замерзания щеток при выключенном двигателе.

Виды щеток

Производители автомобилей предоставляют владельцам машин выбор типа щеток. В зависимости от конструкции и эксплуатационных характеристик, они могут быть следующих видов:

1. Каркасные щетки — оптимальный и доступный вариант. Они хорошо адаптируются под рабочую поверхность ветрового стекла, но ухудшают качество очистки при минусовых температурах и высоких скоростях.
2. Бескаркасные стеклоочистители — более дорогой вариант, обеспечивающий качественную очистку стекла. Устройство более стойкое к замерзанию, а также дольше служит в эксплуатации. Из недостатков необходимо отметить сложность подбора щеток для обеспечения правильного прилегания к стеклу.
3. Гибридные стеклоочистители — их часто называют зимними благодаря закрытой конструкции и влагостойкости. Идеально подходят для регионов с низкими температурами, где важно обеспечить работоспособность очистительной системы.

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:

1. Боковой штырь — появилось в 2005 году на BWM, Volvo и других автомобилях. Позволяет фиксировать щетки с помощью специального бокового штыря на 22 или 17 мм.
2. Кнопка или «Push Button» — адаптер для стандартных щеток стеклоочистителей шириной 16 мм. Достаточно защелкнуть устройство для крепления, а для снятия необходимо нажать на специальную кнопку.
3. Pin lock — фиксация щеток с помощью специального встроенного замка. Используется в автомобилях Audi.

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.

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.