Chương 1: Nghiên cứu tổng quan đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thống gạt mưa trên ô tô. Chương 3: Thiết kế, thực hiện mô hình. Chương 4: Hướng dẫn sử dụng, thực hành.
Chương 5: Kết quả và đánh giá. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lịch sử ra đời của hệ thống gạt mưa. Ở hiện tại, khi trời mưa, cần mưa gạt là một trong những thiết bị quan trọng nhất trên mỗi chiếc xe ô tô.
Không cần phải gạt mưa, việc lái xe trở nên rất nguy hiểm và tốt nhất là nên dừng xe và chờ đợi trời sáng trước khi tiếp tục di chuyển, nếu không muốn gặp tai nạn. Mặc dù trời cần gạt mưa đã là điện tử hóa và có nhiều tính năng khác nhau như tự động gạt mưa khi mưa, tự động gạt mưa khi trời mưa, và nhiều tính năng khác, nhưng cấu hình và nguyên lý hoạt động của cần gạt mưa vẫn giữ nguyên từ hơn 100 năm trước. Thật khó để tưởng tượng ra một thế giới không cần gạt mưa, tuy nhiên, đã từng có một thời điểm như vậy, và Mary Anderson đã sống trong thế giới đó. Vào năm 1903, khi đến thăm thành phố New York, Mary Anderson ngồi trên xe và trời bắt đầu có tuyết rơi.
Bà lưu ý rằng người lái xe phải dừng xe và sử dụng khăn tắm để lau sạch hơi nước và mặc áo kính trên xe. Việc này đã làm chuyến đi chậm của bà, và Mary Anderson đã tự đặt câu hỏi “Nếu có loại chuyện vặt vãnh để lau kính chắn gió giúp người lái xe thuận tiện hơn thì sao? ” Sau khi bà quay trở lại Birmingham, Mary Anderson đã vẽ một bảng phác hoạ thiết bị và cả một bảng miêu tả chi tiết. Tuy nhiên, khi bà nêu ra điều này thì bà đã thành cười đối với tất cả người chung quanh vì họ nghĩ rằng đó là một điều điên rồ. Tuy nhiên, Mary Anderson đã gạt lên tất cả mọi chế giễu ấy và đã đệ đơn yêu cầu cấp bằng sáng chế.
Sau đó, đến năm 1905 thì bằng sáng chế của bà đã được công bố và Mary Anderson đã giành lấy bằng sáng chế ở Hoa Kỳ. Từ đấy, tất cả nỗi nghi ngờ và giễu cợt đã bị dập tắt khi Mary Anderson mới chỉ 39 tuổi. Trong mẫu đơn đề nghị cấp bằng sáng chế, Mary Anderson đã miêu tả cấu tạo của cần gạt nước. Thiết bị trên được điều khiển bằng hai cái cần lắp trên mui xe tải và kết nối với cửa kính thông qua đầu lưỡi cao su.
Khi người lái xoay tay phải cầm vào cửa cabin thông qua hệ thống truyền động từ thì hai cái cần gạt nước sẽ di chuyển xuống nhằm gạt băng tuyết và sương mù để đảm bảo tầm quan sát khi người lái xe tay phải nắm ở phía trong cabin xe và có thể được gỡ rời. Bà tin rằng nó sẽ không làm hư hỏng bên ngoài của cabin ở những thời điểm không thuận tiện. Thiết bị này đã trở nên một thiết bị rất quan 3 trọng đối với quá trình sản xuất ôtô và công nghiệp. 1 Marry Anderson và cơ cấu hoạt động của cần gạt mưa Mary Anderson đã hết sức nỗ lực kêu gọi mối quan tâm của các hãng ô tô đối với vấn đề sản xuất thiết bị để phục vụ nền sản xuất ô tô mới phát triển, tuy nhiên không có ai chấp nhận mặc dù đã được trao bằng sáng chế.
Họ nói rằng hệ thống gạt mưa của bà chế tạo đã không được bảo đảm an toàn về mặt thương mại hoá. Tuy nhiên đến tận năm 1911 thì hệ thống gạt mưa mới trở thành thiết bị bắt buộc trên xe ô tô của Hoa Kỳ. Kể từ đấy, bộ gạt mưa tiếp tục được những đời phát minh kế tiếp nâng cấp và thêm tính năng mà cho đến nay thì đã trở thành thiết bị quan trọng và hữu ích trên hầu hết các mẫu xe hơi ô tô. Sau lúc hệ thống gạt mưa của Mary Anderson được thừa nhận và trở thành thiết bị bắt buộc trên xe ô tô thì nhiều doanh nghiệp cũng đã tự nghiên cứu và cải tiến hệ thống gạt mưa của riêng mình.
Các phát minh kế tiếp đã nâng cấp bộ gạt mưa theo hướng nâng cường cao độ nhạy, vận tốc và tính năng tự làm việc. Hiện nay, các bộ gạt mưa được tích hợp chức năng tự động hoá và điều khiển từ xa qua điện thoại nhằm giúp cho các tài xế dễ dàng điều khiển vận tốc và tần số làm việc của bộ gạt mưa nhằm bảo đảm khả năng quan sát tối ưu nhất trong mọi hoàn cảnh thời tiết. 4 Trên thực tiễn, ý tưởng của Mary Anderson không những có tác động đối với nền sản xuất ô tô và trở thành một biểu trưng của tinh thần sáng chế cùng sự vươn lên các trở ngại trong đời sống. Mary Anderson đã chứng tỏ rằng một ý tưởng giản đơn sẽ trở thành một ý tưởng lớn lao làm đổi thay đời sống của nhiều triệu người dân.2 Vai trò và yêu cầu của hệ thống gạt mưa 2.1 Vai trò của hệ thống gạt mưa Hệ thống gạt mưa là một phần rất quan trọng trên mọi mẫu xe oto nhằm chắc chắn rằng người lái có thể nhìn rõ được hành trình đi và đảm bảo an toàn khi di chuyển giữa những điều kiện khí hậu xấu khi mưa, gió hay sương mù hoặc bụi bẩn.
Gần đây ở một số mẫu xe oto tốc độ gạt mưa của hệ thống cũng sẽ thay đổi theo tốc độ của xe nhằm tự động gạt mưa khi có mưa. Các chức năng chính của hệ thống gạt mưa gồm: ▪ Đảm bảo tầm nhìn tối ưu: Hệ thống gạt mưa giúp cho người lái xe dễ dàng lau sạch sẽ mưa hoặc bụi trên kính lái, giúp cải thiện tầm nhìn tối ưu hơn và đảm bảo an toàn cho lái xe. ▪ Vệ sinh kính xe: Hệ thống gạt mưa giúp loại trừ những chất như bụi bẩn, tuyết hoặc mưa trên kính lái giúp cho kính xe không bị xước hoặc hư hại. ▪ Đảm bảo an toàn: Hệ thống gạt mưa giúp đảm bảo an toàn cho lái xe trong điều kiện thời tiết bất lợi và giúp người lái xe dễ dàng tập trung lái xe và phòng tránh tai nạn giao thông.
▪ Lợi ích: Hệ thống gạt mưa giúp hỗ trợ người lái xe dễ dàng điều khiển vị trí và tần số làm việc của hệ thống gạt mưa nhằm đảm bảo tầm nhìn tối ưu nhất theo từng điều kiện thời tiết. ▪ Giảm chi phí và thời gian: Hệ thống gạt mưa giúp giảm thiểu thời gian và sức lực của người lái xe và giúp họ tập trung lái xe an toàn và hiệu quả hơn trong điều kiện thời tiết bất lợi. Vì vậy, hệ thống gạt mưa là một bộ phận vô cùng cần thiết trên mọi dòng xe oto để giúp mọi người lái xe oto lái xe an toàn và thoải mái hơn theo từng điều kiện thời tiết. 2 Vai trò của hệ thống gạt mưa 2.2 Yêu cầu của hệ thống gạt mưa Hệ thống gạt mưa phải đảm bảo các yêu cầu sau đây: - Kết cấu tháo lắp thuận thiện để dễ dàng cho quá trình lắp đặt và sửa chữa.
- Đảm bảo độ bền tối đa. - Có độ bền cơ học cao đảm bảo chịu đựng va đập lớn. - Đảm bảo thời gian phục vụ dài hạn.3 Vị trí, nguyên lí hoạt động và cấu tạo của hệ thống. 3 Vị trí của các motor trong hệ thống gạt mưa 2.2 Motor gạt mưa và cơ cấu dẫn động cần gạt mưa - Bộ phận gạt mưa thường được tạo thành từ hai hệ thống cơ khí chính là cơ cấu dẫn động và lưỡi gạt: 1.
Cơ cấu dẫn động: Là hệ thống cơ khí được sử dụng để truyền động chuyển động từ mô tơ gạt mưa đến lưỡi gạt. Cơ cấu dẫn động bao gồm cán gạt và bộ truyền động. Cán gạt là bộ phận có tác dụng chuyển động từ mô tơ gạt mưa đến lưỡi gạt, và được thiết kế để phù hợp với kích thước và hình dạng của kính trước của xe. Bộ truyền động được sử dụng để truyền động chuyển động từ mô tơ gạt mưa đến cán gạt.
Lưỡi gạt: Là bộ phận gắn vào cán gạt, được sử dụng để làm sạch bề mặt kính trước của xe. Lưỡi gạt thường được làm bằng cao su hoặc cao su tổng hợp, và có độ linh hoạt cao để có thể làm sạch bề mặt kính một cách hiệu quả. Lưỡi gạt có thể được thiết kế với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau để phù hợp với kích thước và hình dạng của kính trước của xe. - Motor dạng lõi sắt từ là một nam châm vĩnh cửu để sử dụng trong mô tơ gạt nước.
Mô tơ gạt nước gồm có motor và một bộ truyền bánh răng nhằm mục đích thay đổi tốc độ ra của motor. Mô tơ lõi sắt từ gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và một chổi dùng chung (để tiếp đất). Một công tắc dạng cam 7 được đặt trong bánh răng để gạt nước tự động dừng chính xác ở vị trí thích hợp trong mọi tình huống. 4 Cấu tạo motor gạt mưa Chuyển đổi tốc độ của motor Một sức điện động ngược được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của mô tơ.
• Hoạt động ở tốc độ thấp: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chối than tốc độ thấp, một sức điện động ngược lớn được tạo ra. Kết quả là motor quay với tốc độ thấp. • Hoạt động ở tốc độ cao: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chối tiếp điện tốc độ cao, một sức điện động ngược nhỏ được tạo ra. Kết quả là motor quay với tốc độ cao.
Hoạt động của công tắc dạng cam 8 Công tắc dạng cam sẽ có tác dụng làm cho motor gạt mưa dừng tại đúng vị trí dừng của nó(vị trí cố định) do đó thanh gạt nước sẽ được dừng đúng điểm cuối cùng của kính chắn gió khi chúng ta tắt công tắc gạt về vị trí OFF. Công tắc dạng cam này có đĩa cam xẻ rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc (P1, P2, P3) như hình bên dưới. 5 Hoạt động của công tắc dạng cam Khi chúng ta gạt nước đến vị trí LOW/HIGH, lúc này B+(điện áp từ accu) sẽ đi vào motor gạt nước thông qua công tắc sẽ làm cho motor hoạt động. Nếu thời điểm ta chuyển công tắc về OFF tuy nhiên tiếp điểm P2 vẫn còn tiếp xúc với đĩa cam mà không ở vị trí rãnh thì sẽ có điện áp accu đi qua tiếp điểm P2 rồi qua P1 làm cho motor gạt tiếp tục hoạt động.