Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Phân tích và thiết kế hệ thống gạt mưa tự động Chương 4: Mô phỏng trên phần mềm protues 8 Chương 5: Thiết kế mô hình trên phần mềm solidworks Chương 6: Xây dựng bài tập thực hành 3 CHƯƠNG 2. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại của hệ thống gạt mưa Nhiệm vụ: Hệ thống gạt nước trên ô tô là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì vậy đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi tham gia giao thông.
Yêu cầu: Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì vậy đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi chạy. Gần đây một số kiểu xe có thể thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe và tự động gạt nước khi trời mưa.
Hệ thống gạt mưa trên ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định và phù hợp với từng điều kiện trời mưa (mưa to hoặc mưa nhỏ). - Phân loại: +Motor gạt mưa được truyền động từ động cơ ô tô. +Motor gạt mưa chạy bằng khí nén. +Motor gạt mưa được truyền từ động cơ điện (hiện nay tất cả các xe ô tô đều sử dụng loại này) 2.
Cấu tạo chung của hệ thống gạt mưa Cấu tạo chung Hệ thống gạt nước – rửa kính bao gồm các bộ phận sau: - Cần gạt nước/lưỡi gạt nước: - Motor và cơ cấu dẫn động gạt nước - Vòi phun của bộ rửa kính - Bình chứa nước rửa kính ( có chứa motor rửa kính ) - Công tắc gạt nước – rửa kính - Cần gạt nước phía sau - Motor gạt nước sau - Relay điều khiển gạt nước sau - Bộ điều khiển gạt nước - Cảm biến nước mưa 4 Hình 2. Cấu tạo chung của hệ thống gạt mưa Hình 2. Các bộ phận của hệ thống gạt mưa tự động 5 2. Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống Động cơ điện gạt nước.
Motor gạt nước là động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Motor gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor. Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi than tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao và chổi than dùng chung ( để nối mát ). Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng để gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm.
Một sức điện động lớn được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của motor. Cấu tạo motor gạt nước Hình 2. Hình động cơ thực tế 6 a. Hoạt động ở tốc độ thấp: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than tốc độ thấp một sức điện động 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 chổi than tốc độ cao một sức điện động ngược được tạo ra. Kết quả là motor quay vứi tốc độ cao. Cơ cấu gạt nước có chức năng dừng thanh gạt nước tại vị trí cố định.
Do có chức năng này thanh gạt nước luôn được bảo đảm dừng ở dưới cùng của kính chắn gió khi tắt công tắc gạt nước. Công tắc dạng cam thực hiện chức năng này. Công tắc này có đĩa cam xẻ rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc. Khi công tắc gạt nước ở vị trí LO/HI, điện áp ắc qui được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước qua công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước quay.
Tuy nhiên, ở thời điểm công tắc gạt nước tắt, nếu tiếp điểm P2 ở vị trí tiếp xúc mà không phải ở vị trí rãnh thì điện áp của ắc qui vẫn được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước tới tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho motor tiếp tục quay. Sau đó bằng việc quay đĩa cam làm cho tiếp điểm P2 ở vị trí rãnh do đó dòng điện không đi vào mạch điện và motor gạt nước bị dừng lại. Tuy nhiên, do quán tính của phần ứng, motor không dừng lại ngay lập tức và tiếp tục quay một ít. Kết quả là tiếp điểm P3 vợt qua điểm dẫn điện của đĩa cam.
Thực hiện việc đóng mạch như sau: Phần ứng → Cực (+)1 của mô tơ → công tắc gạt nước → cực S của mô tơ gạt nước → tiếp điểm P1 → P3→phần ứng. Vì phần ứng tạo ra sức điện động ngược trong mạch đóng này, nên quá trình hãm mô tơ bằng điện được tạo ra và mô tơ được dừng lại tại điểm cố định 7 Hình 2. Hoạt động của công tắc dạng cam 8 Cơ cấu dẫn động thanh gạt nước Hình 2. Cơ cấu dẫn động gạt nước Hình 2.
Cần gạt nước trên xe ô tô Cấu trúc của cần gạt nước là một lưỡi cao su, gạt nước được lắp vào thanh kim loại gọi là thanh gạt nước. Gạt nước được dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt. Vì lưỡi gạt nước được ép vào kính trước bằng lò xo nên gạt nước có thể gạt được nước mưa 9 nhờ dịch chuyển thanh gạt nước. Chuyển động tuần hoàn của thanh gạt nước được tạo ra bởi motor và cơ cấu dẫn động.
Gạt nước được che một nửa/gạt nước che hoàn toàn: Gạt nước thông thường có thể nhìn thấy từ phía trước của xe. Tuy nhiên để đảm bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng và tấm nhìn rộng nên những gạt nước gần đây được che đi dưới nắp ca pô. Gạt nước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt nước che một nửa, gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nước che hoàn toàn. Với gạt nước che hoàn toàn nếu nó bị phủ băng tuyết hoặc ở trong các điều kiện khác, thì gạt nước không thể dịch chuyển được.
Nếu cố tình làm sạch tuyết bằng cách cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng bức có thể làm hỏng motor gạt nước. Để ngăn ngừa hiện tượng này, phần lớn các mẫu xe có cấu trúc chuyển chế độ gạt nước che hoàn toàn sang chế độ gạt nước che một phần bằng tay. Sau khi bật sang gạt nước che một nửa, cần gạt nước có thể đóng trở lại bằng cách dịch chuyển nó theo hớng mũi tên được chỉ ra trên hình vẽ. Gạt nước che một nửa và che hoàn toàn 10 Motor bơm nước – rửa kính Hình 2.
Motor bơm nước VETUS Hà Lan Đổ nước rửa kính vào bình chứa trong khoang động cơ. Bình chứa nước rửa kính được làm từ bình nhựa mờ và nước rửa kính được phun nhờ motor rửa kính đặt trong bình chứa. Motor bộ rửa kính có dạng cánh quạt như được sử dụng trong bơm nhiên liệu. Có hai loại hệ thống rửa kính đối với ô tô có rửa kính sau: Một loại có bình chứa chung cho cả bộ phận rửa kính trước và sau, còn loại kia có hai bình chứa riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau.
Ngoài ra, còn có một loại điều chỉnh vòi phun cho cả kính trước và kính sau nhờ motor rửa kính điều khiển các van và một loại khác có hai motor riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau được đặt trong bình chứa. 11 Công tắc điều khiển Hình 2. Công tắc gạt mưa sử dụng trên ô tô Công tắc điều khiển được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần. Công tắc điều khiển có các vị trí: 1.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa 2. Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí LO ( tốc độ thấp ) Hình 2. Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ LOW/MIST Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ thấp, dòng điện đi vào chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước ( gọi là LO ) thể hiện như trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp. + ắc quy → chân + B → tiếp điểm LO công tắc gạt nước → chân + 1 → motor gạt nước ( LO ) → mát.
Nguyên lý hoạt động của công tắc gạt nước ở vị trí HI ( tốc độ cao ) Hình 2. Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ HIGH Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ cao, dòng điện đi vào chổi than tiếp điện tốc độ cao của motor gạt nước ( gọi là HI ) thể hiện như trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ cao. + Ắc quy → chân + B → tiếp điểm Hi công tắc gạt nước → chân + 2 → motor gạt nước ( HI ) → mát. Nguyên lý hoạt động của công tắc gạt nước ở vị trí INT a.
Hoạt động khi Transistor bật ON Khi bật công tắc gạt nước đến vị trí INT, thì transistor Tr1 được bật lên một lúc làm cho tiếp điểm relay được chuyển từ A sang B. Khi tiếp điểm relay tới vị trí B, dòng điện đi vào motor (LO) và motor bắt đầu quay ở tốc độ thấp. Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ INT khi transistor Tr bật ON 15 b. Hoạt động khi Transistor bật OFF Transitor nhanh chóng ngắt ngay làm cho tiếp điểm relay chuyển lại từ B về A.
Tuy nhiên, khi motor bắt đầu quay tiếp điểm của công tắc cam chuyển từ P3 sang P2, do đó dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp của motor và motor làm việc ở tốc độ thấp rồi dừng lại khi tới vị trí dừng cố định. Transistor Tr1 lại bật ngay làm cho gạt nước tiếp tục hoạt động gián đoạn trở lại. ở loại gạt nước có điều chỉnh thời gian gián đoạn, biến trở thay đổi giá trị nhờ xoay công tắc điều chỉnh và mạch điện transistor điều chỉnh khoảng thời gian cấp điện cho transistor và làm cho thời gian hoạt động gián đoạn được thay đổi. Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ INT khi transistor Tr bật OFF 16 2.
Nguyên lý hoạt động của công tắc gạt nước ở vị trí OFF Hình 2.