轿车雨刮器电机故障分析及解决措施.docx

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轿车雨刮器电机故障分析及解决措施【摘要】轿车雨刮器的作用是扫除挡风玻璃上妨碍视线的雨雪和尘土，是驾驶员安全行车的好帮手。但是雨刮器不可避免地会出现故障，这直接威胁到行车的安全。下面，就轿车雨刮器电机故障现象及原因进行详细分析，并制定出相应的解决措施。【关键词】轿车；雨刮器；电机；故障；解决措施雨刮器是指安装在挡风玻璃前的片式结构，由电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等组成，主要作用是扫除挡风玻璃上妨碍视线的雨雪和尘土，雨刮器是驾驶员安全行车的好帮手。雨刮器的动力源来自电机，它是整个雨刮器系统的核心。同时，雨刮器电机也是故障的频繁点，雨刮器一旦出现故障将直接威胁到行车的安全。因此，针对雨刮器电机故障问题必须重视。1雨刮电机常见故障雨刮电机麻雀虽小，五脏俱全，是一个复杂的系统（其结构见图1），故障形式也多样。从机械方面看，雨刮电机可能是周期间隙运动，也可能是频繁启动，这些都会引起换向器和碳刷磨损、轴承磨损、齿轮失效等故障；如果电机超负荷运转过热，可能造成线束短路、烧毁及电枢轴烧毁等故障。从环境角度看，电机会遇到高温、雨水的问题。另外由于电机本身的原因，碳刷高速旋转产生的碳粉可能堵塞换向器绝缘槽，造成换向器相邻电路短路。图1雨刮电机的结构以某车型雨刮电机常见故障为例，图2为该车型雨刮电机的主要故障模式。图2某车型雨刮电机故障模式统计从图2来看，前5项问题的故障数量占总故障电机数量的88.25%，可以说解决这5项问题，就可解决雨刮电机的主要问题。这5项故障模式分别是电机内部进水、齿轮轴生锈、过负载烧毁、齿轮剔齿和刷握变形。故障发生数量不均匀，主要原因是该车型地域销售数量的差异，与各地的汽车保有量有关，雨刮电机以早期故障为主。2雨刮电机故障原因和解决措施下面主要针对图2中的几个主要故障展开原因分析及解决方案研究。2.1雨刮电机内部进水雨刮电机进水故障数量较多，是电机的一项常见故障。图3为雨刮电机容易进水的部位，图4为进水后的雨刮电机。电机进水后会直接导致电机功能失效。电机内部进水一般由图3所示的3个位置进水导致。1）电机缸盖处密封失效进水，主要是由密封圈失效导致，可能是密封槽和密封圈设计不合理。针对该故障，可增加橡胶O形圈的线径。2）线束导向密封圈处密封失效进水的主要原因是导线密封圈设计不合理，水透过导线密封圈进入电机内部。该处导线直接连接电机内部，防水密封很重要，密封圈要与孔过盈配合，线束装好后，必须涂抹防水密封胶。3）变速箱后盖密封失效进水是由密封垫的材质问题导致。电机采用的是塑料密封垫，改进后采用橡胶密封垫，问题得到解决。图5为密封圈和密封垫改善前后对比。1.电机缸盖处密封失效进水；2.线束导向密封圈处密封失效进水；3.变速箱后盖密封失效进水图3雨刮电机容易进水的部位图4进水后的雨刮电机图5改善前后的密封圈和密封垫2.2齿轮轴进水齿轮轴进水也是市场反馈数量比较多的一种常见雨刮电机故障。齿轮轴与自润滑衬套配合，齿轮轴进水后，会和衬套锈蚀到一块，导致齿轮转动阻力增大，严重时直接堵转。这也是电机烧毁和齿轮剔齿的直接原因。齿轮轴进水的主要原因是未加防水密封圈和润滑不合理。针对该故障，增加防水橡胶护套，在齿轮轴上增加储油槽，问题得到解决。2.3过负载烧毁电枢轴过负载烧毁是雨刮电机的一项重要故障，故障原因多样。过负载烧毁的电枢轴，外观呈黑色。引起电枢轴烧毁的原因总结起来有三类：第一，是雨刮超负荷运转，电枢轴发热烧毁；第二，是齿轮齿面损坏，电枢轴堵转烧毁；第三，是齿轮轴进水生锈，齿轮堵转造成电枢轴烧毁。其中第三类齿轮轴进水问题前文已作分析，下面主要针对前两类问题展开分析。（1）电机超负荷运转烧毁。这个问题分三个方面：第一，是雨刮器在启动后突然遇到了较大的阻力，超出了电机的力矩输出范围，电机持续运转后产生大量热量，造成电机烧毁。为防止这一现象发生，可以增加电机过载保护器，当电机电流超过规定值后即制动停机。第二，是电机制造缺陷，如电机制动力矩达不到规定要求、磁瓦充磁量不足等，这些问题可以通过质量管控得到解决。第三，是电机设计缺陷，如电机制动力矩设计值较低、电机耐热处理工艺不好等。如果设计制动力矩较低，比如实际负荷要求的制动力矩大于40N・m，而设计制动力矩值只有35N・m，会出现超负荷的故障。增加漆包线的线径可以增加制动力矩，电枢轴涂敷处理可以增加电机的耐热性。（2）齿轮剔齿造成电机堵转烧毁。导致齿轮剔齿的原因有两个：一是，电机工作时负荷过大或瞬间堵转造成齿轮齿形损坏；二是，齿轮材料选用不当，齿轮机械强度不高。选用好的齿轮材料是解决该问题的方法。该电机原采用国产某牌号聚甲醛，改善后，采用杜邦100P牌号聚甲醛，问题得到解决。2.4刷握变形，弹簧收缩碳刷在刷握里运动，直接和换向器连接，刷握变形，卡住碳刷后，碳刷和换向器无法连通，会导致电机某挡位功能失效，弹簧收缩。弹力不足也会导致碳刷和换向器接触不良。收缩后的弹簧和完好的弹簧对比。收缩后的弹簧，弹力完全消失，碳刷磨损后，不能提供弹力推动碳刷和换向器接触。导致弹簧收缩的原因主要是弹簧本身材质问题，需采用耐高温的弹簧。该电机原配弹簧材料为70号钢，改进后采用65锰弹簧钢，弹簧性能提高很多。该半开型刷握在线路板上固定，容易变形。为防止该问题的发生，最好采用封闭型刷握。3结语综上所述，雨刮器电机故障问题直接影响到驾驶员的行车安全，我们必须重视。本文介绍的几类雨刮电机故障和解决措施有一定的参考价值，可防止类似问题再次发生。但为使雨刮电机具有好的可靠性，产品设计初期需提出合理的设计方案，选用可靠的结构和材料，并进行充分的试验验证。【参考文献】[1]窦国旺.汽车雨刮器故障机理与诊断方法研究[D].西南交通大学，2012.[2]陈中泽.帕萨特领双驭轿车雨刮器失效分析[J].汽车与驾驶维修：维修版，2011（1）.