轎車雨刮器電機(jī)故障分析及解決措施

黃東飛

(佛山市順德區(qū)龍江鎮(zhèn)順又快汽車檢測有限公司，廣東 佛山528300)

雨刮器是指安裝在擋風(fēng)玻璃前的片式結(jié)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等組成，主要作用是掃除擋風(fēng)玻璃上妨礙視線的雨雪和塵土，雨刮器是駕駛員安全行車的好幫手。雨刮器的動(dòng)力源來自電機(jī)，它是整個(gè)雨刮器系統(tǒng)的核心。同時(shí)，雨刮器電機(jī)也是故障的頻繁點(diǎn)，雨刮器一旦出現(xiàn)故障將直接威脅到行車的安全。因此，針對雨刮器電機(jī)故障問題必須重視。

1 雨刮電機(jī)常見故障

雨刮電機(jī)麻雀雖小，五臟俱全，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)(其結(jié)構(gòu)見圖1)，故障形式也多樣。從機(jī)械方面看，雨刮電機(jī)可能是周期間隙運(yùn)動(dòng)，也可能是頻繁啟動(dòng)，這些都會引起換向器和碳刷磨損、軸承磨損、齒輪失效等故障；如果電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)過熱，可能造成線束短路、燒毀及電樞軸燒毀等故障。從環(huán)境角度看，電機(jī)會遇到高溫、雨水的問題。另外由于電機(jī)本身的原因，碳刷高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的碳粉可能堵塞換向器絕緣槽，造成換向器相鄰電路短路。

圖1 雨刮電機(jī)的結(jié)構(gòu)

以某車型雨刮電機(jī)常見故障為例，圖2 為該車型雨刮電機(jī)的主要故障模式。

圖2 某車型雨刮電機(jī)故障模式統(tǒng)計(jì)

從圖2 來看，前5 項(xiàng)問題的故障數(shù)量占總故障電機(jī)數(shù)量的88.25%，可以說解決這5 項(xiàng)問題，就可解決雨刮電機(jī)的主要問題。這5項(xiàng)故障模式分別是電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水、齒輪軸生銹、過負(fù)載燒毀、齒輪剔齒和刷握變形。故障發(fā)生數(shù)量不均勻，主要原因是該車型地域銷售數(shù)量的差異，與各地的汽車保有量有關(guān)，雨刮電機(jī)以早期故障為主。

2 雨刮電機(jī)故障原因和解決措施

下面主要針對圖2 中的幾個(gè)主要故障展開原因分析及解決方案研究。

2.1 雨刮電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水

雨刮電機(jī)進(jìn)水故障數(shù)量較多，是電機(jī)的一項(xiàng)常見故障。圖3 為雨刮電機(jī)容易進(jìn)水的部位，圖4 為進(jìn)水后的雨刮電機(jī)。

電機(jī)進(jìn)水后會直接導(dǎo)致電機(jī)功能失效。電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水一般由圖3所示的3 個(gè)位置進(jìn)水導(dǎo)致。

1)電機(jī)缸蓋處密封失效進(jìn)水，主要是由密封圈失效導(dǎo)致，可能是密封槽和密封圈設(shè)計(jì)不合理。針對該故障，可增加橡膠O 形圈的線徑。

2)線束導(dǎo)向密封圈處密封失效進(jìn)水的主要原因是導(dǎo)線密封圈設(shè)計(jì)不合理，水透過導(dǎo)線密封圈進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。該處導(dǎo)線直接連接電機(jī)內(nèi)部，防水密封很重要，密封圈要與孔過盈配合，線束裝好后，必須涂抹防水密封膠。

3)變速箱后蓋密封失效進(jìn)水是由密封墊的材質(zhì)問題導(dǎo)致。電機(jī)采用的是塑料密封墊，改進(jìn)后采用橡膠密封墊，問題得到解決。圖5 為密封圈和密封墊改善前后對比。

圖3 雨刮電機(jī)容易進(jìn)水的部位

圖4 進(jìn)水后的雨刮電機(jī)

圖5 改善前后的密封圈和密封墊

2.2 齒輪軸進(jìn)水

齒輪軸進(jìn)水也是市場反饋數(shù)量比較多的一種常見雨刮電機(jī)故障。齒輪軸與自潤滑襯套配合，齒輪軸進(jìn)水后，會和襯套銹蝕到一塊，導(dǎo)致齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，嚴(yán)重時(shí)直接堵轉(zhuǎn)。這也是電機(jī)燒毀和齒輪剔齒的直接原因。齒輪軸進(jìn)水的主要原因是未加防水密封圈和潤滑不合理。針對該故障，增加防水橡膠護(hù)套，在齒輪軸上增加儲油槽，問題得到解決。

2.3 過負(fù)載燒毀

電樞軸過負(fù)載燒毀是雨刮電機(jī)的一項(xiàng)重要故障，故障原因多樣。過負(fù)載燒毀的電樞軸，外觀呈黑色。引起電樞軸燒毀的原因總結(jié)起來有三類：第一，是雨刮超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電樞軸發(fā)熱燒毀；第二，是齒輪齒面損壞，電樞軸堵轉(zhuǎn)燒毀；第三，是齒輪軸進(jìn)水生銹，齒輪堵轉(zhuǎn)造成電樞軸燒毀。其中第三類齒輪軸進(jìn)水問題前文已作分析，下面主要針對前兩類問題展開分析。

(1)電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)燒毀。這個(gè)問題分三個(gè)方面：第一，是雨刮器在啟動(dòng)后突然遇到了較大的阻力，超出了電機(jī)的力矩輸出范圍，電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后產(chǎn)生大量熱量，造成電機(jī)燒毀。為防止這一現(xiàn)象發(fā)生，可以增加電機(jī)過載保護(hù)器，當(dāng)電機(jī)電流超過規(guī)定值后即制動(dòng)停機(jī)。第二，是電機(jī)制造缺陷，如電機(jī)制動(dòng)力矩達(dá)不到規(guī)定要求、磁瓦充磁量不足等，這些問題可以通過質(zhì)量管控得到解決。第三，是電機(jī)設(shè)計(jì)缺陷，如電機(jī)制動(dòng)力矩設(shè)計(jì)值較低、電機(jī)耐熱處理工藝不好等。如果設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩較低，比如實(shí)際負(fù)荷要求的制動(dòng)力矩大于40N·m，而設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩值只有35N·m，會出現(xiàn)超負(fù)荷的故障。增加漆包線的線徑可以增加制動(dòng)力矩，電樞軸涂敷處理可以增加電機(jī)的耐熱性。

(2)齒輪剔齒造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀。導(dǎo)致齒輪剔齒的原因有兩個(gè)：一是，電機(jī)工作時(shí)負(fù)荷過大或瞬間堵轉(zhuǎn)造成齒輪齒形損壞；二是，齒輪材料選用不當(dāng)，齒輪機(jī)械強(qiáng)度不高。選用好的齒輪材料是解決該問題的方法。該電機(jī)原采用國產(chǎn)某牌號聚甲醛，改善后，采用杜邦100P 牌號聚甲醛，問題得到解決。

2.4 刷握變形，彈簧收縮

碳刷在刷握里運(yùn)動(dòng)，直接和換向器連接，刷握變形，卡住碳刷后，碳刷和換向器無法連通，會導(dǎo)致電機(jī)某擋位功能失效，彈簧收縮。彈力不足也會導(dǎo)致碳刷和換向器接觸不良。收縮后的彈簧和完好的彈簧對比。

收縮后的彈簧，彈力完全消失，碳刷磨損后，不能提供彈力推動(dòng)碳刷和換向器接觸。導(dǎo)致彈簧收縮的原因主要是彈簧本身材質(zhì)問題，需采用耐高溫的彈簧。該電機(jī)原配彈簧材料為70 號鋼，改進(jìn)后采用65錳彈簧鋼，彈簧性能提高很多。該半開型刷握在線路板上固定，容易變形。為防止該問題的發(fā)生，最好采用封閉型刷握。

3 結(jié)語

綜上所述，雨刮器電機(jī)故障問題直接影響到駕駛員的行車安全，我們必須重視。本文介紹的幾類雨刮電機(jī)故障和解決措施有一定的參考價(jià)值，可防止類似問題再次發(fā)生。但為使雨刮電機(jī)具有好的可靠性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期需提出合理的設(shè)計(jì)方案，選用可靠的結(jié)構(gòu)和材料，并進(jìn)行充分的試驗(yàn)驗(yàn)證。

［1］竇國旺.汽車雨刮器故障機(jī)理與診斷方法研究[D].西南交通大學(xué)，2012.

［2］陳中澤.帕薩特領(lǐng)雙馭轎車雨刮器失效分析[J].汽車與駕駛維修：維修版，2011（1）.