Склоочисник транспортних засобів з лінійним модульним електромеханічним приводом

1. Склоочисник транспортних засобів з лінійним модульним електромеханічним приводом, що складається з щіткотримача у вигляді жорсткого стрижня, в пазах якого, звернених до поверхні скла транспортного засобу, закріплено одна або декілька гнучких щіток, встановлених з можливістю ковзання по поверхні скла, що очищається, і встановленого на корпусі транспортного засобу приводного електричного двигуна, рухомий елемент якого механічно пов'язаний з щіткотримачем, який відрізняється тим, що прямий безпередаточний привод щіткотримача з щітками має модульне виконання у вигляді двох регульованих лінійних електричних двигунів, кожен із статорів яких викона C2 2 (11) 1 3 ричних приводів, що містять реверсивні електричні двигуни обертального типу. Ротор такого приводного електродвигуна механічно пов'язаний з щіткою склоочисника за допомогою системи проміжних механічних передач, до складу яких зазвичай входять черв'ячні редуктори. У відомих конструктивних схемах склоочисників окрім редукторів, що знаходяться в безпосередньому механічному контакті з ротором приводного двигуна, використовуються стрижньові шарнірні паралелограмні механізми, кривошипи яких закріплені на вихідному валу вказаного вище редуктора. Серед відомих конструктивних різновидів склоочисників транспортних засобів можуть бути вказані авторські свідоцтва СРСР № 1088970 від 30.04.84, Бюлетень №16; № 1283133 від 15.01.87, Бюлетень №2; №1283134 від 15. 01. 87, Бюлетень №2; №1344647 від 15. 10. 87, Бюлетень №38; 1414684 від 07.08.88, Бюлетень №29; патенти США №4791696 від 20.12.88, №4800610 від 30.01.89, заявка ФРН № 0-3730900. Ретельний аналіз патентних документів в даній області техніки показав, що до теперішнього часу, за нашими даними, тут відсутні технічні рішення, засновані на використанні лінійних електричних двигунів як приводних двигунів щіток склоочисника. Разом з тим відомо, що виключно на основі лінійних електродвигунів може бути забезпечено не тільки створення конструктивно простих безпосередніх, прямих і безпередаточних приводів механізмів склоочисників, але і створення найбільш ергономічних конструкцій цих пристроїв, що буде детально показане нижче. За найближчий аналог заявленого винаходу взятий електропривод склоочисного пристрою згідно з авторським свідоцтвом СРСР №1495174 від 23.07.89, клас B60S1/08, Бюлетень №27. Відомий електропривод використовує регульований електричний двигун постійного струму, який за допомогою системи механічних передач, що складається із закріпленого на обертальному електродвигуні редуктора і сполученого з ним шарнірно-важільного механізму, приводить в рух одну або декілька щіток склоочисника транспортного засобу. Недоліки аналога полягають в: - наявності комплекту проміжних механічних передач між приводним електричним двигуном, що обертається, і щітками склоочисника, що не тільки збільшує витрати на виготовлення і монтаж, але і знижує експлуатаційну надійність прототипу і його ремонтопридатність; - неможливості очищення абсолютно всієї поверхні скла, що очищається, що властиво не тільки прототипу, але і всім відомим до справжнього періоду часу конструктивним різновидам склоочисників транспортних засобів. Ця цілком очевидна обставина обумовлена специфікою траєкторії руху щіток, яка, у свою чергу, має ряд обмежень унаслідок принципових особливостей кінематики приводів, що застосовуються; - необхідності розробки індивідуальних конструктивних типів електроприводів склоочисників для кожного з видів транспортних засобів, що створює труднощі на шляхах застосування най 94669 4 більш прогресивних модульних методів конструювання і експлуатації технічних систем. Задачі усунення недоліків прототипу вирішені у винаході таким чином. Для приводу в рух склоочищувальних щіток запропоновано застосувати електричний привід у вигляді двох лінійних широкорегульованих електричних двигунів, статори яких виконані у вигляді нерухомих феромагнітних плоских магнітопроводів, що несуть якірні обмотки управління, розміщені в пазах або закріплені на поверхнях вказаних плоских магнітопроводів статорів, звернених до площин высококоерцитивних постійних магнітів збудження основного магнітного поля, встановлених на рухомих елементах вказаних лінійних двигунів, причому статори обох лінійних двигунів еквідистантно встановлені на корпусі транспортного засобу уздовж протилежних бічних або горизонтальних граней скла, яке очищається, а комплект щіток склоочисника жорстко закріплений на рухомих елементах протилежно розташованих приводних лінійних електричних двигунів. Для підвищення функціональних можливостей пропонованого склоочисника транспортних засобів застосований модульний підхід побудови кожного з двох лінійних двигунів, з яких в цілому власне і полягає лінійний привід щіткового апарата склоочисника. Для цього запропоновано, по-перше, комплектувати магнітопроводи статорів, що несуть секції якірних обмоток, у вигляді набору з окремих плоских блоків-модулів, встановлених з можливістю конструктивно простої і швидкої зміни на загальній плоскій монтажній платі впритул один за одним уздовж горизонтальних або бічних кромок стекол транспортного засобу, які очищаються. Це дає можливість комплектувати ідентичними за масогабаритними показниками блоками-модулями склоочисники, призначені для стекол різних розмірів. Як відомо, приводні електричні двигуни склоочисників транспортних засобів зазнають значні перевантаження залежно від багатьох чинників, що впливають на ступінь забруднення стекол. До них належать вигляд і щільність субстанції, що зменшують видимість, швидкість руху транспортного засобу та ін. Підвищення перевантажувальної здатності, тобто форсування динамічних показників сучасних електричних двигунів обертального типу досягнуте шляхом застосування в них високоенергетичних (высококоерцитивних) постійних магнітів, що створюють основне магнітне поле двигуна. Залежно від виду матеріалів, з яких виготовлені постійні магніти збудження основного магнітного поля, для одного і того ж статора лінійного приводного електродвигуна склоочисника можуть бути виготовлені три конструктивно повністю ідентичні рухомі елементи, що забезпечують отримання в одному і тому ж габариті приводного двигуна трьох ідентичних по габаритах модулів, що розвивають тягові зусилля, які відрізняються один від одного в співвідношенні 1:3:3,7. Вказане співвідношення тягових зусиль лінійних двигунів обумовлене тим, що у постійних магнітів на основі феритів барію і стронцію величина магнітної індукції основного поля складає 0,3-0,33 Тл, у постійних магнітах, заснованих на самарієкобальтових ком 5 позиціях, - 0,9-0,95 Тл, у постійних магнітах, заснованих на композиціях типу неодим-залізо-бор, 1,1-1,2 Тл. Виходячи з викладеного вище, по-друге, запропоновано комплектувати лінійні приводи пропонованого склоочисника транспортних засобів змінними наборами блоків-модулів постійних магнітів збудження основного магнітного поля, які можуть бути встановлені в одному і тому ж корпусі рухомого елемента лінійного електричного двигуна, що входить до складу приводу склоочисника. Для спрощення механізму фіксації щіткотримача і прискорення процесу його установки і демонтажу при ремонті запропоновано розмістити на кожному корпусі рухомого елемента обох приводних лінійних електродвигунів комплект высококоерцитивних постійних магнітів, встановлених на дні зовнішнього паза верхньої частини кожного з вказаних корпусів. При цьому кінцеві частини щіткотримача повинні бути забезпечені виступами шириною, рівною ширині паза для установки постійних магнітів. Для досягнення найбільшої ергономічної ефективності функціонування пропонованого склоочисника транспортних засобів, заснованої на аналізі специфіки психофізіологічних особливостей зорового аналізатора людини-оператора (в даному випадку - водія транспортного засобу), запропоновано розмістити путні структури-статори приводних лінійних електричних двигунів еквідистантно бічним кромкам стекол, що обслуговуються склоочисником і, відповідно, встановити щітку або комплект щіток горизонтально. Очевидно, що щітки склоочисника подібної конструкції, завдяки їх горизонтальному розміщенню на склі транспортного засобу, що очищається, рухаються в тому ж напрямі, що і віка очей водія, тобто, в природному для очей людини напрямі на відміну від переміщення щіток сучасних склоочисників, рух яких на рефлекторному рівні сприяє роздратуванню нервової системи як водія, так і пасажирів. У зв'язку з тим, що вітрові стекла такого масового транспортного засобу, як автомобіль, мають трапецієвидну форму, очевидно, що плоскі нерухомі елементи електричних двигунів лінійного приводу склоочисника в останньому випадку повинні бути встановлені еквідистантно бічним кромкам вітрових стекол. Природно, що це приводить до того, що щіткотримач і, відповідно, комплект встановлених в ньому щіток склоочисника повинен мати змінну довжину, - мінімальну при крайньому верхньому положенні рухомих елементів лінійних двигунів і максимальну в їх крайньому нижньому положенні. Для практичної реалізації цієї вимоги запропоновано виконати щіткотримач у вигляді телескопічного складового елемента, що складається з двох частин: основної довгої зовнішньої частини і коротшої частини, яка входить в його внутрішній отвір, виконаної з можливістю переміщення по подовжній осі щіткотримача по ковзної посадці. На кожній з двох вказаних частин щіткотримача закріплені з взаємним перекриттям щітки склоочисника. Величина взаємного перекриття повинна бути розрахована так, щоб гарантувати повне очищення нижньої ділянки поверхні скла. 94669 6 Очевидно, що в запропонованому склоочиснику транспортних засобів з лінійним модульним електромеханічним приводом, як і у всіх існуючих склоочисниках, дугоподібна форма щіткотримача і комплекту щіток, закріплених в ньому, повинна відповідати формі дугоподібної поверхні скла, що очищається. На кресленнях, що ілюструють конструктивну суть пропонованого склоочисника транспортних засобів з лінійним модульним електромеханічним приводом, представлені: Фіг.1 Статор приводного лінійного електродвигуна, вигляд збоку ; Фіг.2 Статор приводного лінійного електродвигуна, вигляд зверху, розріз по А-А; Фіг.3 Приводний лінійний електродвигун в зборі, вигляд збоку; Фіг.4 Приводний лінійний електродвигун в зборі, вигляд спереду, розріз по В-В; Фіг.5 Приводний лінійний електродвигун в зборі, вигляд збоку, розріз пo D-D; Фіг.6 Приводний лінійний електродвигун в зборі, вигляд спереду, розріз по С-С; Фіг.7 Вузол фіксації блока-модуля статора лінійного двигуна на плоскій монтажній платі (збільшене М5:1); Фіг.8 Вузол установки постійних магнітів (збільшене М2:1); Фіг.9 Загальний вид лінійного приводу склоочисника прямокутних плоских стекол, вигляд спереду; Фіг.10 Загальний вид лінійного приводу склоочисника прямокутних плоских стекол, розріз, вигляд зверху; Фіг.11 Схема фіксації щіткотримача на корпусі рухомого елемента приводного лінійного електродвигуна за допомогою постійних магнітів, поперечний розріз; Фіг.12 Загальний вид лінійного приводу склоочисника трапецієвидних вітрових стекол, вигляд спереду, щіткотримач в середньому проміжному положенні; Фіг.13 Загальний вид лінійного приводу склоочисника трапецієвидних вітрових стекол, вигляд спереду, щіткотримач в крайньому верхньому положенні; Фіг.14 Загальний вид лінійного приводу склоочисника трапецієвидних вітрових стекол, вигляд спереду, щіткотримач в крайньому нижньому положенні; Фіг.15 Щіткотримач телескопічної складеної конструкції для склоочисників трапецієвидних стекол з одинарними щітками, поперечний розріз по Е-Е; Фіг.16 Щіткотримач телескопічної складеної конструкції для склоочисників трапецієвидних стекол з комплектом подвійних щіток, поперечний розріз по Е-Е; Фіг.17 Щіткотримач телескопічної складеної конструкції для склоочисників трапецієвидних стекол з комплектом подвійних щіток, подовжній розріз по F-F; Фіг.18 Загальний вид лінійного приводу склоочисника прямокутних опуклих вітрових стекол, розріз, вигляд зверху; 7 Фіг.19 Загальний вид лінійного приводу склоочисника трапецієвидних опуклих вітрових стекол, розріз, вигляд зверху; На фігурах 1 і 2 представлене одне з можливих конструктивних виконань блока-модуля статора лінійного двигуна, використовуваного в лінійному модульному приводі склоочисника транспортних засобів. Статор виконаний у вигляді феромагнітного сердечника 1, набраного з штампованих листів електротехнічної сталі. Магнітопровід статора має пази 2, в яких укладені секції 3 якірних обмотки управління, підключені до системи електроживлення за допомогою перетворювача, який не є предметом даного винаходу і у зв'язку з цим на фігурах 1 і 2 не показаний. Секції 3 якірних обмотки закріплено в пазах 2 за допомогою клинів 4. Для кріплення феромагнітного пакета 1 статора на монтажній платі на кожному листі статора крім пазів 2 відштамповані два або більше Т-подібних кріпильних виступів 5. На фігурах 3, 4, 5, 6, 7 і 8 представлена конструктивна схема одного з пари модульних лінійних приводних електродвигунів пропонованого склоочисника транспортних засобів. Феромагнітний пакет 1 одного з блоків-модулів статора фіксується на монтажній платі 6 за допомогою кріплення типу "ластівчин хвіст", для чого Т-подібні кріпильні виступи 5 статора повинні бути практично без зазору встановлені у відповідні їм за формою Т-подібні пази 7 монтажної плати 6. У збільшеному масштабі це так само показано на фіг.7. Рухомий елемент двигуна, що відпрацьовує завдання системи управління електроприводом пропонованого склоочисника транспортних засобів, складається з коробчастого корпусу 8, у верхній частині якого з боку, зверненого до статора, закріплений шихтований магнітопровід 9, в якому встановлений комплект високоенергетичних постійних магнітів 10, що створюють основне магнітне поле лінійного електричного двигуна. Магніти 10 встановлені в пазах 11, що мають зубці 12, які служать не тільки для надійної фіксації магнітів 10 в пазах 11, але і забезпечують можливість легкої зміни комплекту магнітів. У збільшеному масштабі цей вузол показаний на фіг.8. На бічних стінках коробчастого корпусу 8 рухомого елемента приводного лінійного електродвигуна встановлений корпус 13 опорного вузла, що несе колеса 14 рухомого вузла, що переміщаються по напрямних 15. З метою фіксації корпусу 8 рухомого елемента двигуна від зрушення в напрямі, поперечному ходу, колеса 14 забезпечені ребордами. На фігурах 9 і 10 представлений загальний вид пропонованого склоочисника транспортних засобів з лінійним модульним електромеханічним приводом, призначений для очищення прямокутних стекол. Пара паралельних монтажних плат 6 закріплена на корпусі транспортного засобу 16 (фіг.10) по обидві сторони прямокутного обрамлення 17 скла 18, яке очищається. На верхніх зовнішніх поверхнях коробчастих корпусів 8 жорстко закріплений щіткотримач 19, в якому встановлений комплект щіток 20 пропонованого склоочисника транспортних засобів. З метою спрощення конструкції вузлів фіксації щіткотримача 19 на вер 94669 8 хній частині корпусів 8 рухомих елементів лінійних двигунів, як показано на фіг.11, виконані пази 21, на дні яких встановлені висококоерцитивні постійні магніти 22. Для того, щоб виключити можливість зрушення щіткотримача 19 на корпусі 8 рухомого елемента, на його кінцевих частинах виконаний виступ 23 шириною, рівною ширині паза 21, на дні якого закріплені постійні магніти 22. У тому випадку, коли монтажні плати 6 пар приводних лінійних двигунів лінійного приводу склоочисника встановлені уздовж бічних (вертикальних) елементів прямокутного обрамлення 17 стекол 18 щіткотримач 19 з комплектом щіток 20 в процесі очищення скла переміщається вгору і вниз в напрямі, співпадаючому з природним для очей людини-оператора (водія) напрямом руху його вік при морганні, що робить позитивний вплив на нервову систему водія і сприяє зниженню числа аварійних ситуацій. На фігурах 12, 13 і 14 представлений варіант конструкції пропонованого лінійного модульного електромеханічного склоочисника транспортних засобів, призначеного для очищення стекол трапецеїдальної форми. Тут, так само, як і у попередньому випадку, монтажні плати 6 розміщені еквідистантно бічним кромкам обрамлення 17 стекол 18, тобто з нахилом один щодо одного. Повністю очевидно, що в цьому випадку щіткотримач 19 повинен мати змінну довжину, а саме - мінімальну, коли корпуси 8 рухомих елементів приводних лінійних електродвигунів знаходяться в крайньому верхньому положенні, і максимальну - у тому випадку, коли вони розташовуються в крайньому нижньому положенні. В цьому випадку запропоновано виконати щіткотримач у вигляді складеної, телескопічної конструкції, що складається з двох елементів - основного подовженого елемента 19 і додаткового скороченого елемента 24, який може бути як вставлений у внутрішню порожнину подовженого елементу 19 з можливістю переміщення уздовж подовжньої осі щіткотримача по ковзної посадці, так і знаходитися зовні подовженої частини 19 щіткотримача. При цьому кожен з двох складових елементів щіткотримача забезпечений своїм індивідуальним комплектом щіток, які встановлені так, щоб їх робочі поверхні перекривали одна одну, забезпечуючи надійне очищення всієї поверхні скла транспортного засобу. Це показано в розрізі по Е-Е на фігурах 15, 16 і 17 для подвійних і одинарних щіток склоочисника. На фіг.18 показаний варіант пропонованого склоочисника для очищення дугоподібних стекол, в плані тих, що мають прямокутну форму, а на фіг.19 представлений склоочисник дугоподібних стекол, які в плані мають трапецеїдальну форму. Пропонований склоочисник транспортних засобів з лінійним модульним електромеханічним приводом працює таким чином. При необхідності проведення очищення того або іншого скла, яке забезпечене склоочисником, що має пропоновану конструкцію, водій-оператор транспортного засобу за допомогою командоапарата дає сигнал системі управління приводом на підключення обох якірних обмоток приводних лінійних двигунів до бортового джерела електричного живлення. Керуючі імпуль 9 си надходять на якірні обмотки обох лінійних двигунів і викликають виникнення тягових електромагнітних зусиль FЭМ які починають розвивати обидва приводні двигуни. Система управління приводом, яка не є предметом даного винаходу, синхронізує лінійне переміщення рухомих елементів 8 в прямому і зворотному напрямі, а так само забезпечує реверс двигунів і підтримку постійності 94669 10 швидкості V переміщення щіткотримача 19 з щітками 20 щодо поверхні скла, що очищається, 18. Зупинка склоочисника може бути проведена як самостійно водієм-оператором, так і системою управління приводом автоматично на основі програм, якими забезпечена система управління пропонованим приводом. 11 94669 12 13 94669 14 15 94669 16 17 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 94669 Підписне 18 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601