轎車雨刮器電機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玻璃前的片式結構，由電動機、減速器、四連桿機構、刮水臂心軸、刮水片總成等組成，主要作用是掃除擋風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。雨刮器的動力源來自電機，它是整個雨刮器系統(tǒng)的核心。同時，雨刮器電機也是故障的頻繁點，雨刮器一旦出現(xiàn)故障將直接威脅到行車的安全。因此，針對雨刮器電機故障問題必須重視。

1 雨刮電機常見故障

雨刮電機麻雀雖小，五臟俱全，是一個復雜的系統(tǒng)(其結構見圖1)，故障形式也多樣。從機械方面看，雨刮電機可能是周期間隙運動，也可能是頻繁啟動，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；如果電機超負荷運轉過熱，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，電機會遇到高溫、雨水的問題。另外由于電機本身的原因，碳刷高速旋轉產(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 雨刮電機的結構

以某車型雨刮電機常見故障為例，圖2 為該車型雨刮電機的主要故障模式。

圖2 某車型雨刮電機故障模式統(tǒng)計

從圖2 來看，前5 項問題的故障數(shù)量占總故障電機數(shù)量的88.25%，可以說解決這5 項問題，就可解決雨刮電機的主要問題。這5項故障模式分別是電機內(nèi)部進水、齒輪軸生銹、過負載燒毀、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，雨刮電機以早期故障為主。

2 雨刮電機故障原因和解決措施

下面主要針對圖2 中的幾個主要故障展開原因分析及解決方案研究。

2.1 雨刮電機內(nèi)部進水

雨刮電機進水故障數(shù)量較多，是電機的一項常見故障。圖3 為雨刮電機容易進水的部位，圖4 為進水后的雨刮電機。

電機進水后會直接導致電機功能失效。電機內(nèi)部進水一般由圖3所示的3 個位置進水導致。

1)電機缸蓋處密封失效進水，主要是由密封圈失效導致，可能是密封槽和密封圈設計不合理。針對該故障，可增加橡膠O 形圈的線徑。

2)線束導向密封圈處密封失效進水的主要原因是導線密封圈設計不合理，水透過導線密封圈進入電機內(nèi)部。該處導線直接連接電機內(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水是由密封墊的材質(zhì)問題導致。電機采用的是塑料密封墊，改進后采用橡膠密封墊，問題得到解決。圖5 為密封圈和密封墊改善前后對比。

圖3 雨刮電機容易進水的部位

圖4 進水后的雨刮電機

圖5 改善前后的密封圈和密封墊

2.2 齒輪軸進水

齒輪軸進水也是市場反饋數(shù)量比較多的一種常見雨刮電機故障。齒輪軸與自潤滑襯套配合，齒輪軸進水后，會和襯套銹蝕到一塊，導致齒輪轉動阻力增大，嚴重時直接堵轉。這也是電機燒毀和齒輪剔齒的直接原因。齒輪軸進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，增加防水橡膠護套，在齒輪軸上增加儲油槽，問題得到解決。

2.3 過負載燒毀

電樞軸過負載燒毀是雨刮電機的一項重要故障，故障原因多樣。過負載燒毀的電樞軸，外觀呈黑色。引起電樞軸燒毀的原因總結起來有三類：第一，是雨刮超負荷運轉，電樞軸發(fā)熱燒毀；第二，是齒輪齒面損壞，電樞軸堵轉燒毀；第三，是齒輪軸進水生銹，齒輪堵轉造成電樞軸燒毀。其中第三類齒輪軸進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)電機超負荷運轉燒毀。這個問題分三個方面：第一，是雨刮器在啟動后突然遇到了較大的阻力，超出了電機的力矩輸出范圍，電機持續(xù)運轉后產(chǎn)生大量熱量，造成電機燒毀。為防止這一現(xiàn)象發(fā)生，可以增加電機過載保護器，當電機電流超過規(guī)定值后即制動停機。第二，是電機制造缺陷，如電機制動力矩達不到規(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，是電機設計缺陷，如電機制動力矩設計值較低、電機耐熱處理工藝不好等。如果設計制動力矩較低，比如實際負荷要求的制動力矩大于40N·m，而設計制動力矩值只有35N·m，會出現(xiàn)超負荷的故障。增加漆包線的線徑可以增加制動力矩，電樞軸涂敷處理可以增加電機的耐熱性。

(2)齒輪剔齒造成電機堵轉燒毀。導致齒輪剔齒的原因有兩個：一是，電機工作時負荷過大或瞬間堵轉造成齒輪齒形損壞；二是，齒輪材料選用不當，齒輪機械強度不高。選用好的齒輪材料是解決該問題的方法。該電機原采用國產(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

碳刷在刷握里運動，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，會導致電機某擋位功能失效，彈簧收縮。彈力不足也會導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，不能提供彈力推動碳刷和換向器接觸。導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。該電機原配彈簧材料為70 號鋼，改進后采用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 結語

綜上所述，雨刮器電機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故障和解決措施有一定的參考價值，可防止類似問題再次發(fā)生。但為使雨刮電機具有好的可靠性，產(chǎn)品設計初期需提出合理的設計方案，選用可靠的結構和材料，并進行充分的試驗驗證。

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

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