第四章 附属设施控制技术.ppt

1 第四章附属设施控制技术 2 一 电动车窗1 概述为了方便驾驶员和乘员开启车窗 现代轿车一般采用电动车窗系统 所谓电动车窗 是指其玻璃升降器能自动升 降门窗玻璃 即使在行车过程中也能方便地开 关门窗 减轻驾驶员和乘员的劳动强度 3 电动车窗系统主要由车窗 升降器 电动机 开关 主控开关和分控开关 和继电器等装置组成 4 5 有些汽车的总开关上还装有锁止开关 如将它断开 分开关就不起作用 为防止电路过载 电路或电动机内装有一个或多个热敏断路开关 用来控制电流 当车窗完全关闭或由于结冰而车窗玻璃不能自由运动时 即使操纵的开关没有断开 热敏开关也会自动断路 有的车上还专门装有一个延时开关 在点火开关断开以后约10min内或在车门打开以前 仍有电流供给 使驾驶员和乘客能有时间关闭车窗及操纵其他辅助设备 6 2 电动玻璃升降器电动车窗的玻璃机械升降机构的结构形式一般有绳轮式 交臂式 软轴式及液压式等 我国引进的乘用车中大部分采用绳轮式 如一汽奥迪 上海桑塔纳 神龙富康等 少部分是交臂式 如广州标致 和软轴式 如北京切诺基 7 以普遍使用的绳轮式电动玻璃升降器为例 它是由电动机 减速器 钢丝绳 导向板和玻璃安装托架等零部件组成 安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上 玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行 开启电动机 由电动机带动减速器输出动力 拉动钢丝绳移动玻璃安装托架 迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动 导向板 绳轮 8 传动路线 电机减速器钢丝卷筒钢丝玻璃安装槽板玻璃升降运动 导向板 绳轮 9 3 开关现代汽车的每个车窗都装有一个电动机 通过开关控制它的电流方向 使车窗升 降 一般都装有两套开关 一套装在仪表板上或驾驶员侧门上 为总开关 它由驾驶员控制每个车窗升降 另一套分别装在每个车窗中部或车门把手上 为分开关 由乘客进行操纵 10 每个车窗的电动机均要通过主控开关搭铁 电流不但通过每个车窗上的分控开关 还要通过主控开关 有的汽车在主控开关上安装断路开关 锁定开关 如将断路开关断开 各分控开关就不起作用 11 4 电动机电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器 这两者是组装成一体的 电动机是由双联开关按钮控制 设有升 降 关等三个工作状态 开关不操纵时自动停在 关 的位置上 按电动机是否直接搭铁可分为电动机不搭铁和电动机搭铁两种 电动机不搭铁的电路广泛采用永磁式电动机 通过改变电枢电流的方向 来改变电动机的旋转方向 实现车窗玻璃的上升或下降 12 13 而电动机搭铁的电路采用的是双磁场式电动机 双磁场绕组电动机有两个绕向相反的励磁绕组 一个是上升绕组 一个是下降绕组 每次励磁其中一个绕组 电动机的旋转方向是由励磁绕组决定 14 为防止电动机超载 在电动车窗系统的电路中或电动机内一般要设有断路保护器 电路断电器 断路保护器的作用是避免电动机因超载而烧坏 如车门玻璃处于全开状态或完全关闭状态时控制开关继续接通 或者玻璃在升降过程中被卡死 这时容易发生电流过大现象 使电动机通电时间过长而烧坏 15 电动车窗升降系统中断路保护器的触点一般为双金属片式结构 当车窗升降系统电路电流过大时 双金属片因温度上升产生翘曲变形而使触点张开 切断电路 当电路断开后 双金属片冷却 变形消失 触点再次闭合 16 5 电动车窗系统原理实例 17 18 1 车窗继电器的作用该车上的车窗玻璃升降都是电动的 欲升降其中任何一扇车窗玻璃 必须把点火开关转至ON档 使车窗继电器吸合 即没有驾驶员在场 不允许升降车窗玻璃 19 2 电动车窗总控制盘在驾驶员车门扶手上有一个电动车窗总控制盘 车门多路控制单元 车门ECU 就装在盘内 20 21 欲打开乘客侧 左后 右前 右后 任何一扇车窗时 将相应的开关往下推并一直按住 直到车窗降到所希望的位置再松手 若欲关闭车窗 则将相应的开关向后拉动并一直提住 当车窗达到所希望的位置再放开开关 22 23 3 自动升降开关在总控制盘中还有一个自动升降开关 AUTO 单独用来控制驾驶员侧车窗玻璃 便于驾驶员在驾驶车辆时操作 24 25 若欲完全打开驾驶员侧车窗 只需按下此开关 然后松手 车窗玻璃会自动降到底 若欲中途停住 不让车窗全开 可以短时拉起车窗开关 若欲完全关闭驾驶员侧车窗 应用力拉起车窗开关然后松手 车窗就会自动升到顶 若欲中途停住 不让车窗全关 可以短时按下车窗开关 车窗将在松开开关时停住 26 4 主开关 MAIN 主开关控制各乘客侧车窗电动机的电源 断开主开关 即切断搭铁回路 各乘客侧的车窗玻璃将不能升降 当车内有儿童乘客时 应断开主开关 防止他们无意中操作车窗受到伤害 27 5 重新设定当车辆的蓄电池电力耗尽或脱开时 或驾驶窗熔断丝 F7 熔断 自动开关 AUTO 的功能将失效 接好蓄电池或熔断丝后 要重新设定电动车窗系统 其步骤是 起动发动机 按下驾驶侧车窗开关直到车窗完全打开 向后拉动驾驶员侧车窗开关 将车窗完全关闭 接着拉动开关1 2s 28 6 工作过程各车窗玻璃的升降都是由永磁微型电动机执行的 经过蜗轮蜗杆减速增扭驱动车窗玻璃的支承机构 电动车窗总控制盘可以控制所有的车窗电动机 而在各乘员车窗旁的单个车窗开关只能控制本车窗的电动机 如果主开关 MAIN 在 OFF 位置 则只能升降驾驶员车窗玻璃 现以右后车窗电动机控制电路为例 说明其工作过程 其余类同 29 按电动车窗总控制盘上的右后车窗开关 上 提升 指令从 上 下 开关输入 经车门ECU调制成数字脉冲信号经A15端子从棕色传输总线进入驾驶员ECU 30 数字信号再被调制成开关信号电流从端子A7经蓝 橙线进入控制开关7的a继电器线圈 经4号端子和红 白线进入车门ECU的B2端子至主开关 MAIN 至端子B1搭铁 31 于是 继电器a触点吸合 右后窗电动机电流路线是 32 蓄电池正极 F41 F51 车窗继电器2的触点 F7 黄 黑线 右后窗开关7内的继电器a常开触点 端子1 绿线 右后车窗电动机 蓝 黑线 端子6 继电器b的常闭触点 端子4 红 白线 车门ECU的B2端子 MAIN主开关 端子B1 黑线 搭铁点551 蓄电池负极 电动机带动右后车窗上升 33 如果驾驶员发出 下 降 的指令 则是由驾驶员ECU的A19端子流出电流使继电器b的触点吸合 34 电流从F7流入开关7 后经b的常开触点 端子6 蓝 黑线 右后车窗电动机 绿线 端子1 继电器a的常闭触点 端子4 红 白线 车门ECU 主开关5 搭铁 电动机电流反向 所以下降车窗 35 如果驾驶员发出 下 降 的指令 则是由驾驶员ECU的A19端子流出电流使继电器b的触点吸合 驾驶员操纵右后车窗下降 36 如果由乘客自己控制右后车窗升降 则按下该扇车门上的开关 上升 或 下降 按钮 上 和 下 为联动互锁关系 上升时必然切断下降电路 反之亦然 继电器线圈a或b的电流不经驾驶员ECU 直接经车门ECU的主开关 MAIN 搭铁 即可升降车窗 乘客操纵右后车窗下降 37 这说明右后 右前 左后车窗只要点火开关接通 主开关接通 电路无故障 由乘客的开关7 11 12各自分别控制即可工作 乘客操纵右后车窗下降 38 39 7 防夹电动车窗电动车窗使用起来十分方便 但是如果驾驶员没有注意乘员的手或物件伸出窗口 就容易被上升的玻璃夹着 为此 现在许多轿车的电动车窗都增加了 触觉 和 视觉 防夹功能 所谓 触觉 就是当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上时 会自动停止玻璃上升工作 驱动机构中有电子控制单元 ECU 及霍尔传感器 脉冲发生器 时刻检测电动机的转速 当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU传送信息 ECU向继电器发出指令 使电动机停转或反转 下降 车窗也就停止上升或下降 40 这种车窗玻璃移动过程中的阻力变化与车窗玻璃到达终端的阻力是不一样的 后者阻力远较前者阻力大得多 因此控制方式也不一样 当车窗玻璃到达关闭的终端时 因阻力较大 电动机过载电流也变大 继电器靠过载保护装置会自动切断电流 一般设有玻璃升降终点的限位开关 当玻璃到达终端时顶开限位开关 电流被切断 电动机就停止运转了 41 所谓 视觉 是一套光学控制系统 它检测有无异物在电动车窗移动范围内 从而控制玻璃移动 无须异物直接接触到玻璃 这个光学控制系统的主要元件是光学传感器 它由红外线发射器和接收器组成 安装在车窗的内饰件上 能连续精确地扫描指定的区域 这个区域一般指车窗玻璃向上移动时 距离车窗开口框上边缘4 200mm范围内 一旦检测到有异物 传感器会把信息反馈至ECU ECU发出指令使电动机停止运转 由于这种装置小巧 装嵌隐蔽 控制技术先进 所以有人称之为 智能无接触防夹玻璃 一般普通轿车的防夹电动车窗只有 触觉 具有一定档次的轿车才有 视觉 如果有 触觉 和 视觉 二重监测 汽车防夹电动车窗就十分安全了 42 二 电动天窗1 传统通风问题长时间地驾驶车辆 车内的温度和空气质量的好坏对驾乘人员的舒适感以及驾驶安全性有着较大的影响改善车内温度和空气质量的方法主要有侧窗玻璃开度的调节 空调系统及其送风装置 天窗装置 开关侧窗玻璃 目的是为了通风换气 但效果不理想 其主要的问题是 造成气体旋流 空气的交换率差 空气沿着车身侧边流动 产生很大的噪声 从空气动力学方面考虑 气体旋流会降低车速 增加油耗 空调系统及送风装置在一定程度上可以调节车内的温度和湿度 但车内是一个封闭的空间 因而换气效果不理想 并会造成车内温度和湿度的分布不均匀 43 2 天窗原理打开天窗形成负压 在 虹吸效应 下 将车内的空气抽出 使混浊的热空气上升迅速流出车外 增加新鲜空气的流动 改善空气循环 均衡空气温度 从而改善车内的空气质量 达到换气的目的 44 3 作用 1 车厢内空气更加清新 舒适怡人 特别是行驶在高速公路上打开天窗 车内空气流通交换 自然风可在一定程度上替代汽车空调器的送风功能 从而有利于降低能耗 2 使用天窗除雾也很快捷 夏 秋两季 雨水勤 湿度大 车内外温差大 前挡风玻璃容易形成雾气 打开车顶天窗至后翘通风位置 可消除前挡风玻璃上的雾气 保证行车安全 3 使用天窗还有节能的效果 在太阳下曝晒1小时后 车内的温度会达到70度以上 如打开天窗 利用负压抽出燥热的空气换气降温 则比使用汽车空调降温快2 3倍 45 4 采光性好 轿车开设天窗后可以明显地提高车厢内亮度 减轻压抑感 振奋驾驶精神 扩增车厢内的虚拟空间 以增添乘坐情趣 5 造型美观 更显品味 用于轿车天窗改进 改装的成本不高 6 灰尘侵入少 轿车在行驶中打开天窗后 车内 外形成的负压 使车内的空气上升并迅速流出车外 沙尘侵入车厢比打开侧窗少 7 气动稳定性佳 在高速行驶中的轿车 打开天窗后不会改变车身的侧风稳定性 且空气动力损失亦小 8 噪声小 试验表明 轿车在行驶时打开天窗 要比打开侧窗时噪声小得多 46 4 常用天窗类型天窗一般分为外滑式和内藏式 外滑式天窗打开时 玻璃沿着滑轨支起到车顶上 这种天窗有的靠电动马达操纵的 也有手动的 内藏式天窗打开时 玻璃向后滑动收到车顶内部 与外滑式天窗比起来 内藏式天窗与汽车更加协调 浑然一体 47 48 外倾式天窗开启时向外向后倾斜 一般采用绿水晶玻璃 可阻隔99 9 的紫外线和96 以上的热能 分电动和手动两种 具有防夹 自动关闭功能 配有可拆式遮阳板 目前此类天窗在国内主要安装在夏利 捷达 富康 奥拓 普桑等轿车上 49 内藏式天窗开启时天窗有不同的弧度 一般采用绿水晶玻璃 具有防夹 自动关闭功能 配有独立的内藏式太阳挡板 目前此类天窗在别克 帕萨特 奥迪 红旗上最为多见 50 敞篷式天窗开启时天窗完全打开 由三层高品质的特殊材料组合而成 具有防紫外线和隔热的效果 此款天窗较为前卫 适合年轻人驾驶 51 52 日产汽车公司在它的千里马豪华轿车上安装了与整个车顶一样长的且不能移动的遮挡视线有色玻璃天窗 这种整体式天窗开起车来无压抑感 能够欣赏蓝天 白云 还可以享受更多的阳光 53 54 5 天窗的受力简析内藏式天窗一般在边框上有4到6个固定支撑点 用螺钉固定在汽车门的纵梁上 无须车顶承重 且形成第二次车体 不仅不会改变车顶结构 而且天窗的框架对车顶还有支撑加固作用 安装后 保证天窗的内外框架用12到16个螺钉夹紧在车顶上 使天窗与车顶基本上成一体 不对车顶产生局部应力变形 55 6 密封设计主动式 通过天窗与车顶之间的密封 密封条1 以及天窗玻璃与天窗开口处密封条的密封 密封条2 阻止灰尘及雨水等进入天窗及车身内部 56 被动式密封 排水 设计通过天窗玻璃周边的密封条与车顶翻边的密封接合 阻挡灰尘及大部分的雨水 同时 天窗总成内部需要设计有流水槽及排水导管 将少量从玻璃密封条与车顶接合处渗入的雨水排到车身外部 57 在天窗总成内部框架的4个拐角处各设计一个排水导管 排水导管连通流水槽 外接排水软管 前部的排水软管通过车身A柱 后部的排水软管通过车身B柱 将雨水导出车身 58 7 结构主要由天窗组件 滑动机构 驱动机构和控制机构组成 59 60 1 滑动机构如图2所示 主要由滑动螺杆 前 后枕座等构成 工作时 驱动电动机所产生的转矩由驱动齿轮传送给滑动螺杆 直至后枕座 根据驱动电动机的正转和反转 来决定向前滑动还是向后滑动 也就决定了车顶玻璃打开还是关闭 61 62 滑动机构再细分 由 前 后枕座 连杆 导向块 托架等组成 2个导向销安装在连杆的两侧 并可在导向槽内移动 63 斜升当后枕座向前移动时 导向销也沿导向槽向前滑动 连杆即按箭头A方向移动 从而斜升起车顶玻璃 斜降当车顶玻璃斜降开始时 后枕座按箭头B的方向收回与合拢 于是车顶玻璃便斜降下来 64 2 驱动机构如图4所示 驱动机构由电动机 驱动齿轮 凸轮 限位开关等组成 电动机通过蜗轮 中间齿轮1和中间齿轮2进行第一次减速 中间齿轮2将动力传递给驱动齿轮 进行第二次减速 然后驱动齿轮移动滑动螺杆 驱动齿轮同时将动力传送给凸轮 65 限位开关如图5所示 有限位开关1和限位开关2二个限位开关 它们的闭合与断开靠凸轮来检测车顶玻璃所处的位置 然后将此检测信号送给电子控制器 ECU 限位开关1检测车顶玻璃停止的位置 即在全关闭位置前约200mm 719英寸 处 限位开关2检测车顶玻璃在滑动过程中的全关闭位置 66 车顶开关车顶开关包括滑动开关和倾斜开关 见图6 工作中它们将开关信号送至电子控制器 ECU 滑动开关推向打开一侧 车顶玻璃便滑动打开 推向关闭一侧时它就作滑动关闭 在滑动关闭中 即使滑动开关处于关闭一侧 但一旦运行至全关闭位置前约200mm 719英寸 时 车顶玻璃的滑动便会立即停止 限位开关作用 一旦放松或再次推动滑动开关时 车顶玻璃便会完全关闭 当倾斜开关推向斜升 UP 一侧时 车顶玻璃便会斜升 推向斜降 DOWN 一侧时 车顶玻璃就会斜降 车顶玻璃是不会在同时既作倾斜又作滑动运动的 67 68 3 控制机构主要由天窗开关 继电器和电动机等组成 69 天窗开启电路当电动天窗开关置于开启位置时蓄电池正极 点火开关 电动车窗继电器熔断器 天窗开启继电器线圈 天窗开启开关 搭铁一负极 天窗继电器触点左边接通 70 电流 蓄电池正极一天窗开启继电器触点1一天窗电动机B号端子一天窗电动机A号端子一天窗关闭继电器触点3一搭铁 天窗电动机开始工作 天窗开启 71 天窗关闭电路当电动天窗开关置于关闭位置时蓄电池正极 点火开关 电动车窗继电器熔断器 天窗关闭继电器线圈 天窗关闭开关 搭铁一负极 天窗继电器触点左边接通 72 电流 蓄电池正极一天窗关闭继电器触点4一天窗电动机A号端子一天窗电动机B号端子一天窗开启继电器触点2一搭铁 天窗电动机开始工作 天窗关闭 73 8 电动天窗使用注意事项 1 在高速行驶过程中 车顶天窗不宜完全打开 因为那样会带来较大的风噪声 2 在长时间日照下停放车辆时 建议用户可将天窗太阳挡板拉到关闭位置 如有可能最好停入车库 以防止车内温度因长时间暴晒升高 损伤内饰 加速老化 3 电动天窗关闭过程中具有自动防夹功能 但出于保护电机要求 平时不要无故尝试 4 避免在灰尘较大 路面情况不好等情况下开启天窗 以免天窗轨道油脂遭到污染 造成机构受阻 零件过度磨损 堵塞天窗流水管道等现象 5 应定期检查天窗流水管是否畅通 并经常清洗车辆 洗车时建议用散射水流清洗车身 不要用高压集束水枪长时间近距离直接冲击天窗密封条 6 在机械洗车房洗车一定要将车顶天窗关闭到位 74 三 电动后视镜1 概述驾驶员在行车前或行车过程中通过后视镜观察车侧和车后情况时 有时需调节镜面以便获得最佳视野 对镜面与镜框固定的固定式后视镜 在调节视角时操作者用手直接调节镜框来完成 镜框与支架连接是可调节的 这种调节方式费时费力 很难方便地一次完成视角的调节 驾驶员需用手伸出车窗外调节 在行车 雨天等情况下调节很不方便 75 2 优点车辆在行车过程中难免发生一些意外事故 如车辆与车辆相擦 车辆与建筑物相擦 车辆与行人相擦等不经意的意外碰撞事件 后视镜作为安装在车辆上宽度最宽的零部件 在造成相擦的情况下 最易受到冲击 为了避免擦伤 也为了缩小停车泊位空间 研究人员想到了将镜框折叠的办法 电动后视镜是目前高档车上普遍使用的调节装置 驾驶员在车内通过按钮用电气装置控制转动部件来上下左右调节镜面达到所需视角 这样的操作轻松 快捷 方便 正确 76 3 功能介绍 1 折叠功能在车内即可借助电控装置将其折叠 这样车辆就可以通过狭窄地段 然后再将其恢复原位 也可在锁车时 外后视镜自动折叠 当打开钥匙门 外后视镜则自动打开 77 2 加热功能当司机在雾天或雨天行驶时 由于雾气造成的后视镜镜面的积雾 冬天积霜或雨水侵袭会造成司机对侧后方的视线不清 影响行车安全 驾驶员需伸出车窗外进行清洁镜面表面 这样极不方便 又是暂时措施 雾气及雨水又会马上使之模糊不清 因此 为了功能上的完备 驾驶的安全性及操作的方便性 设计采用加热除霜装置 当产生上述情况时 驾驶员就可方便地开启加热除霜按扭 其内部加热电阻随即启用 解除霜雾 78 3 防眩目功能防眩目后视镜一般安装在车厢内 它由一面特殊镜子和两个光敏二极管及电子控制器组成 电子控制器接收光敏二极管送来的前射光和后射光信号 如果照射灯光照射在车内后视镜上 电子控制器将输出一个电压到导电层上 导电层上的这个电压改变镜面电化层颜色 电压越高 电化层颜色越深 此时即使再强的照射光照到后视镜上 经防眩目车内后视镜反射到驾驶员眼睛上则显示暗光 不会耀眼 镜面电化层根据后方光线的入射强度 自动持续变化以防止眩目 当车辆倒车时 防眩目车内后视镜防眩功能被解除 右外后视镜自动照射地面 79 4 结构及工作原理结构桑塔纳2000型轿车电动后视镜结构如图6 8所示 主要由镜面玻璃 电动机 调整开关 传动机构 执行机构和壳体等组成 其中控制开关由旋转开关 摇动开关及线束等组成 80 控制开关桑塔纳2000型轿车后视镜采用电动控制 两侧的电动后视镜内各有两个永磁电动机 通过控制两个电动机的开关 可以获得二顺二反四种电流 即可使镜面产生上 下 左 右四种运动 以获得不同方位的位置调整 81 控制开关安装在左前门内侧把手上方 82 当点火开关置于ON时 将控制开关球型钮旋转 以选择所需要调整的后视镜 在控制开关面板上印有L R L表示左侧后视镜 R表示右侧后视镜 中间则是停止操作 选择好需要调整的后视镜后 只要上 下 左 右摇动开关的球型钮 就可以调整后视镜反射面的空间角度 调整工作完毕 可将开关转回中间位置以防误碰 83 原理典型电动后视镜由后视镜和后视镜内的2个永磁电动机以及霍尔集成电路等组成 霍尔集成电路产生模拟电压 对后视镜所在位置进行检测 而2个永磁电动机均可正反转 一个用于控制镜面垂直方向倾斜度 另一个用于控制镜面水平方向倾斜度 84 将后视镜选择开关逆时针 左转 或顺时针 右转 转动 可以选择左右后视镜 操纵后视镜控制开关 可以改变电动机电路电流的流向 进而变换电动机旋转方向 实现驾驶室左 右两侧后视镜上下或左右移动 达到调整后视镜位置的目的 后视镜中每个电动机均带有一个自动复位电路继电器 当后视镜到达行程极限位置时 自动复位电路断路器便将电路断开 使电动机停转 85 驾驶员通过组合开关s控制电动机的运动 实现后视镜上下 左右运动 86 电动机M34 1调整左外侧后视镜左右摇摆角度 电动机M34 2调整左外侧后视镜上下摇摆角度 电动机M33 1调整右外侧后视镜左右摇摆角度 电动机M33 2调整右外侧后视镜上下摇摆角度 同时 为叙述方便 将组合开关M分为三个具有独立控制功能的子开关S11 S21 S22 左 左右 左 上下 右 左右 右 上下 87 左侧后视镜的调整将组合开关旋钮旋向L 左 位置 开关S11的第3位接通 左外侧后视镜被选中 88 向上调整向上拨动组合开关s的旋钮 子开关S22的第l位接通 x路电源一熔断器一S22第1掷第1位一S11的第2掷第3位一电动机M342一S11的第3掷第3位一S22的第2掷第1位一搭铁一电源负极 左侧后视镜向上摆动 掷 掷 搭铁 89 向下调整向下拨动组合开关s的旋钮 子开关S22的第3位接通 x路电源一熔断器一S22第1掷第3位一S11的第3掷第3位一电动机M342一S11的第2掷第3位一S22的第2掷第3位一搭铁一电源负极 左侧后视镜向上摆动 掷 掷 搭铁 90 向左调整向左拨动组合开关s的旋钮 子开关S21的第3位接通 x路电源一熔断器一S21第2掷第3位一S11的第2掷第3位一电动机M341一S11的第1掷第3位一S21的第1掷第3位一搭铁一电源负极 左侧后视镜向上摆动 掷 掷 搭铁 91 向右调整向右拨动组合开关s的旋钮 子开关S21的第1位接通 x路电源一熔断器一S21第2掷第1位一S11的第1掷第3位一电动机M341一S11的第2掷第3位一S21的第1掷第1位一搭铁一电源负极 左侧后视镜向上摆动 掷 掷 搭铁 92 四 电动座椅1 概述座椅是与人接触最密切的部件 人们对轿车平顺性的评价多是通过座椅的感受作出的 因此 座椅是直接影响轿车质量的关键部件之一 作为人和汽车之间联系部件的座椅 对其性能的要求越来越高 现代轿车的驾驶者座椅和前部乘员座椅多是电动可调的 又称电动座椅 电动座椅是指以电动机为动力 通过传动装置和执行机构来调节座椅的各种位置 使驾驶员或乘员乘坐舒适的座椅 93 座椅由过去的固定式不可调的座椅发展到能够上 下 前 后和靠背倾斜度机械调节的座椅 今天又进一步发展到带记忆性的电子控制自动调节的座椅 从而提高了驾驶员和乘员乘坐舒适性 减少了驾驶员和乘员长时间乘车的疲劳 94 由于座椅是衡量轿车档次的重要依据 因此轿车设计师十分重视电动座椅的设计 从材料到形状 尽量做得完美无缺 在造型方面 充分考虑人体尺寸 人体重量 乘坐姿势和体压分布等因素 应用人体工程学的研究成果和先进技术 制造出乘坐舒适 久坐不乏的座椅 例如奔驰E级轿车的六向可调式电动座椅均按人体轮廓要求设计 能为人体的腰部和臀部提供最佳的横向支持 在材料方面 由于座椅还起到车厢装饰的作用 因此座椅面料的颜色要与车厢的总色调配合一致 除了质地优良 还要有良好的手感 使人们一坐上去就有一种舒适的感觉 95 从服务对象出发 电动座椅必须要满足便利性和舒适性两大要求 也就是说驾驶者通过键钮操纵 既可以将座椅调整到最佳的位置上 使驾驶者获得最好视野 得到易于操纵方向盘 踏板 变速杆等操纵件的便利 还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度 为了满足这些要求 世界汽车生产大国的有关厂家都竟相采用机械和电子技术手段 制造出可调整的电动座椅 过去的轿车以交通为唯一目的 今天的轿车设计思想则倡导人与车的融合 座椅就是这个设计思想中极其重要的环节 现代轿车座椅涉及到电子学 人体工程学 工业设计学等方面的领域 随着汽车技术的发展 轿车座椅巳从一个简单的部件发展到一个比较复杂和精确程度要求比较高的部件 96 调节和记忆功能带电子控制的电动座椅自动化程度高 它能够使座椅前后滑动 座椅的前 后部垂直上下的调节 座椅的高度调节 靠背的倾斜度调节 枕垫的上下调节 以及腰垫的调节等 这种座椅是靠电子控制的 有的还有记忆功能 它能把驾驶员调定的座椅位置靠电脑储存下来 以作为以后调节的依据 驾驶员需要调节时 只要按一下按钮即可按记忆自动调节到理想的位置 97 98 加热功能碳纤维作为高强度轻质量的新型材料早已应用到航空航天工业和容器制造业 但它作为导电体发热材料应用到汽车工业还是近几年的事情 在加装汽车座椅加热装置方面德国诺顿NOLDEN汽车新概念公司将最新碳纤维加热元技术应用推广到了极致 使任何一款汽车都可以加装含有这种技术的汽车座椅加热系统 从而使汽车驾驶更加舒适和提高汽车档次 99 在碳纤维加热技术上 人们在加热垫的整个加热区域上并 串联布满了许多微小的碳纤维网 如果有一根碳纤维在某处损坏 则结果只是在受损区域上有局部热损失 而加热垫其它部分仍然能够正常工作 这就使得加热垫可根据所需尺寸的大小进行裁剪 密布或折叠 100 它的另外一个更大的优点是 碳纤维加热垫热载荷明显小于传统的电阻丝加热垫 安装了此加热系统的座椅表面平整 能感到座椅的温暖和舒适 但感不到碳纤维的集中加热源 相反 由于电阻丝热载荷大 电阻布线分布稀疏 在加热垫的整个加热区域上电阻丝附近温度高 电阻丝之间温度低的现象 导致加热垫温度分布不均匀的缺陷 另外 碳纤维加热垫热量在整个座椅加热区域上均匀释放 温度分布均匀 并且舒适感强 对皮革座椅面料 热阻丝加热技术对座椅表面进行不同的加热 它将会使皮革座椅表面靠近热阻丝之处变干 进而褪色 101 汽车座椅应满足以下要求 在车箱内布置要合适 尤其是驾驶员的座椅 必须处于最佳的驾驶位置 按人体工程学的要求 必须具有良好的静态与动态的舒适性 其外形必须符合人体生理功能 在不影响舒适性的前提下 力求美观大方 座椅应成凹形 以防止汽车转弯时驾驶员及乘员横向滑动而滑出座椅 同时座椅的前部可适当高于后部 这样汽车制动时可阻碍驾驶员及乘员向前滑动 另外 座椅的面料应有适当的粗糙度 以增大驾驶员及乘员与座椅之间的摩擦阻力 增强乘坐的稳定性 采用最经济的结构 尽可能地减少质量 102 必须十分安全可靠 应具有充分的强度 刚度与耐久性 对可调的座椅 要有可靠的锁止机构 以保证安全 应有良好的振动特性 能吸收从车厢传来的振动 应具有各种调节结构 可适应不同驾驶员 乘员在不同条件下获得最佳位置 以提高乘坐舒适性 103 2 结构及原理电动座椅由座椅开关 电动机 传动机构 执行机构和控制电路组成 104 1 电动机多为永磁直流电机 一般多在5个以上 通过控制开关控制流经电机的电流方向 使电机有两个转动方向 以实现调整 105 2 传动及执行机构联轴节螺杆螺母 千斤顶 电机软轴减速装置执行元件齿轮齿条 106 2 传动及执行机构联轴节螺杆螺母 千斤顶 电机软轴减速装置执行元件齿轮齿条 107 2 传动及执行机构联轴节螺杆螺母 千斤顶 电机软轴减速装置执行元件齿轮齿条 108 3 调节开关及控制电路控制开关通常设在驾驶员操纵方便的地方 控制开关控制着流过电机的电流方向 109 不调节时 所有开关触点都断开 电机两端同时搭铁 进行方向调整时 按下某一开关 调节电机电路接通 进行座椅姿态调整 松开开关 座椅即保持调整好的位置不变 座椅前端向上调整 110 座椅前端向上调整 111 前端电机向上调整B6 A3 A4 112 用万用表连接A3和B6两个端子即可检测调节开关在此位置的性能 113 A3和A4两个端子分别接电源正负极即可检测电机的性能 114 座椅加热原理加热器开关处于断开位置 加热系统不工作 加热器开关扳到高位置 座椅和靠背线圈并联同时加热 快加热 高位指示灯亮 115 加热器开关扳到低位置 座椅和靠背线圈串联先后加热 慢加热 低位指示灯亮 116 带存储功能电动座椅工作原理带存储功能电动座椅系统主要包括电动座位ECU 倾斜ECU 电动座位开关 驾驶位置储存和复位开关 腰垫开关 位置传感器和电动机等 117 电动座位ECU和倾斜伸缩ECU 控制电动座位的电源通断 存储执行和复位动作 当收到来自电动座位开关的输入信号后 在ECU内的继电器动作 控制电动座位电机 座位的存储和复位由电驱动的和座位ECU之间的相互联系进行控制 118 电动座位开关 该开关接通时向ECU输入滑动 前垂直 后垂直 倾斜或头枕位置信号 119 驾驶位置储存和复位开关 通过倾斜和伸缩ECU将记忆和复位信号输送给座位ECU 120 腰垫开关 当开关接通时 电源输入腰垫电动机 开关控制电动机的转向和电流的接通和关断 该开关不接至ECU 而且调整位置不能储存在复位用的荐储器中 121 位置传感器 该传感器将每个电动机 滑动 前垂直 后垂直 倾斜和头枕 位置信号送至ECU 用作存储和复位 122 123 124 125 电动座椅各开关接通后 其信号送至电动座椅ECU 控制相应电机运转 使座椅实现滑动 前垂直 后垂直 倾斜 头枕位置的调整动作 同时滑动 前垂直 后垂直 倾斜 头枕位置的信号通过位置传感器送至电动座椅ECU 电动座椅ECU将这些位置信号送至倾斜与伸缩ECU中存储记忆并可复位 126 坐椅位置传感器要实现坐椅位置的记忆与恢复 则必须有坐椅位置传感器 它主要有两种形式 一种是滑动电位器式 滑动电位器式位置传感器主要由坐椅电动机驱动的齿轮 电阻丝以及在其上滑动的滑块组成 它的工作原理是 当电动机驱动坐椅的同时 也驱动齿轮2带动螺杆 驱动滑块1在电阻丝3上滑动 127 螺杆带动滑块在电阻丝上滑移 改变了电阻值 根据欧姆定律 电阻值的变化引起电压的变化 当座椅的位置调定后将电压输送给电子模块 驾驶员只要按下存储按钮 就能将选定的调节位置进行存储作为重新调节基准 使用时只要按指定的按键 座椅就会调节到预先选定的座椅位置上 128 另一种是霍尔式霍尔式位置传感器主要由永久磁铁 霍尔集成电路等组成 永久磁铁安装在由电动机驱动的转轴上 由于转轴的旋转而引起通过霍尔元件磁通量的变化 从而使霍尔元件产生霍尔电压 再经霍尔集成电路进行放大并处理 然后取出旋转的脉冲信号输入给ECU 129 图为自动坐椅位置的记忆与复位控制的流程图 位置传感器的霍尔集成电路每对应于约0 6mm滑动量时 输出1个脉冲 假定坐椅滑板的滑动量约为240mm作为标准 若坐椅位置调整好后 利用存储与复位开关进行存储操作 按下此开关 ECU内存的脉冲计数器便调置为零 以此存储坐椅状态 并作为坐椅和传感器位置信号计数的基准 130 即坐椅位置在此前 脉冲数 o 在此后 脉冲数 o 现假设仍从手动开关输入 电动机做正转或反转 坐椅在此基准位置上向前或向后移动 ECU对位置传感器输出的脉冲进行计数 如调整量为239 4mm 脉冲数为 1 如调整量为240 6mm 脉冲计数为 1 131 利用存储器与回位开关进行重复操作时 若ECU内存的脉冲数 o 则当前位置位于存储位置的前侧 所以电动机反转 坐椅向后方移动 这一动作一直持续到ECU计数脉冲数为零时 即一直到达存储位置为止 若ECU内存的脉冲数 O 则坐椅向前侧移动 直到ECU计数脉冲数为零 到达存储位置为止 132 五 雨刮器电动刮水器的作用是刮除风挡玻璃上的雨水 雪或灰尘 确保驾驶员有良好的视线 目前在汽车上广泛采用的电动刮水器 普遍具有高速 低速及间歇三个工作档位 而且除了变速之外 还有自动回位的功能 133 1 组成电动刮水器是由电动机 传动机构组成和刮水片三部分组成 电动机轴端的蜗杆驱动涡轮4 涡轮4带动摇臂6旋转 摇臂6使拉杆往7复运动 从而带动刮水片左右摆动 电动刮水器的电动机一般有永磁式和励磁式两种 而永磁式电动机结构简单 体积小 可靠性好 被广泛采用 134 1 5 刮片架 2 4 6 摆杆 3 7 8 连杆 9 蜗轮 10 蜗杆 11 永磁式电动机 12 支架 135 1 电枢2 永久磁铁磁极3 蜗杆4 蜗轮5 自动停位滑片 136 2 永磁式电动刮水器的电动机结构及原理 137 高低档为了实现电动机的高 低速档位工作 永磁式电动机一般采用三刷式电动机 直流电动机工作时 在电枢内的所有线圈中同时产生反电动势 每个小线圈都产生相等的反电动势 电动势的方向如图中所示 138 139 当开关S拨到低速档L时 在两个电刷B1 B3之间有两条并联支路 各有3个线圈 反电动势方向如图 当开关S拨到高速档H时 在两个电刷B2 B3之间也有两条并联支路 一个支路有2个线圈串联 另一个支路有4个线圈串联 但其中一个线圈的反电动势方向与另三个线圈的反电动势方向相反 由于反电动势的减小 使电枢的转速上升 重新达到电压的平衡 这样永磁式电动刮水器就得到了高 低速不同的工作档位 140 自动复位档 为了不影响驾驶员的视线 要求刮水器能自动复位 即不论在什么时候关闭刮水器开关 刮水片都能自动停在风窗玻璃的下部 图为刮水器自动复位装置的原理图 141 当电源开关接通时 把刮水器开关拉到 I 档时 电流从蓄电池的正极 电源开关 熔丝 电刷B3 电枢绕组 电刷B1 刮水器 I 档 搭铁 刮水器电动机低速运转 142 143 当刮水器开关拉到 档时 电流从蓄电池的正极 电源开关 熔丝 电刷B3 电枢绕组 电刷B2 刮水器 档 搭铁 刮水器电动机高速运转 144 当刮水开关推到 0 档时 如果刮水器的刮水片没有停在规定的位置 则电流经蓄电池正极 电源开关 熔丝 电刷B3 电枢绕组 电刷B1 刮水器 0 档 触点臂5 铜环9 搭铁 145 这时电动机将继续转 当刮水器的刮水片到规定位置时 触点臂3 5都和铜环7接触 使电动机短路 与此同时 电动机电枢由于惯性而不能立刻停下来 电枢绕组通过触点臂3 5与铜环7接触而构成回路 电枢绕组产生感应电流 因而产生制动扭矩 电动机迅速停止转动 使刮水器的刮水片停止在规定的位置 146 奥迪轿车电动刮水器与洗涤器电路图 刮水间隙控制器 刮水洗涤开关 3 洗涤电机4 刮水电机6 继电器 147 点动 Tip空挡 0间隙档 I低速档 1高速档 2洗涤档 Wa 148 奥迪轿车刮水器电动机是永磁式直流电动机 洗涤器由微型永磁直流电动机 离心式水泵 喷嘴 贮液罐和水管五部分组成 电动机与水泵一体内 149 150 间歇档当刮水器开关位于 I 档时 三极管VT导通 间歇控制器中的触点S2打开 S1闭合 电流由蓄电池正极 继电器 间歇控制器接线柱15 触点S1 接线柱53e 刮水器开关53e和53 刮水器电动机 搭铁 此时刮水器以低速档工作 151 当刮水器到达规定位置时 复位开关中触点S3与S4接通 即S3搭铁 使间歇控制器中31b为低电位 C点电位下降 三极管VT截止 间歇控制器触点断开 刮水器电动机停止工作 此时C2处于放电状态 随着放电过程的进行 C点电位升高 三极管VT又导通 刮水器电动机再次以低速工作 152 可见 C2的不断充电 放电 三极管VT就会导通截止反复翻转 如此形成间歇刮水过程 刮洗时间为2 4s 间歇时间为4 6s 153 点动档当刮水器开关位于 TIP 档时 刮水器电动机低速工作 松开刮水器开关手柄 开关自动跳回 0 档 刮水器在复位开关的作用下 回到规定的位置 154 风窗洗涤当刮水器开关位于 Wa 档时 风窗洗涤器和刮水器同时工作 洗涤器电机的电路为 蓄电池正极 继电器 熔断丝 刮水器开关53a和53c 洗涤器电动机 搭铁 于是洗涤器电动机带动水泵运转 将洗涤液喷洒到风窗玻璃上 与此同时 通过间歇控制器53C接柱 使得间歇控制器工作 刮水器电动机间歇档工作 155 156 3 刮水器的发展因为传统雨刷靠传动机械支架定位 有多个压力点 对于现代轿车的曲面风挡玻璃无法很好地适应 就会使得有些地方刷不干净 有水痕 而另外有些地方又刮得太狠 玻璃上有擦痕 在这些摩擦大的地方就会产生噪音 157 无骨雨刮器采用抗拉强度高 可塑性好的回火可焊接钢带 通过复杂的成形工艺 将钢带被制成弹性压条 作为无骨刮水器刮片的骨芯 取消了普通的铰链和支架 两个金属支架直接集成在橡胶结构内 不会产生划痕 橡胶和金属部件之间没有任何缝隙 因此任何时候都不会发出刺耳的刮擦声 158 无骨雨刷因为靠一整根导力条来分散压力 使得刮片各部分受力均匀 就不会出现上面的问题 在遇到冰雪 沙砾附着时更有优势 无骨雨刷没有 骨架 它靠雨刷自有的弧度和玻璃贴紧 因此其附着力更强 刷得也更加干净 安装时 无骨雨刷不用更换雨刷臂 只要更换雨刷片就可以了 如原装宝马无骨刮水器刮片用两种不同的橡胶制成 极薄的刮片双边缘用硬质天然橡胶制成 确保连续 彻底的清洁性能 脊部则采用较软的合成橡胶 确保极为平顺的刮片运动 159 智能雨刷器下雨时 雨水是成雨带一条一条分布的 所以在行驶时 雨量会不断变化 忽大忽小 时有时无 雨刷器太慢会刷不净雨水而遮挡视线 雨刷器频率太快也影响视线 这样就需要不断调整雨刷器的速度 否则对行车安全不利 而且风挡上面雨水少了会产生干刮的情况 产生噪音的同时 也容易磨花风挡玻璃和磨损雨刷片 160 随着科技水平的进步 现在越来越多的车型配备了雨量感应式自动 智能 雨刷器 这种新型雨刷器能够大大提高雨天驾驶的方便性和安全性 原来只在高档车上配备 目前正在从高档车向中挡车发展 161 智能雨刷器即雨刷器运动的快慢和雨量大小相适应 其工作原理是采用一个置于风挡顶部的传感器 车内后视镜后面 无需驾驶员干预 智能控制系统就可在下雨的时候 打开或关闭雨刷器并根据雨量大小调整其速度 当前风挡突然出现水雾时 比如在积水路面上超越大卡车 敏感度很高的传感器会及时启动雨刷器 来保证驾驶员视野而不会分散其注意力 双手也可以无须离开方向盘 也不用做任何操作 162 雨量传感器暗藏在前挡风玻璃后面 它能根据落在玻璃上雨水量的大小来调整雨刷的动作 因而大大减少了开车人的烦恼 雨量传感器不是以几个有限的挡位来变换雨刷的动作速度 而是对雨刷的动作速度做无级调节 它有一个LED的发光二极管负责发送远红外线 当玻璃表面干燥时 光线几乎全被反射回来 这样光电二极管 接收器 就能接收到很多的反射光线 玻璃上的雨水越多 反射回来的光线就越少 其结果是雨刷动作越快 163 雨量传感器能估算在一定时间内落在风档玻璃上的雨水量 自动雨刮器系统则根据雨量传感器信号决定需要的刮雨间隔 本装置由一个发光二极管和一个接收器组成 当天气干燥时 有一束光始终从一个传感器传到另一个传感器 光束的传播率为百分之百 如果玻璃湿了 光束的传播率不到百分之百 光束的方向就会发生偏移 偏移程度和雨水量成正比 其工作原理是 到达接收器的光越少 刮雨速度就越快 164 如东风标致307的雨刷器目前有两种 一种是传统闲歇式 由驾驶者依照雨势以及视线状况自己做调整 跟其它普通车上装的雨刷器不同之处是它能根据车速的变化来自动升降刮刷速度 因为在同样大小的雨量中 车速越快 迎面的雨水越多 而且如果停车 雨刷的减速运行也就减少了噪音 307的另一种雨刷器是感应式自动雨刷器 目前国内多使用于高级轿车上 利用光线在玻璃和雨滴之间运行出现的散射现象 借助光束反射回来的强度 就能自动判断玻璃上的雨水量 若感应到水滴 雨刷就开始动作 而且还会依照当时的雨量大小自动调整雨刷运行的速度 使驾驶者不用自己动手动脑 方便又安全 165 307已经把雨量和光线传感器