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        客車后視鏡自動清洗裝置設(shè)計

        2019-12-24 01:55:24閆青龍
        客車技術(shù)與研究 2019年6期

        閆青龍

        (江蘇常隆客車有限公司, 江蘇 江陰 214400)

        客車傳統(tǒng)后視鏡長期使用后鏡面上會布滿灰塵,嚴(yán)重影響駕駛員對車后的觀察效果,駕駛安全會受到影響。由于客車后視鏡安裝高度普遍大于1 800 mm,造成手動擦拭困難,勞動強(qiáng)度較高且清潔度較低[1],同時行車途中或雨雪天氣不能駐車清洗,使得鏡片清洗工作無法進(jìn)行。后來雖增加自動加熱功能,也僅能對雨水進(jìn)行蒸發(fā)干燥處理,并不能有效去除鏡片水漬以及車輛行駛過程中的泥土灰塵,嚴(yán)重影響駕駛員駕駛視線,危險系數(shù)增加[2]。本文介紹一種帶自動清洗功能的后視鏡,重點論述這種鏡片清洗裝置,能夠減小勞動強(qiáng)度,提高清潔度[3]。

        1 自動清洗后視鏡結(jié)構(gòu)組成

        為了解決傳統(tǒng)后視鏡存在的問題,通過對常見后視鏡結(jié)構(gòu)分析,設(shè)計出一種減小勞動強(qiáng)度的自動清洗后視鏡鏡片裝置,具體組成部件及結(jié)構(gòu)如圖1所示,細(xì)節(jié)如圖2所示。

        圖1 自動清洗后視鏡組成部件及結(jié)構(gòu)

        (a) 細(xì)節(jié)圖一 (b) 細(xì)節(jié)圖二

        該后視鏡具有傳統(tǒng)后視鏡所具備的所有功能及結(jié)構(gòu),同時增加鏡片清洗裝置。包含清洗組件、驅(qū)動組件及其他輔助組件,驅(qū)動組件作為動力輸出驅(qū)動清洗組件,并在其他輔助組件的作用下完成對鏡片的清洗工作[4]。

        1) 清洗組件結(jié)構(gòu)。清洗組件結(jié)構(gòu)組成如圖1所示,水泵安裝于后視鏡水箱內(nèi),其通過隱藏于后視鏡支架內(nèi)的注水管分別與鏡片上方4個出水噴頭相連接;清潔刮片采用無骨橡膠材質(zhì),使用卡扣插接于滑動支架上,并與鏡片表面相貼合(過盈配合)。

        2) 驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)。驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)組成如圖2所示,電機(jī)滑動槽與后視鏡殼體剛性連接;高扭矩電機(jī)安裝于電機(jī)滑動槽內(nèi)(電機(jī)可在滑槽內(nèi)滑動);半齒輪與電機(jī)軸通過花鍵配合連接;滑動銷穿過滑動支架裝配于半齒輪側(cè)面上;左右2條齒條與后視鏡殼體通過螺栓連接,并在不同狀態(tài)下分別與半齒輪相嚙合。

        3) 其他輔助組件。如圖1所示,容量傳感器緊固于水箱內(nèi)部,能夠及時檢測清洗液容量;后視鏡殼體上安裝有2個紅外傳感器,用于檢測鏡面清潔度。

        以上所有組件最終通過程序控制,完成對鏡面的清洗工作。

        2 自動清洗后視鏡工作原理

        具有自動清洗功能的后視鏡系統(tǒng)與傳統(tǒng)刮水器系統(tǒng)類似,但性能更優(yōu)。該裝置的突出特點為齒輪、齒條與凸輪組成機(jī)械機(jī)構(gòu),可以大大縮小結(jié)構(gòu)體積,而且清潔刮片行程更長。為避免雨刮臂停止?fàn)顟B(tài)下影響駕駛員視野[5],裝置通過對傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計使得雨刮臂在停止?fàn)顟B(tài)下不會占用鏡片可視區(qū)域。

        2.1 控制原理方面

        該裝置采用電動控制或自動控制,使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及控制,避免了模擬控制電路對元件參數(shù)的影響。當(dāng)紅外傳感器檢測到后視鏡上出現(xiàn)灰塵或雨水等污垢后,通過電信號方式傳輸?shù)絻?nèi)置集成線路(PLC)或類似中央控制元件[6]。內(nèi)部程序?qū)斎霐?shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,并作出相應(yīng)控制策略。首先啟動繼電器,整套清洗裝置上電工作;再依次啟動增壓水泵及傳動機(jī)構(gòu),噴淋清洗液,啟動清潔刮片;完成對鏡面清潔工作后,紅外傳感器反饋鏡面清潔程度,并傳遞停止信號,清潔刮片恢復(fù)原狀態(tài),控制操作結(jié)束[7]。

        2.2 機(jī)械傳動方面

        如圖2(b)所示,此傳動機(jī)構(gòu)由齒輪齒條機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)組成。在齒輪齒條機(jī)構(gòu)中,高扭矩低速電機(jī)作為該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器裝置,其與半齒輪相連,作勻速圓周運(yùn)動,持續(xù)輸出恒定轉(zhuǎn)矩,在一個周期內(nèi)半齒輪分別與左右齒條相嚙合,前期與左側(cè)齒條相嚙合旋轉(zhuǎn)0°~175°,此過程在齒輪齒條作用下凸輪機(jī)構(gòu)相對于齒條向下運(yùn)動,當(dāng)旋轉(zhuǎn)至175°后半齒輪與左側(cè)齒條開始分離,在175°~185°之間半齒輪與齒條保持分離狀態(tài);凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動到最低點,在摩擦力作用下保持相對靜止?fàn)顟B(tài)。此時清潔刮片在凸輪機(jī)構(gòu)作用下抖動,清除鏡片上塵土泥垢;半齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至185°后開始與右側(cè)齒條相嚙合,凸輪機(jī)構(gòu)反向運(yùn)動,到達(dá)360°后凸輪機(jī)構(gòu)處于最高點,齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)行一個完整周期[8]。不斷重復(fù)此過程,直至裝置停止工作。

        在凸輪機(jī)構(gòu)中,半齒輪轉(zhuǎn)動時,滑動銷在滑槽中作相對滑動??杉僭O(shè)半齒輪相對于齒條靜止,半齒輪轉(zhuǎn)動,0°~180°過程中滑動銷相對于半齒輪旋轉(zhuǎn)軸持續(xù)向下運(yùn)動至最低點[9]。當(dāng)旋轉(zhuǎn)至180°后滑動銷開始向上運(yùn)動并一直持續(xù)到半齒輪旋轉(zhuǎn)至360°,滑動銷運(yùn)動到該機(jī)構(gòu)最高點,完成該凸輪機(jī)構(gòu)的一個完整周期。

        清潔刮片的運(yùn)動行程為凸輪機(jī)構(gòu)與滑動銷行程總和。由于凸輪機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)相互配合,這種配合方式使得該機(jī)構(gòu)在有限的空間內(nèi)能夠最大化清潔刮片的行程范圍。

        2.3 具體運(yùn)行方式

        運(yùn)行整套系統(tǒng),傳感器檢測到污漬時,玻璃水從鏡片上端噴出,驅(qū)動器驅(qū)動傳動輪相對于固定齒條往返運(yùn)動,滑動銷在滑動槽內(nèi)滑動,并與滑動槽的側(cè)壁接觸,帶動清潔刮片在鏡面豎直延伸方向上直線往返運(yùn)動,清除鏡面上的灰塵[10];水泵不工作時,能夠自動斷流,防止清洗液流出。當(dāng)清洗液減少或耗盡時,內(nèi)部容量傳感器可在駕駛員液晶儀表臺頁面顯示缺液符號,提醒駕駛員添加清洗液[11]。

        3 結(jié)束語

        該客車后視鏡自動清洗裝置具有視野遮擋率低的突出優(yōu)勢,對后視鏡基本功能不會帶來任何影響,同時增強(qiáng)了電動控制機(jī)動性,能夠及時應(yīng)對車輛行駛過程中的突發(fā)狀況,大大降低了車輛行駛當(dāng)中的危險系數(shù)。該裝置已申報了國家實用新型/發(fā)明專利。

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