Limpiaparabrisas

Antecedentes

Los limpiaparabrisas se utilizan para limpiar el parabrisas de un automóvil para que el conductor tenga una vista sin obstáculos de la carretera. Un ángulo de limpieza típico para un automóvil de pasajeros es de aproximadamente 67 grados. Las hojas miden 30 a 76 cm (12 a 30 pulgadas) de largo y su longitud aumenta en incrementos de 5 cm (2 pulgadas).

Historial

La historia del limpiaparabrisas comenzó con la invención del automóvil. La mayoría de los vehículos de transporte no tenían limpiaparabrisas. Los carruajes y camiones tirados por caballos se movían a baja velocidad y no se necesitaba vidrio para proteger al conductor o los pasajeros o para actuar como cortavientos.

Los primeros limpiaparabrisas fueron cepillos. El inventor JH Apjohn ideó un método para mover dos cepillos hacia arriba y hacia abajo en un parabrisas de vidrio de placa vertical en 1903. En el mismo año, Mary Anderson ideó un brazo oscilante que barría la lluvia del parabrisas cuando el conductor movía una palanca ubicada dentro del parabrisas. carro. Anderson patentó su invención del limpiaparabrisas mecánico en 1905, y se convirtió en equipo estándar en 1913. Los motores eléctricos aún no se usaban para alimentar los elementos esenciales o accesorios de los automóviles, y el dispositivo de Anderson tenía un inconveniente. Sin otra fuente de energía, el conductor tenía que usar una mano para mover la palanca. La otra mano del conductor conducía el automóvil (ya sea con un volante o con un timón de dirección) y accionaba la palanca de cambios montada en la palanca y las empuñaduras de los frenos en el piso del automóvil o fuera del lado del conductor en el estribo.

Las tiras de goma reemplazaron a los cepillos como herramientas de limpieza en los limpiaparabrisas en 1905. Desafortunadamente, la peligrosa necesidad de que los conductores limpien los parabrisas mientras conducen no se eliminó hasta 1917. La solución fue usar un motor eléctrico para mover un solo limpiaparabrisas con una hoja de goma larga hacia atrás y adelante. El dentista hawaiano Dr. Ormand Wall inventó el limpiaparabrisas automático colocando un motor eléctrico en la parte superior central del parabrisas para que el limpiaparabrisas se arqueara hacia abajo sobre el capó del automóvil en forma semicircular o de arco iris. Los limpiaparabrisas fueron uno de los primeros dispositivos eléctricos en los automóviles después de que se desarrolló el motor de arranque eléctrico en 1912. La mayoría de los limpiaparabrisas de los automóviles antes de 1930 estaban emparejados y colgados de la parte superior del parabrisas. Fueron trasladados a la base del parabrisas a medida que los sistemas eléctricos se volvían más complicados.

Se agregaron lavaparabrisas a las palancas de encendido / apagado del limpiaparabrisas, y estos requirieron boquillas rociadoras frente al parabrisas, un tanque para líquido lavaparabrisas en el compartimiento del motor y conexiones eléctricas para coordinar estas operaciones. En 1962, Bob Kearns inventó el limpiaparabrisas intermitente con intervalos y velocidades que el conductor podía cambiar. El advenimiento de los sistemas electrónicos con fusibles e interruptores automáticos para operar, regular y coordinar componentes eléctricos amplió las posibilidades de limpiaparabrisas más diversos. Los limpiaparabrisas se agregaron a los faros en la década de 1980, lo que requería conexiones entre los sistemas de iluminación y limpiaparabrisas. En la década de 1990, se incorporaron microsensores en los parabrisas para detectar la lluvia en el parabrisas, activar los limpiaparabrisas y ajustar la velocidad y el uso intermitente según la cantidad de lluvia.

Materias primas

El fabricante compra todas las piezas a empresas que se especializan en la fabricación de piezas de aluminio y acero, palas de caucho, casquillos de plástico para las conexiones y los motores. Los limpiaparabrisas y los sistemas de limpiaparabrisas (con motores) son conjuntos diferentes; algunos fabricantes fabrican ambos, y otros sólo fabrican limpiaparabrisas.

Los eslabones de conexión y accionamiento y los pivotes que mueven los limpiaparabrisas están hechos de acero galvanizado. La galvanización es el proceso de aplicar un revestimiento de zinc al acero para protegerlo de la corrosión. Los brazos impulsores para barcos y vehículos utilizados en la industria marina están hechos de acero inoxidable que resiste los daños del agua salada. La suspensión del limpiaparabrisas y las garras también son de acero galvanizado. El recubrimiento de zinc galvanizado es más fácil de pintar que el acero sin recubrimiento. El acero también es el material en las partes pequeñas de los limpiaparabrisas, como arandelas, tornillos, tuercas, resortes y soportes.

El marco de la hoja está hecho de aluminio. Las palas están hechas de caucho natural o compuestos sintéticos. Algunas hojas de goma están compuestas de goma blanda en el borde limpiador (la superficie de la escobilla de goma) y goma firme que sostiene el borde limpiador en el resto de la hoja.

Otros materiales que componen las partes de los limpiaparabrisas son el caucho para las arandelas en los pivotes y los casquillos de plástico que recubren los orificios para conectar las partes del varillaje. La suspensión del limpiaparabrisas suele estar pintada de negro. Si el fabricante de limpiaparabrisas también fabrica sistemas de limpiaparabrisas, los motores se compran a subcontratistas. Los motores están contenidos en carcasas de acero e incluyen motores de imanes permanentes enrollados con alambre de cobre. Cada carcasa tiene conexiones para los cables eléctricos que forman parte del vehículo y los mazos de cables se suministran específicamente para operar los limpiaparabrisas. Cada motor también contiene uno o más circuitos electrónicos dependiendo de la sofisticación del sistema que controla el motor.

Diseño

Los limpiaparabrisas están diseñados y fabricados para eliminar el agua de un parabrisas. La mayoría de los automóviles tienen dos limpiaparabrisas en el parabrisas, y pueden tener uno en la ventana trasera y uno en cada faro. Las partes del limpiaparabrisas visibles desde el exterior del automóvil son la cuchilla de goma, el brazo del limpiaparabrisas que sostiene la cuchilla, una conexión de resorte y partes de los pivotes del limpiaparabrisas. El limpiaparabrisas tiene hasta seis partes llamadas puntos de presión o garras que son pequeños brazos debajo del limpiaparabrisas. Las garras distribuyen la presión del limpiaparabrisas a lo largo de la parte posterior de la cuchilla. Esto se describe como una barra de equilibrio con un sistema de suspensión, donde el limpiaparabrisas es la barra y las garras son los componentes de la suspensión. Las garras mantienen la hoja flexionada contra el parabrisas para distribuir la presión uniformemente para limpiar el vidrio a lo largo de la hoja. Más garras generalmente distribuyen mejor la presión y son adecuadas para parabrisas grandes o muy curvados.

Aunque la goma es la parte familiar de la hoja, la hoja en realidad incluye una tira de metal llamada marco de la hoja con una ranura a lo largo del marco y orificios de reemplazo en el marco. Los orificios de reemplazo brindan acceso para reemplazar la hoja de goma con un repuesto. La hoja de su marco de aluminio también se puede cambiar como una unidad.

Los dos limpiaparabrisas estándar generalmente se operan como un esquema en tándem de un solo motor con un limpiaparabrisas en el lado del conductor y otro ubicado cerca del medio del parabrisas que se mueve a través de la vista del pasajero. Los limpiaparabrisas están asegurados a pivotes. Un limpiaparabrisas y un pivote están montados en soportes en ambos extremos de una varilla larga llamada eslabón de conexión y, a medida que la fuerza del motor empuja el extremo del conductor del eslabón de conexión, a su vez mueve el otro limpiaparabrisas. El eslabón de conexión está unido a otra varilla larga llamada eslabón de transmisión cerca del motor del limpiaparabrisas. Un varillaje de resorte delgado ata el pivote al eslabón de transmisión para devolver el limpiaparabrisas a su posición de reposo o estacionamiento, abrazar el limpiaparabrisas cerca del parabrisas y mantenerlo unido al automóvil si los eslabones están dañados.

Entre el motor y el eslabón de transmisión, un sistema de articulación que consta de una leva (otra varilla corta) y un pivote, un eje de salida del engranaje y un engranaje helicoidal controla la fuerza del motor entregada al brazo de transmisión. El engranaje helicoidal reduce la velocidad del motor mientras multiplica su par (fuerza). El engranaje permite que un pequeño motor produzca suficiente fuerza para mover las hojas a través del vidrio. Esta descripción se basa en el uso de un solo motor para impulsar ambos limpiaparabrisas. Si un motor alimenta cada limpiaparabrisas, se necesitan más eslabones para mover los dos limpiaparabrisas juntos en el llamado sistema de motor unificado.

Esta fuerza multiplicada es necesaria para acelerar las palas para que no se detengan en ambos Sistemas de limpiaparabrisas. extremos de su movimiento, para resistir la fricción de la goma contra el vidrio, para resistir la fricción de la goma sobre la suciedad del vidrio y para oponerse a la presión del viento sobre el parabrisas.

El esquema tándem es el más común porque las hojas producen áreas despejadas superpuestas en el parabrisas con la mayor superposición frente al conductor. Un esquema opuesto con dos palas comienza con ambas palas en el parabrisas hacia los lados del automóvil, y las palas se superponen cuando ambas giran hacia el centro del parabrisas. También se utiliza un solo limpiaparabrisas que se balancea en un arco desde el centro del parabrisas. El limpiaparabrisas controlado con un solo brazo es el más complejo; a medida que pasa por encima del vidrio, el brazo del limpiaparabrisas se alarga hacia los lados del automóvil y se retrae nuevamente mientras apunta directamente hacia el centro del parabrisas. Cada uno de los dos limpiaparabrisas en los esquemas operativos en tándem y opuestos y el único limpiaparabrisas en el esquema de un solo limpiaparabrisas forman un arco con un solo radio y, por lo tanto, se denominan limpiaparabrisas de brazo radial. El limpiaparabrisas controlado con un solo brazo produce un arco de radio múltiple.

El motor eléctrico, el engranaje helicoidal, el eje del engranaje, la leva, el eslabón de transmisión y los pivotes están integrados en la parte inferior del tablero. El eslabón de conexión y los pivotes del limpiaparabrisas están ubicados debajo del parabrisas y detrás de la moldura de moldura. Los limpiaparabrisas llamados limpiaparabrisas deprimidos también descansan detrás de la moldura cuando no se están utilizando. Los limpiaparabrisas no presionados se encuentran por encima de la moldura del parabrisas incluso en reposo y son visibles desde el exterior del automóvil y desde el compartimiento de pasajeros. En el compartimiento de pasajeros, la palanca de encendido / apagado del limpiaparabrisas generalmente está unida a la columna de dirección. Cuando se encienden los limpiaparabrisas, un circuito electrónico dentro del motor del limpiaparabrisas lo enciende. Cuando se apagan los limpiaparabrisas, el circuito detiene la alimentación del motor del limpiaparabrisas. El funcionamiento intermitente de los limpiaparabrisas es básicamente un breve período de encendido y apagado del motor del limpiaparabrisas que también regula el circuito.

El
proceso de fabricación

1. Los fabricantes de limpiaparabrisas tienen grandes existencias de materiales proporcionados por subcontratistas. A medida que se reciben los materiales, los inspectores de recepción confirman que los tipos y cantidades de piezas son correctos, compilan un inventario y almacenan las piezas.
2. El trabajador comienza armando el eje de pivote para cada limpiaparabrisas. El eje de pivote está hecho de un conjunto de sujetadores y espaciadores que sujetan el brazo del limpiaparabrisas de forma segura mientras le permiten pivotar y barrer el ángulo de barrido del diseño. El conjunto del eje incluye el eje de pivote en sí y (desde el extremo cerca del eslabón de conexión pequeño hasta la punta del eje) una arandela de goma, arandela de metal, tuerca, tapa de tuerca, destornillador moleteado, arandela y tuerca ciega. El destornillador moleteado es un tipo de tuerca con rebordes en los lados que sujetan cualquier accesorio. El brazo del limpiaparabrisas se asentará en el destornillador moleteado, lo que evita que se mueva de su posición en el eje, y la arandela y la tuerca ciega sujetan el brazo sobre el eje. Luego, el eje de pivote se une al eslabón de conexión pequeño con una arandela y un clip de resorte. Se puede insertar un pasador en el eje del pivote en cualquiera de las tres posiciones del pasador cuando el eje está unido al eslabón, según el diseño del pivote y del eslabón.
3. Para un esquema de limpiaparabrisas de un solo brazo, se fija un soporte de acero galvanizado en forma de U al eslabón de conexión pequeño en el único eje de pivote con dos tornillos de eje. El otro extremo del soporte se conectará al enlace de transmisión más adelante. Para un esquema con dos limpiaparabrisas, el eslabón de conexión pequeño para el limpiaparabrisas en el lado del pasajero se une con un soporte al extremo del eslabón de conexión más largo con tornillos de eje. De manera similar, se coloca un soporte en el eslabón de conexión pequeño para el limpiaparabrisas del lado del conductor, y se fija al extremo opuesto del eslabón de conexión más largo. Posteriormente, este extremo también se adjuntará al enlace de la unidad.
4. El enlace de la unidad se conectará al motor en el siguiente paso. El motor con la reducción del engranaje helicoidal y otras conexiones es un artículo de stock proporcionado por un proveedor, y el fabricante del sistema de limpiaparabrisas no le hace ningún cambio. El eslabón de transmisión debe asegurarse con precisión en la leva (brazo de transmisión) en el extremo del eje del engranaje para que el limpiaparabrisas barra correctamente, pero también para que pueda estacionarse en la posición correcta debajo de la moldura del automóvil. La conexión entre la leva y el enlace de transmisión se arreglará usando otro soporte llamado soporte de espejo.
5. Para establecer el ángulo entre el enlace de transmisión y la leva y el motor, el motor, la leva, el soporte del espejo y el enlace de transmisión se colocan dentro de un juego de troqueles. El juego de matrices es un patrón en forma de contorno hecho de acero con áreas ajustadas para las cuatro partes. Los fabricantes de sistemas de limpiaparabrisas tienen una colección de juegos de matrices con varios ángulos para el montaje. Un motor de sistema tándem. el enlace de transmisión al motor. El soporte se coloca en el enlace de transmisión con un juego de tornillos. Luego, el soporte se adjunta a la leva.
6. Una vez establecido el ángulo, se comprueba que la leva encaja con el eje de transmisión. Se agregan arandelas espaciadoras (si es necesario) entre la leva y el eje de transmisión, y los dos se conectan con un juego de tuercas y tornillos de motor. Para un esquema de limpiaparabrisas único, el soporte con el eslabón pequeño y el pivote se atornilla en el eslabón de transmisión. Para un esquema con dos limpiaparabrisas, el soporte en el extremo del eslabón de conexión largo que también soporta el pivote del lado del conductor y el eslabón de conexión pequeño se sujeta al eslabón de transmisión.
7. En los pasos finales para ensamblar el sistema de limpiaparabrisas, se agregan varillajes hechos de resortes para conectar cada eje de pivote al eslabón de transmisión. Los brazos y las escobillas del limpiaparabrisas están conectados a los pivotes. El arrancador del motor también se mueve a la posición de estacionamiento y los limpiaparabrisas se colocan en sus posiciones de estacionamiento.
8. Si el cliente está comprando sistemas de limpiaparabrisas, se pueden incluir accesorios. Un sistema de lavadoras con botellas de agua, tubos y controles para el tablero es el conjunto de accesorios más común. Con el motor se proporciona un mazo de cables con los controles de la lavadora y las otras conexiones eléctricas para los limpiaparabrisas.
9. Los limpiaparabrisas terminados se someten a una inspección de control de calidad final como se describe a continuación y se transfieren al área de empaque. Dependiendo de los artículos solicitados, cada juego que consta de limpiaparabrisas, un sistema de motor y accesorios se incluye en una caja con información de funcionamiento, mantenimiento y devolución.

Las cajas separadas se empaquetan y empaquetan en cajas de envío si el cliente pidió varios artículos.

Control de calidad

Durante el montaje, los operarios observan las condiciones de las piezas durante su trabajo, pero su única actividad específica de control de calidad es comprobar el funcionamiento de los motores encendiéndolos para asegurarse de que arrancan y escuchando los sonidos que emiten como indicaciones de rendimiento.

La última inspección se realiza cuando los conjuntos están completos y antes de que se empaqueten los limpiaparabrisas y los sistemas. El director de fabricación o los inspectores de control de calidad final observan el aspecto general de los conjuntos, confirman que los limpiaparabrisas se han dimensionado y se han inclinado correctamente para su barrido y verifican que los conjuntos estén en la posición de estacionamiento. El director o los inspectores también verifican que los accesorios correctos estén listos para ser empaquetados con los ensamblajes.

Subproductos / Residuos

Pequeñas cantidades de restos de acero y aluminio de recortes o piezas rechazadas o dañadas se recogen en contenedores y se venden a distribuidores de salvamento que, a su vez, los venden a los fabricantes de metales que funden la chatarra para su reciclaje. Los embalajes de las piezas recibidas también se recogen y reciclan.

El futuro

A partir de 2002, los limpiaparabrisas y los sistemas de limpiaparabrisas están evolucionando debido a los cambios en los automóviles y otros vehículos, las mejoras técnicas y la demanda de los consumidores. Las escobillas del limpiaparabrisas miden hasta 30 pulgadas (76 cm) de largo, lo que crea más resistencia a medida que limpian el parabrisas. Se están desarrollando pantallas de visión nocturna para parabrisas, que también aumentan la resistencia y cambian las dimensiones necesarias para los limpiaparabrisas. Las hojas se están mejorando con caucho cada vez más flexible, las llamadas "botas" que se ajustan alrededor de las hojas para evitar la entrada de hielo y nieve, y revestimientos antiadherentes en los bordes de la escobilla de goma de las hojas para evitar que el aceite y la cera se adhieran y envejezcan.

También se está incrementando el voltaje de los sistemas de motor para alimentar limpiaparabrisas más largos y más accesorios. Los ingenieros están investigando sistemas totalmente automatizados que no requieren ninguna acción por parte de los conductores para iniciar y detener los sistemas de limpiaparabrisas. Los inventores esperan que las capacidades de los sensores de detección de lluvia disponibles a fines de la década de 1990 se amplíen para hacer que los limpiaparabrisas limpien los parabrisas sucios sin lluvia, por ejemplo. Los limpiaparabrisas se encuentran entre los dispositivos automotrices más confiables:la vida útil de un sistema de limpiaparabrisas es de 1,5 millones de toallitas.

Dónde obtener más información

Libros

Billiet, Walter E. y Leslie F. Goings. Sistemas eléctricos automotrices. Alsip, Illinois:American Technical Publishers, Inc., 1970.

Clymer, Floyd. Esos maravillosos automóviles antiguos. Nueva York:Bonanza Books, 1953.

Día, John. El libro de Bosch sobre el automóvil. Nueva York:St. Martin's Press, 1976.

Halderman, James D. Sistemas eléctricos y electrónicos de automoción. Englewood Cliffs, Nueva Jersey:Prentice Hall, 1988.

Setright, L. J. K. e Ian Ward, ed. Anatomía del automóvil. Nueva York:Crescent Books, 1977.

El mundo de los automóviles:una enciclopedia ilustrada del automóvil. Vol. 22. Nueva York:Columbia House, 1974.

Otro

Página web de Anco. Diciembre de 2001. .

Página web de Cleveland Ignition Co. Diciembre de 2001. .

Gillian S. Holmes