Регистрация Войти
Вопрос

Что удерживает автомобильное стекло от падения?

Я пытался разобраться, как работает механизм стеклоподъемника в автомобиле, будь то ручной или электрический стеклоподъемник. Я хочу знать, почему он не падает под действием силы тяжести. Может ли кто-нибудь дать мне ссылку на анимацию или изображения, которые объясняют, почему он остается устойчивым?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/32694/what-stops-a-car-window-from-falling-down
1
+ Читать

19 Комментариев

  1. Червоточина или трение.



    Червоточина:



    Червячный привод — это необратимый механизм. Это значит, что при вращении входного вала (червяка) будет вращаться и выходной вал (шестерня), но если вы попытаетесь повернуть шестерню, она не сдвинется с места. Такое решение чаще всего встречается в окнах с электроприводом, потому что червячный привод по своей сути имеет очень высокое передаточное число: при полном обороте червяка шестерня поворачивается только на один шаг. Это удобно, если у вас небольшой электродвигатель, который обычно имеет высокую частоту вращения, но низкий крутящий момент. Червячная передача здесь служит и для передачи, и для блокировки.



    Трение:



    Всё просто. Весь механизм достаточно «жёсткий», чтобы оставаться на месте. Такое решение чаще всего встречается в окнах с ручным управлением. Здесь нет червячной передачи, потому что, в отличие от электродвигателя, человеческая рука, вращающая рукоятку, обеспечивает низкие обороты, но относительно высокий крутящий момент, поэтому нет ни необходимости, ни места для таких передач с высоким передаточным числом. В старых автомобилях, за которыми не ухаживали, когда оконный механизм изнашивается и разбалтывается, он может прийти в такое состояние, что частично опущенное окно опустится полностью, как только вы отпустите рукоятку.



    «Частично опущенное» положение важно, потому что без червячной передачи требуется дополнительная функция: в самом верхнем положении срабатывает дополнительный запорный механизм. Таким образом, в этом случае вес стекла поддерживается запором. Без запора окно всегда можно было бы опустить силой, как это можно сделать, когда оно приоткрыто.

  1. Червячный привод в двигателях или ручных кривошипно-шатунных механизмах имеет чётко определённые «входной» и «выходной» валы. Если вы попытаетесь сдвинуть «выходную» часть привода, ничего не произойдёт. Посмотрите примеры на https://en.wikipedia.org/wiki/Worm_drive, и вам станет интуитивно понятно, почему иначе быть не может.

  1. В каждом окне есть так называемый регулятор окна (вот его изображение):



    введите описание изображения здесь



    Само окно крепится к оконной направляющей. Это позволяет ему оставаться неподвижным и ровным при движении вверх и вниз. Как видите, внизу есть шестерни, которые соединяются с двигателем (или рукояткой, если механизм ручной) и не дают всей конструкции опуститься сразу. Поэтому он называется регулятором, так как регулирует расстояние, на которое может сдвинуться окно. Двигатель оснащён ограничителем, который позволяет ему двигаться только в одном направлении.



    Во многих новых автомобилях для регулировки стеклоподъемников используются тросы, но принцип работы практически не отличается. Вот пример изображения троса первого типа:



    введите описание изображения здесь



    Имейте в виду, что каждый производитель делает что-то своё, и все они выглядят немного по-разному, но принцип работы практически одинаков.
  1. По сути, червяк может вращать шестерню в любом направлении, но шестерня не может вращать червяка
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 Я имел в виду обратимость, как в термодинамическом процессе. Например, двигатель внутреннего сгорания не является обратимым, потому что нельзя повернуть кривошип, чтобы получить газ, в то время как некоторые электродвигатели обратимы, потому что они могут работать и как генераторы. Возможно, для этого есть более подходящее английское слово, но я его не знаю.
  1. Спасибо за ваши старания, ребята. Хотя я и предполагаю, что внутри стеклоподъемника, изображенного на картинке выше, находится червячный привод, мне бы хотелось увидеть подтверждение того, что это действительно так, где-нибудь в интернете. Лучше, если это будет ручное, а не электрическое окно, чтобы его можно было хорошо рассмотреть.
  1. auto.howstuffworks.com/power-window1.htm Подтверждено. Спасибо всем. Вы раскрыли правду, и очень жаль, что червячные передачи должны выдерживать нагрузку, учитывая, что они никогда не бывают прямозубыми. Кроме того, Google — отстой, потому что нужно знать ответ, прежде чем искать информацию. Например, попробуйте найти ответ на мой вопрос в Google, не вводя «червячная передача» или «червячный привод». Если кто-то сможет это сделать, я буду ОЧЕНЬ впечатлён. PS. Не переходите по ссылке на эту страницу, которую вы сейчас читаете ;)
  1. Однако червячный привод является реверсивным. Как ещё окно могло бы опуститься, а затем подняться? Может быть, вы хотели бы перефразировать то, что сказали, чтобы выразиться точнее?
  1. Спасибо AnoE и Gusdor. Если бы я не знал, что такое червячный привод и что он обеспечивает снижение скорости примерно в 14 раз для передачи крутящего момента и удержания, то мне, вероятно, потребовалось бы больше информации о том, где он находится на изображениях выше, как говорит Gusdor. Насколько я могу судить, мы все предполагаем, что в моторе стеклоподъемника используется червячный привод. Есть ли где-нибудь в интернете ссылка, подтверждающая это? Я имею в виду, есть ли доказательства того, что в моторах стеклоподъемников или рукоятках автомобилей используется система червячного привода?
  1. Как так, Гасдор? Мне кажется, всё предельно ясно.
  1. Этот ответ можно было бы улучшить, добавив описание того, как червячный привод применяется в конкретном случае.
  1. Agent_L, в своём комментарии выше вы упомянули, что в ручных (с поворотной рукояткой) автомобильных окнах не используется червячный привод. Это почти наверняка неверно. Независимо от того, что приводит в движение резьбовой винт — человеческая рука или электромагнит, во всех случаях используется червячный привод. Вспомните, как работает колок на гитаре. Для этого не нужен мотор. Но спасибо за лучший ответ в целом. Кроме того, я не считаю, что удерживающий тормоз в червячной передаче работает за счёт трения — он скорее фиксирует вращение, как КЛЮЧ на зубце цилиндрической шестерни.
  1. Для меня это очень плохо, потому что я ищу механический удерживающий тормоз с передаточным числом 1:1, а в червячных передачах обычно используется передаточное число около 14:1. Это плохая новость для моего робота-каратиста, которому при отключении питания придётся либо выполнять тайцзи, либо падать. Если оставить серводвигатели или шаговые двигатели включёнными, они могут сгореть или привести к расплавлению цепей. Тогда остаётся только тайцзи :(
  1. @Agent_L — мне жаль, что для вас это не очевидно. Может быть, мы продолжим обсуждение в The Pitstop, нашем чате.
  1. @Agent_L — Серьёзно, вам стоит перечитать мой ответ, в котором я объясняю, что такое шестерни и т. д. Не волнуйтесь. Это просто ответ.
  1. @Agent_L — я ответил на вопрос автора и не только. Даже то, что вы предлагаете, можно легко объяснить. Регулятор регулирует ход окна... если это не гарантирует, что окно не опустится до упора, то я не знаю, что может. Учитывая это, я не совсем понимаю, к чему вы клоните.
  1. @HandyHowie В ручных механизмах нет червячной передачи, но они тоже не ломаются. (ну ладно, иногда ломаются, если машина старая, а дорога неровная : )
  1. Я думаю, что одним из ключевых механизмов, который не даёт гравитации заставить двигатель вращаться, а затем опускает окно, является червячная передача в редукторе электродвигателя.
  1. Большое вам спасибо, Paulster2, за все ваши усилия по демонстрации регуляторов, которые удерживают стекло в стабильном положении, чтобы оно не перекашивалось. Но, как я и боялся, Agent_L назвал истинную причину работы механизма фиксации: внутри стеклоподъемника (той части, которая отвечает на вопрос, но скрыта во всех объяснениях во ВСЕМ интернете!!!) находится, ВЕРОЯТНО, винт с резьбой, который работает как колок для настройки гитары на шестерне, изображенной выше. Всё остальное — это просто регуляторы, которые не дают окну отклоняться влево или вправо.
Вы уже ответили на этот вопрос