Ford 雨刷馬達分解研究

先前 Windstar 前檔雨刷馬達拆裝 曾介紹過連襟的 Windstar 雨刷馬達的問題，後來上 ebay 買回副廠全新馬達給連襟帶回台北更換。這是新雨刷馬達的外觀，黑色的馬達外蓋與總成金屬座之間沒有多餘的防水膠塗布。

而這張則是全新馬達的靜位開關座與總成金屬座之間也沒有多餘的防水膠塗布。

但是連襟從台北維修技師處帶回的馬達在這兩個接面上塗布了很多防水膠，拆卸不易。下圖便是首次拆開後的模樣。上部有一個棕色的被動大齒輪與帶動雨刷臂連動支架的中心軸契合在一起。可看出大齒輪已經有一些龜裂，齒輪龜裂的原因不明，但是等龜裂更嚴重後，中心軸便會脫離大齒輪的箝制，使得雨刷馬達無法正常運轉。目前這個大齒輪的功能還是正常。

這是靜位開關的外蓋部份。

花了不小的功夫才將靜位開關蓋整個撬開，難的不是那五個卡榫，難的是那一圈黑色防水膠黏得很緊。下圖中的白色組件就是靜位開關本身，至於左下角的三根 Pin 腳由上而下分別是 Pin 5 Hi Speed Power，Pin 4 Low Speed Power，Pin 3 Groud 接地。

上圖中白色的靜位開關是由兩個黑色塑膠桿被高溫加熱壓接固定住的。

靜位開關蓋打開後，想要檢查一下碳刷磨損狀況，必須將馬達外蓋拆卸。馬達外蓋由兩顆星型螺絲鎖住。這邊先提醒一點，也就是馬達外蓋拆裝時要注意蓋子的方向，原因晚一點再解釋。另外，因為蓋子內壁有兩顆強力永久磁鐵在，如果沒有特別處理，則會將馬達轉子連同驅動蝸輪一同拔出。處理方法便是在下圖中的驅動蝸輪與被動大齒輪之間塞入一隻牙籤頂住。在拆卸完兩顆星形螺絲後，再用薄刀片將黏合的黑膠先環狀切割一圈，然後用一字起子撬開，便可用手將馬達圓筒外殼拔出來。

這張是當初首次拆卸時，沒有用牙籤固定蝸輪的情況下，將馬達外蓋拔出時，外蓋內壁的強力磁鐵會將馬達轉子一起吸出來。

這張是馬達轉子與馬達外殼之間的狀況。

這是將馬達轉子拔出來後的模樣，轉子上的換向器電極狀況還不錯。

碳刷磨耗狀況也很正常，碳刷大概還有 8 成的長度，碳刷電纜的端部是用金屬套管套在電路板 Pin 腳上，碳刷可以單獨更換。電路板與金屬馬達本體之間還有一個密封環，用來隔絕馬達電路控制部位與雨刷馬達齒輪部的潤滑油脂與水氣，轉子拆卸後組裝時，要注意該密封環是否位於正中央。特別注意這張圖片中，碳刷是被捲曲彈簧推擠出去。

當初研判靜位開關有不明的損壞狀況，所以這次便繼續將靜位開關拆卸分解。先用刀片將下圖中的黑色塑膠壓接扣切除。

然後便可將開關撬出來，白色滑動桿本身有一個卡榫，會連動下方的切換盤轉動。而中間那個奇怪的三環金屬片是壓縮彈簧，會將切換盤抵住，讓切換盤上的電極片與靜位開關之電極密接導通。如果這個彈簧的彈力喪失，則靜位開關的電極無法正常導通，則靜位開關的功能也會喪失。

取下彈簧片後，露出切換盤。

切換盤上的電極片設計成在不同的旋轉角度時，會讓其下的三個電極中的兩個導通。

下圖中的靜位開關三個電極分別是 12 點鐘方向的 Pin 3 恆接 Ground，4 點鐘方向的 Pin 1 Park Signal，8 點鐘方向的 Pin 2 恆接 +12v。當靜位開關的滑動桿位於中央位置時，會導通 Pin 3 及 Pin 1，讓 Park Signal 輸出  Ground 接地訊號，也就是雨刷歸位完成。當滑動桿位於最外圍時，會導通 Pin 2 及 Pin 1，讓 +12 v 的電由 Pin 1 輸出，提供雨刷不在 Park 時之持續運轉動力。

詳細的電路運作，請見 Ford 雨刷馬達控制電路 這邊的說明。

至於當滑動桿位於最內圈時，會有哪些 Pin 腳會導通？因為我拆卸的這顆雨刷馬達之 Pin 2 腳斷裂遺失，再加上腦袋瓜中的 2D 圖像旋轉處理機制短路，又不想拆卸我的 Taurus 備用雨刷馬達之靜位開關研究，這部份就掠過不研究了。

下圖大齒輪內，我用藍筆註記了當齒輪在順時鐘轉動時，滑動桿的位置會在內圈與中央 Park 位置切換。而當大齒輪逆時鐘轉動時，滑動桿的位置會在外圈與中央 Park 位置切換，也就是紅筆註記的軌跡。現在看到的齒輪轉動方向與背面的雨刷馬達中心軸 (也就是帶動雨刷連桿的轉軸) 的轉動方向是相反的。

這顆有問題的雨刷馬達，一開始我用電瓶電壓供應給 Pin 3 及 Pin 5 觀察高速運轉方向時，上圖中的大齒輪是順時針轉動，所以當靜位開關安裝回雨刷馬達後，靜位開關上的滑動桿只會在藍筆的軌跡間切換，也就是說 Pin 1 的 Park Singal 腳永遠都無法取得 +12v 的電壓。

我在這邊卡關卡了很久，因為我將電路與齒輪轉動方向及靜位開關的切換一同檢視時，我發現我完全兜不起來。結論是大齒輪的轉動方向應該是逆時針才對。那為何這顆馬達的轉動方向卻是顛倒的呢？

過了兩天，我想到先前組裝馬達外殼時沒有特別去註記方向，因為馬達外殼為兩側對稱，而且內部的兩顆強力磁鐵的磁力場方向性也不明，與弟弟討論後，我假設兩顆強力磁鐵的磁力場是相斥的排列，這樣當馬達外殼旋轉 180 度安裝時，便能讓馬達轉向由順轉逆或者由逆轉順的顛倒過來。為了證實我的想法，便再次分解馬達外殼，然後旋轉 180 度，恢復組裝。結果馬達轉動方向真的變換回來了。雨刷馬達帶動大齒輪，然後推動靜位開關之滑動桿依據紅筆軌跡運轉，當位於最外圈時，終於能讓 Pin 1 之 Park Signal 得到 +12v 的電壓，並提供馬達持續運轉的電源。

我特意去比對一個多月前的拆裝 Windstar 雨刷馬達的照片，我發現我手上這一顆壞的馬達跟 Windstar 車上那顆有問題的馬達不是同一顆，他們損壞的原因不同。手上這顆雨刷馬達損壞的原因是雨刷馬達插座上的 Pin 2 整個斷掉了，所以靜位開關無法由 Pin 2 的 + 12v 輸入來供應當非 Park 模式時的馬達持續運轉電源，所以在單次刷動的過程，大概刷動個 10 ～ 15 度便會停止，這要看 GEM 系統控制的 Wiper Switch 繼電器要起動多長而定，如果要讓雨刷能由開始運轉來回一趟，然後正確停在 Park 位置，大概連續觸動單次刷動 5 次才能達成。

下面這張電路圖的狀態是 GEM Wiper Switch 剛切斷接地，讓 Wiper Park Relay 回到

 Normal Close  位置 (30 -> 87A)，也就是雨刷馬達的電源要改由靜位開關的 Pin 2 之 + 12v 輸入來供應，但是 Pin 2 斷線了，所以此時馬達的運轉電源就不見了，所以雨刷便停在非 Park  位置。等到下回 GEM 再次控制 Wiper Switch 接地時，Wiper Park Relay 便會切換至另一個位置 (30 -> 87)，這樣雨刷馬達供電便能直接由電瓶 + 12v 供應運轉，然後週而復始的這樣走停走停。

基本上只要上圖中左上角那條 W/BK 的紅線到雨刷馬達的 Pin 2 以及雨刷馬達內部的 Pin 2 透過靜位開關連結至 Pin 1，還有雨刷馬達的 Pin 1 直到 Wiper Park Relay 的 87A 腳的內部接點，這中間只要有斷線點， 那雨刷就會出現無法完成一次完整刷動動作，而要持續連續觸動單次刷動 5 次才能歸位。

如果是靜位開關的 Pin 3 接地信號無法傳遞到 Pin 1 腳時，則就是雨刷無法正確停在 Park 位置。如果是 Pin 1 斷了，那就雨刷無法完成一次完整刷動動作，而且雨刷也無法停在 Park 位置。

以上說明的故障情形，當雨刷撥桿是撥動到連續刷動時，不管是慢速刷動還是快速刷動，則雨刷皆能正常持續刷動。

如果是Pin 3 沒有接地，那雨刷馬達就根本不會運轉了。

當全新的雨刷馬達在組裝時，可能無法準確的將靜位開關的滑動桿撥至外圈。我們假設一開始的組裝位置是位於最內圈，當馬達開始帶動大齒輪逆時針轉動時，滑動桿便會被大齒輪的溝槽箝制，並順著下圖中的黃色軌跡移動，然後進入紅色外圈，最後滑動桿便會維持在外圈與中央的 Park 位置間滑動。這便是馬達必須讓大齒輪逆時針轉動的另一個原因。車輛生產線在最終安裝雨刷連桿之前，只要讓雨刷馬達通電轉動個兩圈，雨刷馬達便會自動停止於  Park 位置，然後便可將雨刷臂安裝在 Park 位置。

馬達轉子在安裝回雨刷馬達座時，碳刷會卡住轉子的換向器，要先將三個碳刷尾端的捲曲彈簧拉伸到盡頭卡住，然後再退出碳刷，並注意與碳刷連結的銅纜是否會與碳刷槽產生運行干涉。然後便可將轉子插入馬達座 (注意裡面有一顆密封環)，將碳刷捲曲彈簧歸位，並用牙籤卡住轉子蝸輪與大齒輪，便可放心組裝內壁有強力磁鐵的馬達外殼 (注意外蓋有安裝角度)，鎖上兩顆星形螺絲，取出牙籤，再蓋回靜位開關蓋。

下圖是手上少了 Pin 2 的雨刷馬達靜位開關蓋，這顆雨刷馬達損壞的狀況便是這隻 Pin 2 腳斷裂。這顆靜位開關蓋可以單獨更換，有一個原廠料號 1F2Z-17D532-CA Wiper Motor Cover，ebay 上可以買到。

至於原先連襟 Windstar 車上的雨刷馬達損壞狀況，我猜測應該是靜位開關內的壓縮彈簧彈性疲乏，導致 Pin 1 的 Park Signal 腳無法正常輸出 + 12v ，產生無法單次完整來回刷動的動作。另外還有偶發性的無法輸出接地訊號，導致偶而雨刷無法停止於 Park 位置。

我曾經天真的以為可以把 Taurus 的雨刷馬達給 Windstar 用，雖然能夠完整的完成一次週期刷動的動作，但是雨刷的刷動起迄方式卻有很大的差異。將 Taurus 的雨刷馬達給 Windstar 使用，則雨刷臂會停在上舉 15 度的位置，遮蔽駕駛的視線，然後開始刷動時，雨刷臂會先往下 15 度，再往上刷動，然後回到 15 度的位置停下。

近代 Ford 車系 (1995 之後) 只要是使用第一張照片中的雨刷馬達樣式，則不同車型的不同零件編號之雨刷馬達，其內唯一不同的零件只有那顆大齒輪，因為大齒輪是由金屬轉軸與塑膠射出成型，且塑膠齒輪與金屬轉軸的契合角度在不同車型有不同的設定。目前還沒看到網路上有人賣這顆近代大齒輪。 如果這顆大齒輪崩裂，那就只能尋找與原車相同的零件編號的雨刷馬達來更換了。

阿丁 http://taurus-diy.blogspot.tw