一种具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统的制作方法

1.本实用新型属于汽车配件技术领域，涉及一种具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统，具体指具有热源与导热软管的雨刷器系统。


背景技术：

2.在我国北方的秋冬寒冷季节，尤其是遭遇雨雪天气时，汽车挡风玻璃时常会形成厚厚的霜冻层或冰冻层，严重影响驾驶者的视线。在清理汽车挡风玻璃的霜冻层或冰冻层时，较为普遍的方法多是采用银行卡或其他类似卡片的刮擦、温盐水冲洗、较长时间的开暖风热车等。诸如此类的方法，或者容易刮伤、腐蚀汽车挡风玻璃，或者容易造成汽油能源的浪费。目前，绝大多数汽车上安装的雨刷器仅能够清除挡风玻璃的灰尘，以及雨天降落在挡风玻璃的雨水，不具备清除霜冻或冰冻的功能。
3.发明专利cn101286292a公开了汽车电热雨刷器，其在雨刷架上安装具有电热丝或超导电子发热器等电热装置的挡雪板，能够融化雨刷器上的冰雪，从而保持了挡风玻璃的清晰。然而，由于挡雪板的存在，增加了雨刷器系统结构复杂性，还会对挡风玻璃产生不同程度的损伤。发明专利cn103863250a公开了一种解冻汽车雨刷器，其实质是将镍铬合金丝和加热导热片安装于钢外壳内，钢外壳通过卡扣与雨刷器固定，实现了雨刷器周边积雪的快速融化。钢外壳的存在是造成挡风玻璃刮伤的潜在因素，而且还会增加雨刷器系统的负载。实用新型专利zl201420717572.7公开了一种自动清除汽车挡风玻璃冰冻的雨刷器，其技术方案是雨刷器副支架上增加了加热管，加热管内安装电阻丝，电阻丝与车载电源相连接，刮雨片沿着加热管的长度方向嵌装在加热管的下端，热气从加热管两侧的导热孔中吹出，随着雨刷器的转动将汽车挡风玻璃上的冰冻清除。加热管的存在增加了雨刷器结构的复杂程度，提高了雨刷器的生产成本，而且加热管的存在降低了热气的使用效率。实用新型专利zl201620710050.3公开了一种具有加热功能的汽车雨刷器，包括雨刮片总成、雨刮臂以及驱动雨刮臂摆动的驱动装置，雨刮片总成包括雨刮橡胶片和雨刮橡胶片支架，雨刮橡胶片与雨刮橡胶片支架之间通过滑槽连接，在雨刮橡胶片和雨刮橡胶片支架之间留有一个沿着雨刮橡胶片长度方向上的空腔，在空腔内设置与车载电源连通的电阻丝，所述的雨刮橡胶片支架上设有导热孔，导热孔把空腔与外界连通，并指向汽车挡风玻璃表面。电阻丝设置在雨刮片空腔内，且在雨刮片上设置小孔来实现电阻丝产生热量向汽车挡风玻璃的传递，容易导致霜冻融化后而成的水滴进入雨刮片结构造成短路，还因电阻丝产生的热量损坏橡胶材质的雨刮片。
4.因此，有必要设计研制一种具有霜冻自动清除，且清除过程中使用安全、不存在电流短路隐患、不会损坏橡胶材质雨刮片的汽车挡风玻璃雨刷器系统，不仅能够迅速自动清除汽车挡风玻璃霜冻，还应具有结构简单、操作方便、性能稳定、使用过程安全等优点。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻
璃雨刷器系统，该系统能够自动清除挡风玻璃的冰冻层，具有结构简单、操作方便、性能稳定、使用过程安全等特点。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统，包括由连杆机构驱动的雨刮器组件，其特征在于还包括热源组件，所述热源组件包括固定于汽车发动机舱室内的热源壳体，热源壳体内设置有热风导流扇片电机、热风导流扇片和电阻丝，其中电阻丝和热风导流扇片电机与汽车蓄电池连接，并由驾驶室内雨刷器速度控制杆部位设置的除霜冻档位控制开闭，热源壳体外侧通过热风导流软管与所述雨刮器组件连通。
7.优选的，所述电阻丝通过电阻丝固定夹安装在热源壳体内部，热风导流扇片由热风导流扇片电机驱动，热风导流扇片面向电阻丝一侧，热风导流软管置于电阻丝另一侧。
8.优选的，所述电阻丝为镍铬电热合金丝，其阻值为3～10欧姆。
9.优选的，所述热源壳体侧壁设置进风孔。
10.优选的，所述雨刮器组件包括电机及减速器组件、刮臂组件以及连接两者的连杆机构，其中刮臂组件包括刮臂以及刮臂内部的雨刷器刮片，刮臂外侧设置有与所述热风导流软管连通的雨刮片进热孔，刮臂内侧、雨刷器刮片周围均布有雨刮片散热孔，刮臂两端设置雨刮片密封塞。
11.优选的，所述连杆机构包括一级连杆、二级连杆、热风导流软管定位片、热风导流软管定位圆管和摇臂，其中一级连杆与二级连杆之间铰接，热风导流软管定位片通过紧固螺栓安装到二级连杆上，热风导流软管定位圆管通过焊接的方式垂直固定到水平放置的热风导流软管定位片上，摇臂与刮臂组件固定连接。
12.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
13.（1）本实用新型中的具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统，在原有汽车雨刮器组件的基础上，增加了热源组件，热源组件设置在汽车发动机舱室内，并通过热风导流软管把热风引致刮臂组件处，散发的热量融化汽车挡风玻璃霜冻，通过刮臂的缓慢移动，清除掉融化的霜冻，达到汽车挡风玻璃霜冻自动清除的目的，保障良好的驾驶视线，确保行车安全；
14.（2）本实用新型中的具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统，利用热风导流软管引流热风，实现自动清除，在刮臂处没有设置电阻丝，避免了霜冻及融化后的水造成对电阻丝产生短路的隐患，保证清除过程中使用安全，也不会损坏橡胶材质雨刮片；
15.（3）本实用新型可以在现有汽车雨刮器组件的基础上进行改装，具有很高的可操作性，结构简单，除霜性能稳定。
附图说明
16.图1为一种具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统的整体结构示意图；
17.图2为电机总成结构示意图；
18.图3为热源组件结构示意图；
19.图4为刮臂组件的结构示意图；
20.图5为雨刮片局部结构示意图；
21.图中：1、电机及减速器组件；1
‑
1、电机；1
‑
2、减速器；1
‑
3、曲柄、1
‑
4、定位安装板；2、热源组件；2
‑
1、电阻丝；2
‑
2、电阻丝固定夹；2
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3、热源壳体；2
‑
4、进风孔；2
‑
5、热源壳体安装架；2
‑
6、热风导流扇片；2
‑
7、热风导流扇片电机；2
‑
8、导流扇片电机安装支架；2
‑
9、热风导流软管；3、一级连杆；4、二级连杆；5、热风导流软管定位片；6、热风导流软管定位圆管；7、摇臂；8、刮臂组件；8
‑
1、刮臂固定卡扣；8
‑
2、刮臂；8
‑
3、雨刮片进热孔；8
‑
4、雨刮片密封塞；8
‑
5、雨刷器刮片；8
‑
6、雨刮片散热孔；8
‑
7、雨刷器刮片固定卡扣。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的和优点更加清楚地呈现，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非限制本实用新型。
23.如图1所示，一种具有霜冻自动清除的汽车挡风玻璃雨刷器系统，主要包括电机及减速器组件1、热源组件2、连杆机构及刮臂组件8等部分，其中连杆机构由一级连杆3、二级连杆4、热风导流软管定位片5、热风导流软管定位圆管6、摇臂7组成。
24.如图1、图2所示，电机及减速器组件1的功能是为雨刷器在汽车挡风玻璃上的刮擦运动提供动力。电机1
‑
1输出的动力经减速器1
‑
2的降低转速增加扭矩后传递给曲柄1
‑
3，电机及减速器组件1通过定位安装板1
‑
4螺栓紧固安装到汽车的发动机舱室。曲柄1
‑
3获取的动力，传递给一级连杆3、二级连杆4后，再经热风导流软管定位片5、热风导流软管定位圆管6传递给摇臂7，摇臂7与刮臂组件8固定连接，由此实现了动力从电机及减速器组件1到刮臂组件8的传递。其中，一级连杆3与二级连杆4通过铰接的方式实现固定连接，热风导流软管定位片5通过紧固螺栓安装到二级连杆4上，热风导流软管定位圆管6通过焊接的方式垂直固定到水平放置的热风导流软管定位片5上，摇臂7通过紧固螺栓安装到热风导流软管定位圆管6上，摇臂7装卡到刮臂组件8的刮臂固定卡扣8
‑
1上，刮臂固定卡扣8
‑
1起到衔接摇臂7与刮臂8
‑
2的作用。其中，热风导流软管定位片5还起到替代摇杆的作用，即一级连杆3、二级连杆4与热风导流软管定位片5共同组成连杆机构。
25.如图1、图3所示，热源组件2是本实用新型的一种具有霜冻自动清除的汽车挡风玻璃雨刷器系统的关键部件。热源组件2的电阻丝2
‑
1与汽车蓄电池电源连接，并在雨刷器速度控制杆部位设置除霜冻档位，即开启除霜冻档位，电阻丝2
‑
1产生热量；电阻丝2
‑
1的材质为镍铬电热合金丝，且具有特定的阻值；镍铬电热合金丝具有较高电阻率、高温下强度较高、无磁性、经过高温后冷却，材料保持塑性能力强等优点。电阻丝2
‑
1通过电阻丝固定夹2
‑
2安装在热源壳体2
‑
3内部。热源壳体2
‑
3设置进风孔2
‑
4，用以增强电阻丝2
‑
1产生热量的流动；设置热源壳体安装架2
‑
5将热源组件2螺栓紧固安装在汽车发动机舱室。设置热风导流扇片2
‑
6将电阻丝2
‑
1产生的热量引导至热风导流软管2
‑
9中，热风导流扇片2
‑
6的转动通过热风导流扇片电机2
‑
7实现，热风导流扇片电机2
‑
7的工作电源来源于汽车蓄电池；雨刷器速度控制杆部位设置的除霜冻档位，同时也能够控制热风导流扇片电机2
‑
7的开启与关闭，即除霜冻档位可实现电阻丝2
‑
1、热风导流扇片电机2
‑
7的同时开启与关闭。设置导流扇片电机安装支架2
‑
8，将热风导流扇片电机2
‑
7螺栓紧固安装到汽车发动机舱室。热源壳体2
‑
3的右端连接两根热风导流软管2
‑
9，用以将电阻丝2
‑
1产生并经过热风导流扇片2
‑
6导流的热量传递给雨刮器系统，以达到融化并清除挡风玻璃霜冻的目的。
26.如图1、图3、图4所示，热风导流软管2
‑
9的主要功能是将热源组件2的电阻丝2
‑
1产生的热量传导给刮臂组件8，用于融化汽车挡风玻璃霜冻。热风导流软管2
‑
9采用的是材质较软的pvc材料，其首端紧密固定到热源组件2的热源壳体2
‑
3上，首先穿过垂直焊接在水平放置的热风导流软管定位片5的热风导流软管定位圆管6中，然后通过装卡在摇臂7下侧进入刮臂组件8，实现电阻丝2
‑
1产生热量到雨刮器系统的传导。
27.如图4、图5所示，热风导流软管2
‑
9紧密固定到刮臂组件8的雨刮片进热孔8
‑
3中，设置雨刮片密封塞8
‑
4用以紧密封闭雨刷器刮片8
‑
5的两端，由此使雨刷器刮片8
‑
5形成密封腔。在雨刷器刮片8
‑
5的底部设置若干对称、等间距的雨刮片散热孔8
‑
6，用以将热源组件2的电阻丝2
‑
1产生并由热风导流软管2
‑
9传导的热量散至汽车挡风玻璃霜冻上，起到融化汽车挡风玻璃霜冻的作用。设置雨刷器刮片固定卡扣8
‑
7，用以实现雨刷器刮片8
‑
5在刮臂8
‑
2上的牢固安装。
28.热源组件2的电阻丝2
‑
1的确定：具有特定阻值的电阻丝2
‑
1是本实用新型的一种具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统的关键部件，阻值过大，会减小电阻丝2
‑
1的发热功率，增加了汽车挡风玻璃霜冻或冰冻融化所需时间，降低了挡风玻璃霜冻清除效率；阻值过小，会使电阻丝2
‑
1的发热功率过大，致使短时间内产生较多的热量，积聚在热源组件2的热源壳体2
‑
3内部，致使温度骤然升高，严重损坏热风导流扇片2
‑
6、热风导流扇片电机2
‑
7、热风导流软管2
‑
9等具有塑料材质的结构。基于以下核算过程确定电阻丝2
‑
1的阻值。首先设定相应参数，汽车挡风玻璃冰冻厚度=1.5 mm，汽车挡风玻璃霜冻所处环境温度=
‑
5 ℃，清除冰冻所需时间=6 min，车载蓄电池电压12 v且使用电压逆变器将电压转化为48 v。电阻丝2
‑
1产生的热量部分用于融化汽车挡风玻璃霜冻，其余部分散失，假定80%的热量用于融化霜冻，即加热系数=1.25。霜的密度约为100，冰的密度917，则霜冻的密度假定为=400，其他相应参数按标准选取。
①
挡风玻璃霜冻质量计算：雨刷器的摆动半径=40 cm、摆动角度=100
°
，雨刷器刮刷霜冻的面积，霜冻质量。
②
霜冻融化所需热量计算：冰的比热容，从0℃的冰转变成0℃的水所需融化热，霜冻从
‑
5℃变成0℃所需热量；设定40%的0℃霜冻转变成0℃的水时，雨刷器即可开始霜冻清除作业，则40%的霜冻转变成0℃的水所需热量，因此霜冻融化所需热量；
③
电阻丝阻值计算：电阻丝的发热功率为，又因雨刷器系统的两条刮雨片承担挡风玻璃霜冻清除，设定其重复率为30%，即等价于1.3条刮雨片承担0.1396的挡风玻璃的霜冻的清除，则有1.3，获取，由，知阻值为。因在阻值计算过程中，所设定的参数多以上限值为准，故在本实用新型中，电阻丝2
‑
1的阻值取3~10。
29.本实用新型中的具有霜冻自动清除功能的汽车挡风玻璃雨刷器系统，在具体实施时，通常选取阻值为4的电阻丝2
‑
1，通过电阻丝夹2
‑
2安装于壳体2
‑
3的内部；进风孔2
‑
4的直径设置为60 mm，热风导流软管2
‑
9与雨刮片进热孔8
‑
3的直径均设置为8 mm，雨刷器刮片8
‑
5底部两侧的雨刮片散热孔8
‑
6的直径设置为3 mm且间距为20 mm。当汽车挡风玻璃出现霜冻时，开启除霜冻档位，热源组件2的电阻丝2
‑
1开始发热，热风导流扇片2
‑
6在热风导流扇片电机2
‑
7的带动下开始旋转，将电阻丝2
‑
1产生的热量导流到热风导流软管2
‑
9中，然后经雨刮片进热孔8
‑
3传递到由雨刮片密封塞8
‑
4、雨刷器刮片8
‑
5形成的密闭腔内，再经雨刮片散热孔8
‑
6传导至汽车挡风玻璃霜冻上并使霜冻融化。雨刷器速度控制杆部位设置的除霜冻档位，同时开启或关闭电阻丝2
‑
1、热风导流扇片电机2
‑
7的同时，还将开启汽车挡风玻璃雨刷器系统并能使雨刷器刮片8
‑
5缓慢移动，即在雨刮片散热孔8
‑
6散发的热量融化汽车
挡风玻璃霜冻的同时，缓慢移动的刷器刮片8
‑
5清除掉融化的霜冻，达到汽车挡风玻璃霜冻自动清除的目的，保障良好的驾驶视线，确保行车安全。