一种汽车气流式智能内外雨刷系统的制作方法

本发明属于汽车设备领域，涉及一种汽车气流式智能内外雨刷系统。

背景技术：

汽车雨刷具有刮除雨水的能力，现在常用的雨刷仍然采用较传统的形式，即用金属支架带动橡胶刷去除挡风玻璃上的雨雪和杂质。但这样的形式存在较多问题：1、雨刷由于物理位置限制，部分区域无法清洁，灰尘较多时容易在前挡风玻璃处形成灰尘聚集区；2、雨刷刷片与玻璃间过多的摩擦，会造成刷片损坏而需要经常更换；3、挡风玻璃外有积雪或结霜时，直接用雨刷去除易造成刷片损坏，且除雪除霜效果不好。

基于传统雨刷以上缺陷，申请号为200320109694.x的实用新型专利提出了一种汽车专用气流雨刷，通过该气流雨刷，可以在汽车驾驶室前玻璃与外界之间形成一个高压气帘，从而使得雨水不会落到玻璃上。但是这一专利只是避免了雨水落到玻璃上，但事实上雨水仍会落到气帘上，气帘上形成一层水幕，对驾驶员的遮挡作用可能更加严重；并且该高压气帘会增大汽车的行驶阻力，增大了能源消耗。申请号为201610034419.8的发明专利提出了一种喷射气流式车雨刷器，通过雨水传感器感应到雨水并能识别出雨量大小，进而通过单片机控制鼓风机将雨水吹去。但是该专利只是针对了雨水的去除，玻璃上可能存在的其他物体则无法通过该装置去除，该装置的适用范围有限。

申请号为200910153068.2的发明专利则提出了一种可控温喷气式车辆侧窗雨刷器，该专利通过在汽车排气管内设置回流升温管，对气泵产生的气体加热，利用气体清除玻璃上的雨滴，利用加热气体实现除霜。但是这一专利在排气管内设置额外的管道，会对汽车正常排气造成阻碍，不利于汽车的排气和散热，甚至造成排气管堵塞，因而实用性不强。

技术实现要素：

本发明为克服现有的汽车雨刷不能很好满足汽车需要的现状，提出一种汽车气流式智能内外雨刷系统，以期能够实现除去前挡风玻璃外侧灰尘、雨水和冰雪，同时还能实现对挡风玻璃内侧凝水的擦拭，并且利用发动机散热的热量实现了对冰雪的擦除，解决传统雨刷由于磨损需要经常更换的缺点，继而更好地保证行车安全。

本发明为解决以上技术问题采用如下技术方案：

本发明一种汽车气流式智能内外雨刷系统的特点是：在汽车车体设置有微波传感器、信号处理器和单片机；在前挡风玻璃外侧下部的转轴上设置有外雨刷架；所述外雨刷架内部设有气管并由电机控制；在所述气管的顶部和底部分别设置有上出气口和下出气口；

所述微波传感器通过线路与所述信号处理器相连接，用于向前挡风玻璃外发射电磁波与接收反射回的反射电磁波，并能根据发射的电磁波与反射电磁波输出多普勒信号；

所述信号处理器获取由所述微波传感器输出的多普勒信号并进行处理，根据处理结果发送与挡风玻璃上异物相对应的控制信号给所述单片机；

所述单片机根据接收到的控制信号发出反应信号；

在所述外雨刷架上设置有可伸缩的雨刷头，并通过开关控制收放；在所述外雨刷架的上边沿设置有上部喷气口，所述上部喷气口的喷气方向与前挡风玻璃平面形成一定夹角；在所述外雨刷架的下边沿设置有下部喷气口；所述下部喷气口的喷气方向也与前挡风玻璃平面形成一定夹角；利用所述电机控制所述气管移动，使得所述上部喷气口仅与所述上出气口的位置重合，或者所述下部喷气口仅与所述下出气口的位置重合；

所述外雨刷架内的气管尾部分别通过进气管与气泵相连通、通过进水管与玻璃水箱相连通；所述气泵与所述玻璃水箱之间通过导气管相连通；在所述进气管上设置有第一开关，在所述导气管上设置有第二开关，在所述进水管上设置有第三开关；所述进气管上设置有温控装置；所述温控装置由气体加热管和控温阀组成，所述气体加热管为进气管的一个支路并由控温阀控制通断，所述气体加热管缠绕在发动机的冷却液管路上；

所述开关、所述电机、所述气泵、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关与所述控温阀都由所述单片机发出的反应信号控制，从而形成自清洁、除雨水以及除冰霜结构；

所述气泵在所述第二开关和所述第三开关开启、所述第一开关关闭的条件下，通过所述导气管将气体压入所述玻璃水箱内，使得玻璃水通过所述进水管流入所述外雨刷架的气管中，并在所述外雨刷架顺时针转动时，玻璃水从所述上部喷气口中喷出；在所述外雨刷架逆时针转动时，玻璃水从所述下部喷气口中喷出；同时在所述开关的控制下，所述雨刷头放出，并与挡风玻璃间直接接触，从而形成所述前挡风玻璃的自清洁结构；

所述气泵在所述第二开关和所述第三开关关闭、所述第一开关开启的条件下，通过所述进气管将气体压入所述外雨刷架的所述气管中，并在所述外雨刷架顺时针转动时，气体从所述上部喷气口中喷出，在所述外雨刷架逆时针转动时，气体从所述下部喷气口中喷出，同时在所述开关的控制下所述雨刷头收回，并与挡风玻璃间无直接接触，从而形成所述前挡风玻璃的除雨水结构；

所述气泵在所述第二开关和所述第三开关关闭、所述第一开关开启的条件下，通过所述温控装置加热所述气泵产生的气体，加热后的气体压入所述外雨刷架的所述气管中，并在所述外雨刷架顺时针转动时，从所述上部喷气口中喷出；在所述外雨刷架逆时针转动时，从所述下部喷气口中喷出，同时在所述开关的控制下所述雨刷头收回，并与挡风玻璃间无直接接触，从而形成所述前挡风玻璃的除冰霜结构；当冰霜融化后，所述控温阀关闭并切换至除雨水状态，在所述开关的控制下所述雨刷头放下，并与挡风玻璃间直接接触，从而形成所述前挡风玻璃的除雨水结构。

本发明所述的汽车气流式智能内外雨刷系统的特点也在于：

在前挡风玻璃内侧下部设置一转动轴，并与内雨刷相连；所述内雨刷由所述单片机控制，与外雨刷架进行联动，利用所述内雨刷对所述前挡风玻璃内侧凝结的水雾进行清洁。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明提出的一种汽车气流式智能内外雨刷系统，包括微波传感器、信号处理器、单片机、雨刷架、雨刷头、上部喷气口、下部喷气口、气泵和控温装置，能够很好地实现自清洁、除雨水、除冰霜的功能，从而解决了传统雨刷由于磨损需要经常更换的问题以及由于老化而产生噪音或刮不干净雨水等缺点，满足了汽车的行驶环境需求

2、本发明通过气泵产生的气体除去雨水，雨刷头收起，减少了雨刷头的损耗，延长了雨刷的使用寿命，解决了传统雨刷需要经常更换雨刷头的缺点，克服了传统雨刷头由于老化会产生噪音或刮不干净雨水等缺点。

3、本发明中上部喷气口和下部喷器口的设计，使得在雨刷架顺时针与逆时针转动时，都可以通过喷气口向外雨刷架的运动方向喷出气体，更快捷有效地除去前挡风玻璃上的灰尘、冰霜或雨水等物体。

4、本发明除了实现对前挡风玻璃外侧雨水、灰尘与冰霜的清除，还可以清除前挡风玻璃内侧的凝结雨滴，更能保证驾驶员的视线清晰，从而保障了车内人员的安全。

5、本发明通过在发动机的冷却液管路周围设置气体加热管，利用了发动机散热的热量既可以对气泵产生的气体加热，从而融化车窗外的冰霜，又可以帮助发动机更好地散热。

6、本发明将微波传感器和单片机用于雨刷系统的智能控制，使得对于前挡风玻璃的异物清除更有针对性，从而更高效更环保地将异物除去。

附图说明

图1为本发明汽车气流式智能内外雨刷系统整体结构示意图；

图2为本发明外雨刷架横截面示意图；

图3为本发明温控装置示意图；

图4为本发明单片机接口示意图。

图中标号：4、转轴；5、外雨刷架；6、气管；7、电机；8、雨刷头；k9、开关；k1第一开关；k2第二开关；k3第三开关；10a、上部喷气口；10b、下部喷器口；11、进气管；12、气泵；13、进水管；14、玻璃水箱；15、导气管；16、温控装置；17、气体加热管；18、控温阀。

具体实施方式

本实施例中，一种汽车气流式智能内外雨刷系统，是在汽车车体设置有微波传感器、信号处理器和单片机；如图1所示，在前挡风玻璃外侧下部的转轴4上设置有外雨刷架5；外雨刷架5内部设有气管6并由电机7控制；在气管6的顶部和底部分别设置有上出气口和下出气口；气管6通过上出气口和下出气口将进入的气体向外导出。微波传感器、信号处理器和单片机构成本发明的智能控制模块。微波传感器负责向前挡风玻璃外发射电磁波，并根据反射回来的电磁波输出多普勒信号。信号处理器负责处理微波传感器输出的多普勒信号，将处理结果发送至单片机。单片机负责识别处理信号处理器输出的信号，对应每种信号有不同的输出。单片机输出的信号控制本发明中整个汽车气流式内外雨刷系统的工作状态。

微波传感器通过线路与信号处理器相连接，用于向前挡风玻璃外发射电磁波与接收反射回的反射电磁波，并能根据发射的电磁波与反射电磁波输出多普勒信号；微波传感器向挡风玻璃外发射电磁波并接收发射回来的电磁波，前挡风玻璃上异物类型不同则反射电磁波不同，将异物类型分为大块无粘性杂物、粘性杂物、冰雪，并分别用a类、b类和c类代表这三种类型异物，用d类物代替雨水。故微波传感器发射电磁波后，对应a类、b类、c类异物和d类物会接收到四种反射电磁波，从而对应四类物质输出四种多普勒信号。

信号处理器可获取由微波传感器输出的多普勒信号并进行处理，根据处理结果发送与挡风玻璃上异物相对应的控制信号给单片机；信号处理器与微波传感器连接，因而信号处理器接收到微波传感器输出的四种多普勒信号后进行处理，对应每种多普勒信号向信号机发送与异物类型相对应的控制信号，控制信号由00、01、10、11组成，且00、01、10、11分别对应a类、b类、c类和d类物体。

单片机设置在车体内部，根据接收到的控制信号发出反应信号；前挡风玻璃上每类物体需要不同的操作才能将其清除干净。如a类物体为大块无粘性杂物，只需要通过喷气就可以将a类物体从前挡风玻璃上扫除。而b类物体为粘性杂物，通过喷气无法将其去除，故需要通过机械擦除将其去除。c类异物为冰雪，使用机械擦除极易损坏设备，故需要先将冰雪融化后将其去除。d类物体为雨水，对于雨水，与a类物体一样，同样是只需要通过喷气就可以将其去除。故单片机接收到信号处理器发出的控制信号00、01、10和11后，对应四类物体向外发出四种指令，通过四种指令控制汽车气流式内外雨刷系统对应每类物体采取四种操作，从而将a、b、c、d四类物体清除干净。

在外雨刷架5上设置有可伸缩的雨刷头8，并通过开关k9控制收放；在外雨刷架5的上边沿设置有上部喷气口10a，上部喷气口10a的喷气方向与前挡风玻璃平面形成一定夹角；在外雨刷架5的下边沿设置有下部喷气口10b；下部喷气口10b的喷气方向也与前挡风玻璃平面形成一定夹角；利用电机7控制气管6移动，使得上部喷气口10a仅与上出气口的位置重合，或者下部喷气口10b仅与下出气口的位置重合；如图2所示，外雨刷架上的雨刷头8由开关k9控制其收放，开关k9的开闭由单片机控制，开关k9开启时雨刷头放下，此时雨刷头8与玻璃间直接接触，而开关k9关闭时雨刷头收起，此时雨刷头8与玻璃间悬空无接触。如图1所示，外雨刷架5的上边沿设置的上部喷气口10a与气管上出气口对应，当气管6处于初始位置时，上部喷气口10a与上出气口位置重合，气体可以通过上喷气口10a喷出，此时由于气管的限制，下部喷气口10b与下出气口位置错开，气体无法从下部喷气口10b喷出。而外雨刷架5的下边沿设置的下部喷气口10b与气管的下出气口对应，当气管6由初始位置移动后，下部喷气口10b与下出气口位置重合，气体可以通过下喷气口10b喷出，此时由于气管的限制，上部喷气口10a与上出气口位置错开，气体无法从上部喷气口10a喷出。电机7通过控制气管6的移动，控制上部喷气口10a与上出气口、下部喷气口10b与下出气口的位置是否重合，从而控制气体喷出的方向。当外雨刷架5逆时针转动时，电机7不工作，此时气管6处于初始位置，气体从上部喷气口10a喷出。当外雨刷架5顺时针转动时，电机7控制气管6移动，此时气体从下部喷气口10b喷出。即运动方向喷气，另外方向气嘴关闭。

外雨刷架5内的气管6尾部分别通过进气管11与气泵相12连通、通过进水管13与玻璃水箱相14连通；气泵12与玻璃水箱14之间通过导气管15相连通；在进气管11上设置有第一开关k1，在导气管上15设置有第二开关k2，在进水管13上设置有第三开关k3；进气管上11设置有温控装置16；温控装置16由气体加热管17和控温阀18组成，气体加热管为进气管11的一个支路并由控温阀18控制通断，气体加热管17缠绕在发动机的冷却液管路上；开关k9、气泵12、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3和控温阀18都由单片机控制开闭。如图1所示，气泵可产生高压气体，当第一开关k1关闭，而第二开关k2和第三开关k3都开启时，气泵12产生的高压气体可以通过导气管15进入玻璃水箱14，并将玻璃水箱14内的玻璃水通过进水管13压入外雨刷架5中的气管6中。如图3所示，当第一开关k1开启，而第二开关k2和第三开关k3都关闭时：①若控温阀18开启，则气泵12产生的高压气体一部分直接通过进气管11进入外雨刷架5中的气管6中，而一部分通过气体加热管17加热后进入外雨刷架5中的气管6中，从而产生温度较高的混合气体；②若是控温阀18关闭，则气泵12产生的气体全部通过进气管11进入外雨刷架5中的气管6中喷出，此时喷出的气体温度不高。

开关k9、电机7、气泵12、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3与控温阀18都由单片机发出的反应信号控制，并由此形成自清洁、除雨水以及除冰霜结构；如图4所示，选用80c51型号单片机，该单片机接口数与接口功能均可以满足要求，在本系统中，80c51单片机两个输入端，接收来自信号处理器的控制信号00、01、10和11，这四种输入信号即对应着四种异物，单片机识别到控制信号后经过处理，对应于每种异物类型，控制开关k9、电机7、气泵12、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3与控温阀18完成相应操作，形成自清洁、除雨水以及除冰霜结构。其中，当单片机识别到对应于a类物体和d类物体的控制信号00和11时，单片机控制启动除雨水模式，形成除雨水结构；当单片机识别到对应于b类物体的控制信号01时，单片机控制启动自清洁模式，形成自清洁结构；当单片机识别到对应于c类物体的控制信号10时，单片机控制启动出冰霜结构。

气泵12在第二开关k2和第三开关k3开启、第一开关k1关闭的条件下，通过导气管15将气体压入玻璃水箱14内，使得玻璃水通过进水管11流入外雨刷架5的气管6中，并在外雨刷架5顺时针转动时，玻璃水从上部喷气口10a中喷出；在外雨刷架5逆时针转动时，玻璃水从下部喷气口10b中喷出；同时在开关k9的控制下，雨刷头8放出，并与挡风玻璃间直接接触，从而形成前挡风玻璃的自清洁结构；自清洁结构下，对应于b类(粘性杂物)物体，这类物体由于具有粘性，故仅仅通过喷出气体是无法将其去除的，故使用机械手段进行擦除。如图1、图2及图4所示，当单片机接收到控制信号011时，通过单片机的控制，使得气泵12、第二开关k2和第三开关k3开启，而第一开关k1关闭，并且此时单片机控制使得开关k9处于关闭状态，故雨刷头8放下，此时气泵12在单片机的控制下，将玻璃水压入气管中，同时单片机控制电机移动气管，使得只有外雨刷架运动方向的喷气口开启，使玻璃水从喷气口中喷出，在雨刷头的擦拭下，b类物体(粘性杂物)将被擦除。

气泵12在第二开关k2和第三开关k3关闭、第一开关k1开启的条件下，通过进气管11将气体压入外雨刷架5的气管6中，并在外雨刷架5顺时针转动时，气体从上部喷气口10a中喷出，在外雨刷架逆5时针转动时，气体从下部喷气口中10b喷出，同时在开关k9的控制下雨刷头8收回，并与挡风玻璃间无直接接触，从而形成前挡风玻璃的除雨水结构；除雨水结构下，喷出气体为常温气体，对应于a类(大块无粘性杂物)和d类物体(雨水)，通过使用喷出气体将大块无粘性杂物与雨水扫除。如图1、图2及图4所示，当单片机接收到控制信号00和11时，通过单片机的控制，使得气泵12和第一开关k1开启，而第二开关k2及第三开关k3关闭，同时单片机控制电机7移动气管6，使得只有外雨刷架5运动方向的喷气口开启，从而增强除雨水模式的效果。并且此时单片机控制使得开关k9开启，带动雨刷头8收回，从而减小雨刷头8与挡风玻璃间的摩擦。

气泵12在第二开关k2和第三开关k3关闭、第一开关k1开启的条件下，通过温控装置18加热气泵产生的气体，加热后的气体压入外雨刷架5的气管6中，并在外雨刷架5顺时针转动时，从上部喷气口10a中喷出；在外雨刷架5逆时针转动时，从下部喷气口10b中喷出，同时在开关k9的控制下雨刷头8收回，并与挡风玻璃间无直接接触，从而形成前挡风玻璃的除冰霜结构；当冰霜融化后，控温阀18关闭并切换至除雨水状态，在开关的控制下雨刷头8放下，并与挡风玻璃间直接接触，从而形成前挡风玻璃的除雨水结构。除冰霜结构下，喷出气体为较高温度的气体，对应于c类(冰雪)物体，通过使用喷出高温气体将大块无粘性杂物与雨水扫除。如图1～图4所示，当单片机接收到控制信号10时，通过单片机的控制，使得气泵、控温阀、开关k9和第一开关k1开启，第二开关k2及第三开关k3关闭，使得喷出的气体为经过控温装置18加热过的气体，同时单片机控制电机7移动气管6，使得只有外雨刷架5运动方向的喷气口开启，从而增强除冰霜模式的效果。当冰霜融化为水后，此时微波传感器识别不到c类物体(冰雪)，而是识别到d类(雨水)物体，故经信号处理器输出的控制信号变为11，故单片机接收到控制信号11后，转变为除雨水模式进行控制。

具体实施中，在前挡风玻璃内侧下部设置一转动轴，并与内雨刷相连；内雨刷由单片机控制，与外雨刷架5进行联动，利用内雨刷对前挡风玻璃内侧凝结的水雾进行清洁；由于前挡风玻璃车内一侧常会由于车体内外温差，导致前挡风玻璃内侧会产生水雾，这些水雾会影响驾驶员的视线，影响其安全行驶。因此，在内侧设置内雨刷，可由单片机控制与外雨刷架5以相同的角速度和初始相位进行转动，从而尽量增大内雨刷的除水雾的效果。