用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统及方法与流程

本发明涉及一种用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统及方法，其通过生成气场以非接触的方式在降雨或降雪时清除挡风玻璃上的雨水或雪花(以下概括称为雨水)。

背景技术：

汽车已成为现代人们生活的主要代步工具，为了使汽车能够在降雨和降雪时正常行驶，通常为汽车的挡风玻璃前安装清除雨水的装置，以及时清除挡风玻璃上的雨滴、雪水等，为驾驶员提供所需的良好视线，使汽车在雨天条件也能正常安全行驶、避免行驶隐患。

现有的为汽车的前后挡风玻璃清除雨水的装置通常采用机械式刮水器，俗称雨刮器或雨刷器。参见图1a和图1b，其由电机1带动附设于金属支架的两根橡皮的刮水片2在挡风玻璃3的表面做扇形往复摆动，在一个扇面内刮除滞留于挡风玻璃上的雨水或其他杂物。然而，由于其与挡风玻璃3的摩擦，会给挡风玻璃3造成磨损，也会加速雨刮片2的老化。另一方面，即使雨刮片2反复清扫挡风玻璃3，在其上仍会残留污垢或灰尘，清洁效果并不令人十分满意，达不到清晰视界的最佳效果。虽然通常为这类机械式刮水器配备水箱及喷嘴4以帮助清除挡风玻璃3上的污物等，但清除效果欠佳，特别是在使用后在挡风玻璃3上反而会残留水纹、泡沫等，某些情况下更加不利。

此外，这种往复摆动必然影响和妨碍驾驶员的驾驶视线，特别是在雨水的量很大时，这种装置并不能及时清除挡风玻璃上的全部雨水，挡风玻璃的一部分始终布满雨水，影响驾驶员的部分视线、存在驾驶安全的隐患。

技术实现要素：

为了克服以上缺陷，根据本发明提出一种用于汽车的清除挡风玻璃的雨水的系统及方法，其能够有效地阻隔雨滴落到挡风玻璃并清除附着在挡风玻璃上的雨水而在工作时不干扰驾驶员视线。

根据本发明的一个方案，提供一种用于汽车的清除挡风玻璃的雨水的系统，所述系统包括挡风玻璃、雨量传感器、开关、相对于汽车的行驶方向位于挡风玻璃前方的高速气场发生组件、以及与雨量传感器和开关连接的控制装置，控制装置被构造成能够根据开关或雨量传感器的信号来启动或停止高速气场发生组件，其中高速气场发生组件包括高速气场发生器和与高速气场发生器连通的屏障气场喷嘴，高速气场发生器被构造成能够产生高速气流并能够将产生的高速气流传输至屏障气场喷嘴，屏障气场喷嘴被构造成其出口方向朝向挡风玻璃并且能够根据控制装置的控制将高速气场发生器产生的高速气流喷射成扇形的屏障气场。

根据本发明的一种优选实施方式，屏障气场沿吹气方向的中心轴线相对于水平面以角度倾斜，使得屏障气场的边界与挡风玻璃存在间隔。优选地，角度是能够调整的，并且角度对于位于汽车的前部的挡风玻璃在30-90°的范围内变化、对于位于汽车的后部的挡风玻璃在0-90°的范围内变化。

根据本发明的一种优选实施方式，高速气场发生组件还具有与高速气场发生器连通的清除气场喷嘴，清除气场喷嘴能产生紧贴挡风玻璃的清除气场。优选地，清除气场的气流速度低于所述屏障气场的气流速度。优选地，清除气场喷嘴叠置在屏障气场喷嘴下方。

根据本发明的一种优选实施方式，屏障气场喷嘴环绕挡风玻璃的外轮廓布置。

根据本发明的一种优选实施方式，高速气场发生器的功率是能够调节的。

根据本发明的一种优选实施方式，根据本发明的系统还具有机械式雨刮器。

根据本发明的一种优选实施方式，挡风玻璃包括内层、外层和在内层与外层之间的加热层。优选地，加热层包含加热电阻丝或电阻涂层。

根据本发明的一种优选实施方式，为挡风玻璃设有多个超声波振荡器。优选地，在挡风玻璃的四个角部分别设有一个超声波振荡器。

根据本发明的另一方案，提供一种用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的方法，其包括：启动步骤，其中由驾驶员手动地通过开关或控制装置根据雨量传感器的信号启动高速气场发生组件；吹风步骤，其中由高速气场发生组件产生扇形的屏障气场，该屏障气场沿吹气方向的中心轴线相对于水平面以角度倾斜，使得屏障气场的边界与挡风玻璃存在间隔，由此改变在屏障气场的范围内雨水的下落方向；以及停止步骤，其中由驾驶员手动地通过开关或控制装置根据雨量传感器的信号停止高速气场发生组件。

根据本发明的一种优选实施方式，吹风步骤包括改变角度θ的大小和/或高速气场发生组件的功率。

根据本发明的一种优选实施方式，吹风步骤包括对挡风玻璃加热和/或施加超声波振荡。

附图说明

图1a和图1b分别示出了现有设计中为汽车的前、后挡风玻璃设置的机械式雨刮器的示意图；

图2示出了汽车的侧视示意图，其装配有根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统；

图3示出了图2中根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统处于工作状态的示意图；

图4a和图4b分别示出了根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统对于前挡风玻璃和后挡风玻璃产生高速气流气场的示意图；

图5示出了挡风玻璃的一种优选实施方案；

图6a和图6b分别示出了根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统应用于前挡风玻璃和后挡风玻璃的俯视示意图；以及图7示出了根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的方法的流程图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统及方法。可以理解，以下所给出的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围内。在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。

参见示出了汽车的侧视示意图的图2，其中根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统10装配在汽车中，其主要包括挡风玻璃11、雨量传感器12、开关13、相对于汽车的行驶方向位于挡风玻璃11前方的高速气场发生组件14、以及与雨量传感器12和开关13连接的控制装置(未示出)。根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统10可以仅配置用于汽车的前挡风玻璃111或后挡风玻璃112，也可以同时配置用于汽车的前挡风玻璃111和后挡风玻璃112。如图所示，汽车的前挡风玻璃111布置在位于左侧(车头侧)的引擎盖15与中部的车顶16之间，用于前挡风玻璃111的高速气场发生组件141可以布置在前挡风玻璃111的左侧、引擎盖15的下方；汽车的后挡风玻璃112布置在汽车中部的车顶16与未示出的车尾之间，用于后挡风玻璃112的高速气场发生组件142可以布置在后挡风玻璃111的左侧、车顶16的下方。雨量传感器12可以仅设置在前挡风玻璃111上。优选地，在后挡风玻璃112上也可以额外地设置雨量传感器12，以实现更精确的控制。控制装置能够根据开关13或雨量传感器12的信号来启动或停止高速气场发生组件14。

参见图3对根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的系统的工作状态进行说明。高速气场发生组件14、141、142可以包括高速气场发生器1411、1421和与高速气场发生器1411、1421连通的屏障气场喷嘴1412、1422，所述高速气场发生器1411、1421能够产生高速气流并通过未示出的通道传输至屏障气场喷嘴1412、1422，所述屏障气场喷嘴1412、1422的出口方向朝向挡风玻璃111、112并且能够根据控制装置的控制将高速气场发生器1411、1421产生的高速气流喷射成扇形的屏障气场1413、1423。参见图4a和图4b详细示出的，屏障气场1413、1423沿吹气方向的中心轴线相对于水平面以角度θ倾斜，使得屏障气场1413、1423的边界与挡风玻璃111、112存在间隔，由此通过屏障气场1413、1423中高速的气流改变在屏障气场1413、1423的范围内雨水的下落方向，使得本应落在挡风玻璃111、112上的雨水发生偏移而不会再落在挡风玻璃111、112上。对此可参见图3中以虚线和箭头表示的下落的雨水，其在下落过程中与屏障气场1413、1423接触并因屏障气场1413、1423的高速气流偏转了方向，从而不会再下落到挡风玻璃111、112上。优选地，除了屏障气场喷嘴1412、1422之外，高速气场发生组件14、141、142还具有与高速气场发生器1411、1421连通的清除气场喷嘴1414、1424，其能产生紧贴挡风玻璃111、112的清除气场1415、1425，以通过高速气流清除已经落在挡风玻璃111、112上的雨水。也可以考虑使用传统的机械式雨刮器来代替清除气场的作用。可以理解的是，清除气场1415、1425位于挡风玻璃111、112与屏障气场1413、1423之间，在雨量过大过急时，清除气场1415、1425也可以辅助将未能由屏障气场1413、1423完全偏移的雨水吹开、避免落在挡风玻璃111、112上。清除气场1415、1425的气流速度可以略低于屏障气场1413、1423的气流速度。

在示例性的工作场景中，汽车遭遇降雨，驾驶员观察到了降雨而通过开关13手动地启动系统10或者雨量传感器12感测到了落在挡风玻璃111、112上的雨水而由控制装置自动地启动系统10，由此高速气场发生组件141、142以其屏障气场喷嘴1412、1422吹出屏障气场1413、1423，从而避免雨水继续落到挡风玻璃111、112上。优选地，屏障气场1413、1423相对于水平面的角度θ是可调整的，例如对于前挡风玻璃111在30-90°的范围内而对于后挡风玻璃112在0-90°的范围内变化。此外，高速气场发生组件141、更确切地说高速气场发生器1411、1421的功率也是可调整的。由此，能够通过调整角度θ和/或高速气场发生组件141、更确切地说高速气场发生器1411、1421的功率来根据雨水的下落速度、下落方向来最高效率地避免雨水落到挡风玻璃111、112上。优选地，根据实际情况，通过可选地设置的清除气场喷嘴1414、1424所产生清除气场1415、1425或者通过传统的机械式雨刮器，将已经落在挡风玻璃111、112上的雨水清除或辅助将未能由屏障气场1413、1423完全偏移的雨水吹开、避免落在挡风玻璃111、112上。

参见图5，挡风玻璃11自身可以为多层结构，包括内层113、外层114和在内层113与外层114之间的加热层115，该加热层优选可包含加热电阻丝或电阻涂层。由此，在系统10工作时使得在挡风玻璃11的雨水通过加热而更容易被清除。特别优选地，在挡风玻璃11的最外层上可以施加有疏水涂层或镀层116，以使得落在挡风玻璃上的雨水更容易地被清除气场的气流带走。

参见图6a和图6b，屏障气场喷嘴1412、1422能够环绕挡风玻璃111、112的外轮廓布置。在额外设置有清除气场喷嘴1414、1424的情况下，其可以叠置在屏障气场喷嘴1412、1422下方。优选地，为挡风玻璃111、112设有多个超声波振荡器120，所述超声波振荡器120位于挡风玻璃111、112的下方并对挡风玻璃111、112施加超声波振荡，以使得落在挡风玻璃上的雨水更容易地被清除气场的气流带走。优选地，在挡风玻璃111、112的四个角部分别设有一个超声波振荡器120。

以下参照图7所示的流程图对根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的方法进行示例性说明。根据本发明的用于清除汽车的挡风玻璃的雨水的方法包括：启动步骤，其中由驾驶员手动地通过开关或控制装置根据雨量传感器的信号启动高速气场发生组件；吹风步骤，其中由高速气场发生组件产生扇形的屏障气场，该屏障气场沿吹气方向的中心轴线相对于水平面以角度θ倾斜，使得屏障气场的边界与挡风玻璃存在间隔，由此改变在屏障气场的范围内雨水的下落方向；以及停止步骤，其中由驾驶员手动地通过开关或控制装置根据雨量传感器的信号停止高速气场发生组件。

优选地，在吹风步骤中可以改变角度θ的大小和/或高速气场发生组件的功率。另一方面，在吹风步骤中可以由高速气场发生组件产生紧贴挡风玻璃的清除气场。特别地，在吹风步骤中可以对挡风玻璃加热和/或施加超声波振荡，由此使得落在挡风玻璃上的雨水更容易地被清除气场的气流带走。

通过以上内容，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。