一种气体雨刷自洁装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于汽车设备领域，具体涉及一种气体雨刷自洁装置。
【背景技术】
[0002] 随着现代科学技术的飞速发展，在工业生产和社会生活的众多领域中，设计师越 来越从人性化的角度出发设计产品，人们不仅追求产品的实用价值，而且更加注重它的视 觉效果及整体设计的流线性。空气动力学是提升车辆性能的关键因素，无论讨论的是车辆 能跑多快抑或是多省油，这也是为什么汽车制造厂商持续花重金让产品更流线以减少缝 隙、发展动态空力辅助设备、甚至给设计做减法。而使用气体雨刷自洁装置代替传统橡胶雨 刷正是减少了橡胶雨刷的骨架风阻，这对于追求极致性能的汽车制造商来说很有意义。
[0003] 现有的传统橡胶雨刷是汽车历史上最悠久的零件，起初为手动装置，虽然后来改 用电动马达取代了人力，又引入了能够通过雨量传感器自动启动的雨刮器。但这一装置的 基本原理却从未改变过，即用金属支架带动橡胶刷抹去挡风玻璃上的雨雪和杂质，以达到 清洁目的。传统的车窗清洁装置一般来说普遍存在以下几点问题：1.如果电机损坏，会造 成雨刷不动或摆动无力；2.如果使用时间过长，刷杆变形或转动部位锈蚀，从而造成异响 或因压力不均造成刷雨不均；3.如果刷片老化或过脏，会造成刷水不净或遗留痕迹；4.如 果刷片软钢条出头，会造成玻璃被刮花；5.在雨雪天机械橡胶雨刷工作时会遮挡驾驶员的 视线。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，性能稳 定的气体雨刷自洁装置，避免了传统装置在清洁过程中影响驾驶员视线，解决了车窗清洁 装置对车辆行驶造成阻力，以及装置本身容易损坏的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0006] 包括安装在车窗下方的喷气口支架，喷气口支架上设置有与气管相连通的若干个 喷气口，所述的喷气口之间通过旋转电机进行连接；所述的气管连接用于供气的气栗，且气 栗与旋转电机还连接用于进行供电并能够控制工作状态的电气舱。
[0007] 所述的电气舱、气栗以及气管设置在车头前盖下方。
[0008] 所述的电气舱包括用于给气栗供电的汽车电瓶，汽车电瓶经直流降压变换电路连 接旋转电机，直流降压变换电路还连接控制器，控制器经过驱动电路向旋转电机发送动作 控制信号。
[0009] 所述的汽车电瓶采用电压为12V的直流电瓶，气栗采用工作电压为12V的气栗。
[0010] 所述的旋转电机采用直流5V工作电压的20BY-0型步进电机，控制器采用直流5V 工作电压的51系列单片机，直流降压变换电路基于固定频率脉宽调制芯片TL494以及驱动 器芯片IR2110进行组建。
[0011] 所述的直流降压变换电路包括与驱动器芯片IR2110相连用于进行开关控制的N 沟道MOSFET管。
[0012] 所述的N沟道MOSFET管选用型号为IRF840的MOSFET管。
[0013] 所述的驱动电路包括与控制器相连的八路NPN达林顿连接晶体管阵芯片 ULN2803。
[0014] 若车窗与水平面的夹角用α表示，则：喷气口在车辆静止启动时与水平面成 (α+6)°~（α+40)°角；在车速为0~30km/h时，喷气口与水平面成（α+14)°~ (α +40) °角；在车速为30km/h~70km/h时，喷气口与水平面成（α +26) °~（α +40) ° 角；在车速为70km/h~120km/h时，喷气口与水平面成（α +40) °角。
[0015] 当喷气口与水平面的夹角大于90°，喷气速度大于48m/s，车速\^在0~120km/
h，即0~33. 33m/s之间时，则喷气口与水平面成 : 角。
[0016] 与现有技术相比，本实用新型驾驶者通过操控电气舱，使气栗向气管进行供气，气 体由车窗下方的喷气口喷出，进而将附着在车窗上的雨雪或杂质除去。通过旋转电机调整 喷气口的喷气方向，清洁范围大，能够达到车窗高速自洁目的。本实用新型具有系统结构简 单、便于操作、性能稳定、清洁范围大、不阻碍视线等优点，不仅提高了车窗能见度，而且解 决了传统雨刷在寒冷天气下容易与玻璃冻结的问题。本实用新型消除了雨刷骨架风阻，能 够极大的提升车辆性能，具有广阔的应用前景。
[0017] 进一步的，本实用新型通过对喷气口与水平面夹角的设置，能够保证雨滴不落在 车窗上。
【附图说明】
[0018] 图1本实用新型的装配结构示意图；
[0019] 图2本实用新型的喷气口结构示意图；
[0020] 图3本实用新型的喷气口支架结构示意图；
[0021] 图4本实用新型电气舱的电路连接框图；
[0022] 图5本实用新型直流降压变换电路的电路连接示意图；
[0023] 图6本实用新型旋转电机的电路连接示意图；
[0024] 图7本实用新型车窗表面速度分解示意图；
[0025] 图8本实用新型车辆启动静止状态气体流向示意图；
[0026] 图9本实用新型车辆低速运动状态气体流向示意图；
[0027] 图10本实用新型车辆中速运动状态气体流向示意图；
[0028] 图11本实用新型车辆高速运动状态气体流向示意图；
[0029] 附图中：1.气栗；2.电气舱；3.气管；4.喷气口支架；5.喷气口；6.旋转电机； 7.汽车电瓶；8.直流降压变换电路；9.控制器；10.驱动电路。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
[0031] 参见图1，2, 3,本实用新型在结构包括安装在车窗下方的喷气口支架4,喷气口支 架4上设置有与气管3相连通的若干个喷气口 5,喷气口 5之间通过旋转电机6进行连接； 气管3连接用于供气的气栗1，且气栗1与旋转电机6还连接用于进行供电并能够控制工作 状态的电气舱2。旋转电机6采用微型电机，电气舱2、气栗1以及气管3设置在车头前盖 的下方。该装置的三条气管3连接一个喷气口 5,工作时，气栗1向气管3供气，气体由喷气 口 5喷出，通过旋转电机6改变喷气口 5与挡风玻璃的夹角，调整喷出气流的角度，从而把 雨滴等吹到车窗上面，达到自洁目的。
[0032] 参见图4,本实用新型的电气舱2包括用于给气栗1供电的汽车电瓶7,汽车电瓶 7经过直流降压变换电路8连接旋转电机6,直流降压变换电路8还连接控制器9,控制器9 经过驱动电路10向旋转电机6发送动作控制信号。汽车电瓶7采用电压为12V的直流电 瓶，气栗1采用工作电压为12V的气栗。旋转电机6采用直流5V工作电压的20BY-0型步 进电机，控制器9采用直流5V工作电压的51系列单片机，直流降压变换电路8基于固定频 率脉宽调制芯片TL494以及驱动器芯片IR2110进行组建，直流降压变换电路8包括与驱动 器芯片IR2110相连用于进行开关控制的N沟道M0SFET管，驱动电路10包括与控制器9相 连的八路NPN达林顿连接晶体管阵芯片ULN2803。
[0033] 参见图5,本实用新型直流降压变换电路由集成电路U1、集成电路U2、电阻R1-R8、 电容C1-C8、M0SFET管Q1、二极管D1-D2、电感L1连接构成。集成电路U1的型号为TL494， 集成电路U2的型号为IR2110, M0SFET管Q1的型号为IRF840,电阻Rl、R2为滑动变阻器， D2为快速回复二极管。集成电路U1的8脚、11脚和12脚接15V电源正极，集成电路U1的 6脚通过电阻R1、5脚通过电容C1和集成电路U1的4脚、7脚相连并接地，集成电路U1的 2脚与3脚相连，集成电路U1的13脚、16脚接地，集成电路U1的14脚通过电容C2与接至 15脚并与电阻R2 -端相连，电阻R2另一端接地，集成电路U1的1脚接电阻R2的滑片，集 成电路U1的10脚接至9脚与电容C3、电阻R3-端相连并通过电阻R4和集成电路U2的 10脚相连，电容C3和电阻R3的另外一端共同接地，集成电路U2的11脚、12脚和13脚相 连接至2脚并接地，集成电路U2的9脚接3脚并接至15V电源正极，电容C5与C6并联同 时一端与集成电路U2的3脚相连并通过二极管D1接至集成电路U2的6脚，电容C4的一 端与集成电路U2的6脚相连，另一端同时与集成电路U2的5脚、电阻R6的一端和M0SFET 管Q1的源级相连，电阻R6的另一端接至集成电路U2的7脚并通过电阻R5接至M0SFET管 Q1的栅极。
[0034] 参见图6,本实用新型中支持步进电机工作的电路由51单片机和驱动电路10组 成。根据步进电机的工作原理可以知道，步进电机转速的控制主要是通过控制通入电机的 脉冲频率，从而控制电机的转速。驱动电路使用ULN2803芯片，对单片机输出的脉冲进行功 率放大，从而驱动电机转动。单片机的PI. 0-P1. 3 口输出脉冲到ULN2803的1B-4B 口，经信 号放大后从1C-4C 口分别输出到电机的A、B、C、D相，驱动电机工作。
[0035] 实施例1 :
[0036] 雨滴下落速度^^在4. 20m/s~10. 14m/s之间，在以下叙述中，我们取雨滴速度 为7m/s，汽车正常行驶速度丨在0~120km/h之间，微型高压气栗喷出气流的速度V。为 48m/s。汽车车窗与水平面的夹角用a表示，a为50°，喷气口与水平面夹角用β表示， 50°彡β彡180°。以汽车为参考系，则雨滴主要具有自身下落速度VA、气栗喷气速度Vc、 雨滴相对车窗运动速度V。速度合成后雨滴可能斜向上运动，也可能斜向下运动。当雨滴 斜向上运动时，为保证雨滴不落在车窗上，雨滴自身下落速度vA、气栗喷气速度％、雨滴相 对车窗运动速度V三者合成后的速度VD与水平面的夹角δ应不小于车窗