УЗЕЛ БЕСКАРКАСНОГО ПОДОГРЕВАЕМОГО СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЯ И СИСТЕМА, В КОТОРОЙ ОН ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
ASSEMBLY OF FRAMELESS HEATED WIPER AND SYSTEM IT IS INCORPORATED WITH

Настоящая заявка является частично продолжающей заявкой, находящейся на рассмотрении заявки на патент США № 11/638,734, поданной 23 апреля 2007 года.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область изобретения
Настоящее изобретение относится к узлу бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя и к системам, в которых такие узлы используются.
2. Предшествующий уровень техники
Как показано на фиг. 4, при вождении автомобиля зимой на стеклоочистителях и ветровых стеклах образуются наросты снега и льда. Такие наросты снега и льда ухудшают эффективность работы стеклоочистителей по очистке ветрового стекла. В результате снижается видимость. В попытке очистить ветровое стекло оператор обычно активирует антиобледенительную систему автомобиля, работающую в сочетании с системой стеклоочистителя. Когда снег и лед начинают таять, часть образовавшейся жидкости попадает на узел стеклоочистителя и намерзает на нем и на боковых участках ветрового стекла. Ветер в сочетании с относительным движением автомобиля усиливает этот эффект замораживания. По мере того как это цикл продолжается, все больше и больше льда нарастает на узле стеклоочистителя и ветровом стекле, ухудшая эффективность работы стеклоочистителя и видимость. Такое состояние продолжает ухудшаться до момента, когда система стеклоочистителя становится бесполезной, что создает чрезвычайно опасную ситуацию при вождении из-за сильно ухудшившейся видимости для водителя.
В настоящее время единственным способом решения этой проблемы является ручное удаление оператором снега и льда с узла стеклоочистителя. Это выполняется когда водитель съезжает с дороги или останавливается на светофоре. После остановки водитель может опустить боковое стекло, дотянуться рукой до стеклоочистителя и несколько раз ударить стеклоочистителем по ветровому стеклу в попытке сбить снег и лед со щетки стеклоочистителя. Однако при возобновлении движения автомобиля вновь возникают условия для обледенения, поэтому такое решение является весьма неэффективным и потенциально опасным.
Было запатентовано несколько узлов подогреваемых стеклоочистителей, где заявляется предотвращение накопления снега и льда на узле стеклоочистителя и/или на ветровом стекле. Примеры таких узлов раскрыты в следующих патентах США:
В 5,632, 058 раскрывается узел подогреваемого стеклоочистителя, содержащий внешний нагревательный элемент на держателях щетки, и внутренние элементы, внедренные в щетки стеклоочистителя;
В 5,504,965 раскрывается щетка стеклоочистителя с электрическим подогревом, в которой применяется спиральный проволочный резистор.
В 4,497,083 раскрывается применение проволочных нагревающих сопротивлений, расположенных вдоль длины рычагов стеклоочистителя, щеток и держателей щеток;
В 4,325,160 раскрывается узел стеклоочистителя для ветрового стекла;
В 2,627,011 раскрывается подогреваемый стеклоочиститель/ влагосниматель и рамка.
В 6,754,933 раскрывается тепловое излучение на структуру рычага стеклоочистителя;
В 6,591,443 раскрываются нагревательные элементы в тыловой части щетки и гибкий корпус щетки стеклоочистителя;
В 6,236,019 раскрывается узел подогреваемой щетки стеклоочистителя;
В 5,603,856 раскрываются нагревательные элементы в тыльной части щетки стеклоочистителя и в теле щетки.
В 5,488,752 раскрывается теплопроводное устройство для щеток стеклоочистителя;
В 5,412, 177 раскрывается крышка нагреваемой щетки стеклоочистителя;
В 4,152,808 раскрывается нагревательное устройство для щетки стеклоочистителя;
В 5,325,561 раскрывается нагреваемый узел щетки стеклоочистителя, в котором рычажная система стеклоочистителя, а также щетка и держатель щетки нагреваются.
В 4,928,344 раскрывается щетка стеклоочистителя с электрическим подогревом, в которой используется нагревательный элемент из углеродного волокна;
В 4,928,345 раскрывается нагреваемая щетка стеклоочистителя и держатель щетки;
В 4,967,437 раскрывается узел нагреваемой щетки стеклоочистителя;
В 4,387,290 раскрывается нагреватель, который проходит вдоль щетки стеклоочистителя и ее опоры;
В 4,194,261 раскрывается конструкция нагреваемого стеклоочистителя; и
В 6,779,222 раскрывается нагревательное устройство для стеклоочистителя ветрового стекла, съемно прикрепленное к стеклоочистителю ветрового стекла.
Эти нагреваемые стеклоочистители имеют разные формы и конструкции. Они подогревают рамку, рычаг или щетку стеклоочистителя, или комбинацию этих элементов посредством нагревательного элемента или другого дополнительного узла. Стеклоочистители такого типа сами по себе довольно эффективны, но неудобны и в производстве и в эксплуатации. Они либо очень затратны в производстве, что приводит к высокой продажной цене для покупателя, либо они очень сложны в установке, что отталкивает от покупки многих покупателей, обслуживающих свои машины самостоятельно. Кроме того, нигде не упоминается, что они должны работать совместно с системой размораживания ветрового стекла как единая система. Без системы размораживания ветрового стекла накопленный на ветровом стекле снег и лед просто замерзнут, что создаст опасную ситуацию.
Подводя итог, можно отметить, что основными недостатками узлов подогреваемых стеклоочистителей по предшествующему уровню техники являются высокая стоимость и сложность при самостоятельной установке. Многие не указывают рабочий диапазон температур таких стеклоочистителей или количество создаваемой ими теплоты. Нельзя предположить, что они работают на напряжении 12 вольт или выше. Большинство, если не все, автомобили имеют электрическую систему, работающую при напряжении 13,5-14,5 вольт. Кроме того, важным фактором для работы таких стеклоочистителей является скорость автомобиля.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного узла бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя и системы, в которой используется один или более такой узел для устранения или существенного сокращения ледяных наростов на узле стеклоочистителя и ветровом стекле и тем самым для улучшения обзора для водителя, и дающего по меньшей мере одно из следующих преимуществ:
экономическая эффективность;
надежность и стойкость к коррозии;
ценовая доступность для рядового покупателя;
простота самостоятельной установки покупателем;
эффективность работы в любых погодных условиях;
низкое потребление тока и отсутствие влияния на другие функции автомобиля;
и работа в совместно с существующей системой размораживания автомобиля.
Для достижения указанной выше и других целей настоящего изобретения предлагается узел нагреваемого стеклоочистителя. Узел выполнен с возможностью установки на рычаг стеклоочистителя. Рычаг стеклоочистителя оперативно соединен с двигателем стеклоочистителя для возвратно-поступательных перемещений рычага стеклоочистителя поперек ветрового стекла автомобиля. Узел выполнен с возможностью электрического соединения с источником электроэнергии автомобиля. Узел содержит удлиненную упругую щетку, имеющую верхнюю часть и нижнюю, влагоснимающую часть, контактирующую с ветровым стеклом. Щетка имеет первый и второй противоположные концевые участки. Узел также содержит разнесенные, удлиненные, упругие первый и второй упорные элементы, расположенные над верхней частью щетки. Каждый упорный элемент имеет внутреннюю и внешнюю поверхности и первые и вторые концевые участки. Узел далее содержит первую и вторую разнесенные удлиненные упругие полосы. Каждая из полос проходит между концевыми участками щетки между верхней частью щетки и внутренними поверхностями упорных элементов для соединения щетки с упорными элементами и для того, чтобы щетка и упорные элементы упруго принимали форму поверхности ветрового стекла, когда узел под действием рычага стеклоочистителя совершает возвратно-поступательные перемещения. Узел далее содержит по меньшей мере один удлиненный гибкий нагреватель для преобразования электрической энергии, поступающей от источника, в теплоту. Этот по меньшей мере один нагреватель расположен между верхней частью щетки и внутренней поверхностью первого упорного элемента. Этот по меньшей мере один нагреватель содержит первый нагревательный элемент, который проходит между концевыми участками первого упорного элемента рядом с полосами. Этот по меньшей мере один нагреватель расположен между верхней частью щетки и внутренней поверхностью второго упорного элемента. Этот по меньшей мере один нагреватель содержит второй нагревательный элемент, который проходит между концевыми участками второго упорного элемента рядом с полосами. Этот по меньшей мере один нагреватель нагревает верхнюю часть щетки, первый и второй упорные элементы и полосы для устранения или существенного уменьшения наростов льда на узле и на ветровом стекле. Узел содержит центральное опорное устройство, которое соединяет щетку и полосы между упорными элементами и соединяет узел с рычагом стеклоочистителя. Узел далее содержит провода, соединенные с по меньшей мере одним нагревателем, проходящие через центральное опорное устройство для подачи на по меньшей мере один нагреватель электроэнергии от источника.
Устройство может содержать первый и второй нагреватели, которые проходят по извилистой траектории между концевыми участками их соответствующих упорных элементов.
Устройство может содержать уплотняющий материал для уплотнения проводов в центральном опорном устройстве для предотвращения загрязнения нагревателей.
Узел бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя может содержать первую и вторую концевые крышки стеклоочистителя. Первая концевая крышка стеклоочистителя скрепляет друг с другом первые концевые участки щетки и первый упорный элемент. Вторая концевая крышка стеклоочистителя скрепляет друг с другом вторые концевые участки щетки и второй упорный элемент. Может иметься уплотняющий материал для уплотнения концевых участков щетки и уплотнительных элементов у концевых крышек стеклоочистителя для предотвращения загрязнения нагревателей.
Каждый нагревательный элемент может содержать нагревательный элемент в форме проволочного сопротивления, электрическое сопротивление которого равно приблизительно 18-22 Ом на фут (0,3048 м) длины.
Узел стеклоочистителя в нагретом состоянии может иметь среднюю температуру 80°F (приблизительно 26,7°С), когда температура окружающей среды равна 20°F (приблизительно -6,7°С) и скорость автомобиля равна 60 миль в час (приблизительно 96,6 км/ч).
Каждый нагревательный элемент может содержать нагревательный элемент из протравленной термофольги или проволочный спиральный нагревательный элемент.
Каждый нагревательный элемент может содержать изоляционный материал, включая по меньшей мере один из следующих материалов: полиимид/FEP/WA/ULA, политетрафторэтилен (PTFE), полиэфир, слюда, силиконовый каучук и бутиловый каучук.
Толщина узла бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя между вершиной каждого из упорных элементов и нижней частью влагоснимающего участка может быть менее 1 дюйма (25,4 мм).
К проводам может быть подсоединен контроллер для управления подачей электроэнергии от источника на нагреватели.
Контроллер может содержать переключатель или реле и схемы для генерирования управляющего сигнала, который управляет реле.
Далее, для достижения вышеописанной и других целей настоящего изобретения предлагается система подогреваемого стеклоочистителя. Система содержит первый рычаг стеклоочистителя, оперативно соединенный с первым двигателем стеклоочистителя для возвратно-поступательных перемещений первого рычага стеклоочистителя поперек ветрового стекла, и источник электрической энергии автомобиля. Система также содержит первый узел бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя, установленный на первом рычаге стеклоочистителя и электрически соединенный с источником. Узел также содержит удлиненную упругую щетку, имеющую верхнюю часть и нижнюю влагоснимающую часть для контакта с ветровым стеклом, и первый и второй концевые участки. Узел также содержит разнесенные, удлиненные, упругие первый и второй упорные элементы, расположенные над верхней частью щетки. Каждый упорный элемент имеет внутреннюю и внешнюю поверхности и первые и вторые концевые участки. Узел далее содержит первую и вторую разнесенные удлиненные упругие полосы, которые проходят между концевыми участками щетки. Каждая полоса расположена между верхней частью щетки и внутренними поверхностями упорных элементов для соединения щетки с упорными элементами и для того, чтобы щетка и упорные элементы упруго принимали форму поверхности ветрового стекла, когда узел под действием рычага стеклоочистителя совершает возвратно-поступательные перемещения. Узел далее содержит по меньшей мере один удлиненный гибкий нагреватель для преобразования электрической энергии, поступающей от источника, в теплоту. Этот по меньшей мере один нагреватель расположен между верхней частью щетки и внутренней поверхностью первого упорного элемента. Этот по меньшей мере один нагреватель содержит первый нагревательный элемент, который проходит между концевыми участками первого упорного элемента рядом с полосами. Этот по меньшей мере один нагреватель расположен между верхней частью щетки и внутренней поверхностью второго упорного элемента. Этот по меньшей мере один нагреватель содержит второй нагревательный элемент, который проходит между концевыми участками второго упорного элемента рядом с полосами. Этот по меньшей мере один нагреватель нагревает верхнюю часть щетки, первый и второй упорные элементы и полосы для устранения или существенного уменьшения наростов льда на узле и на ветровом стекле. Узел содержит центральное опорное устройство, которое соединяет щетку и полосы между упорными элементами и соединяет узел с рычагом стеклоочистителя. С источником и с по меньшей мере одним нагревателем соединены провода, проходящие через центральное опорное устройство для подачи электроэнергии от источника на по меньшей мере один нагреватель.
Система может содержать первый и второй нагреватели, которые проходят по извилистой траектории между концевыми участками их соответствующих упорных элементов.
Система может содержать уплотняющий материал для уплотнения проводов в центральном опорном устройстве для предотвращения загрязнения нагревателей.
Система может далее содержать первую и вторую концевые крышки стеклоочистителя. Первая концевая крышка стеклоочистителя скрепляет друг с другом первые концевые участки щетки и первый упорный элемент. Вторая концевая крышка стеклоочистителя скрепляет друг с другом вторые концевые участки щетки и второй упорный элемент. Может иметься уплотняющий материал для уплотнения концевых участков щетки и уплотнительных элементов у концевых крышек стеклоочистителя для предотвращения загрязнения нагревателей.
Каждый нагревательный элемент может содержать нагревательный элемент в форме проволочного сопротивления, электрическое сопротивление которого равно приблизительно 18-22 Ом на фут (0,3048 м) длины.
Узел в нагретом состоянии может иметь среднюю температуру 80°F (приблизительно 26,7°С), когда температура окружающей среды равна 20°F (приблизительно -6,7°С) и скорость автомобиля равна 60 миль в час (приблизительно 96,6 км/ч).
Каждый нагревательный элемент может содержать нагревательный элемент из протравленной термофольги.
Толщина узла между вершиной каждого из упорных элементов и нижней частью влагоснимающего участка может быть менее 1 дюйма (25,4 мм).
Система может содержать контроллер, соединенный с проводами и источником для управления подачей электроэнергии от источника на нагреватели.
Контроллер может содержать переключатель или реле и схемы для генерирования управляющего сигнала, который включает реле.
Второй рычаг стеклоочистителя может быть оперативно соединен со вторым двигателем стеклоочистителя для возвратно-поступательных перемещений рычага поперек ветрового стекла. На второй рычаг стеклоочистителя может быть установлен второй узел бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя, электрически соединенный с источником.
Вышеописанная и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания иллюстративного варианта со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - внешний вид системы подогреваемого стеклоочистителя, содержащей пару узлов стеклоочистителей, выполненных по варианту настоящего изобретения, и иллюстрирующий их работу для устранения или уменьшения наростов льда на этих узлах стеклоочистителей и на ветровом стекле автомобиля.
Фиг. 2 - разнесенный вид в перспективе одного из узлов стеклоочистителя по фиг. 1 и выполненный по варианту настоящего изобретения.
Фиг. 3 - вид в перспективе узла стеклоочистителя по фиг. 2 после сборки.
Фиг. 3а - сечение по линии 3а-3а на фиг. 3.
Фиг. 3b - сечение по линии 3b-3b на фиг. 3.
Фиг. 4 - внешний вид пары узлов стеклоочистителей по предшествующему уровню техники во время работы на ветровом стекле автомобиля.
Фиг. 5а - вид в перспективе с частичным вырезом и в сечении одного варианта нагревателя, имеющего спирально намотанное проволочное сопротивление для использование в узле стеклоочистителя по настоящему изобретению.
Фиг. 5b - вид сверху другого варианта нагревателя для использования в узле стеклоочистителя.
Фиг. 5с - вид в перспективе еще одного варианта нагревателя с частично отогнутым верхним слоем для иллюстрации нагревательного элемента из протравленной фольги.
Фиг. 6 - схематическая блок-схема системы подогреваемого стеклоочистителя, выполненной по одному варианту настоящего изобретения и иллюстрирующей типичную разводку проводов с выключателем, приводимым в действие вручную.
Фиг. 7 - схематическая блок-схема, аналогичная фиг. 6, но иллюстрирующая предпочтительную разводку проводов с соединительным модулем с реле, срабатывающим в ответ на управляющий сигнал.
Подробное описание предпочтительного варианта (вариантов)
На фиг. 1 система подогреваемого стеклоочистителя, выполненная в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения, в целом обозначена позицией 10. Система 10 содержит первый рычаг 12 стеклоочистителя, оперативно соединенный с первым двигателем (не показан) стеклоочистителя, для возвратно-поступательных перемещений первого рычага 12 поперек ветрового стекла 14 автомобиля 16. Система 10 далее содержит второй рычаг 18 стеклоочистителя, оперативно соединенный со вторым двигателем (не показан) стеклоочистителя для для возвратно-поступательных перемещений второго рычага 18 поперек ветрового стекла 14.
Система 10 также содержит источник электроэнергии, например аккумулятор 20 автомобиля 16, и первый узел бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя, в целом обозначенный позицией 22, который установлен на первом рычаге 12 стеклоочистителя и электрически соединен с аккумулятором 20 через плавкий предохранитель 24 и либо соединительный модуль 25 (см. фиг. 6), либо через соединительный модуль 88 (см. фиг. 7), как будет более подробно описано ниже. Система 10 типично далее содержит второй узел бескаркасного подогреваемого стеклоочистителя, в целом обозначенный позицией 26, установленный на втором рычаге 18 стеклоочистителя и также электрически соединенный с аккумулятором 20 через плавкий предохранитель 24 и через один из соединительных модулей 25 или 88. Следует понимать, что в некоторых случаях нужен лишь один узел стеклоочистителя.
На фиг. 2, 3, 3а и 3b показан и описан только первый узел 22 стеклоочистителя, поскольку второй узел 26 по существу идентичен первому узлу 22.
Узел 22 содержит удлиненную упругую резиновую/силиконовую щетку, в целом обозначенную позицией 28, имеющую верхнюю часть 30 и нижнюю влагоснимающую часть 32, контактирующую с ветровым стеклом 14. Щетка 28 также имеет первый и второй противоположные концевые участки 34 и 36 соответственно.
Узел 22 также содержит разнесенные, удлиненные, упругие первый и второй упорные элементы, в целом обозначенные позициями 38 и 40 соответственно, расположенные и закрепленные над верхней частью 30 щетки 28. Каждый упорный элемент 38, 40 имеет внутреннюю и внешнюю поверхности 42 и 44 соответственно и первый и второй противоположные концевые участки 46 и 48 соответственно.
Узел 22 далее содержит первую и вторую разнесенные, удлиненные, упругие полосы из пружинной стали, в целом обозначенные позициями 50 и 52 соответственно. Каждая полоса 50, 52 проходит между концевыми участками 34 и 36 щетки 28 между верхней частью 30 щетки 28 и внутренней поверхностью 42 упорных элементов 38 и 40 для соединения щетки 28 и упорных элементов 38, 40 друг с другом и для того, чтобы щетка 22 и упорные элементы 38, 40 могли упруго принимать форму поверхности ветрового стекла 14, когда узел 22 совершает возвратно-поступательные перемещения под действием рычага 12 стеклоочистителя.
Узел 22 также содержит по меньшей мере один нагреватель и, предпочтительно, два удлиненных гибких нагревателя, в целом обозначенных позициями 54 и 65 соответственно, чтобы преобразовывать электроэнергию от аккумулятора 20 в теплоту. Если используется один нагреватель, он будет единственным, непрерывным гибким нагревателем, проходящим от одного конца до другого конца узла 26. Первый нагреватель 54 расположен между верхней частью 30 щетки 28 и внутренней поверхностью 42 первого упорного элемента 38. Как показано на фиг. 5а, нагреватель 54 предпочтительно содержит нагревательный элемент 53 из проволочного сопротивления, который проходит по извилистой траектории между концевыми участками 46 и 48 первого упорного элемента 38 в непосредственной близости к полосам 50 и 52.
Как показано на фиг. 3, второй нагреватель 56 расположен между верхней частью 30 щетки 28 и внутренней поверхностью 42 второго упорного элемента 40. Второй нагреватель также предпочтительно содержит нагревательный элемент 53 из проволочного сопротивления, который проходит по извилистой траектории между концевыми участками 46 и 48 второго упорного элемента 40 в непосредственной близости к полосам 50 и 52. Верхняя часть 30 щетки 28, первый и второй упорные элементы 38 и 40 и полосы 50 и 52 нагреваются нагревателями 54 и 56 для устранения или существенного уменьшения наростов льда на узле 22 и ветровом стекле 14.
Узел 22 далее содержит центральное опорное устройство, в целом обозначенное позицией 58, которое соединяет щетку 28 и полосы 50 и 52 друг с другом между упорными элементами 38 и 40, и предназначено для соединения узла 22 с рычагом 12 стеклоочистителя. Устройство 58 содержит адаптер 60 для разъемного соединения рычага 12 и узла 22. Устройство 58 также содержит элемент 62 крышки и центральный соединитель 64, которые собраны друг с другом на полосах 50 и 52 рядом с концевыми участками 48 и 46 упорных элементов 83 и 40 соответственно, и способствуют удержанию узла 22 в собранном состоянии.
Узел 22 также содержит первую и вторую концевые крышки 72 и 74 соответственно. Первая концевая крышка 72 стеклоочистителя крепит первые концевые участки 34 и 46 щетки 28 и первого упорного элемента 38 соответственно друг с другом. Вторая концевая крышка 74 стеклоочистителя крепит вторые концевые участки 36 и 48 щетки 28 и второго упорного элемента 40 соответственно друг с другом. Уплотняющий материал 47, например жидкий каучук, уплотняет концевые участки 34, 36 щетки 28 и концевые участки 46 и 48 упорных элементов 38, 40 соответственно для предотвращения загрязнения нагревателей 54 и 56 соответственно.
Провода 66 электрически соединены с обеими концами нагревателей 54 и 56 и проходят сквозь пустотелые участки 67 упорных элементов 38 и 40 и через центральное опорное устройство 58 между элементом 62 и соединителем 64, чтобы подавать на нагреватели 56 и 58 электроэнергию от аккумулятора 20. Концевые участки проводов 66 соединены друг с другом серебряным припоем в термоусадочной трубке 68, расположенной в соединителе 64, и герметизированы уплотняющим материалом 70 для предотвращения загрязнения нагревателей 54 и 56. Провода 66 также могут быть встроены в гибкие нагреватели (56 и/или 58). Нагреватели 56 и 58 предпочтительно соединены с проводами 66 параллельно, но могут быть соединены и последовательно.
На фиг. 5а показан один вариант нагревателя 54 (а также нагревателя 56). Нагреватель 54 является кабелем с сердечником, вокруг которого спирально намотано проволочное сопротивление, содержащим нагревательный элемент в форме проволочного сопротивления или проводника 53, намотанного вокруг стекловолоконного сердечника 57. Проводник 53 и сердечник 57 внедрены в изоляцию 55 из силиконового каучука. Нагревательный элемент 53 может иметь проволочное сопротивление из нихрома.
На фиг. 5b показан другой вариант нагревателя для использования в узлах 22 и 26, где детали нагревателя 54", имеющие конструкцию или функции, аналогичные или подобные соответствующим деталям нагревателя 54, имеют то же обозначение, но со значком ". Нагреватель 54" выполнен из ленты на основе полиимидной пленки (каптон) с нагревательным элементом 53", вытравленным из фольги и проходящим по извилистой траектории между сторонами нагревателя 54" и сформированным на полимерной подложке 57". Обычно нагревательный элемент 53" закрыт полимерной крышкой.
На фиг. 5с показан еще один вариант нагревателя для использования в узлах 22 и 26, где детали нагревателя 54', имеющие конструкцию или функции, аналогичные или подобные соответствующим деталям нагревателя 54, имеют то же обозначение, но со значком '. Нагреватель 54' является пленочным нагревателем из ПЭТ (полиэтилентерефталат), также имеющий нагревательный элемент 53', вытравленный из фольги, который проходит по извилистой траектории между сторонами нагревателя 54'. Нагревательный элемент 53' сформирован из ПЭТ-пленки 57' и имеет покрытие 55' из ПЭТ-пленки.
Один или оба электрических нагревателя могут иметь одну из следующих конструкций - проволочное сопротивление (фиг. 5а), ленточный нагреватель (фиг. 5b), витая проволока в бутиле, проволочная лента, одиночная проволока, нагреватель, изготовленный методом трафаретной печати, витая проволока в силиконе, ПЭТ-пленка (фиг. 5с). Тип нагревателя может быть одним или более из следующих: витая проволока, вытравленная фольга, проволочный трос, силикон/ПВХ. Соединения или материалы могут включать один или более из следующих: нихромовая проволока, фольга, печать, медно-никелевый сплав.
Такие типы гибких нагревательных элементов могут включать вытравленную термофольгу и витую проволоку. Можно использовать следующие изоляционные материалы: полиимиид/FEP/WA/ULA, политетрафторэтилен, слюда, известные как каптоновые нагреватели. Можно использовать силиконовый каучук и бутиловый каучук.
Можно использовать любые из указанных выше материалов. Можно использовать и другие материалы, если это будет экономически эффективно. Однако стоимость кабеля из спиральной проволоки (фиг. 5а) буде существенно ниже. Нагреватель 54 из спиральной проволоки является универсальным изделием, тогда как все другие типы необходимо адаптировать к каждому варианту применения.
Далее со ссылками на фиг. 1 следует описание системы 10 стеклоочистителя. На подогреваемые бескаркасные узлы 22 и 26 стеклоочистителя от аккумулятора 20 автомобиля подается постоянное напряжение. Аккумулятор 20 подает питание на узлы 22 и 26, когда управляющее устройство, например ручной выключатель 80, замыкает цепь между аккумулятором 20 и узлами 22 и 26. Выключатель 80 обычно расположен в салоне автомобиля. После активации водителем выключатель 80 подает питание от аккумулятора 20 на соединительный модуль 25, который обычно расположен под капотом автомобиля в моторном отсеке. От соединительного модуля 25 питание направляется на узлы 22 и 26 стеклоочистителя и проходит через рычаги 12 и 18 стеклоочистителя по проводам 66 и поступает на нагреватели 54 и 56 узлов 22 и 26.
Как показано на фиг. 1 и 6, для этой операции обычно требуется выполнить лишь четыре соединения. Три соединения устанавливаются в соединительном модуле 25. Они выполняются путем установки проводов 66 от двух узлов 22 и 26 стеклоочистителя и провода 84 от выключателя 80 в соединительный модуль 25. Еще одно соединение выполняется с аккумулятором 20 автомобиля проводом 86, идущим от соединительного модуля 25.
В другом, автоматическим варианте, подробно описанном ниже, на автомобиле 16 устанавливается датчик 82 температуры, измеряющий температуру окружающей среды и соединенный с соединительным модулем 88 проводом 92, как показано на фиг. 7. В этом варианте модуль 88 содержит известные схемы в комбинации с реле 90 для автоматического замыкания цепи между аккумулятором 20 и узлами 22 и 26. Такое автоматическое замыкание может осуществляться когда температура снаружи автомобиля, измеренная датчиком 82, падает ниже заранее определенной величины. Кроме того, операционная система может отслеживать напряжение на аккумуляторе автомобиля. Если подогреваемый стеклоочиститель оставлен включенным на продолжительное время (например, когда автомобиль оставлен в аэропорту) и напряжение аккумулятора падает ниже заранее определенной величины, система автоматически отключается, предотвращая разряд аккумулятора.
На фиг. 1 и 6 показан "стандартный" вариант установки узлов 22 и 26 стеклоочистителя для получения системы по одному варианту настоящего изобретения следующим образом:
- Установить соединительный модуль 25 в подкапотном пространстве автомобиля 16 между рычагами 12 и 18 стеклоочистителя.
- Снять старые узлы стеклоочистителя (например, по фиг. 4) и установить новые подогреваемые узлы 22 и 26.
- Провести и подсоединить провода 66 от узлов 22 и 26 к подкапотному соединительному модулю 25.
- Прикрепить питающие провода 66 к соответствующим рычагам 12 и 18 стеклоочистителя.
- Провести питающий провод 84 выключателя в салон автомобиля 16 и прикрепить его к ручному выключателю 80.
- Установить ручной выключатель 80 в удобное положение в салоне.
- Провести и соединить питающие провода 86 и предохранитель 24 от модуля 25 к аккумулятору 20.
На фиг. 1 и 7 показан более удобный или оптимальный вариант установки узлов 22 и 26 стеклоочистителя по другому варианту настоящего изобретения:
- Установить соединительный модуль 88 в подкапотном пространстве автомобиля 16 между рычагами 12 и 18 стеклоочистителя.
- Снять старые узлы стеклоочистителя (например, по фиг. 4) и установить новые подогреваемые узлы 22 и 26.
- Проложить левый и правый питающие провода 66 к подкапотному соединительному модулю 88 и подключить их.
- Прикрепить питающие провода 66 к рычагам 12 и 18 стеклоочистителя.
- Проложить и подсоединить питающие провода 86 и предохранитель 24 от модуля 88 к аккумулятору 20.
- Проложить рабочий питающий провод 92 от датчика 82 в салон автомобиля 16 и проложить и подсоединить провод 94 от оперативного устройства 96 (модуль контроля кузова, автоматический модуль, электронный блок управления или блок питания размораживателя) к реле 90 модуля 88, чтобы узлы 22 и 26 могли нагреваться автоматически.
Подогреваемые узлы 22 и 26 стеклоочистителя и система 10 подогреваемого стеклоочистителя по одному из вариантов настоящего изобретения дают одно или более из следующих преимуществ:
- Простая установка "подключи и работай" без внешних соединений проводов, которые подвержены коррозии.
- Низкопрофильный узел подогреваемой щетки, выступающий не более чем на 1 дюйм (25,4 мм) или, предпочтительно, на 3/4 дюйма (19,05 мм) над ветровым стеклом, что способствует уменьшению накопления на ней снега и льда.
- Отсутствуют внешние нагревательные компоненты, которые уменьшают площадь поверхности, предотвращая подъем узлов 22, 26 над ветровым стеклом при движении с высокой скоростью.
- Подогреваемый герметизированный бескаркасный и бесшарнирный узел стеклоочистителя имеет конструкцию, исключающую замерзание и износ точек поворота и давления. Такая конструкция подогреваемого узла стеклоочистителя обеспечивает максимальный контакт с ветровым стеклом, независимо от погодных условий, с адаптацией степени изгиба к кривизне ветрового стекла.
- Конструкция бескаркасного подогреваемого узла стеклоочистителя также позволяет повысить эффективность функции подогрева. Нагревательные элементы или нагреватели обеспечивают эффективное и экономичное нагревание за счет отсутствия точек качания/прижима стандартного каркаса, подогревая узел стеклоочистителя, потребляя очень небольшой ток. В свою очередь это позволяет использовать провода очень небольшой длины, что также способствует снижению профиля и площади поверхности узла стеклоочистителя. Такое очень низкое потребление тока позволяет использовать источники питания различных типов от простого выключателя до заводского устройства, соединенного с модулем контроля кузова, что позволяет такому устройству работать в автоматическом режиме. Общие затраты производителя и потребителя на подогреваемый стеклоочиститель такого типа невысоки. Уменьшая площадь поверхности, которую нужно подогревать, и используя зигзагообразную или извилистую траекторию нагревательных элементов или нагревателей для уменьшения нарастания снега и льда на обеих сторонах узла стеклоочистителя, можно сократить до минимума количество материалов и упростить производственный процесс, применяемый для изготовления таких изделий. Как упоминалось выше, вместо двух нагревателей можно использовать один непрерывный гибкий нагреватель, проходящий по прямой от одного конца узла к другому. Такая зигзагообразная конструкция никоим образом не мешает работе узлов стеклоочистителя. Покупатель получает дополнительную функцию подогрева по цене стандартного неподогреваемого узла стеклоочистителя премиум-сегмента.
- Такая конструкция подогреваемых узлов стеклоочистителя по настоящему изобретению подходит для автомобилей буквально любых размеров и типов, выпускаемых в настоящее время. Эта конструкция не ограничивается только легковыми автомобилями. Такую конструкцию можно использовать для любых задач по очистке ветрового стекла. Просто заменив имеющиеся узлы щеток стеклоочистителя (не рычаги) и выполнив несколько электрических соединений, покупатель получает дополнительное преимущество, заключающееся в подогреве узлов стеклоочистителя. Такая конструкция также не требует повышения производственных издержек, поскольку нет необходимости изготавливать рычаги стеклоочистителя различных типов для установки на разные автомобили.
- Такая конструкция подогреваемого узла стеклоочистителя не требует какого-либо особого контроллера для поддержания рабочей температуры. Нужен просто источник питания, такой как автомобильный аккумулятор. Он может поддерживать температуру, необходимую для плавления снега и льда. Предпочтительно, он может работать в разных режимах, если этого захочет потребитель. Поскольку он работает при очень низком потребляемом токе, подогревом стеклоочистителя может управлять автоматический датчик 82 температуры и/или модуль управления кузовом автомобиля (96 на фиг. 7) совместно с системой размораживания.
- Такой готовый к использованию, герметизированный подогреваемый узел стеклоочистителя, не требующий сборки, является идеальной системой для самостоятельной установки владельцем автомобиля.
Ниже приведены некоторые технические характеристики вышеописанного подогреваемого узла стеклоочистителя и системы подогреваемого стеклоочистителя:
- очень малый средний потребляемый ток (2-3 А) на пару узлов стеклоочистителя;
- герметичная интегральная конструкция;
- нагревательный провод или элемент диаметром 0,006 дюйма (0,1524 мм) (например, см. фиг. 5а);
- средняя температура 80°F (приблизительно 26,7°С) при температуре окружающей среды 20°F (приблизительно -6,7°С) при скорости 60 миль в час (приблизительно 96,6 км/ч);
- подогреваемая герметизированная бескаркасная/бесшарнирная конструкция без точек качания/давления;
- меняющийся изгиб по ветровому стеклу 14;
- простота установки;
- оптимальный рабочий диапазон напряжений - 12-14,5 В;
- универсальное крепление;
- сопротивление 18-22 Ом на 1 фут (0,3048 м) длины проволочного нагревателя (фиг. 5а);
- зигзагообразная конструкция нагревательного элемента создает эффективное и экономичное нагревание со всех сторон (фиг. 5а, 5b, 5c);
- низкий профиль 3/4 дюйма (19,05 мм) над ветровым стеклом;
- низкая стоимость владения;
отсутствие внешних электрических соединений или нагревательных компонентов.
Выше были показаны и описаны лишь некоторые варианты настоящего изобретения, которые не охватывают всех возможных форм изобретения. Вышеприведенное описание является иллюстративным, а не ограничивающим, и в изобретение могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы изобретательской идеи.