УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА И СНЕГА С ЩЕТОК СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЯ

Полезная модель относится к автомобильной промышленности, в частности, к устройствам обогрева щеток стеклоочистителя, предназначенным для предотвращения намерзания снега и льда на щетку очистителя стекла, защиты мотор-редуктора очистителя ветрового и заднего стекла от перегрузок при примерзании щетки к стеклу.
Известно устройство защиты щеток стеклоочистителя от обледенения путем подогрева щеток, которое включает проводящие нагревательные элементы (ПНЭ) и источник питания (ИП) ПНЭ, в частности, бортовой источник электропитания транспортного средства (ТС), например, аккумулятор или прикуриватель. ПНЭ являются щеткодержатели стеклоочистителя, которые при подаче напряжения на них нагреваются и подогревают щетку, освобождая ее от наледи и/или снега, после чего стеклоочистители продолжают работать в нормальном режиме (RU 47302 U1, 27.08.2005).
Известное устройство использует резистивный нагрев ПНЭ, который позволяет выдерживать ограниченное число циклов нагрузки на щетки при их работе в режиме возвратно поступательного движения стеклоочистителя в связи с выходом из строя разъемов контактных проводов, а также в связи с механическими повреждениями присоединительных проводов между ПНЭ, установленных вне ТС, и источником электропитания ПНЭ, находящимся внутри ТС. К недостаткам известного устройства относится то, что сами щеткодержатели, то есть, ПНЭ, при отключенном нагреве подвергаются обледенению и заносу снегом. Поэтому при включении ИП ПНЭ часть электроэнергии расходуется на бесполезный нагрев как самих ПНЭ, так и проводов, соединяющих их со щетками. При этом, подогрев щеток известным устройством недостаточно эффективен из-за плохого теплового контакта поверхности щеток и ПНЭ при ограниченной площади нагрева. Недостатком известного устройства является то, что его реализация возможна исключительно при наличии электрического контактного соединения при помощи электрических проводов и разъемов ПНЭ с ИП.
В качестве ближайшего аналога было выбрано устройство обогрева щетки очистителя стекла, выполненное в виде гибкого модуля, содержащего взаимосвязанные между собой электроизолирующую подложку, соединительные элементы и термоэлементы, покрытые защитным слоем, с нанесенным на одну из сторон электроизолирующей подложки липким слоем, покрытым защитным материалом. Электроизолирующая подложка выполнена утолщенной по всей длине модуля, а термоэлементы расположены вдоль подложки на широкой ее стороне, смежной со стороной, на которую нанесен липкий слой (см. патент РФ №111492, опубл. 20.12.2011).
Недостатками этого устройства являются его использование исключительно при наличии электрического контактного соединения при помощи электрических проводов и разъемов, а также его сложное конструктивное выполнение. Все это делает устройство менее надежным при использовании.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства с одновременным обеспечением простоты конструкции.
Технический результат обеспечивается тем, что устройство для удаления льда и снега с щеток стеклоочистителя содержит проводящие нагревательные элементы, входящие в конструкцию щеток, и источник питания проводящих нагревательных элементов. При этом источник питания выполнен в виде высокочастотного генератора с индуктором и с магнитопроводом.
В соответствии с частными случаями выполнения устройство может иметь следующие конструктивные элементы.
Устройство для удаления льда и снега с щеток стеклоочистителя дополнительно содержит программируемый логический контроллер. Устройство для удаления льда и снега с щеток стеклоочистителя дополнительно содержит, по меньшей мере, один бесконтактный датчик температуры.
Нагревательные элементы, входящие в конструкцию щеток, могут быть установлены снаружи и/или внутри щеток.
Индуктор установлен под лобовым стеклом, в салоне транспортного средства.
Сущность настоящей полезной модели поясняется блок-схемой, характеризующей частный случай выполнения устройства и принцип его работы.
На блок-схеме позициями отмечены следующие элементы:
1 - датчик температуры;
2 - программируемый логический контроллер (ПЛК);
3 - ВЧ-генератор;
4 - средство ручного управления ВЧ-генератором.
Указанный технический результат достигается использованием в качестве источника питания ПНЭ высокочастотного генератора 3, как устройства, позволяющего осуществлять бесконтактный индукционный нагрев, с помощью индуктора с магнитопроводом, служащим для увеличения КПД нагрева. Индуктор может быть установлен в салоне ТС под лобовым стеклом, в зоне, находящейся под щетками стеклоочистителя. Это позволяет также дополнительно со стороны салона прогревать лобовое стекло автомобиля и нижние поверхности щеток, независимо от того, установлены ли на указанной поверхности ПНЭ или не установлены, что повышает эффективность работы устройства при защите щеток от обледенения по сравнению с устройством по прототипу.
В частных случаях осуществления используют ПЛК 2, для контроля и регулирования нагрева ПНЭ, если высокочастотный генератор 3 выполнен без встроенного ПЛК 2. Это объясняется тем, что при наличии ПЛК 2 существует возможность устанавливать необходимые параметры индукционного нагрева ПНЭ для оптимального подогрева щеток в зависимости от температуры воздуха и/или температуры поверхности щеток, а также, при необходимости, в зависимости от скорости ветра, что также повышает надежность работы предлагаемого устройства.
Кроме того, в других частных случаях осуществления устройство имеет бесконтактные датчики температуры 1.
Устройство работает следующим образом.
Щетки стеклоочистителя изготавливают с внутренними и/или с внешними ПНЭ и устанавливаются их обычным образом на стеклоочистителе ТС. Для ПНЭ могут быть выбраны любые проводящие материалы, например, металлические, полупроводниковые, из графита, графена или пирографита, пленочные, нанопокрытия. ПНЭ устанавливаются в любом необходимом и достаточным количестве для подогрева щеток. При этом никаких соединительных проводов не требуется. В салоне транспортного средства, под лобовым стеклом, в зоне, находящейся под щетками стеклоочистителя, устанавливается индуктор с магнитопроводом, который подключается к высокочастотному генератору. При этом индуктор устанавливается таким образом, чтобы расстояние между ним и щетками стеклоочистителя было оптимальным для необходимого подогрева щеток. При необходимости защиты щеток от обледенения водитель включает высокочастотный генератор с помощью средства ручного управления ВЧ-генератором 4. Индуктор осуществляет нагрев ПНЭ за счет создания в них вихревых токов и путем теплопередачи теплопроводностью ПНЭ подогревают щетки, которые самоочищаются от наледи и/или от снега, и позволяют стеклоочистителям работать в нормальном режиме. Процесс подогрева может контролироваться и/или управляться с помощью программируемого логического контроллера 2 и датчиков температуры 1, например, оптических пирометров. При этом сигнал от датчиков температуры 1 поступает на программируемый логический контроллер 2, который подает управляющий сигнал для запуска ВЧ-генератора 3. При обеспечении нагрева до определенной температуры датчики температуры 1 подают сигнал на программируемый логический контроллер 2, и он обеспечивает прекращение работы ВЧ-генератора 3. Кроме того включение, контроль и управление подогревом щеток стеклоочистителя может производиться дистанционно, например, при желании водителя исключить обледенение щеток на период стоянки автомобиля с помощью средства ручного управления ВЧ-генератором 4.
Пример реализации полезной модели
Для проверки возможности удаления наледи со щеток стеклоочистителя транспортного средства с помощью предлагаемого устройства авторами были изготовлены опытные образцы щеток с подогревом от ПНЭ из разных проводящих материалов и разной конфигурации, которые устанавливались в разных местах щеток и в разном количестве. Также ПНЭ устанавливались внутри и снаружи щеток. Первые опытные испытания на автомобиле прошли успешно и показали несомненную возможность работоспособности предлагаемого устройства при его использовании в борьбе с обледенением щеток стеклоочистителей ТС.