CN105083223A - 一种汽车前风挡除尘除雨的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车前风挡除尘除雨的系统和方法，系统包括：纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，用于阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，用于剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。本发明能够利用超声波对挡风玻璃除尘除雨，并能达到传统雨刮系统的良好除尘除雨效果。

Description

一种汽车前风挡除尘除雨的系统和方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种汽车前风挡除尘除雨的系统和方法。

背景技术

在过去的100多年，雨刮系统的改变很少，还是采用雨刷马达带动雨刮条转动的方式，对于国内汽车厂商来说，目前的雨刮系统，也是客户抱怨的问题热点，不但会有雨刮噪音、刮净度不高、雨刮抖动等问题，在寒冷的天气下雨刷还会和玻璃冻成一块，而且雨刮还会老化和带来风阻，问题很多。

随着电子技术不断发展，汽车控制系统越来越智能化、人性化，解决传统雨刮系统的各种问题，是业界的研究方向。

目前，超声波技术的应用越来越广泛，如工业、医疗领域等，随着超声波本身的技术成熟，和后续汽车电子的集成化，超声波的技术应用也将逐渐向汽车领域发展，目前超声波技术应用广泛应用在探伤、检测、测距、医疗各个领域，其技术和相关加工工艺的成熟度都达到了空前的水平，因此，也出现了以超声波来辅助雨刮系统除尘除雨的技术，但是，现有超声波除尘除雨仅能提供超声震动的方式使得附着物与玻璃分离，并不能达到传统雨刮系统良好的除尘除雨水平。

发明内容

本发明的目的是要提供一种汽车前风挡除尘除雨的系统和方法，能够利用超声波对挡风玻璃除尘除雨，并能达到传统雨刮系统的良好除尘除雨效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车前风挡除尘除雨的系统，包括：

纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，用于阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；

横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，用于剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

优选的，上述的系统中，

所述横向表面波换能器通过胶状声导体与所述风挡玻璃粘接，使超声波在所述风挡玻璃的玻璃介质中传播。

优选的，上述的系统中，

所述横向表面波换能器采用压电材料做衬底，以叉指方式产生超声波。

优选的，上述的系统中，

所述纵向波换能器通过纵向超声波换能探头粘附在所述风挡玻璃上。

优选的，上述的系统中，还包括：

清洗剂喷淋装置，设置在所述风挡玻璃外部。

优选的，上述的系统中，还包括：

雨量雨速传感器，用于检测雨量和雨速；

热风系统，用于在所述风挡玻璃表面产生热风。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种汽车前风挡除尘除雨的方法，包括：

设置纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，从而阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；

设置横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，从而剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

优选的，上述的方法中，

所述横向表面波换能器采用压电材料做衬底，以叉指方式产生超声波，并且通过胶状声导体与所述风挡玻璃粘接，使超声波在所述风挡玻璃的玻璃介质中传播；

所述纵向波换能器通过纵向超声波换能探头粘附在所述风挡玻璃上。

优选的，上述的方法中，还包括：

通过清洗剂喷淋装置在所述风挡玻璃外部喷淋清洗剂，使得所述风挡玻璃与附着物之间产生空化效应。

优选的，上述的方法中，还包括：

通过雨量雨速传感器检测雨量和雨速；

通过热风系统在所述风挡玻璃表面产生热风，辅助剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

本发明实施例具有以下技术效果：

1)本发明实施例中，通过纵向波换能器阻止雨水和灰尘粘附，使得雨水和灰尘容易清理，通过横向表面波换能器剥离雨滴、灰尘，从而达到传统雨刮系统的功能作用。

2)热风系统在挡风玻璃外表面产生热风，直接辅助剥离附着物，而且对雨滴还有蒸发干燥的作用。

3)通过清洗剂喷淋装置在所述风挡玻璃外部喷淋清洗剂，使得所述风挡玻璃与附着物之间在超声波作用下产生空化效应，更加有利于附着物的去除。

4)完全取代了传统机械控制结构，相对于传统雨刮机械装置进行了完全的技术颠覆。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明系统实施例的纵向波换能器的示意图；

图2是本发明系统实施例的横向波换能器的示意图；

图3是本发明方法实施例的步骤流程图；

图4是本发明系统实施例的超声波换能器的控制示意图。

具体实施方式

图1、图2分别是本发明系统实施例的纵向波换能器、横向波换能器的示意图，如图1、图2所示，本发明实施例提供一种汽车前风挡除尘除雨的系统，包括：

纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，用于阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；

横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，用于剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

可见，本发明实施例，通过纵向波换能器阻止雨水和灰尘粘附，使得雨水和灰尘容易清理，通过横向表面波换能器剥离雨滴、灰尘，从而达到传统雨刮系统的功能作用。

在实际实验中，雨滴落在风挡玻璃表面后，在纵向波换能器的作用下，雨滴不是在玻璃上粘附成一片，而是仍然以滴状的状态立在玻璃上，在横向表面波换能器的作用下，立在玻璃上的雨滴按照横向超声波的大致方向滚动到玻璃边缘。

因此，本发明实施例完全取代了传统机械控制结构，利用超声波完成了雨滴、灰尘的防粘附和沿预定方向剥离的工作。

在本发明的一个系统实施例中，所述横向表面波换能器通过胶状声导体(例如图1中的耦合剂)与所述风挡玻璃粘接，使超声波在所述风挡玻璃的玻璃介质中传播。横向表面波的传播方向，是沿着玻璃表面的方向，现有风挡玻璃不是平的，一般具有一定的曲率，在横向表面波在一个具体位置点的方向一般是该点玻璃曲面的切线方向，此方向最有利于推动剥离雨滴和灰尘。因此，在横向表面波刚进入玻璃时候，优选设置为该点玻璃曲面的切线方向。

在本发明的一个系统实施例中，所述横向表面波换能器采用压电材料做衬底，以叉指方式产生超声波。所述纵向波换能器通过纵向超声波换能探头粘附在所述风挡玻璃上。

在本发明的一个系统实施例中，还包括：清洗剂喷淋装置，设置在所述风挡玻璃外部。通过喷淋清洗剂，可以更好的隔离附着物，使得剥离工作更容易进行。

在本发明的一个系统实施例中，还包括：雨量雨速传感器，用于检测雨量和雨速；热风系统，用于在所述风挡玻璃表面产生热风。

通过传感器感知雨量和雨速，根据雨量和雨速调节超声波换能器的功率，以便与实际需求相匹配。热风系统在挡风玻璃外表面产生热风，直接辅助剥离附着物，而且对雨滴还有蒸发干燥的作用。

图3是本发明方法实施例的步骤流程图，如图3所示，本发明方法实施例提供一种汽车前风挡除尘除雨的方法，包括：

设置纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，从而阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；

设置横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，从而剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

可见，本发明方法，通过两个超声波换能器(纵向波换能器、横向表面波换能器)来达到传统雨刷的作用，是一种颠覆性的方法，因为不再采用实体的雨刷，不会产生雨刷老化、冬季与玻璃栋在一起等实体雨刷的种种问题。

在本发明的另一个方法实施例中，所述横向表面波换能器采用压电材料做衬底，以叉指方式产生超声波，并且通过胶状声导体与所述风挡玻璃粘接，使超声波在所述风挡玻璃的玻璃介质中传播；所述纵向波换能器通过纵向超声波换能探头粘附在所述风挡玻璃上。

在本发明的另一个方法实施例中，还包括：通过清洗剂喷淋装置在所述风挡玻璃外部喷淋清洗剂，使得所述风挡玻璃与附着物之间在超声波作用下产生空化效应。还包括：通过雨量雨速传感器检测雨量和雨速；通过热风系统在所述风挡玻璃表面产生热风，辅助剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

图4是本发明系统实施例的超声波换能器的控制示意图。如图4所示，控制原理如下：控制方案通过与BCM(车身控制器)的接口经LIN总线或CAN总线，控制超声波换能器驱动电路，该驱动电路连接超声波换能器探头，从而控制探头发出横向表面波和纵向波。

本发明系统实施例需要采用两种去除形式对汽车风挡玻璃的附着物进行清除：

方式1、采用横向表面波将附着物驱离；方式2、纵向波上下震动使附着物与玻璃分离；

其中，横向表面波换能器方案：换能器的基本形式采用压电材料做衬底，以IDT(叉指换能器)方式产生超声波，超声波通过胶状声导体与风挡粘接，使超声波在风挡玻璃介质中传播，在玻璃表面产生指定方向的表面波，使雨滴、灰尘与风挡剥离去除。

纵向波换能器方案：以纵向超声波换能探头粘附在风挡玻璃上，使风挡玻璃产生足够强的超声机械波振动场，从而阻止雨水和其它物质的粘附，如果配合清洗剂也会在附着物与玻璃之间产生空化效应，从而达到除尘效果。

可见，本发明完全替代和取消了传统雨刷系统，相比传统雨刷具有以下优势：

a)超声波雨刷系统，完全取代了传统机械控制结构，相对于传统雨刮机械装置进行了完全的技术颠覆；

b)超声波雨刷不仅能提高能见度，它还能避免在寒冷的天气下雨刷和玻璃冻成一块的问题；

c)可以减轻雨刷马达的重量，提高燃油经济型；

d)可以减少雨刷骨架风阻，减少空气阻力，降低能耗；

e)从技术源头上解决雨刮噪音、刮净度不高、雨刮抖动等客户重点抱怨问题。

由上可知，本发明总体上具有以下优势：

1)本发明实施例中，通过纵向波换能器阻止雨水和灰尘粘附，使得雨水和灰尘容易清理，通过横向表面波换能器剥离雨滴、灰尘，从而达到传统雨刮系统的功能作用。

2)热风系统在挡风玻璃外表面产生热风，直接辅助剥离附着物，而且对雨滴还有蒸发干燥的作用。

3)通过清洗剂喷淋装置在所述风挡玻璃外部喷淋清洗剂，使得所述风挡玻璃与附着物之间在超声波作用下产生空化效应，更加有利于附着物的去除。

4)完全取代了传统机械控制结构，相对于传统雨刮机械装置进行了完全的技术颠覆。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种汽车前风挡除尘除雨的系统，其特征在于，包括：

纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，用于阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；

横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，用于剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述横向表面波换能器通过胶状声导体与所述风挡玻璃粘接，使超声波在所述风挡玻璃的玻璃介质中传播。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述横向表面波换能器采用压电材料做衬底，以叉指方式产生超声波。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述纵向波换能器通过纵向超声波换能探头粘附在所述风挡玻璃上。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

清洗剂喷淋装置，设置在所述风挡玻璃外部。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

雨量雨速传感器，用于检测雨量和雨速；

热风系统，用于在所述风挡玻璃表面产生热风。

7.一种汽车前风挡除尘除雨的方法，其特征在于，包括：

设置纵向波换能器，在风挡玻璃产生超声机械波振动场，从而阻止雨水和灰尘粘附在所述风挡玻璃上；

设置横向表面波换能器，产生沿所述风挡玻璃表面的预定方向传播的超声波，从而剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述横向表面波换能器采用压电材料做衬底，以叉指方式产生超声波，并且通过胶状声导体与所述风挡玻璃粘接，使超声波在所述风挡玻璃的玻璃介质中传播；

所述纵向波换能器通过纵向超声波换能探头粘附在所述风挡玻璃上。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

通过清洗剂喷淋装置在所述风挡玻璃外部喷淋清洗剂，使得所述风挡玻璃与附着物之间产生空化效应。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

通过雨量雨速传感器检测雨量和雨速；

通过热风系统在所述风挡玻璃表面产生热风，辅助剥离所述风挡玻璃表面的雨滴、灰尘。