CN108698569A - 用于车窗擦拭器系统的液体的自调节加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输送和加热液体的装置(15)，旨在安装在液体循环器件和擦拭系统的擦拭叶片之间，包括限定用于循环液体的至少一个导管(22,23)的壁(21)，和用于连接设置为不同的电位的两个端子的电路，并且包括嵌入所述壁(21)中的加热元件，其特征在于，所述电路的至少一部分由自调节电缆(30)形成，所述电缆(30)布置成限制流过所述电路的取决于温升的电流。所述发明可以用于机动车辆。

Description

用于车窗擦拭器系统的液体的自调节加热装置

技术领域

本发明的技术领域是用于为机动车辆提供和/或分配风挡清洗液的系统。这种系统补充了用于擦拭车辆的前窗和/或后窗的设备。更具体地，本发明的目标是用于在罐和喷射系统之间输送和加热液体的装置。

背景技术

机动车辆通常配备有擦拭设备和清洗系统，以确保擦拭和清洗风挡，从而避免环境对驾驶员的视力造成干扰。这些擦拭设备包括进行角度往复运动的臂，在其末端安装有细长刷，它们自身承载由弹性材料制成的擦拭器。这些叶片摩擦风挡，并通过将水从驾驶员的视野中移出来驱散水。

清洗系统本身包括用于携带风挡清洗液的装置，该风挡清洗液从位于车辆上的罐引导，并且通过通常位于罩上、风挡托架上、或者风挡擦拭器本身上的喷嘴喷射到风挡上，以更好地分配液体。在喷嘴放置在擦拭器上的情况下，风挡清洗液在被分配在它们之间之前，通过固定在擦拭器臂上的管道线发送。

当外部温度太低时，例如低于5℃时，风挡清洗液被加热以除霜或保持液态。为此，管道线配备有用于在风挡清洗器的控制启动的时刻再加热通过泵从罐中取出的风挡清洗液的装置。

通过在管道旁边或内部延伸的加热元件确保输送管道中的液体的加热。这种布置的主要缺点在于，无论环境温度如何，加热元件消耗的温度总是由消耗相同能量的加热引起。然后，液体导管中达到的温度异常升高，并达到相对于所述导管的材料(特别是橡胶或塑料)的免疫或者风挡清洗液的蒸发构成问题的值。在最严重的情况下，例如，当外部温度为+5℃空转30分钟时的操作，加热管道中的液体温度可以达到160℃。因此可以理解，这种温度对于管道中所含的水和橡胶的柔韧性和水密性是有问题的。

因此，本发明的目的是解决上述缺点，主要是通过提供一种用于供应和/或分配车辆的风挡清洗液的系统的加热装置，该加热装置以闭环模式操作，也就是说，无论车辆的使用条件如何，都能够简单且廉价地调节液体所达到的温度。除其他之外，加热装置必须充分小型化以结合在风挡擦拭器臂中，并保持足够的柔性以使其能够接受由于该风挡擦拭器臂的运动而引起的拉动或弯曲变形。

发明内容

因此，本发明的主题是一种用于输送和加热液体的装置，旨在安装在液体循环器件和擦拭系统的擦拭器之间，包括限定至少一个液体循环导管的壁和用于连接设置在不同的电位的两个端子的电路，并且包括嵌入所述壁中的加热元件，其特征在于，所述电路的至少一部分由自调节电缆形成，所述自调节电缆布置成限制在电路中运行的作为温升的函数的电流。

用作恒温器的电路中的自调节电缆的存在使得可以以闭环模式操作并且将输送和加热装置中的温高限制到预定值。因此，不再存在风挡清洗液蒸发或组成该装置的材料降解的风险。

优选地，所述自调节电缆包括至少两根导电加热导线，其被带到不同的电位。所述导线例如通过半导电基质彼此连接。

有利地，至少一根所述导线包括螺旋缠绕在绝缘纤维上的至少一根导电股线。这种结构为自调节电缆提供了灵活性，并允许其承受由擦拭器臂的往复运动施加的拉力和弯曲力。

有利地，导线包括至少三个并置的股线，螺旋地缠绕在所述绝缘纤维周围。

优选地，螺旋的螺距在5cm的长度上在1到10圈之间。这些值通过它们对自调节电缆的电阻率的影响使得可以获得保持低于允许极限值的温度。

在第一实施例中，自调节电缆构成加热元件，并且由两根加热导线和半导电基质形成。两根线有利地平行于所述导管延伸和/或与所述导管等距离延伸。通过这种配置，形成加热元件的半导电基质沿着液体在其中循环的一个或多个导管延伸。

有利地，上述装置包括两个圆柱形液体循环导管，它们相对于一个平面彼此对称，其中自调节电缆位于所述平面中。所述半导电基质，例如在横截面上，在连接两个导管的部分的重心的线的两侧延伸。因此，电缆被放置为在整个导管部分辐射热量。

在第二实施例中，自调节电缆构成加热元件并由两根加热导线和半导体基质形成，两根导线是同心的，基质位于两根导线之间的间隔中。

优选地，内加热导线包括螺旋缠绕在绝缘纤维周围的导电股线，如上所述。

更优选地，外加热导线包括螺旋缠绕在所述半导体基质周围的至少一个导电股线。

有利地，该装置包括相对于平面彼此对称的两个液体循环导管，其中自调节电缆定位在连接两个导管的部分的重心的线上。同样，电缆放置为在整个导管部分辐射热量。

在第三实施例中，自调节电缆构成加热元件，并且由涂覆在半导电基质中的两根加热导线形成，每根加热导线包括螺旋缠绕在绝缘纤维周围的导电股线，两根导线彼此缠绕。

同样，该装置有利地包括相对于平面彼此对称的两个圆柱形液体循环导管，其中自调节电缆定位在连接两个导管的部分的重心的线上。在第四实施例中，该装置包括至少一个自调节电缆，其中所述至少两根导线中的第一根连接到所述电路的端子，所述至少两根导线中的第二根连接到所述加热元件端部。

这里，自调节电缆仅用作恒温器，并且不必实现加热功能。有利地，放置在代表可达到的最高温度的区域中，其尺寸应仅适用于恒温器功能，因此可以更小并且成本更低。

有利地，自调节电缆的至少一部分也嵌入所述壁中，相对于液体的循环在加热元件的下游。

这使得可以通过直接基于液体的温度来设定由自调节电缆执行的电压断开，例如在100℃下断开并避免出现蒸汽。

本发明还涉及一种用于输送风挡清洗液的管道线，包括如上所述的输送和加热装置。

本发明还涉及一种用于供应和/或分配待喷洒到车窗上的风挡清洗液的系统，该系统包括至少一个罐，液体循环器件，用于喷射所述液体的器件和用于输送风挡清洗器的那样的管道线。

附图说明

从提供在下文的、用于关于附图信息目的的说明书的细读中，本发明的其他特征、细节和优势将更清晰地显现，其中所述附图：

-图1是擦拭设备和用于供应和/或分配风挡清洗液的系统的总图，包括根据本发明的至少一个液体输送和加热装置，

-图2是根据现有技术的输送和加热装置的截面图，该装置嵌入风挡清洗液输送管道线的橡胶中，

-图3是自调节电缆的前视图，

-图4是根据本发明第一实施例的输送和加热装置的截面图，该装置嵌入风挡清洗液输送管道线的橡胶中，

-图5是根据本发明的自调节电缆的加热导线的截面图，

-图6是图4的导线的透视图，

-图7是根据本发明第二实施例的输送和加热装置的截面图，该装置嵌入风挡清洗液输送管道线的橡胶中，

-图8是用于本发明第三实施例的自调节电缆的前视图，

-图9是根据本发明第三实施例的输送和加热装置的截面图，该装置嵌入风挡清洗液输送管道线的橡胶中，

-图10是表示由根据本发明的装置提供的加热功率随其温度变化的趋势的图，

-图11是根据本发明第四实施例的输送和加热装置的示意图，以及

-图12是根据本发明第四实施例的变型的输送和加热装置的示意图。

具体实施方式

图1是示出旨在由擦拭设备2擦拭的机动车辆的风挡1的视图。擦拭设备包括第一臂3和第二臂4，它们中的每一个连接到例如旋转轴线5。这两个臂根据组合或相反的往复运动在风挡1上移动。

在相对于第一臂3和第二臂4与轴线5相对的端部处，存在擦拭器6，其功能是刮擦风挡以将水或其上存在的其他物体推回到风挡的不妨碍能见度的区域中。这些擦拭器6通过可拆卸的连接器连接到每个臂，允许在擦拭器磨损时更换擦拭器。

每个擦拭器包括例如用于喷洒风挡清洗液的两个分配器。这些分配器在与擦拭器6的纵向轴线相同的轴线上纵向延伸。这些分配器布置在擦拭器的任一侧上，以便将风挡清洗液喷射到叶片前面，无论叶片是沿箭头7所示的第一运动方向运动还是沿着箭头8所示的第二运动方向运动。

如图1所示，本发明涉及一种车辆配备的用于供应和/或分配风挡清洗液的系统9。为了使分配器喷射该液体，必须具有风挡清洗器液体储存装置，用于在储存装置和分配器之间输送该液体的器件，以及用于使该液体朝向分配器循环的器件。

该供应和/或分配系统9特别地包括：

-液体储存罐11，

-用于使供应和/或分配系统中的液体循环的器件12，特别是泵，

-至少一个液压联接件13，用于将泵连接到液体输送和加热装置10，

-液体输送管道线10，其包括连接到泵的第一部分18和连接到每个擦拭器6的第二部分15，

-联接装置14，安装在输送管道线的所述第一部分18和所述第二部分15上，

-支撑件16，能够将联接装置14和一个或多个电连接器机械地组合在一起，所述电连接器为嵌入在上述液体管道线10中的加热元件和结合在擦拭器中的加热元件供电，

-液压连接器17，安装在液体输送管道线10和擦拭器6的连接器之间。

本发明还涉及一种用于输送和加热液体的装置。更具体地，它被设计成被植入管道线10的第二部分15中，尽管它也可以植入所述管道线10的第一部分18中，与所述第二部分一起或者不一起。

在图1的示例中，液体输送和加热管道线的第一部分18包括两个管道19和20，液体可以在其中循环，每个管道对应于由一个或多个擦拭器承载的两个分配器中的一个的供应。这些管道在联接装置14处分成两部分，以分别供应根据本发明的每个液体输送和加热装置，并最终分别供应两个风挡擦拭器。液体输送和加热装置例如分别以包括两个内部液体循环导管22和23的柔性管的形式制成，如图2所示，对于擦拭器的特定运动方向，每个内部导管对应于风挡清洗液的供应。形成这种管的材料可以是例如弹性体或橡胶。

该液体输送和加热装置10还包括加热元件(图1中不可见)，该加热元件通过嵌入其构成材料中而沿导管和管道延伸。这种加热元件是电阻元件，在现有技术中，其采用第一和第二导电线的形式，当电流通过它们时，发出卡路里。因此可以理解，该加热元件形成热源，液体输送和加热装置从该热源吸取能量并在液体所在或循环的空间周围消散。

图2示出了根据现有技术的液体输送和加热装置内部的加热装置的植入细节。每个管15包括中间壁21，中间壁21将第一导管22与第二导管23分开。

加热元件包括第一导电线25，其平行于第二导电线26延伸。这两根导线在其远端处，即在擦拭器水平面处彼此连接，以在这里所示的现有技术中，形成用于电加热电流的回路的往返电缆。例如，它们是由铜或铝合金制成的两根导线，它们彼此分开并且尺寸设计成当它们通过9到16伏之间的电压并且强度介于1.5和10安培之间的电流时发出卡路里。这两根导线嵌入壁21中，并且有利地可以用专用于每根导线的护套覆盖。例如，嵌入应理解为壁21的构成材料完全包围加热元件的事实。

现在参考图3，可以看到自调节电缆30。该电缆由一系列编织股线组成的两根导线31和32组成，这些编织股线彼此平行地延伸并且在它们之间施加预定的电压差，这两根导线在其远端处不连接成回路。在它们之间，富含碳的聚合物基质33延伸，构成加热元件。最后将电缆组件放置在电绝缘的但不是绝热的保护护套34中。电流确保加热是通过所述基质从一个导体延伸到另一个导体，所述基质是富含碳的，作为半导体工作，也就是说，由于其内部结构的膨胀，其电阻率随着其温度的升高而增加。而且，这种膨胀导致可用于电流运行的空间减小。

因此，当其温度升高时，电缆消耗的功率减小，这确保了耗散功率的自调节。因此，在操作中，电缆将始终在其耗散的功率与由外部环境引起的损耗之间达到平衡。这通常可以避免任何降低电缆或周围材料的性能的过热。此外，矩阵的电阻率随着电缆的温度而变化，这允许在较冷的环境中放置在其长度上的电缆的一部分在该区域中输送更多的能量。因此，无论其所处的热环境如何，电缆的所有部分都可以自适应温度。

本发明提出使用这种电缆来确保加热输送到风挡擦拭器的液体，通过使其小型化，并使其以接受由风挡上输送装置的来回运动产生的拉力和弯曲应力的方式适应。

图4示出了根据本发明的第一实施例的加热电缆30，其嵌入风挡清洗器液体输送和加热装置的壁21中。自调节加热电缆30由两根加热导线25和26以及将它们电连接的半导电基质33组成，自调节电缆也由绝缘护套保护。加热电缆30在横截面上具有细长形状，其大尺寸朝向壁21的方向。这意味着由自调节电缆产生的热量在位于第一和第二液体循环导管22和23之间的壁的所有高度上辐射。因此，与图2的现有技术相比，它确保了更好的液体加热，其中热量从靠近所述壁21的端部的两个点辐射。

有利地，自调节加热电缆的加热导线25和26各自具有连接到电路的端子的端部，该端子用于连接到未示出的电连接器以便通过嵌入在车辆上的电源(也未示出)在加热导线之间25,26产生电压差。传统的导电电缆(也未示出)可根据这些元件在车辆上的相对位置将连接器连接到加热导线。

现在参照图5和6，它们示出了本发明采用的用于加热导线25和26的形式的结构，并且允许它们承受拉伸和弯曲应力。每根导线由作为绝缘纤维27制成的圆柱形芯构成，金属股线28螺旋缠绕在该绝缘纤维上。三个这些股线(这个数量非必需)彼此附接并且它们沿着绝缘纤维27形成螺旋线。该螺旋的螺距可根据风挡清洗液加热电缆30的温度所需的自调节性能而变化，这将在后面参照图10进行说明。实际上，螺距的增加导致在相同温度下降低加热功率。这里的电绝缘护套29夹住中心纤维27和螺旋股线28，以保护适当构成的加热导线防止外部攻击。螺旋结构使自调节电缆30具有显着的纵向柔性，而编织结构将表现出不太适合于在风挡清洗器液体输送和加热装置中应用的纵向刚度。

图7示出了根据本发明的输送和加热装置15的第二实施例。如在前面的情况中那样，后者包括位于风挡清洗液供应管的中间壁21中的自调节电缆130。该电缆由两根同心设置的加热导线125和126组成。它们都由螺旋地安装在支撑纤维周围的金属股线形成。内导线125的股线缠绕在绝缘中心纤维127上，其结构类似于图5的结构，而外导线126的股线螺旋缠绕在例如由类似于第一实施例的33(但是为圆柱体形式)的半导体基质133构成的圆柱体上。在嵌入管15的中间壁之前，将组件封闭在电绝缘护套134中。

最后，图8和9示出了第三实施例。两根加热导线225和226均根据图5所示的结构制造，也就是说它们由金属股线形成，每根金属股线螺旋缠绕在绝缘纤维227上，然后嵌入由半导体材料制成的护套233中。然后将它们一个缠绕在另一个上面，以形成绞合电缆230。

图10在图中示出了导电线之间的给定电位差，由加热电缆30,130,230输送的加热功率作为其温度的函数。粗线曲线示出了现有技术中的功率耗散，其中功率由于导线的几乎不变的电阻率而保持基本恒定。因此，加热电缆的温度在加热阶段期间有规律地增加，具有前面指出的涉及风挡清洗液的蒸发和橡胶的弹性质量的损失的风险。

相反，在本发明中，半导体基质33发出的加热功率在加热阶段不会增加。例如，在加热阶段，它在某些合金中是恒定的或有规律地减少。

带有对角线定位的正方形的曲线给出了在股线28以每5cm伸长量1.5圈螺距螺旋缠绕在绝缘纤维27上的情况下的功率趋势，而带有直立定位的正方形的曲线给出了5cm中8圈的趋势。可以看出，对于这两个螺旋螺距值，当电缆的温度达到70°时，输出的功率被实际上抵消了。因此，本发明可以将电缆的温度限制在70或75℃，并因此既不会使风挡清洗液蒸发，也不会降低用于形成输送该液体的管的弹性体的质量。这种温度限制完全独立地进行，而不需要包括用于调节电压的装置，该电压将在极端的车辆使用条件下施加到导电线以限制电缆的温度。

最后，本发明的特征在于使用有利地由半导电基质形成的电缆，该半导电基质放置在两根加热导线之间，并且电缆嵌入在输送和加热装置10的中间壁中。而且，为了获得该自调节电缆30,130,230的对于在其纵向上的拉力或在与该纵向方向成直角的轴上的弯曲力的阻力，加热导线优选地以金属股线28螺旋缠绕在纤维27的形式生产。金属股线的螺旋形式为电缆提供了变形的自由度，并且还可以通过调节螺旋的螺距来调节该电缆作为提供的加热功率的函数所达到的极限温度值。在任何情况下，通过电缆温度的自我调节的影响，当加热功率增加时电缆的温度达到极限值。

而且，第四实施例利用这种通过自调节电缆的温度自调节运行通过自调节电缆的电功率的效果来限制传统加热元件的加热。

图11示出了一个这样的实施例。在该示例中，根据先前关于图2描述的现有技术，每个管15包括由两根加热导线25,26形成的加热元件，所述加热导线25,26嵌入管15的壁21中并且在其远端处连接。每根加热导线的自由端从管离开，例如在关于图1所描述的供应和/或分配系统9的联接装置14处。

为了激活加热元件25,26，后者包括在电路中，该电路在车辆的电连接器40的第一端子40a和第二端子40b之间形成回路，将这些端子连接到电源，使得可以在它们之间建立电位差。

有利地，具有确定的长度和电特性的自调节电缆30a放置在第一加热导线的自由端和传统的导电电缆41a之间，最小化电阻损耗，与电路的第一端子40a连接。

自调节电缆可以根据前面描述的变型之一生产。对于该示例，在下文中参考关于图3给出的描述。因此，该电缆30a包括由富碳基质分开的第一导线31和第二导线32。这里，在自调节电缆30a的一端，第一导线31连接到加热导线25的自由端，并且在自调节电缆30a的另一端，第二导线32连接导电电缆41a。

自调节电缆30a的导线31,32与加热导线25和与导电电缆41a的连接可以通过本领域技术人员已知的压接连接42a，43a有效且经济地生产。这里不需要使这些连接可移除。

优选地，在第二加热导线26的自由端和电路的第二端子40b之间用第二自调节电缆30b进行类似的设置。

如在图1的描述中所解释的，加热导线25,26的自由端离开所在的连接元件14的位置通常位于罩下方，靠近风挡，但是避开风。因此，自调节电缆位于它们经受的温度条件随环境条件变化并且通常高于在导管15处遇到的温度条件的位置。

因此，自调节电缆的尺寸设计为其电阻率改变，使得当环境条件可能导致管15中的清洗液输送和加热装置过热时，限制流过加热元件的导线25,26的电流。相反，当温度降低并且不存在过热的风险时，自调节电缆允许标称电功率通过，使得可以确保液体的加热，特别是确保管15的除霜。

在未示出的变型中，传统的加热元件25,26安装在连接装置14之前的液体输送和加热装置10的第一部分18中。自调节电缆30a，30b还可以具有嵌入液体输送导管中的部分，在加热元件25,26的下游，以便与刚刚被加热的液体热接触。在这种情况下，自调节电缆的尺寸可以设定为当加热元件经受接近100℃的温度时切断加热元件的电源供应，以防止在管道中出现蒸汽。

与根据现有技术的加热元件串联安装的自调节电缆30,31在此确保恒温器功能而不引入昂贵的电子器件。

在图12所示的另一变型中，自调节电缆30a，30b可以完全替换连接器40的端子40a，40b与相应的加热导线25,26的自由端之间的普通导电电缆。这种布置特别使得每个自调节电缆30a仅使用一个压接连接42a，42b，从而最小化体积问题。

Claims (17)

1.一种用于输送和加热液体的装置(10,15,18)，旨在安装在液体循环器件(12)和擦拭系统(2)的擦拭器(6)之间，包括限定至少一个液体循环导管(22,23)的壁(21)，和用于连接设置在不同的电位的两个端子的电路，并且包括嵌入所述壁(21)中的加热元件，其特征在于，所述电路的至少一部分由自调节电缆(30,130,230)形成，所述电缆(30,130,230)布置成限制在所述电路中运行的作为温升的函数的电流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电缆(30,130,230)包括至少两根导电加热导线(25,26,125,126,225,226)，其被带到不同的电位，并且通过半导体基质(33,133)彼此连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一根导线(25,26,125,126,225,226)包括螺旋缠绕在绝缘纤维(27)周围的至少一根导电股线(28)。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述导线包括至少三个并置的股线(28)，其螺旋地缠绕在所述绝缘纤维周围。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的装置，其中所述螺旋的螺距在5cm的长度上介于1和10圈之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述自调节电缆由两根加热导线(25,26)和半导体基质(33)形成，所述两根导线平行于所述导管(22,23)延伸并且与其等距离。

7.根据权利要求6所述的装置，包括两个圆柱形液体循环导管，其相对于一平面彼此对称，其中所述自调节电缆位于所述平面内，所述半导体基质在横截面上在连接两个所述导管的部分的重心的线的两侧延伸。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其中所述自调节电缆(130)由两根加热导线(125,126)和半导体基质(133)形成，所述两根导线是同心的，并且所述基质位于所述两根导线之间的间隔。

9.根据权利要求8所述的装置，其中内加热导线(126)包括螺旋缠绕在所述绝缘纤维(27)周围的所述导电股线(28)。

10.根据权利要求8和9中任一项所述的装置，其中所述外加热导线(125)包括螺旋缠绕在所述半导电基质(133)周围的至少一根导电股线(28)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，包括两个圆柱形液体循环导管，其相对于一平面彼此对称，其中所述自调节电缆构成所述加热元件，并且位于连接所述两个导管的部分的重心的线上。

12.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其中所述自调节电缆(230)构成所述加热元件，并且由两根加热导线(225,226)形成，所述两根导线涂覆在半导电基质中并且每根包括螺旋缠绕在绝缘纤维(27)周围的导电股线(28)，所述两根导线彼此缠绕。

13.根据权利要求12所述的装置，包括两个圆柱形液体循环导管，其相对于一平面彼此对称，其中所述自调节电缆位于连接所述两个导管的部分的重心的线上。

14.根据权利要求2至10中任一项所述的装置，包括至少一个自调节电缆(30a)，其中所述至少两根导线中的第一根(31)连接到所述电路的端子，所述至少两根导线中的第二根(32)连接到所述加热元件(25,26)的端部。

15.根据前一权利要求所述的装置，其中所述自调节电缆(30a)的至少一部分也嵌入所述壁(21)中，其相对于液体的循环在加热元件(25,26)的下游。

16.一种用于输送风挡清洗液的管道线，包括根据前述权利要求中任一项所述的用于输送和加热所述液体的装置(10,15,18)。

17.一种用于供应和/或分配(9)待喷洒到车窗上的风挡清洗液的系统，该系统包括至少一个罐(11)、液体循环器件(12)、用于喷射所述液体的器件、和根据权利要求16的管道线。