相關申請案的交叉引用

本非臨時性申請案主張遞交日為2014年10月15日、未決的美國臨時申請案62/064,068的權益和優(yōu)先權。該早期申請案和本文所引用的所有其他參考文件的內容在此通過引用的方式整體并入本文。

本公開總體上涉及用于汽車的擋風玻璃清洗器系統(tǒng)，但不限于該技術領域。此類系統(tǒng)以扇形圖案將液流輸送到擋風玻璃，從而與刮片的刮擦動作相結合地協(xié)助清洗。

背景技術：

已知各種形式的液體扇形噴射生成系統(tǒng)。僅作為示例，美國專利4,645,126(通過引用的方式并入本文)公開了一種示例性系統(tǒng)。在該流體振蕩系統(tǒng)中，諸如水和防凍劑的混合物等流體從動力噴嘴跨過互動腔傳遞，再通過出口喉部以撞擊擋風玻璃。流動開始時，流體混合物的動力流基本上直接越過互動腔。隨著流動的進行并且互動腔被填滿，動力流的任一側上均可形成渦流。當一個渦流占主導地位時，動力流逆著相對的壁轉向，并且開始振蕩以產生扇形噴射。

在寒冷天氣條件下，向噴嘴輸送的流體的表面張力和粘度會增加。這些條件下，流體可能會在特性上過于稠密，從而難以在噴射系統(tǒng)的控制通道中產生速度。因此，在寒冷天氣條件下，流體可能取最小阻力的路徑并且直接移動通過互動腔。這種情況下，不會產生預期的扇形噴射。

對于粘度在寒冷天氣條件下會增加的問題的一種解決方法是增加泵壓以促進振蕩。即，流體以更高壓力輸送到噴射裝置。然而，增加泵壓的能力必然有限，并且可能無法順利地形成全扇形角度。此外，寒冷的天氣條件下，對于相同能量輸入，表面張力和粘度增加的流體特性必然會降低流體的輸送壓力。因此，需要一種噴射裝置，在低溫條件下可實現(xiàn)所期望的扇形噴射特性而無需明顯增加裝置的泵壓。

技術實現(xiàn)要素：

本公開提供比現(xiàn)有技術更多的優(yōu)點和選擇方案，通過：提供一種流體芯片，該流體芯片限定用于噴射系統(tǒng)的振蕩器裝置，當利用標準流體泵壓時，該流體芯片在低溫條件下可提供流體混合物的扇形噴射圖案。

在一個示例性方面，本公開提供了一種適于產生流體混合物的扇形噴射圖案的流體芯片。所述流體芯片包括收窄的喉部流體入口，其限定了進入四通交叉流動控制區(qū)的動力噴嘴開口?；忧恢苯釉O置于四通交叉流動控制區(qū)的下游，從而使流體混合物可從所述四通交叉流動控制區(qū)進入所述互動腔。一對回流控制通道設置在相對于所述互動腔間隔開的平面內。所述回流控制通道限定了所述互動腔的下游部分和所述四通交叉流動控制區(qū)域之間的流體連通聯(lián)系。在流體芯片工作時，所述回流控制通道彼此輪換，進而將來自所述互動腔的流體混合物的一些部分以循環(huán)方式輸送到所述四通交叉流動控制區(qū)的相對兩側。在流體芯片工作時，一股流體混合物在所述互動腔的相對兩側之間循環(huán)地切換，進而產生扇形噴射圖案。

在一個示例性實施例中，本公開提供了一種流體芯片，其具有動力噴嘴，所述動力噴嘴可通往由就在互動腔上游的四通交叉結構限定的流動控制區(qū)。一對回流控制通道設置在相對于所述互動腔隔開的平面內。所述回流控制通道限定了所述互動腔的下游部分和所述動力噴嘴之間的流體連通聯(lián)系。所述回流控制通道在所述互動腔內提供低壓返回路徑以及增加的湍流，以即使在低溫條件下也保持流動能量并且促進振蕩。在操作過程中，所述回流控制通道向所述流動控制區(qū)提供高容量的回流。在所述流動控制區(qū)，來自主要控制通道的回流渦流將引導這股流體到達相對側。當?shù)竭_該側時，另一控制通道激活并變?yōu)橹鲗У?，進而再次切換這股流體。由此這股流體在相對兩側之間來回循環(huán)，以提供扇形圖案。由所述高容量輪換控制通道提供的低壓返回路徑增加了速度，從而便于低溫下操作。還可增大通往流體芯片的輸送軟管內徑，以促進芯片段的填充。

根據(jù)另一示例性特征，四通交叉結構內的流動入口可大體上窄于四通交叉結構的相對的出口。入口相對于出口較窄，這增加了流體的相對進入速度，并且促進了對應于交叉結構的任一側上的渦流(由于這些渦流輪換地起主導作用)而使股流從一側轉向到另一側的能力。

通過閱讀以下詳細說明書、權利要求和附圖，本領域技術人員可清楚了解本公開的其它特性和優(yōu)點。

附圖說明

本說明書中所包含的并且構成本說明書一部分的附圖說明了根據(jù)本公開的示例性構造和程序，并且結合上文對本公開的總體描述和下文的詳細描述來說明本公開的原理，其中：

圖1是示出附連在流體輸送管線上、根據(jù)本公開的流體芯片的示例性實施例的立體示意圖；

圖2是根據(jù)本公開的示例性流體芯片中的互動腔和相關收窄入口的剖切立體示意圖；

圖3是根據(jù)本公開、適用于與示例性流體芯片中的圖2中的互動腔流體連通的回流控制通道的剖切立體示意圖；

圖4是示出圖1-3的流體芯片和具有回流控制通道(以虛線示出)的相關流體流動模式的示意圖；

圖5是示出流體扇形圖案(以虛線示出)的圖1的示例性流體芯片的立體圖；以及

圖6是根據(jù)本公開的流體芯片的另一實施例的視圖(類似于圖4)。

在詳細說明本發(fā)明的示例性實施例之前，應了解到本發(fā)明在其應用或結構方面無論如何不限于下文所闡述或附圖中所示出的部件的細節(jié)和布置。相反，本發(fā)明還可具有其他實施例并且可通過各種方式實踐或實施。此外，還應了解到本文中使用的措辭和術語僅用于說明的目的，并不應視為具有限制性意義。本文中使用的術語，例如“包含”和“包括”及其變體，意味著包括其后列出的項目及其等同物以及附加項目及其等同物。

具體實施方式

現(xiàn)參見各附圖，其中只要有可能，各圖中相似的元件通過相同的附圖標記來表示?，F(xiàn)一并參照圖1、圖4和圖5，它們示出根據(jù)本公開的示例性流體芯片10。所述示例性流體芯片10優(yōu)選為大體中空的，并且可通過本領域技術人員公知的實踐、由合適的聚合材料形成。在實踐中，所述示例性流體芯片10可操作地連接到上游泵系統(tǒng)(未示出)，用于將流體混合物12(如圖4中箭頭所指)經輸送管線14輸送到芯片中，進而最終排放到所需要的擋風玻璃或其它結構上。如圖所示，排放采用扇形噴射15的形式，以便覆蓋相對較寬的表面積。僅作為示例，所述流體混合物12可以是水和乙二醇或丙二醇的混合物，但如有需要也可使用其它流體。

如圖所示，所述示例性流體芯片10包括具有收縮的喉部幾何形狀的流體入口16，其限定了伸入四通交叉流動控制區(qū)17并朝向流動控制區(qū)17下游的互動腔20的合流/分流動力噴嘴。就此而言，如圖4最清晰示出，通過流體入口16的流體混合物12以較高的速度導入四通交叉流動控制區(qū)17中，再進入互動腔20。所述流動控制區(qū)的流體入口16優(yōu)選地沿著與所述互動腔20和出口喉部22的共同對稱軸線對齊。如圖4最清晰示出，所述出口喉部22被取向成排出流體混合物以形成扇形噴射15。

在所示的示例性結構中，流體芯片10包括一對回流控制通道28，其所在平面與所述互動腔20限定的平面間隔開。每個回流控制通道28限定了鄰近出口喉部的互動腔20的下游部分與直接位于流體入口16下游的四通交叉流動控制區(qū)17之間的流體連通聯(lián)系。因此，流體混合物12不通過出口喉部22離開的那一部分可通過回流控制通道28再循環(huán)到四通交叉流動控制區(qū)17。

如結合圖1-3和圖5最清楚示出，所述互動腔20和所述回流控制通道28可通過在一對板狀結構(飾板)中形成所需幾何形狀的凹陷部來形成，再通過以對準關系將所述板狀結構一個覆蓋在另一個之上以形成所期望的三維腔體。根據(jù)一個示例性實施例(僅作為舉例說明而非對其進行限制)，圖3的所述板結構可結合在圖2中的板結構的頂部，并且，再設置覆蓋物以形成如圖5所示的密封腔體圖案。就此而言，應了解到所述回流控制通道28和所述互動腔20之間的流動連通通過所對準的連通開口30的圖案來提供。

如圖所示，每個回流控制通道28具有大體上直邊形結構，其設有圍繞所述連通開口的圓形遠端和近端。所示的示例性結構中，所述回流控制通道28各自在設于出口喉部22任一側上的球根形遠端收集區(qū)24與互動腔相交。如圖所示，在本示例性實施例中，所述球根形遠端收集區(qū)24可具有彎曲的遠端面，其延伸到出口喉部22開口下方的遠端位置。所述回流控制通道28各自以成角度的關系從所述球根形收集區(qū)24延伸出去，從而與側向近端突出部26相交，所述側向近端突出部26從四通交叉流動控制區(qū)17向外延伸。在所示的示例性結構中，所述側向近端突出部26共同地形成啞鈴形狀，但如有需要也可采用其他幾何形狀。

在操作過程中，所述回流控制通道28適于接收來自互動腔20的下游部分的多余流體混合物，再將流體混合物在直接位于直徑縮小的流體入口16下游的四通交叉結構處輸送回到流動控制區(qū)。如上所述，所述回流控制通道28提供低壓返回路徑，以即使在低溫條件下也保持流動能量并且促進振蕩。

可設想，本公開所構想的流體芯片10可由任何合適的聚合材料形成。僅作為示例且不具有限制性，材料可包括本領域技術人員所公知的尼龍、聚酯、縮醛樹脂等。根據(jù)一個示例性實踐方式(僅作為舉例說明而非對其進行限制)，如圖2和圖3所示的所述飾板可通過注塑模制等技術由合適的聚合材料形成。然后可通過例如熱粘合、粘合劑粘合等技術將所述飾板結合在一起，以形成如圖1和圖5所示和所述的內部結構。當然，也可將構成流體芯片10的各部件形成為分離的部件，然后再結合在一起。

在操作過程中，每次只有一個回流控制通道28起作用。該特征如圖4所示，通過在一個控制通道28中使用實心方向箭頭并且在另一個控制通道28上使用虛線方向箭頭來說明。在使用時，渦流將形成于四通交叉流動控制區(qū)17的交替?zhèn)壬?，并且從主要控制通道傳遞的回流將朝向互動腔20的相對側引導股流。因此，當左側控制通道28作用時，股流將被向右引導；當右側控制通道28作用時，股流將向左被引導。當股流到達相對側時，另一控制通道變?yōu)橹鲗У?，進而再次切換股流。因此，股流被迫在相對兩側之間來回循環(huán)，以提供期望的扇形噴射15。由所述高容量輪換的回流控制通道28提供的低壓返回路徑增加了速度，從而便于低溫下操作。

圖6示出根據(jù)本公開的另一流體芯片110，其中與上述元件對應的元件通過在100的基礎上加上相同附圖標記數(shù)值來表示。如圖所示，在該實施例中，在四通交叉結構處進入流動控制區(qū)的流體入口116相比流動控制區(qū)的流體出口118，其橫截面明顯減小。所述流體入口116相比流動控制區(qū)任一側上的回流控制通道128的回流入口，其橫截面也減小。人們已發(fā)現(xiàn)，對于給定的流量，相比所述流體出口118，橫截面明顯減小的所述流體入口116促使流速增加，從而即使在低溫下也可實現(xiàn)湍流條件并促使渦流形成。該增加的流速和湍流條件明顯有助于實現(xiàn)如下能力：使低溫股流輪換地從一側轉向到另一側，如之前描述的。

在圖6實施例的操作過程中，每次僅有一個回流控制通道128起作用。該特征通過在一個控制通道128中使用實心方向箭頭并且在另一個控制通道128上使用虛線方向箭頭來說明。因此，使用時，渦流將形成于四通交叉流動控制區(qū)的交替?zhèn)壬?，并且從主要控制通道輸送的回流將朝向互動?20的相對側引導股流。因此，當左側控制通道128作用時，股流將向右被引導；當右側控制通道128作用時，股流將向左被引導。因此，股流被迫在相對兩側之間來回循環(huán)，以提供期望的扇形噴射。由于可對于給定的流量增加流速以及相應地促進湍流條件和渦流形成，如圖6所示的實施例尤其利于在極低溫度下使用。

根據(jù)本公開的一個示例性方面，人們已發(fā)現(xiàn)所述的流體芯片結構可在低至約-10攝氏度的溫度下提供基本上穩(wěn)定的出口扇形角度。此外，還可在低至約-20攝氏度的溫度下提供明顯的扇形角度。

當然，上述內容的變化和修改落在在本公開的范圍內。在描述本發(fā)明的背景中(特別是在所附權利要求的背景中)使用的術語“一”、“一個”、“所述”以及類似的指示對象應被解釋為包括單數(shù)和復數(shù)，除非本文中另有說明或明顯與背景相矛盾。除非另有說明，否則術語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”將被解釋為開放性術語(即是指“包括但不限于”)。除非本文中另有說明，否則本文中對數(shù)值范圍的列舉僅旨在作為速記方法，為了單獨指示該范圍內每個單獨值，并且每個單獨值應納入本說明書中，如同在本文中單獨列舉那樣。本文所述的所有方法可以任何合適的順序實施，除非本文另有說明或明顯與背景相矛盾。本文中任一以及所有示例或示例性語言(例如“諸如”)的使用僅旨在更好地闡述本發(fā)明，而非對本發(fā)明的范圍構成限制，除非另有聲明。本說明書沒有任何語句應當被解釋為將任何未要求保護的要素指示為對本發(fā)明的實施是必不可少的。

本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，包括發(fā)明人已知的用于實施本發(fā)明的最佳模式。閱讀上述說明之后，本領域的普通技術人員應清楚了解那些優(yōu)選實施例的變型。本發(fā)明人期待本領域技術人員可適當?shù)剡\用此類變型，且期望可采用本文具體描述以外的方式來實施本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括在可適用的法律允許下所附權利要求中所述的主題事項的所有修改以及等同物。此外，除非本文中另有說明或明顯與背景相矛盾，否則本發(fā)明涵蓋上述要素在其所有可能變型中的任何組合。