專利名稱：風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)臂、管狀元件及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，特別是，涉及一種利用一個(gè)往復(fù)柔性臂來驅(qū)動(dòng)風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，一種利用一個(gè)往復(fù)柔性臂來驅(qū)動(dòng)風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，一種利用一個(gè)包括管狀元件和內(nèi)部軟管的往復(fù)柔性臂來驅(qū)動(dòng)風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，一種利用一個(gè)包括編織的管狀元件的往復(fù)柔性臂來驅(qū)動(dòng)風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，以及一種利用一個(gè)包括管狀元件和泡沫芯材的往復(fù)柔性臂來驅(qū)動(dòng)風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)擋刮水器傳動(dòng)桿和系統(tǒng)的一個(gè)例子在Buchanan等人的美國專利6148470中示出，該專利結(jié)合到本申請中作為參考并形成其中的一部分。如這里所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，對于在雪天或雨天開車，在異物積累可以導(dǎo)致刮水器滑塊(wiper block)突然阻塞的情況下特別有用。當(dāng)阻塞發(fā)生時(shí)，風(fēng)擋刮水器馬達(dá)可以產(chǎn)生暫時(shí)的大驅(qū)動(dòng)力矩以嘗試克服阻塞。這又可以導(dǎo)致對刮水器系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)元件的永久性破壞。
如Buchanan等人的專利所述，通過使用能夠在一個(gè)預(yù)定極限內(nèi)承受壓縮載荷的材料來制造刮水器驅(qū)動(dòng)臂，可以降低這種損壞的危險(xiǎn)。在這個(gè)極限下，即為人所知的臨界屈曲載荷極限內(nèi)，驅(qū)動(dòng)臂只是以與載荷力成比例的量壓縮。
然而，在到達(dá)臨界屈曲載荷極限后，驅(qū)動(dòng)臂以明顯的彈性屈曲屈服。屈曲有效地防止了施加在刮水器系統(tǒng)部件上的載荷的進(jìn)一步增加，并且這樣不會對驅(qū)動(dòng)臂產(chǎn)生任何永久性損壞。一旦通過手動(dòng)或者其它方式去掉了阻塞物，柔性臂完全回復(fù)到其最初的形狀。
如Buchanan等人在專利6148470中進(jìn)一步講述的，柔性驅(qū)動(dòng)臂可以置于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和一對傳動(dòng)板之間。驅(qū)動(dòng)板依次共同向一對刮水片施加驅(qū)動(dòng)力矩。優(yōu)選地，柔性驅(qū)動(dòng)臂由在該專利的表1中描述的類型的復(fù)合材料制成。其中講述了四和特定材料，包括模制安全玻璃、模制環(huán)氧樹脂，以及兩種具有定向玻璃纖維的拉擠成型聚酯。
如Buchanan等人所進(jìn)一步披露的，柔性驅(qū)動(dòng)臂通?？梢允羌?xì)長的并且其橫截面通常為矩形。該專利講到，柔性驅(qū)動(dòng)臂可以具有其它的橫截面的幾何形狀，例如橢圓形或者圓形，在所描述的一種形狀中可以具有至少約為250mm的長度?？梢栽谌嵝则?qū)動(dòng)臂上加工缺口以便在出現(xiàn)彈性屈曲時(shí)調(diào)整該處的彎曲應(yīng)力。該專利注意到，恰當(dāng)?shù)娜嵝则?qū)動(dòng)臂應(yīng)當(dāng)具有這樣的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，即使其在不超過比同等尺寸的鋼或者剛性連桿不發(fā)生屈曲時(shí)通常希望的最大活動(dòng)載荷大百分之三十左右的壓縮載荷的情況下不會發(fā)生屈曲。
現(xiàn)有技術(shù)還包括用于航空器的風(fēng)擋刮水器，例如在Rogers等人(美國專利4318201)的例子中所示出的。該專利講述了一種用于風(fēng)擋刮水器的柔性驅(qū)動(dòng)臂，其中橫截面從一端變化到另一端，以便控制彈性屈曲的起始處。Rogers的專利還披露了用于構(gòu)造風(fēng)擋刮水器的柔性驅(qū)動(dòng)臂的玻璃纖維復(fù)合材料的使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過向風(fēng)擋刮水器提供一個(gè)由從馬達(dá)向刮水器臂延伸的中空管支撐的柔性驅(qū)動(dòng)臂而提高了風(fēng)擋刮水器的性能。優(yōu)選地，該管具有一個(gè)通常不受力的側(cè)向彎曲部分，用于當(dāng)刮水器軸放置在弧形部分上時(shí)沿著風(fēng)擋玻璃保持松弛。中空管的橫截面具有偏離中心的剪切中心。當(dāng)刮水器軸移動(dòng)到風(fēng)擋玻璃的平直部分上時(shí)，刮水器和風(fēng)擋玻璃的接觸產(chǎn)生一個(gè)指向側(cè)方的彎曲(不彎曲)力，該力沿著橫截面寬度加壓并拉直驅(qū)動(dòng)臂。驅(qū)動(dòng)臂的變直引起了內(nèi)部彎曲應(yīng)力，該彎曲應(yīng)力使中空管變平從而逐漸降低了繞縱向軸線的慣性矩。當(dāng)側(cè)向施加的彎曲力達(dá)到一個(gè)預(yù)定水平時(shí)，橫向阻塞導(dǎo)致彈性屈曲。當(dāng)刮水器系統(tǒng)或者臂被阻塞時(shí)，彈性屈曲又減輕了風(fēng)擋玻璃驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和刮水器部件的應(yīng)力。
一方面，本發(fā)明包括一個(gè)用于風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)臂，該驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)具有預(yù)先選擇的橫截面和從縱向軸線向側(cè)方延伸的彎曲部分的元件，和限定了一個(gè)用來將刮水器連接在其上的刮水器軸并限定了一個(gè)用來將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接在其上的馬達(dá)軸的管狀元件，該管狀元件在施加彎曲力之后通常繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、一個(gè)連接在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂以及一個(gè)也連接在驅(qū)動(dòng)臂上用于在對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常是彎曲的并且包括沿其長度變化的橫截面。
一方面，本發(fā)明包括一個(gè)用于風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)臂，該驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)管狀元件，該管狀元件具有預(yù)先選擇的橫截面和一個(gè)沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔，并且具有從縱向軸線向側(cè)方延伸的彎曲部分；所述管狀元件包括一個(gè)用來將刮水器連接在其上的刮水器軸和用來將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接在其上的馬達(dá)軸；并且該刮水器軸被選擇為當(dāng)在其上施加一個(gè)彎曲力時(shí)，導(dǎo)致所述管狀元件繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、一個(gè)連接在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在驅(qū)動(dòng)臂上用于在對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且一個(gè)內(nèi)部空腔沿其長度延伸。
一方面，本發(fā)明包括一個(gè)用于風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)臂，該驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)管狀元件，該管狀元件具有預(yù)先選擇的橫截面和一個(gè)沿縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從縱向軸線向側(cè)方延伸的彎曲部分，內(nèi)部空腔限定一個(gè)通道，洗滌流體可以通過該通道，管狀元件限定一個(gè)用來將刮水器連接在其上的刮水器軸，還限定一個(gè)用來將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接在其上的馬達(dá)軸，并且當(dāng)在管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)該管狀元件通常繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、一個(gè)連接在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂、以及一個(gè)也連接在驅(qū)動(dòng)臂上用于在對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且包括一個(gè)通道，洗滌流體可以通過該通道。
一方面，本發(fā)明包括一個(gè)用于風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)管狀元件，該管狀元件具有預(yù)先選擇的橫截面和一個(gè)沿縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從縱向軸線向側(cè)方延伸的彎曲部分，管狀元件限定一個(gè)用來將刮水器連接在其上的刮水器軸，還限定一個(gè)用來將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接在其上的馬達(dá)軸，當(dāng)在管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)該管狀元件通常繞縱向軸線彎曲，并且該管狀元件包括一種塑性和纖維復(fù)合材料。
另一方面，本發(fā)明包括一個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、一個(gè)連接在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在驅(qū)動(dòng)臂上用于在對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且驅(qū)動(dòng)臂包括一種塑性和纖維復(fù)合材料。
再一方面，本發(fā)明包括一種制造柔性刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)的方法，該方法包括如下步驟形成一個(gè)泡沫芯材，在芯材上設(shè)置編織纖維，將芯材浸入樹脂槽，將涂有樹脂的芯材放入模具，加熱涂有樹脂的芯材，從模具中去掉芯材，將部件切開并修剪并在芯材的端部上皺縮端部零件以提供具有預(yù)定結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂。
一方面，本發(fā)明包括一個(gè)用于風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)管狀元件，該管狀元件具有預(yù)先選擇的橫截面和一個(gè)沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔，并具有從縱向軸線側(cè)向延伸的彎曲部分，在空腔中裝入泡沫芯材；管狀元件包括一個(gè)用來將刮水器連接在其上的刮水器軸，和一個(gè)用來將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接在其上的馬達(dá)軸，刮水器軸的選擇使得當(dāng)在其上施加一個(gè)彎曲力時(shí)該管狀元件繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、一個(gè)連接在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂，以及一個(gè)也連接在驅(qū)動(dòng)臂上用于在對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且也包括一個(gè)管狀元件，該管狀元件具有一個(gè)通常彎曲的橫截面和一個(gè)沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔，并具有從縱向軸線向側(cè)方延伸的側(cè)向彎曲部分，在該空腔內(nèi)裝入泡沫芯材。
通過下文的描述、附圖以及所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。
圖1是兩個(gè)協(xié)同安裝的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)的草圖，其中一個(gè)受到阻塞物的阻礙；圖2是柔性驅(qū)動(dòng)臂的示意圖；圖3是柔性驅(qū)動(dòng)臂的第一實(shí)施例的橫截面圖，該柔性驅(qū)動(dòng)臂處于輕微加壓的狀態(tài)；圖4是柔性驅(qū)動(dòng)臂的第二實(shí)施例的橫截面圖；圖5是圖3中柔性驅(qū)動(dòng)臂實(shí)施例的橫截面圖，處于高度加壓的狀態(tài)；圖6是繞柔性驅(qū)動(dòng)臂表面編織拉擠成型復(fù)合材料的示意性視圖；圖7是按照本發(fā)明一種實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)臂的平面圖；圖8是圖7所示的驅(qū)動(dòng)臂的側(cè)視圖，圖示側(cè)臂的彎曲部分；圖9是沿圖8中線9-9剖開的橫截面視圖；圖10是沿圖8中線10-10剖開的橫截面視圖；圖11是沿圖8中線11-11剖開的橫截面視圖；圖12是沿圖8中線12-12剖開的橫截面視圖；圖13是一端固定在馬達(dá)軸上的驅(qū)動(dòng)臂的一個(gè)視圖，其第二端具有一個(gè)刮水片，該刮水片固定在上面并與風(fēng)擋刮水器可操作地接合；圖14是沿圖13中線14-14剖開的橫截面視圖；圖15是沿圖13中線15-15剖開的橫截面視圖；圖16是沿圖13中線16-16剖開的橫截面視圖；圖17是沿圖13中線17-17剖開的橫截面視圖；
圖18是與風(fēng)擋玻璃上的碎屑接觸時(shí)的驅(qū)動(dòng)臂的另一個(gè)視圖；圖19是沿圖18中線19-19剖開的剖面圖；圖20是沿圖18中線20-20剖開的橫截面視圖；圖21是沿圖18中線21-21剖開的橫截面視圖；圖22是馬達(dá)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)該臂時(shí)的圖18中所示的刮水器臂的另一個(gè)視圖；圖23是沿圖22中線23-23剖開的橫截面視圖；圖24是沿圖22中線24-24剖開的橫截面視圖；圖25是沿圖22中線25-25剖開的橫截面視圖；圖26是圖22中圖示的刮水器臂的另一個(gè)視圖；圖27是沿圖26中線27-27剖開的橫截面視圖；圖28是沿圖26中線28-28剖開的橫截面視圖；圖29是沿圖26中線29-29剖開的橫截面視圖；圖30是圖示膨脹或者擴(kuò)展之前在模具中的管的視圖；圖3 1是一個(gè)與圖30相似的視圖，其中管已經(jīng)膨脹以便將材料模制成限定驅(qū)動(dòng)臂的形狀；圖32是圖示各個(gè)方向分量的視圖，這些分量用于方便理解所描述的將要計(jì)算的慣性矩；圖33是本發(fā)明另一種實(shí)施例的視圖；圖34是沿圖33中線34-34剖開的橫截面視圖；圖35是沿圖33中線35-35剖開的橫截面視圖；圖36是沿圖33中線36-36剖開的橫截面視圖；圖37是沿圖33中線37-37剖開的橫截面視圖；圖38是沿圖33中線38-38剖開的橫截面視圖；圖39是沿圖33中線39-39剖開的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照圖1，該示兩個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)10、10，每個(gè)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)10具有一個(gè)刮水器14，該刮水器14在樞轉(zhuǎn)接合件16處連接在柔性驅(qū)動(dòng)臂12上。每個(gè)刮水器14、14包括一個(gè)由相關(guān)的樞轉(zhuǎn)接合件16恰當(dāng)?shù)刂蔚墓嗡?未示出)。為了這個(gè)目的，刮水器14、14可以安裝有裝配在眾所周知的橫杠或者平片裝置中的脊(同樣未示出)。一對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18、18使柔性驅(qū)動(dòng)臂12、12可以承載刮水器14、14以可逆的弧形路徑24、24越過風(fēng)擋玻璃20，以便從上面去掉碎屑。為了圖示方便，顯示馬達(dá)18、18連接在臂12、12上，但是應(yīng)當(dāng)理解可以使用傳動(dòng)桿(未示出)將臂12、12連接到單個(gè)馬達(dá)18或者多個(gè)馬達(dá)18、18上。
仍然參照圖1，圖中顯示位于風(fēng)擋玻璃20的右手側(cè)的柔性驅(qū)動(dòng)臂12正在對一塊相對未屈服的異物或者碎屑22進(jìn)行操作。這將產(chǎn)生相對較高的應(yīng)力，該應(yīng)力傾向于傳遞到相關(guān)的馬達(dá)18上。按照本發(fā)明，通過扭曲柔性驅(qū)動(dòng)臂來降低其剛度并使其在預(yù)定彎曲力出現(xiàn)時(shí)急劇地達(dá)到彈性屈曲而降低了馬達(dá)的磨損和撕裂。柔性驅(qū)動(dòng)臂12的主要結(jié)構(gòu)部件是由復(fù)合材料制成的中空管32，如下文所述。還應(yīng)當(dāng)理解臂12可以是實(shí)心的，如圖33-39圖示的實(shí)施例所示。
圖2中示出了管32的幾何形狀。優(yōu)選地，管32中裝配一個(gè)彈性軟管47，如圖3中的橫截面所示。管32的特征在于一個(gè)具有偏離中心的剪切中心37的橫截面。管32通過沖壓件或者鑄件(未示出)固定在馬達(dá)軸26上，并且從馬達(dá)軸26向刮水器軸28延伸，延伸的起始方向由縱向軸線30指出，如圖2所示。刮水器14沿著刮水器軸28連接在管32上。刮水載荷沿著該軸線從刮水器14傳遞到管32。如圖2所進(jìn)一步示出，管32具有明顯的側(cè)向彎曲部分，該側(cè)向彎曲部分使管32側(cè)向偏離縱向軸線30。彎曲部分的總量在圖2中由角度α表示。這就是管32的無壓力的靜止形狀，其中沒有彎曲力從刮水器14傳遞到管32上。當(dāng)臂12安裝為與風(fēng)擋玻璃成可操作的關(guān)系時(shí)，臂12變平并在“離面”彎曲中減小了慣性矩。當(dāng)臂12掃過風(fēng)擋玻璃20時(shí)，臂12受到側(cè)向彎曲載荷。
在如圖2所示的靜止?fàn)顟B(tài)中，刮水器14輕輕地靠著風(fēng)擋玻璃20的彎曲輪廓放置。然而，當(dāng)刮水器14橫過大體上為平面的風(fēng)擋玻璃區(qū)域時(shí)，風(fēng)擋玻璃20反作用在刮水器14上，從而產(chǎn)生一個(gè)彎曲力，該彎曲力沿著刮水器軸28傳遞到管32。這產(chǎn)生了一個(gè)彎曲力F，該力向管32加壓，導(dǎo)致柔性驅(qū)動(dòng)臂12在縱向軸線30的方向上變直。作用在該角度的平面上的彎曲力可以從下式中計(jì)算出來F=3EIδL3=KS]]>其中K=3EIL3]]>其中k是柔性驅(qū)動(dòng)臂的彈簧常數(shù)E是柔性驅(qū)動(dòng)臂的彈性模量I是繞主軸線的慣性矩δ是主軸線方向上的彎曲L是柔性驅(qū)動(dòng)臂的長度。
慣性矩的值依賴于參考軸線的位置和方向，慣性矩就是繞該參考軸計(jì)算的。例如，圖32描繪了矩形橫截面83，其高度為h底寬為b。假定該矩形橫截面由基本單元dA組成，該基本單元dA具有方向分量dX和dY，慣性矩Ix是繞x軸計(jì)算的。Ix的值由下式給定IX＝∫y2dA該式可以擴(kuò)展為IX=∫-h2h2y2[∫0bdx]dy]]>或者IX=b∫-h2h2y2dy]]>這給出IX=b3y3|-h2h2=b3[(h/2)3-(-h/2)3]]]>=b3[h38+h38]=bh312]]>因此，柔性驅(qū)動(dòng)臂12的剛性足夠承載與最小軸向長度成比例變化的彎曲力。當(dāng)柔性驅(qū)動(dòng)臂12朝著縱向軸線30彎曲時(shí)，管32產(chǎn)生剪切流而導(dǎo)致使管32繞其剪切中心37變平的彎曲應(yīng)力。這樣產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角在圖5中由希臘字母β表示。管32的扭曲傾向于使橫截面變平，如圖22-28所示，從而導(dǎo)致慣性矩I大幅減小。這將降低管32的剛度和由上面提到的公式計(jì)算出的力，從而在預(yù)定力出現(xiàn)后使得彈性屈曲迅速出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解剪切中心37的位置只是被近似地示出。實(shí)際位置位于某一點(diǎn)，這樣當(dāng)與實(shí)際的分布剪切載荷等效的假定剪切載荷指向那里時(shí)將導(dǎo)致一個(gè)扭曲角β。更優(yōu)選地，橫截面沿著管30的長度變化。
在所描述的實(shí)施例中，臂12包括一個(gè)至少為50但是不大于600的長細(xì)比，L/r，其中L是臂12的長度；以及“r”是橫截面(I＝ar2)的最小回轉(zhuǎn)半徑，其中I是慣性矩而a是橫截面的面積。
在現(xiàn)有技術(shù)中懸臂梁式驅(qū)動(dòng)臂的刮水器系統(tǒng)時(shí)常具有這種形狀，即使得增加的速度產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)的風(fēng)力傾向于將臂壓在具有較低強(qiáng)度的玻璃上。同樣，在這些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，當(dāng)梁彎曲時(shí)臂的頂端的力通常在頂端處增加。本發(fā)明通過提供一個(gè)梁的橫截面而抵消了這種增加，該橫截面具有可以提供通過工作彎曲大體上恒定的頂端力的慣性矩。在優(yōu)選實(shí)施例中，柔性驅(qū)動(dòng)臂12具有偏離中心的剪切中心37，該剪切中心37降低了臂由于繞刮水器軸28的扭轉(zhuǎn)載荷而導(dǎo)致的臂的扭曲。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，偏離中心的剪切中心可以表現(xiàn)為“微笑的”或者向上彎曲的(如圖2所示)橫截面(見圖3-5)。材料具有高的延伸特性并且將允許較大的變形而不會破壞。凍結(jié)的刮水片可以扭曲結(jié)構(gòu)，臂在平面外發(fā)生彎曲脫離冰。
在典型的現(xiàn)有技術(shù)的刮水器系統(tǒng)中，臂將彎曲0-3英寸或者75mm。該彎曲是由臂在刮水動(dòng)作中的升起和降落而導(dǎo)致的。在某些情況中不發(fā)生彈性屈曲。在另一種實(shí)施例中臂12是單件的實(shí)心或者管狀結(jié)構(gòu)，通常其橫截面為U形。該橫截面形狀與鋼木工尺的橫截面形狀相同。這種實(shí)施例產(chǎn)生理想的彈性屈曲。
圖2的附圖包括一系列線，這些線表示沿著柔性驅(qū)動(dòng)臂12的間隔位置。圖3和5分別圖示在位置32和34處出現(xiàn)的橫截面。這些橫截面隨著柔性驅(qū)動(dòng)臂12從馬達(dá)軸26的方向上接近位置32而按比例縮小并變平。這種橫截面的變平使人非常容易聯(lián)想到側(cè)向弓形彎曲的鋼尺在超過一定的臨界長度時(shí)突然折彎的動(dòng)作，并且這種橫截面的變平在部分上是由于短軸83和長軸85的相對長度造成的。
如圖3和5所示，柔性驅(qū)動(dòng)臂12可以包括一個(gè)裝入玻璃/纖維復(fù)合管33中的薄壁彈性軟管45。軟管45提供一個(gè)用于向刮水片(未示出)供給洗滌流體的通道。然而，更優(yōu)選地，柔性驅(qū)動(dòng)臂12具有一個(gè)如圖4所示的外形50。該特殊的實(shí)施例的特征在于一個(gè)流體供給軟管47裝入管51中并由泡沫芯材52支撐。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)臂12、12由纖維增強(qiáng)塑性材料制成，通過廣為人知的稱作“拉擠成型”的工藝來生產(chǎn)。關(guān)于講述拉擠成型的廣泛背景資料可以從美國專利6253411 B1(Aichele等)中找到，其公開內(nèi)容結(jié)合到本申請中。本發(fā)明通常遵循現(xiàn)有技術(shù)的講述，這些可以在制造拉擠成型的玻璃/塑性材料的復(fù)合材料束的專利中找到。應(yīng)當(dāng)理解這些束可以是玻璃、碳或者其它適合的纖維。束(此處未示出)在需要使用前存儲在合適的卷軸中。在可以按照首尾連接在一起的布置大批生產(chǎn)柔性驅(qū)動(dòng)臂時(shí)，按照需要從卷好的束中抽出拉擠成型的復(fù)合材料。此時(shí)每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂12可以方便地從連接在一起的布置中鋸切下來。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將仍然連接在一起的柔性驅(qū)動(dòng)臂存儲在大卷軸上并且在從工廠運(yùn)出之前將其分開是非常方便的。應(yīng)當(dāng)意識到整個(gè)過程可以合并在一個(gè)場所，但是將其各部分分配給各個(gè)承包人也是可行的。
圖33-39示出了本發(fā)明的另一種實(shí)施例。注意到臂13是具有壓鑄末端61和62的實(shí)心單軸拉擠成型刮水器臂，該壓鑄末端61和62皺縮在臂的端部上，如圖所示。應(yīng)當(dāng)意識到端部或零件61包括一個(gè)孔63，用來固定在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18上(圖1)。零件62可以是一個(gè)桿或者柱，用于容納一個(gè)刮水片14(圖1)。在所描述的實(shí)施例中，柱62可以位于孔65中，然后鉚接在驅(qū)動(dòng)臂13上。在所描述的實(shí)施例中，臂13是右手側(cè)的刮水器臂，該刮水器臂將位于右手側(cè)的刮水器馬達(dá)18上(如圖1中所示)。注意拉擠成型的刮水器臂13的橫截面的變化(圖34-39)。臂13包括如下尺寸
應(yīng)當(dāng)意識到臂13可以是具有纖維方向的實(shí)心結(jié)構(gòu)，例如，臂13的縱向的實(shí)心結(jié)構(gòu)。臂13可以包括較早前相對于其它實(shí)施例描述的一個(gè)或者多個(gè)特征，例如一個(gè)溝槽或者管，刮水器流體可以流動(dòng)或者類似地通過該溝槽或管。
有利地，本發(fā)明提供一種輕型然而結(jié)實(shí)的驅(qū)動(dòng)臂，這種驅(qū)動(dòng)臂具有相對低的彈性模量和相對高的伸長系數(shù)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是柔性臂在壓縮載荷出現(xiàn)時(shí)發(fā)生扭曲，并且當(dāng)壓縮載荷超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)，例如當(dāng)刮水片14(圖1)遇到風(fēng)擋玻璃上的碎屑而驅(qū)動(dòng)臂12、13受到一個(gè)大于刮水片的最大摩擦力的彎曲力時(shí)，柔性臂受到迅速發(fā)展的彈性屈曲。這種簡單的單件結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)臂12、13的彈性提供了一種輕型然而結(jié)實(shí)的驅(qū)動(dòng)臂，這種驅(qū)動(dòng)臂為使用較少數(shù)量的部件和零件提供了便利，這些部件或者零件在過度疲勞時(shí)變得無法使用。
在優(yōu)選實(shí)施例中，制造柔性驅(qū)動(dòng)臂的整個(gè)過程包括如下步驟1.準(zhǔn)備一個(gè)具有內(nèi)部空腔的模具，該內(nèi)部空腔的特征在于通常是圖1-39所示的結(jié)構(gòu)中的一個(gè)的間隔橫截面。
2.如果需要的話，在空腔內(nèi)放置一個(gè)管，以提供穿過驅(qū)動(dòng)臂12、13的路徑。
3.在空腔內(nèi)放置柔性填充材料，以支撐這些軟管并提供建造柔性驅(qū)動(dòng)臂12或13的一種形式。
4.形成泡沫芯材，例如通過使管51(圖31)膨脹而將泡沫壓在模具壁53a和53b(圖31)上。
5.將連續(xù)的芯材放置在輸送卷(未示出)上運(yùn)送。
6.在每個(gè)芯材上按照此處的描述編織纖維(玻璃、碳等)。
7.編織后的芯材放置在輸送卷(未示出)上運(yùn)送。
8.編織的、首尾相連芯材的輸送卷被從卷上展開。
9.編織后的芯材浸入樹脂槽中以提供樹脂涂層芯材。
10.將樹脂涂層芯材放入模具中。
11.模具加熱并固化樹脂涂層芯材。
12.從模具中取出固化的芯材。
13.將連續(xù)的芯材切開。
14.在芯材的端部上皺縮端部零件以提供驅(qū)動(dòng)臂12。
15.可以在零件和驅(qū)動(dòng)臂12之間的接合點(diǎn)(未示出)上有選擇地包覆成型(overmolded)塑性材料或者其它材料(未示出)。
拉擠成型束的編織如圖6所示進(jìn)行。在編織過程中，拉擠成型加工材料的多個(gè)條被送入自動(dòng)編織機(jī)中，該自動(dòng)編織機(jī)將這些條編織成通常具有新月形橫截面的管。在沿著柔性驅(qū)動(dòng)臂12、12的一些位置上，橫截面可以與通常出現(xiàn)在當(dāng)代美國電影中的熟悉的“笑臉(smileyface)”相似。作為選擇，橫截面可以是橢圓形，或者甚至是在一側(cè)凹入的而對側(cè)通常是平直的。編織機(jī)在編織角度Y上形成三維的編織物，該編織物沿著壁的長度變化。這將優(yōu)化扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性并提供垂直于纖維的降低了的剛度，從而在刮擦風(fēng)擋玻璃的過程中當(dāng)臂的頂端升高并落下時(shí)使臂的壓力變化最小化。
管壁包括重量上大約百分之二十一的熱固性聚酯樹脂，重量上百分之七十五的113E粗紗(113E-Glass Roving)和重量上百分之四的合適填充物。應(yīng)當(dāng)意識到這些百分比可以與這里所提到的不同，這里只是用作圖示。在未編織狀態(tài)下加工材料具有如下的優(yōu)選單調(diào)特性彈性模量43 GPa(6.2Mpsi)極限強(qiáng)度11400MPa(165ksi)斷裂應(yīng)變＝2.6％比重＝1.92這種復(fù)合材料可以具有比彈簧鋼高大約十倍的應(yīng)變，并且可以承受相對大的變形而不會斷裂。能夠恰當(dāng)?shù)亟K止柔性驅(qū)動(dòng)臂12、12的端部以處理沿著馬達(dá)軸26和刮水器軸28作用的高的應(yīng)力集中是很重要的。如果用編織材料上沿著馬達(dá)軸26和刮水器軸28的螺栓孔來承受普通螺母和螺栓連接的應(yīng)力，該螺栓孔將磨損并最終失效。因此本發(fā)明通過包覆成型的熱塑性或者熱固性材料、易延展的鋼、鋁、鋅或者其它金屬壓鑄沖壓件將驅(qū)動(dòng)臂12、12連接在其它零件上。準(zhǔn)備連接在驅(qū)動(dòng)臂12上的一個(gè)零件在拉擠成型臂的周圍和內(nèi)部形成。由于鋼沖壓件和玻璃纖維結(jié)構(gòu)之間的間隔小，任何“塑性蠕變”效應(yīng)都是最小的，并且應(yīng)力可以有效地在零件之間傳遞。
圖6中所示的編織物是與短襪或中國的彎曲手套指管的編織相似的結(jié)構(gòu)，該編織物只是連續(xù)編織并放置在卷軸上，或許是在泡沫芯材上。應(yīng)當(dāng)理解編織物可以在沿著長度的縱向上是直的，或者甚至在垂直方向(如圖6所示)或者在任何組合上是直的。
注意圖30，驅(qū)動(dòng)臂12還可以由作為選擇的其它方法形成。例如，彈性管51可以放在模具53中。泡沫55或者其它合適的構(gòu)成材料放置在管51的周圍，如圖30所示。然后通過氣體例如空氣或者水使管51靠在模具53(如圖31所示)的壁53a和53b上膨脹，以提供臂12。然后臂12可以按照此前描述的3-12步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟進(jìn)行處理。可以預(yù)見然后管51可以放出氣體并隨后用來提供一個(gè)用于通過臂12的洗滌流體的通道或者溝槽。
圖7-24示出了具有所描述的特征的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的其它特性。
圖7示出了如此前關(guān)于圖2描述的復(fù)合材料刮水器臂的一個(gè)平面圖或者俯視圖。注意在圖8中通常彎曲的形狀便于提供此前描述的頂端力，該頂端力便于保持刮水器14靠在風(fēng)擋玻璃15上。圖9-12示出了本發(fā)明一種實(shí)施例中臂靜止時(shí)的各種橫截面視圖。這些形狀進(jìn)一步在圖13-17中示出。
圖18-24示出了當(dāng)刮水器與碎屑22(圖1和13)接觸時(shí)橫截面形狀的基本變化。圖14-16示出了當(dāng)臂12第一次接觸碎屑22時(shí)的橫截面形狀。
當(dāng)馬達(dá)18(圖17)在圖17中的箭頭A的方向上繼續(xù)驅(qū)動(dòng)臂12時(shí)，臂承受增加的力矩并按照圖示和此處描述的方式發(fā)生扭曲。注意到前緣12a開始如圖所示朝著碎屑22移動(dòng)，而后緣從風(fēng)擋玻璃上移開，如圖18所示。在如圖19和20所示的橫截面區(qū)域上同樣會經(jīng)歷臂的這種輕微扭曲和移動(dòng)。
圖22示出了當(dāng)馬達(dá)18在箭頭A的方向上繼續(xù)嘗試驅(qū)動(dòng)臂14時(shí)的夸大的扭曲運(yùn)動(dòng)。圖中示出臂的進(jìn)一步的扭曲，圖22-24進(jìn)一步分別示出前緣12a和后緣12b的移動(dòng)。注意到如圖22和23所示的以及此前所描述的，臂的橫截面形狀從例如在圖18和19中所示的大體彎曲形狀，變化到如圖22和23所示的大體較為平直的形狀，這是很重要的。本發(fā)明的這個(gè)特征為將遇到的載荷力和力矩分布到臂12的長度上提供了方便，從而為提供彈性屈曲提供了方便，這些力和力矩通常將嚴(yán)重?fù)p壞過去使用的刮水器臂。
盡管這里描述的系統(tǒng)和方法，以及用于實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)和方法的設(shè)備的形式組成了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于這些明確的方法和設(shè)備形式，可以對這些方法和形式進(jìn)行修改而不會偏離本發(fā)明的范圍，該范圍在所附的權(quán)利要求中限定，所要求的權(quán)利為
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)臂，其包括一個(gè)元件，其具有預(yù)先選擇的橫截面和從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；所述管狀元件限定了一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；以及當(dāng)在所述管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)其通常繞所述縱向軸線彎曲。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，刮水器軸放置為使得所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式變平。
4.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
6.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述管狀元件變直，這樣所述預(yù)先選擇橫截面的至少一部分變平。
7.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，預(yù)先選擇的橫截面是新月形的。
8.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是橢圓形的。
9.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述管狀元件包括小于600的長細(xì)比(L/r)。
10.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述管狀元件包括大于50的長細(xì)比(L/r)。
11.一種風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；一個(gè)連接在所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在所述驅(qū)動(dòng)臂上用于對所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常是可彎曲的，并且包括沿其長度變化的橫截面。
12.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述驅(qū)動(dòng)臂的一側(cè)大體為平直的。
13.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，橫截面限定了一個(gè)凹入的形狀。
14.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)寬度，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，該寬度通常增加。
15.如權(quán)利要求14所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
16.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風(fēng)擋玻璃移動(dòng)，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風(fēng)擋玻璃上移開。
17.如權(quán)利要求16所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
18.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)臂扭曲。
19.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)管狀元件，其限定所述橫截面和沿著縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；所述管狀元件限定了一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；當(dāng)在所述管狀元件上施加所述彎曲力時(shí)其通常繞所述縱向軸線彎曲。
20.如權(quán)利要求19所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過預(yù)定量時(shí)所述管狀元件受到局部彈性屈曲。
21.如權(quán)利要求19所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，刮水器軸放置為使得所述管狀元件以對抗所述彎曲力的方式彎曲。
22.如權(quán)利要求19所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
23.如權(quán)利要求22所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件的橫截面寬度變平，這樣所述橫截面形狀的至少一部分通常是平直的。
24.一種用于風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)臂，其包括一個(gè)管狀元件，其具有預(yù)先選擇的橫截面和沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；以及所述管狀元件包括一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，和一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；以及所述刮水器軸被選擇為當(dāng)在其上施加一個(gè)彎曲力時(shí)使得該管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
25.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述彎曲力超過預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
26.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述管狀元件受到所述彎曲力時(shí)，所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式扭曲。
27.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
28.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
29.如權(quán)利要求28所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述管狀元件變直，這樣所述新月形橫截面的至少一部分變平。
30.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是橢圓形的。
31.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是新月形的。
32.一種風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；一個(gè)連接在所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在所述驅(qū)動(dòng)臂上用于對所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，并且通常在橫截面上是彎曲的，一個(gè)內(nèi)部空腔沿其長度延伸。
33.如權(quán)利要求32所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述驅(qū)動(dòng)臂的一側(cè)通常是平直的。
34.如權(quán)利要求33所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，橫截面限定了一個(gè)凹入的形狀。
35.如權(quán)利要求32所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)寬度，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，該寬度通常增加。
36.如權(quán)利要求35所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
37.如權(quán)利要求32所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風(fēng)擋玻璃移動(dòng)，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風(fēng)擋玻璃上移開。
38.如權(quán)利要求37所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
39.如權(quán)利要求32所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)臂扭曲。
40.如權(quán)利要求32所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)管狀元件，其限定所述橫截面，并且所述空腔包括沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔；以及所述管狀元件包括一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還包括一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；選擇所述刮水器軸使得當(dāng)在其上施加一個(gè)彎曲力時(shí)該管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
41.如權(quán)利要求40所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
42.如權(quán)利要求40所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述管狀元件受到所述彎曲力時(shí)，所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式扭曲。
43.如權(quán)利要求40所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
44.如權(quán)利要求40所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
45.如權(quán)利要求44所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件變平，這樣所述新月形橫截面形狀的至少一部分通常變平。
46.一種用于風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)臂，其包括一個(gè)管狀元件，其具有預(yù)先選擇的橫截面和沿縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；所述內(nèi)部空腔限定一個(gè)通道，洗滌流體可以通過該通道；所述管狀元件限定了一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；以及當(dāng)在所述管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)，其通常繞所述縱向軸線彎曲。
47.如權(quán)利要求46所述的驅(qū)動(dòng)臂，其進(jìn)一步包括一個(gè)彈性軟管，該彈性軟管首尾相連延伸通過所述內(nèi)部空腔，用于提供所述通道。
48.如權(quán)利要求47所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述彎曲力超作一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件受到彈性屈曲。
49.如權(quán)利要求47所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，刮水器軸的定位使得所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式彎曲。
50.如權(quán)利要求47所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
51.如權(quán)利要求47所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
52.如權(quán)利要求50所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述管狀元件變直，這樣所述新月形橫截面的至少一部分變平。
53.如權(quán)利要求46所述的驅(qū)動(dòng)臂，進(jìn)一步包括一個(gè)裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
54.如權(quán)利要求46所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是橢圓形的。
55.如權(quán)利要求46所述的驅(qū)動(dòng)臂，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是新月形的。
56.一種風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；一個(gè)連接在所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在所述驅(qū)動(dòng)臂上用于對所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且包括一個(gè)通道，洗滌流體可以通過該通道。
57.如權(quán)利要求56所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述驅(qū)動(dòng)臂的一側(cè)通常是平直的。
58.如權(quán)利要求56所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)寬度，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，該寬度通常增加。
59.如權(quán)利要求58所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
60.如權(quán)利要求56所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風(fēng)擋玻璃移動(dòng)，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風(fēng)擋玻璃上移開。
61.如權(quán)利要求60所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
62.如權(quán)利要求56所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)臂扭曲。
63.如權(quán)利要求56所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)管狀元件，其具有預(yù)先選擇的橫截面和沿著縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；所述內(nèi)部空腔限定所述通道，洗滌流體可以通過該通道；所述管狀元件限定了一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；當(dāng)在所述管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)，其通常繞所述縱向軸線彎曲。
64.如權(quán)利要求63所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一個(gè)彈性軟管，該彈性軟管首尾相連延伸通過所述內(nèi)部空腔，用于提供所述通道。
65.如權(quán)利要求64所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
66.如權(quán)利要求64所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，刮水器軸的定位使得所述管狀元件以對抗所述彎曲力的方式彎曲。
67.如權(quán)利要求64所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
68.如權(quán)利要求64所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
69.如權(quán)利要求68所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件變平，這樣所述橫截面形狀的至少一部分通常是平直的。
70.如權(quán)利要求69所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
71.如權(quán)利要求63所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是橢圓形的。
72.如權(quán)利要求63所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是新月形的。
73.一種用于風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)管狀元件，其具有預(yù)先選擇的橫截面和沿縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；所述管狀元件限定了一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；當(dāng)在所述管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)，其通常繞所述縱向軸線彎曲；以及所述管狀元件包括塑性和纖維復(fù)合材料。
74.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述塑性和纖維復(fù)合材料是編織的。
75.如權(quán)利要求74所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述纖維以一個(gè)角度編織。
76.如權(quán)利要求74所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述纖維包括玻璃或碳。
77.如權(quán)利要求74所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述塑性材料和纖維限定卷繞在所述管狀元件上的薄片。
78.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
79.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，刮水器軸的定位使得所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式彎曲。
80.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
81.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
82.如權(quán)利要求80所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件的至少一部分位于大體上平坦的平面內(nèi)。
83.如權(quán)利要求82所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
84.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是橢圓形的。
85.如權(quán)利要求73所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是新月形的。
86.一種風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；一個(gè)連接在所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在所述驅(qū)動(dòng)臂上用于對所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，所述驅(qū)動(dòng)臂包括塑性和纖維復(fù)合材料。
87.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定一個(gè)凹入的形狀，該凹入的形狀面向并離開所述風(fēng)擋玻璃。
88.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)寬度，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，該寬度通常增加。
89.如權(quán)利要求88所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
90.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風(fēng)擋玻璃移動(dòng)，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風(fēng)擋玻璃上移開。
91.如權(quán)利要求90所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
92.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)臂扭曲。
93.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)臂包括一個(gè)管狀元件，其具有通常為新月形的橫截面和沿著縱向軸線延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；所述管狀元件限定了一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；當(dāng)在所述管狀元件上施加一個(gè)彎曲力時(shí)，其通常繞所述縱向軸線彎曲；以及所述管狀元件包括所述塑性和纖維復(fù)合材料。
94.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述塑性和纖維復(fù)合材料以一個(gè)沿其長度變化的編織角度編織。
95.如權(quán)利要求93所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述纖維包括玻璃或碳。
96.如權(quán)利要求93所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
97.如權(quán)利要求93所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，刮水器軸的定位使得所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式彎曲。
98.如權(quán)利要求93所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
99.如權(quán)利要求93所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
100.如權(quán)利要求99所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件變平，這樣所述橫截面形狀的至少一部分通常是平直的。
101.如權(quán)利要求100所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
102.如權(quán)利要求86所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述纖維包括玻璃或碳。
103.一種用于制造柔性刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)的方法，其包括如下步驟形成一個(gè)泡沫芯材；在所述芯材上提供編織纖維；將所述芯材浸入樹脂槽中；將樹脂涂層的芯材放入模具中；加熱所述樹脂涂層芯材；從所述模具中去掉所述芯材；將部件切下來并修剪；以及在芯材的端部上皺縮端部零件以提供具有預(yù)定結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述預(yù)定結(jié)構(gòu)包括新月形或橢圓形橫截面。
105.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述預(yù)定結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有至少一側(cè)通常平直的橫截面。
106.如權(quán)利要求105所述的方法，其中，當(dāng)所述臂受到彎曲力時(shí)橫截面形狀通常為平直的。
107.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟提供一纖維編織織物；將所述編織織物卷在所述管狀元件上。
108.一種用于風(fēng)擋刮水器的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)管狀元件，其具有預(yù)先選擇的橫截面和沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔，并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的彎曲部分；一個(gè)裝入所述空腔中的泡沫芯材；以及所述管狀元件包括一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，和一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；選擇所述刮水器軸使得當(dāng)在其上施加一個(gè)彎曲力時(shí)所述管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
109.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
110.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，刮水器軸的定位使得所述管狀元件按照對抗所述彎曲力的方式彎曲。
111.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個(gè)偏心的剪切中心。
112.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
113.如權(quán)利要求112所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件變直，這樣所述預(yù)先選擇的橫截面的至少一部分變平。
114.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一個(gè)彈性軟管，該彈性軟管首尾相連延伸通過所述內(nèi)部空腔，并位于所述泡沫芯材內(nèi)。
115.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是橢圓形的。
116.如權(quán)利要求108所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先選擇的橫截面是新月形的。
117.一種風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；一個(gè)連接在所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的驅(qū)動(dòng)臂；以及一個(gè)也連接在所述驅(qū)動(dòng)臂上用于對所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供能時(shí)刮擦風(fēng)擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動(dòng)臂由復(fù)合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，還包括一個(gè)管狀元件，該管狀元件具有通常彎曲的橫截面和一個(gè)沿縱向軸線開始向前延伸的內(nèi)部空腔并具有從所述縱向軸線沿側(cè)向延伸的側(cè)向彎曲部分；一個(gè)裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
118.如權(quán)利要求117所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述臂的一側(cè)通常是平直的。
119.如權(quán)利要求118所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，橫截面限定了一個(gè)凹入的形狀。
120.如權(quán)利要求117所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個(gè)寬度，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，該寬度通常增加。
121.如權(quán)利要求120所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
122.如權(quán)利要求117所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風(fēng)擋玻璃移動(dòng)，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風(fēng)擋玻璃上移開。
123.如權(quán)利要求122所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定力大于刮水片的最大摩擦力。
124.如權(quán)利要求117所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水片在所述風(fēng)擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動(dòng)臂受到一個(gè)大于預(yù)定力的彎曲力時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)臂扭曲。
125.如權(quán)利要求117所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)臂還包括所述管狀元件包括一個(gè)用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，和一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接于其上的馬達(dá)軸；選擇所述刮水器軸使得當(dāng)在其上施加一個(gè)彎曲力時(shí)所述管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
126.如權(quán)利要求125所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)所述管狀元件受到彈性屈曲。
127.如權(quán)利要求125所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，刮水器軸的定位使得所述管狀元件以對抗所述彎曲力的方式彎曲。
128.如權(quán)利要求125所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述刮水器軸上不存在彎曲力時(shí)所述管狀元件自然彎曲。
129.如權(quán)利要求128所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件變平，這樣所述橫截面形狀的至少一部分通常是平直的。
130.如權(quán)利要求125所述的風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一個(gè)彈性軟管，該彈性軟管首尾相連延伸通過所述內(nèi)部空腔，并位于所述泡沫芯材中。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)，該風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)利用柔性驅(qū)動(dòng)臂(12)來抵抗施加在刮水器上的彎曲載荷。驅(qū)動(dòng)臂(12)可以由拉擠成型復(fù)合材料制成，該拉擠成型復(fù)合材料具有相對低的彈性模量和相對高的伸長系數(shù)。柔性臂(12)在存在彎曲載荷時(shí)扭曲，并當(dāng)彎曲力超過一個(gè)預(yù)定量時(shí)經(jīng)受快速發(fā)展的彈性屈曲。
文檔編號B60S1/32GK1708427SQ200380102213
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月28日
發(fā)明者小H·C·布坎南 申請人:瓦萊奧電氣系統(tǒng)公司