CN106029456A - 具有适应性曲率的挡风玻璃雨刷系统 - Google Patents

Abstract

一种挡风玻璃雨刷系统及具有该系统的车辆，其中，该挡风玻璃雨刷系统具有围绕第一枢轴旋转的雨刷刮片。该雨刷刮片包括内刮片部分，其通过铰链铰接至外刮片部分。所述内刮片部分和外刮片部分支撑一个柔性雨刷。在外刮片部分上形成有偏转部。控制杆围绕与第一枢轴间隔开的第二枢轴旋转。该控制杆具有能够与所述偏转部接合的致动器。该致动器能够相对于所述偏转部平移，以便该致动器在雨刷刮片和控制杆的旋转期间向所述偏转部选择性地施加力。所施加的力在内刮片部分和外刮片部分之间产生绕铰链的转矩。该转矩允许外刮片部分贴合于挡风玻璃的轮廓。

Description

具有适应性曲率的挡风玻璃雨刷系统

技术领域

本发明涉及挡风玻璃雨刷系统的领域。尤其是，本发明涉及用于对曲面进行清洁的雨刷系统。

背景技术

驾驶员经常遇到限制他们前方道路视野的情形。大雨或雪可能堆积在车辆的挡风玻璃上，从而危害驾驶员的视线。周围的车辆可能从路面上激起水或其他杂物到挡风玻璃上。挡风玻璃也可能被昆虫、鸟粪或其他有机材料污染。将这些东西从驾驶员的视野中适当地移除的能力是车辆安全操作的一个重要方面。

已开发了多种雨刷构造和控制机构来尝试清洁驾驶员前面的尽可能大的区域。可用的构造通常被分为数干种类：“串列式”系统，其具有在同一方向上作用的双刮片；“相反式”系统，其具有在两个相反方向上作用的双刮片；以及“单一”系统，其仅依赖于一个刮片。各个种类中的系统产生不同的擦拭模式并具有其自身的优点和缺点。

在某些情况下，现有的雨刷刮片不能有效地利用各个刮片的整个扫掠角(full sweep angle)，因为刮片可能与挡风玻璃的表面脱离接触。对于复杂的弯曲的挡风玻璃，这种纯清洁区域的减少特别明显。例如，由于车辆驾驶室和挡风玻璃框架的设计，挡风玻璃的横向边缘可能比挡风玻璃的其余部分具有更小的曲率。

因此，对于能够在具有复杂的弯曲表面部分的挡风玻璃上进行大面积清洁的挡风玻璃雨刷系统，仍然存在着需求。对于如下的系统也存在着需求：该系统使用了能够通过具有成本效益的方式生产和制造的有效的系统设计。

发明内容

本发明涉及一种挡风玻璃雨刷系统，其包括：雨刷刮片，该雨刷刮片被构造为围绕第一枢轴旋转，该雨刷刮片包括内刮片，该内刮片通过铰链铰接至外刮片，该内刮片和外刮片支撑柔性雨刷，该外刮片上形成有偏转部；以及控制杆，该控制杆被构造为围绕与第一枢轴间隔开的第二枢轴旋转，该控制杆具有能够与所述偏转部接合的致动器；其中，该致动器相对于所述偏转部平移，使得该致动器在雨刷刮片和控制杆的旋转期间向所述偏转部选择性地施加力，从而产生绕所述铰链的转矩，该转矩允许外刮片贴合于挡风玻璃的轮廓。

本发明还涉及一种车辆，其包括：乘客舱；挡风玻璃；挡风玻璃雨刷系统；以及至少一个电机，该电机用于操作挡风玻璃雨刷系统，其中，该挡风玻璃雨刷系统包括：雨刷刮片，该雨刷刮片被构造为围绕第一枢轴旋转，该雨刷刮片包括内刮片，该内刮片通过铰链铰接至外刮片，该内刮片和外刮片支撑柔性雨刷，外刮片上形成有偏转部；以及控制杆，该控制杆被构造为围绕与第一枢轴间隔开的第二枢轴旋转，该控制杆具有能够与所述偏转部接合的致动器，其中，该致动器相对于所述偏转部平移，使得该致动器在雨刷刮片和控制杆的旋转期间向所述偏转部选择性地施加力，从而产生绕所述铰链的转矩，该转矩允许外刮片贴合于挡风玻璃的轮廓。

在阅读以下对优选实施例的描述并结合附图考虑后，本领域技术人员将明白本发明的这些和其它方面。应当理解，上文的一般性描述和下文的详细描述仅是示例性的，并非限制所要求保护的本发明。

附图说明

图1示出了车辆的前透视图，该车辆具有本发明的第一实施例的雨刷系统；

图2示出了挡风玻璃的前视图，该挡风玻璃具有本发明的第一实施例的雨刷系统；

图3A示出了本发明的雨刷刮片的侧视图，其处于在图2中的位置A处的中性位置；

图3B示出了本发明的雨刷刮片的侧视图，其处于在图2中的位置B处的中性位置；

图3C示出了本发明的雨刷刮片的侧视图，其处于在图2中的位置C处的弯曲位置；

图4示出了挡风玻璃的前视图，该挡风玻璃具有本发明的第二实施例的雨刷系统；

图5示出了挡风玻璃的前视图，该挡风玻璃具有本发明的第三实施例的雨刷系统。

具体实施方式

下文描述了且附图中示出了本发明的示例性实施例，其中，在所有视图中，相同的附图标记表示相同的部件。所描述的实施例提供了多个示例，但不应理解为限制本发明的范围。本领域技术人员将能够想到其他实施例以及对上述实施例的修改和改进，并且，所有这些其他实施例、修改和改进都在本发明的范围内。一个实施例或方面的特征可以与其它任何实施例或方面的特征以任何适合的组合相结合。例如，方法方面或实施例的任何单个或多个特征可适用于装置、产品或部件方面或实施例，反之亦然。

参考附图，图1示出了车辆1(例如商用卡车)的局部前透视图，该车辆1具有位于乘客舱2前面的挡风玻璃5。挡风玻璃5包括端部区域9(被遮蔽)，其相对于挡风玻璃5的中心区域具有增大的弯曲度。通常，例如出于空气动力学或美观的原因，汽车制造商可能希望改变挡风玻璃的曲率。

端部区域9被定义为挡风玻璃5相对于车辆1的沿横向轴线的相反两端。该横向轴线在图2以X轴示出，它是与正常行驶方向基本垂直的方向。该横向轴线限定了向内和向外的方向，其中，术语“向外”更靠近所述端部，而术语“向内”更靠近车辆或挡风玻璃的中心。竖直轴线在图2中以y轴示出。“向上方向”被定义为沿y轴离开地面的方向，而“向下方向”被定义为沿y轴朝向地面的方向。纵向轴线在图2中以z轴示出。该纵向轴线限定了在本公开中使用的相对于车辆而言的向前和向后方向。如本文所用的，术语“偏移”、“间隔开”用于描述“多个枢轴”的关系。如果第一枢轴的旋转轴线不与第二枢轴的旋转轴线基本共线，则这两个“枢轴”彼此“偏移”或“间隔开”。

挡风玻璃5由总体上标示为100的雨刷系统清洁。尽管雨刷系统100旨在用于上述具有复杂端部区域9的挡风玻璃5，但本公开不限于此。本公开的雨刷系统100也可用于平坦的、基本平坦的、或整体具有基本一致的弯曲半径的挡风玻璃5。

雨刷系统100包括至少一个雨刷刮片110。在一些实施例中，雨刷系统100包括一对雨刷刮片110。图1示出了一对雨刷刮片110，这一对雨刷刮片110处于它们初始的存放位置。如本领域技术人员将理解的，所示出的雨刷系统100是“相反”式雨刷系统。雨刷刮片110被理解为在运动中沿两个相反方向运行。例如，从驾驶员的角度看，驾驶员侧的雨刷刮片开始时将沿逆时针方向扫过，然后沿顺时针方向返回。另一方面，乘客侧的雨刷刮片开始时将沿顺时针方向扫过，然后沿逆时针方向返回。如图1所示，雨刷刮片110优选沿车辆的横向方向彼此重叠。这种重叠有助于使挡风玻璃5的中心处的未被扫过的区域最小。在其他实施例中，雨刷刮片110可以在其初始位置上彼此间隔开而不重叠。如果挡风玻璃5包括由中央框架构件分开的两个单独平面，则可以使用这种彼此间隔开的布置。

转到图2，示出了挡风玻璃5的前视图，该挡风玻璃5具有相反式雨刷系统100。每个雨刷刮片110应被理解为扫过一个圆弧，其包括初始位置A、中间大致竖直位置B、以及延伸位置C。这些术语“初始”、“中间”及“延伸”应理解为仅是用于描述雨刷系统100的标识用语，而不是旨在限制本发明范围的形容词。此外，本领域技术人员将会理解，雨刷系统经常提供沿一个方向的第一扫掠，然后提供沿相反方向的返回扫掠。因此，上述初始位置仅是相对于本发明的挡风玻璃5而言的“A”位置，而不考虑雨刷刮片110是离开位置A还是返回位置A。

在一些实施例中，处于延伸位置C的雨刷刮片110与处于初始位置A的雨刷刮片110形成大约100度至大约130度的角度α，优选为大约110度。本领域技术人员应当理解，对于非相反式雨刷系统来说，雨刷刮片110扫过的角度范围将是不同的。

每个雨刷刮片110围绕第一枢轴120旋转。在一些实施例中，第一枢轴120将包括(直接或间接地)由电机(未示出)选择性地旋转的轴(未示出)。如图3最佳地示出的，每个雨刷刮片110包括第一径向内刮片125和第二径向外刮片130。径向内刮片125是更靠近第一枢轴120的枢转轴的部分，而径向外刮片130是离第一枢轴120的枢转轴更远的部分。内刮片125可以直接或间接地连接至第一枢轴120。内刮片125和外刮片130通过铰链135连接，该铰链135允许外刮片130相对于内刮片125旋转。铰链135的旋转轴线基本垂直于第一枢轴120的旋转轴线。换句话说，外刮片130在与内刮片125扫过的第一扫掠区基本垂直的平面内枢转。在一些实施例中，铰链135被构造为向外刮片130提供有限的旋转运动范围。特别地，可以防止外刮片130在离开挡风玻璃5的方向上枢转超过与内刮片125共面的位置。

内刮片125和外刮片130为柔性雨刷140提供了支撑框架。在一些实施例中，柔性雨刷140是一条柔性或弹性体材料，它能够从挡风玻璃5的表面上清除掉碎片和液体。在一些实施例中，内刮片125和外刮片130支撑单个柔性雨刷140，但在其他实施例中，内刮片125和外刮片130分别具有各自的单独的柔性雨刷140。

每个雨刷刮片110与控制杆150配对使用。控制杆150绕第二枢轴155旋转。第二枢轴155与第一枢轴120间隔开。在一个实施例中，第一枢轴120从第二枢轴155偏移大约1厘米至大约20厘米之间的距离d，该距离是在两个枢轴的中心之间测量的。如图2可见，对于相反式雨刷系统100，相对于车辆1的横向轴线而言，第二枢轴155位于第一枢轴120的外侧。控制杆150包括轴，该轴被驱动而与雨刷刮片110一起旋转，或者，可以在虚拟轴上旋转，仅被雨刷刮片的旋转力致动。

从图3A-3C中可最佳地理解，随着雨刷刮片110与控制杆150一起从初始位置A旋转到中间位置B并最终旋转到所述延伸位置C，控制杆150的致动器160将相对于铰链135平移。雨刷刮片110可包括导向件(未示出)，例如环，控制杆150能够穿过该导向件滑动。该导向件允许铰链135和致动器160之间的相对运动，但能够有助于防止控制杆150与雨刷刮片110的旋转脱离关联。如图3A-3C中可见，外刮片130可以包括偏转部165，该偏转部165用于选择性地接合控制杆150的致动器160。在初始位置A，致动器160可在接触偏转部165之前终止，如图3A所示。因此，当雨刷刮片110处于初始位置A时，控制杆150不会影响外刮片130的位置。在中间位置B，致动器160可在偏转部165附近终止，但没有向偏转部165施加力，如图3B所示。再一次，控制杆150将对外刮片130相对于内刮片125的位置有最小的影响。在图2所示的实施例中的延伸位置C，致动器160到达从铰链135径向向外的最大位移点，见图3C。致动器160接合所述偏转部165，从而产生围绕铰链135的转矩并使外刮片130试图绕铰链135旋转。如本领域技术人员将理解的，雨刷刮片110和控制杆150扫过从初始位置A至延伸位置C的一个连续圆弧(然后再返回)，从而所述中间位置B仅是沿着该圆弧的位置的一个示例。此外，还将理解的是，致动器160与铰链135或偏转部165的相对位置也将随着雨刷刮片110和控制杆150扫过所述圆弧而连续变化。本领域技术人员还将意识到的是，可以通过调节上述偏移距离d以及控制杆150和雨刷刮片110相对于它们各自枢轴的长度来控制致动器160和铰链135之间的位移范围。

在本发明的实施例中，延伸位置C对应于外刮片130被放置到挡风玻璃5的端部区域9。致动器160施加在偏转部165上的力将使外刮片130与内刮片125形成一个角度，从而有助于与下方的挡风玻璃端部区域9保持接触。在一些实施例中，当雨刷刮片110处于延伸位置C时，内刮片125将与外刮片130形成在大约140度至大约175度之间的角度。

转至图4，示出了串列式雨刷系统200。串列式雨刷系统200包括与上述雨刷刮片110具有相同结构的两个雨刷刮片210、211。第一雨刷刮片210，扫过位置A、B和C，并且基本与上述相反式雨刷系统100中的雨刷刮片110之一相同。第二雨刷刮片211被构造为沿着与第一雨刷刮片210相同的方向旋转。第二雨刷刮片211将在每个位置上都遇到与第一雨刷刮片210不同的挡风玻璃轮廓。在第二雨刷刮片的初始位置D，第二雨刷刮片211应如图3C所示地弯曲。在第二雨刷刮片的中间位置E和第二雨刷刮片的延伸位置F，第二雨刷刮片211应该如图3A和3B所示地基本呈直线。为了实现这一结果，第二枢轴255应该在YZ平面内相对于第一枢轴220向下或向前偏移，如图4所示。第一枢轴220和第二枢轴255的这种相对定位将把所述致动器在位置D上置于径向最外侧(相对于所述铰链而言)、在位置E上处于径向最内侧并在位置F上足够径向向内，以维持大致共面的雨刷刮片211。图4示出了第一雨刷刮片210与第二雨刷刮片211间隔一段距离，使得它们各自的覆盖区域不重叠。本领域技术人员将会理解，这仅是一种可能的布置，并且，可以增加雨刷刮片210、211的长度或它们可以布置得彼此更近，以最小化挡风玻璃的未被清扫的区域。

转至图5，示出了单一雨刷系统300。该单一雨刷系统300包括单个雨刷刮片310，它能够扫过大约180度。该单个雨刷刮片310基本类似于上述雨刷刮片110。如图5可见，该单一雨刷系统300包括初始位置G、一系列中间位置H-J、以及与初始位置G相反的延伸位置K。不管G是初始位置还是雨刷刮片310在延伸位置K处开始，该单一雨刷系统300将同样地操作。为了让单一雨刷系统300清扫图1、2和4所示的具有大弯曲端部区域9的挡风玻璃5，该单个雨刷刮片310应该在位置G和K处弯曲(图3B)，并在位置H-J处基本呈直线(图3A和3B)。为了实现这一结果，第二枢轴355在YZ平面内相对于第一枢轴320向下或向前偏离。第一枢轴320和第二枢轴355的这种相对定位将把所述致动器在位置G和K上置于径向最外侧(相对于所述铰链而言)、在位置I上处于径向最内侧并在位置H和J上足够径向向内，以维持大致共面的单个雨刷刮片310。

尽管已在示例性实施例的上下文中呈现了上述公开内容，但应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可使用各种修改和变型，这对于本领域技术人员而言是容易理解的。这些修改和变型被认为落入所附权利要求及其等价物的界限和范围内。

Claims (14)

1.一种挡风玻璃雨刷系统，包括：

雨刷刮片，所述雨刷刮片被构造为围绕第一枢轴旋转，所述雨刷刮片包括内刮片，所述内刮片通过铰链铰接至外刮片，所述内刮片和外刮片支撑柔性雨刷，所述外刮片上形成有偏转部；以及

控制杆，所述控制杆被构造为围绕与所述第一枢轴间隔开的第二枢轴旋转，所述控制杆具有能够与所述偏转部接合的致动器，

其中，所述致动器相对于所述偏转部平移，使得所述致动器在所述雨刷刮片和所述控制杆的旋转期间向所述偏转部选择性地施加力，从而产生绕所述铰链的转矩，该转矩允许所述外刮片贴合于挡风玻璃的轮廓。

2.根据权利要求1所述的挡风玻璃雨刷系统，还包括：

第二雨刷刮片，所述第二雨刷刮片被构造为围绕第三枢轴旋转，所述第二雨刷刮片具有内刮片，所述第二雨刷刮片的内刮片通过铰链铰接至具有偏转部的外刮片，该内刮片和外刮片支撑柔性雨刷；以及第二控制杆，所述第二控制杆被构造为围绕与所述第三枢轴间隔开的第四枢轴旋转，所述第二控制杆具有与所述偏转部协作的致动器；

其中，在初始位置，上述两个雨刷刮片基本平行，并且，在运动中，所述两个雨刷刮片沿两个相反方向行进；

其中，所述第一枢轴和所述第三枢轴均位于所述第二枢轴和所述第四枢轴之间，使得：在所述初始位置，每个雨刷刮片的所述内刮片和外刮片基本共面，而在第二位置，每个雨刷刮片的所述外刮片相对于所述内刮片弯曲。

3.根据权利要求2所述的挡风玻璃雨刷系统，其中，每个雨刷刮片绕它们各自的枢轴扫过大约100度至大约130度之间的角度。

4.根据权利要求2所述的挡风玻璃雨刷系统，其中，在所述第二位置，所述外刮片与所述内刮片形成大约140度至大约175度的角度。

5.根据权利要求1所述的挡风玻璃雨刷系统，其中，所述雨刷系统是串列式雨刷系统，其还包括：

第二雨刷刮片，所述第二雨刷刮片被构造为围绕第三枢轴旋转，以及第二控制杆，所述第二控制杆被构造为围绕与所述第三枢轴间隔开的第四枢轴旋转；

其中，所述第一枢轴和第二枢轴沿横向方向间隔开，其中所述第二枢轴向外与所述第三枢轴和第四枢轴间隔开；

其中，所述第三枢轴和第四枢轴沿竖直方向或纵向方向间隔开，其中所述第三枢轴在所述第四枢轴的上方或后方；

其中，在初始位置，所述第一雨刷刮片和第二雨刷刮片基本平行，并且，在运动中，所述第一雨刷刮片和第二雨刷刮片沿同一方向行进。

6.根据权利要求1所述的挡风玻璃雨刷系统，其中，所述第一枢轴从所述第二枢轴偏移，使得所述雨刷刮片被构造为扫过约180度的角度；

由此，在初始位置和离所述初始位置大约180度的最大延伸位置，所述致动器均在所述偏转部上提供最大的力。

7.根据权利要求1所述的挡风玻璃雨刷系统，其中，所述第一枢轴与所述第二枢轴间隔开大约1厘米至大约20厘米。

8.一种车辆，包括：

乘客舱；

挡风玻璃；

挡风玻璃雨刷系统；以及

至少一个电机，所述至少一个电机用于操作所述挡风玻璃雨刷系统，

其中，所述挡风玻璃雨刷系统包括：

雨刷刮片，所述雨刷刮片被构造为围绕第一枢轴旋转，所述雨刷刮片包括内刮片，所述内刮片通过铰链铰接至外刮片，所述内刮片和外刮片支撑柔性雨刷，所述外刮片上形成有偏转部；以及

控制杆，所述控制杆被构造为围绕与所述第一枢轴间隔开的第二枢轴旋转，所述控制杆具有能够与所述偏转部接合的致动器；

其中，所述致动器相对于所述偏转部平移，使得所述致动器在所述雨刷刮片和所述控制杆的旋转期间向所述偏转部选择性地施加力，从而产生绕所述铰链的转矩，该转矩允许所述外刮片贴合于挡风玻璃的轮廓。

9.根据权利要求8所述的车辆，还包括：

第二雨刷刮片，所述第二雨刷刮片被构造为围绕第三枢轴旋转，所述第二雨刷刮片具有内刮片，所述第二雨刷刮片的内刮片通过铰链铰接至具有偏转部的外刮片，该内刮片和外刮片支撑柔性雨刷；以及第二控制杆，所述第二控制杆被构造为围绕与所述第三枢轴间隔开的第四枢轴旋转，所述第二控制杆具有与所述偏转部协作的致动器；

其中，在初始位置，上述两个雨刷刮片基本平行，并且，在运动中，所述两个雨刷刮片沿两个相反方向行进；

其中，所述第一枢轴和所述第三枢轴均位于所述第二枢轴和所述第四枢轴之间，使得：在所述初始位置，每个雨刷刮片的所述内刮片和外刮片基本共面，而在第二位置，每个雨刷刮片的所述外刮片相对于所述内刮片弯曲。

10.根据权利要求9所述的车辆，其中，每个雨刷刮片绕它们各自的枢轴扫过大约100度至大约130度之间的角度。

11.根据权利要求9所述的车辆，其中，在所述第二位置，所述外刮片与所述内刮片形成大约140度至大约175度的角度。

12.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述雨刷系统是串列式雨刷系统，其还包括：

第二雨刷刮片，所述第二雨刷刮片被构造为围绕第三枢轴旋转，以及第二控制杆，所述第二控制杆被构造为围绕与所述第三枢轴间隔开的第四枢轴旋转；

其中，所述第一枢轴和第二枢轴沿横向方向间隔开，其中所述第二枢轴向外与所述第三枢轴和第四枢轴间隔开；

其中，所述第三枢轴和第四枢轴沿竖直方向或纵向方向间隔开，其中所述第三枢轴在所述第四枢轴的上方或后方；

其中，在初始位置，所述第一雨刷刮片和第二雨刷刮片基本平行，并且，在运动中，所述第一雨刷刮片和第二雨刷刮片沿同一方向行进。

13.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述第一枢轴从所述第二枢轴偏移，使得所述雨刷刮片被构造为扫过约180度的角度；

由此，在初始位置和离所述初始位置大约180度的最大延伸位置，所述致动器均在所述偏转部上提供最大的力。

14.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述第一枢轴与所述第二枢轴间隔开大约1厘米至大约20厘米。