CN107074208B - 用于大尺寸的曲面挡风玻璃的风挡雨刷装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于大尺寸的曲面挡风玻璃的雨刷，包括在远端(8)处通过主间隔件相互铰接地连接并且可往复地操作的第一和第二臂(2、4)。所述装置进一步包括通过摆动器件(14)相对于所述主间隔件(10)可摆动地安装的刮片(12)和与所述主间隔件(10)处于冗余地安装在远端(8)上的副间隔件(22)。所述摆动器件(14)包括与所述副间隔件(22)形成整体的第一有齿构件(16)和与所述刮片(12)形成整体的第二有齿构件(18)，所述第一有齿构件和第二有齿构件被相互啮合地安装以致使所述刮片沿与所述第一和第二臂(2、4)的往复运动方向相反的方向围绕其纵向轴线(48)摆动。

Description

用于大尺寸的曲面挡风玻璃的风挡雨刷装置
技术领域
本发明涉及一种用于大尺寸的曲面挡风玻璃的风挡雨刷装置，包括：在远端处被主间隔件相互铰接地连接的第一和第二臂和通过摆动器件相对于所述主间隔件围绕纵向轴线可摆动地安装的风挡雨刷刮片，所述第一和第二臂可在近端处往复地操作。
背景技术
近年来，车辆制造商已经创造出其中已经给予了安全性、可见度、空气动力外形和低消耗为优先的挡风玻璃设计。这些需求导致了很难利用传统的风挡雨刷装置来清理的弯曲几何形状。
特别地，当是清理曲面挡风玻璃的大抛光表面的问题时，对获得刮片的足够的迎角来说是特别重要的。在现有技术中，由雨刷刮片相对于风挡雨刷所形成的迎角亦称冲角。
在农用车辆、拖拉机和公共工程机械设备的情况中，窗玻璃与宽相比更高。由于此，必须应用明显矩形擦除模式并且部件的尺寸需要大尺寸的部分。为了克服该困难，多年来，现在已经使用动臂类风挡雨刷装置。该类装置包括在远端处经由间隔件相互铰接地连接的第一和第二臂。在与远端相反的近端处，所述臂可由电动机往复地驱动。此外，风挡雨刷刮片安装在远端。
农业车辆、公共工程车辆和类似车辆的工作条件需要一种坚固、耐用且可靠的风挡雨刷设计。经常以处于极端时间的工作条件为目的。
在这些条件下，雨刷刮片的不适当的冲角影响设备的擦拭效率和耐用性。在其擦拭轨迹的任何点处，所述冲角被理解成由雨刷刮片的擦拭唇部的轴线与挡风玻璃的弯曲处的垂直线所确定的角度。众所周知，不适当的冲角涉及噪声、雨刷刮片的跳动、欠缺的清理和影响整个挡风玻璃的清理设备的过早磨损。
为了解决这些问题，在现有技术水平中已经提出了某些方案。
EP 1176069 A1公开了一种用于具有曲面玻璃窗的土方重型机械的动臂风挡雨刷装置。EP 1176069 A1中所提出的方案具有可由剪刀效应轻易地阻断的运动链。另一方面，用于角度补偿的运动副可能轻易地被侵蚀。此外，所述设计对机械疲劳和过早磨损是非常敏感的。
US4546518 A公开一种具有冲角补偿的动臂雨刷装置。刮片经由球窝接合部与支承臂中的一个相关联。清理应力被集中在单个接合部上以使得系统几乎没有稳固并且可因为球窝接合部暴露于不利地影响其功能的外部因素而轻易地损坏。此外，这种方案仅适用于小尺寸的轻微弯曲的窗玻璃，因为校正冲角的可能性因球窝接合部而是有限的。最后，在该情况下刮片的置换迫使整个风挡雨刷装置(即，臂和刮片)的置换。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于开始指出类的大尺寸的弯曲表面的风挡雨刷装置，其对于在苛刻的工作条件下操作是简单、稳固的并且在更换刮片的时间容易维护。此外，本发明还考虑到不放弃已知风挡雨刷装置的优点的问题，所述已知风挡雨刷装置具有在市场上所生产车辆上其操作的经过验证的性能。
该目的通过一种开始所指示类型的风挡雨刷装置来实现，其特征在于，其进一步包括安装在所述远端上的副间隔件并且其与所述主间隔件冗余地(redundantly)工作，所述摆动器件包括：与所述副间隔件成整体的第一有齿构件和与所述刮片成整体的第二有齿构件，并且所述第一和第二有齿构件相互啮合地安装以使所述刮片围绕所述纵向轴线沿与所述第一和第二臂的往复运动方向相反的摆动方向摆动。
该构造提供了一些优点。第一，机械动力载荷由整个运动链成适当比例地分享。由于此，避免了过度的应力集中于运动链的单个链。这特别增大了装置的强度及其对疲劳的抵抗力。
在使用中所发现的更重要的优点是与传统地描述的方案相比机构非常简单的使用。所提出的方案主要基于传统的动臂类机构，其稳固性已经在市场上所生产车辆上被广泛地证实了。
同样，根据本发明的方案特别是便于刮片的置换。
所提出的方案还提供了高度的灵活性，因为其允许简单地通过改变有齿构件使同一机械装置适合于完全不同的挡风玻璃轮廓。
另一方面，在本发明中，应当指出，第二有齿构件与刮片成整体将不会理解为限制的事实。本发明中“整体”的概念涉及用于由有齿构件和刮片所执行刮片的冲角方面的补偿的摆动运动是相同的事实。第二有齿构件与刮片成整体的事实不排除刮片能够沿横向于其纵向方向的轴线的摆动，或者刮片(由于其弹性)可使其本身沿纵向方向适应车辆挡风玻璃的几何形状。因此，有齿构件与刮片成整体将不会理解其相对于彼此是完全刚性的意义，而只是有齿构件可以将摆动运动传输给刮片。
本发明进一步包括许多为从属权利要求的目的优选特征并且其实用性将在下文中本发明的实施例的详细描述中强调。
为了增加组件的稳固性，在一个实施例中，预期所述装置进一步包括支承构件，所述第二有齿构件被固定地安装在所述支承构件中并且所述刮片被围绕横向于所述刮片的纵向方向的轴线可摆动地安装在所述支承构件上。
此外，本发明的重要要求之一是所提出的方案是尽可能紧凑的。为此，在优选实施例中，所述第一有齿构件是直齿条并且所述第二有齿构件是带齿的圆区段。由于此，由装置所占据的空间减小了。另一方面，齿条和小齿轮系统被最优化以在不需要润滑和/或昂贵的密封的稳固机械环境中执行小的平移同时执行作为齿轮的典型转动。
在另一优选实施例中，所述风挡雨刷装置包括邻近所述第一或者第二有齿构件两侧的纵向壁，所述纵向壁具有如此高度，即使得在所述第一和第二有齿构件的接合状态中其最少与所述第一和第二有齿构件的齿的高度相同。这些纵向壁为摆动器件提供了用于防止可能到达挡风玻璃区域的固体物质的侵入的保护。另一方面，还实现了减少构件易受因雨蚀作用而剥蚀的暴露。
同样以简化并增强所述风挡雨刷装置为目的，在另一实施例中，第一或者第二有齿构件包括所述纵向壁以形成整体部分。
由本发明所设想的另一问题是，刮片的组装和拆卸应该尽可能容易。为此，副间隔件与所述主间隔件相比被从所述近端处优选进一步移开，这便于在组装和拆卸刮片和有齿构件的接合期间刮片的装卸，因为所述有齿构件与在相反位置相比更可接近。
本发明还预期到提高挡风玻璃的清理方面的效率的问题。因此，在另一特别优选的实施例中，风挡雨刷装置包括与所述刮片成整体的风挡雨刷液体喷射构件，并且其包括至少一个风挡雨刷液体出口，所述风挡雨刷液体出口设置成将所述风挡雨刷液体施加在所述刮片朝向所述刮片的前进运动方向的前面。如此，获得了一种在风挡雨刷液体的射流和臂之间没有干涉或者在装置的多部分之间没有可能的碰撞的设计。
再次，所述喷射构件被固定地安装在刮片上的事实将不以限制方式理解，因为整体性特别涉及刮片和喷射构件在补偿刮片冲角期间可以整体地摆动。另一方面，对喷射构件与刮片围绕横向于刮片的纵向方向的轴线摆动是不必要的。
在另一个优选实施例中，喷射构件被安装在横向于所述刮片的纵向方向的方向上。
选择性地，风挡雨刷液体出口被定向成，在工作位置所述风挡雨刷液体被基本上沿所述刮片的纵向方向和与重力相反的方向施加。该构造允许所施加的风挡雨刷液体的最大使用，因为风挡的上部部分被弄湿并且然后液体在重力作用流下至下部部分。
选择性地，风挡雨刷装置包括在所述喷射构件相反侧上的两个风挡雨刷液体出口和朝向所述风挡定向的下部出口，以使得风挡雨刷液体被沿着所述刮片的整个长度施加。该构造对于需要大量风挡雨刷液体的非常多尘的环境是特别有利的，因为风挡雨刷液体被同时沿着刮片的整个长度施加。
最后，在另一实施例中，预期到，所述喷射构件包括至少两个设置在所述刮片的两侧上的风挡雨刷液体出口，可交替地操作来将风挡雨刷液体施加到所述刮片的沿所述刮片的前进运动方向的前面。因此，取决于擦拭的相应方向，液体可以被更高效地施加。
同样，本发明还包括在本发明的实施例的详细描述和附图中详细阐述的其他特征。
附图说明
本发明进一步的优点和特征从以下说明中将显而易见，其中在没有任何限制特性的情况下参照附图公开了本发明的优选实施例，其中：
图1是本发明的雨刷装置的示意性分解透视图。
图2是图1的雨刷装置的第一有齿构件的放大的透视图。
图3是图1的雨刷装置的第二有齿构件的放大的透视图。
图4是图1的雨刷装置的远侧部分的前部透视详图。
图5是图1的雨刷装置的远侧部分的后部透视详图。
图6A和6B是分别处于中心位置和端部位置的雨刷装置从上方的示意图。
图7A和7B是分别处于中心位置和端部位置的图6A和6B的雨刷装置的示意性前视图。
图8A和8B是从分别处于中心位置和端部位置的雨刷装置上方看时的运动学简图。
图9A和9B是分别处于中心位置和端部位置的雨刷装置的前部运动学简图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的用于大尺寸的曲面挡风玻璃的雨刷装置1。
动臂类装置1包括按限定出运动链的两链路的金属杆的形式制造的第一和第二臂2、4。两个臂都经由主销38和主轴承40通过主间隔件10被一起铰接地连接在远端8处。该主间隔件10形成了闭合该装置1的四杆机构的运动链的连接部件。所述主间隔件10由具有两个组装翼片52的折叠板构成，纵向轴线48可以被安装在其上，刮片12可以围绕该纵向轴线摆动以补偿冲角。
在近端6，即，与远端8相反端，第一和第二臂2、4被固定地安装在第一和驱动轴32、34上。第一轴32是具有电动机28和齿轮系30的组件的轴。第二轴34借助于连杆机构36附接至第一轴32。通过电动机28、齿轮系30和杆机构36，两个轴按往复运动地同时驱动第一和第二臂2、4。
在远端8并且优选在从近端6比主间隔件10移开更远的位置处，装置1设有副间隔件22。这设置在从第一和第二臂2、4中的主间隔件10的接合部处伸出的伸出部60中。所述副间隔件22也通过副销42和副轴承44被相对于臂铰接。
备选地，副间隔件22可比主间隔件10更靠近所述近端6，但是该构造是不够有利的，因为其使组件和组件的易接近性复杂化。该副间隔件22是由C形板形成的。
所述副间隔件22与主间隔件10冗余地工作并且其目的是经由摆动器件14引起刮片12的摆动运动。这在图6A到9B中可详细地看到并且在下文中阐明。
所述摆动器件14是由相互啮合的第一和第二有齿构件16、18形成的。第一有齿构件16是通过螺钉58固定地安装到副间隔件22上的直齿条。进而，第二有齿构件18是固定地安装到刮片12上用于其摆动运动以补偿冲角的有齿区段(sector)。备选地，第一有齿构件16可能例如是冠齿轮。
如在附图中可看到的，刮片12通过螺栓50被安装在设置在U形支承构件46中的翼片中的孔中，能够围绕横穿其纵向方向的轴线摆动。
为了实现刮片12相对于第一和第二臂2、4的摆动运动以用于补偿冲角，保持刮片12的支承构件46通过轴线48被可摆动地安装在主间隔件10的翼片52上。
因为其被固定地安装在副间隔件22上，所以第一有齿构件16将装置1的臂的往复运动转换成摆动运动加第二有齿构件18的轻微的平移运动，其可在图6A到9B中看到。因此，当臂被驱动至图的右侧时，从图6A和7A的中心位置开始，副间隔件22相对于轴线48的位置移动并且这在支承构件46上产生了转矩，该转矩促使支承构件46和刮片12围绕轴线48摆动，其在图6B和7B中可看到。在其中可看到沿相反方向的摆动如何产生第一和第二臂2、4的往复运动。
在第一与第二臂2、4的冲程角度和由支承构件46所采用的倾斜角度(并且因此，刮片12的冲角)之间存在可以计量的关系。
为此，为了更好地了解所述机构，参见图1和8A到9B，给出了一种其中识别出不同连接部件(总计7个)的运动系统。接合部或者运动副(总计9个)的数以根据以下级分配的小写字母a、b、c、d、e、f、g、h、i来标识。
·回转或者下部副：a、b、c、d、e(*)f(*)h、(总计8个，I级，两个冗余用符号(*)表示)。
·滚动和滑动或者上部副：g(总计1个，V级)。
根据格鲁贝勒公式，装置1的可动性m是：
m＝3(n-1)-2j1-j2
其中n是连接部件的数量，j1是下部运动副的数量(每一个约束平面上的两个自由度)和j2是上部运动副的数量(每一个约束平面上的一个自由度)。因此，应用于装置1：
m＝3(7-1)-2(6-1)＝18-10＝8
其是8级的机构(正)。
对于确定臂的擦拭角α和冲角β之间的关系，以下公式是有效的：
β＝arctan(D/Rsin(α)
注意到，通过修改啮合距离R可以改变冲角β并且因此距离x，从而当R增大时，冲角β减小或者反之亦然。
唇部56形成了位于挡风玻璃表面上的擦拭橡胶轮廓。因此，取决于由支承构件46所采用的角位置，唇部56根据所希望的冲角定位。
本发明进一步的目的是，所述装置应该尽可能稳固并且应该允许在诸如灰尘、泥浆、枝条或者对于装置1的寿命非常有损害的其他介质的非常苛刻条件的环境中操作。为此，在该情况下，第一有齿构件16(即，齿条)设有与齿邻近的纵向壁20，其在图2中的详细图中可看到。优选地，所述纵向壁被邻近齿条设置以形成整体的部分。然而，这些壁可以是独立的构件。如该图中可以看到的，这些纵向壁20具有这样的高度，即在第一和第二有齿构件16、18的接合状态中其至少与相应齿的高度相同。在该实施例中还可以看到，纵向壁20的高度在齿的头部处更大，由此完全防止诸如枝条或者其他的物品进入接合区域以及极大地阻碍灰尘或者泥浆的渗入。
在图4和5中可看到，为改善装置1的清理，提供了用于雨刷液体的、与刮片12成整体的喷射构件24。所述喷射构件24横向于刮片12的纵向方向地设置。另一方面，在图4和5的优选实施例中，喷射构件24设有六个雨刷液体出口26，所述液体出口设置来将雨刷液体施加在所述刮片12在其向前运动方向上的前面。由于该构造，所述喷射构件24在冲角的修改处于固定位置时随刮片12摆动。因此，由喷射构件24所喷射的射流总是施加在相对于刮片12的恒定位置并且因此对于由刮片在其整个挡风玻璃擦拭冲程中所采用任一冲角清理的效率维持恒定。
为了使喷射构件的冲洗功能最佳化，雨刷液体出口26中的四个被定向成沿刮片12的纵向方向施加液体。因此，图4的两个出口26沿与重力相反的方向喷射雨刷液体的射流，以使得在装置1的操作和组装位置中射流总是被至少向上喷射。进而，两个后部出口26(在图5中可见)朝向近端6喷射射流。另一方面，喷射构件24也设有下部出口26以沿基本上垂直于挡风玻璃的方向喷射射流。无论如何，由于效率的原因，在实施例中具有单个出口26是优选的，雨刷液体总是被沿与重力相反方向喷射以获得液体的最大效益。
在该情况下，虽然对本发明不是必须的，但是所述喷射构件包括可以向刮片12的两侧施加液体的雨刷液体出口26。因此，雨刷液体被沿着刮片12的整个长度施加。
所述实施例进一步表述了非限制性实例，以使得本领域技术人员了解到除了所示实例以外的，所要求的特征之中的多重组合可以在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种用于大尺寸的曲面挡风玻璃的风挡雨刷装置，包括：
[a]在远端(8)处由主间隔件(10)相互铰接地连接的第一和第二臂(2、4)，所述第一和第二臂(2、4)在近端(6)处可往复地操作，和
[b]风挡刮片(12)，所述风挡刮片通过摆动器件(14)相对于所述主间隔件(10)围绕纵向轴线(48)可摆动地安装，
其特征在于，其进一步包括
[c]副间隔件(22)，所述副间隔件安装在所述远端(8)上并且其与所述主间隔件(10)冗余地工作，以及
[d]所述摆动器件(14)包括：
[i]与所述副间隔件(22)成整体的第一有齿构件(16)，和
[ii]与所述刮片(12)成整体的第二有齿构件(18)，以及
所述第一和第二有齿构件(16、18)相互啮合地安装，以使所述刮片(12)围绕所述纵向轴线(48)沿与所述第一和第二臂(2、4)的往复运动方向相反的摆动方向摆动。
2.一种如权利要求1所述的风挡雨刷装置，其特征在于，其进一步包括支承构件(46)，所述第二有齿构件(18)固定地安装在所述支承构件(46)中并且所述刮片(12)围绕横向于所述刮片(12)的纵向方向的轴线可摆动地安装在所述支承构件(46)上。
3.一种根据权利要求1或2所述的风挡雨刷装置，其特征在于，所述第一有齿构件(16)是直齿条并且所述第二有齿构件(18)是有齿圆区段。
4.一种根据权利要求1或2所述的风挡雨刷装置，其特征在于，其包括与所述第一或者第二有齿构件(16、18)的两侧邻近的纵向壁(20)，所述纵向壁(20)具有这样的高度，即在所述第一和第二有齿构件(16、18)的接合状态中其至少与所述第一和第二有齿构件(16、18)的齿的高度相同。
5.一种根据权利要求4所述的风挡雨刷装置，其特征在于，所述第一或者第二有齿构件(16、18)包括形成整体部分的所述纵向壁(20)。
6.一种根据权利要求1或2所述的风挡雨刷装置，其特征在于，与所述主间隔件(10)相比所述副间隔件(22)被从所述近端(6)更远地移开。
7.一种根据权利要求1所述的风挡雨刷装置，其特征在于，其包括风挡雨刷液体喷射构件(24)，所述风挡雨刷液体喷射构件与所述刮片(12)成整体并且其包括至少一个风挡雨刷液体出口(26)，所述风挡雨刷液体出口被设置成将所述风挡雨刷液体施加到所述刮片(12)的在所述刮片前进运动的方向上的前面。
8.一种根据权利要求7所述的风挡雨刷装置，其特征在于，所述喷射构件(24)被沿横向于所述刮片(12)的纵向方向的方向安装。
9.一种根据权利要求7所述的风挡雨刷装置，其特征在于，所述风挡雨刷液体出口(26)被定向成，在操作位置所述风挡雨刷液体被基本上沿所述刮片(12)的纵向方向和与重力相反的方向施加。
10.一种根据权利要求8所述的风挡雨刷装置，其特征在于，其包括在所述喷射构件(24)的相反侧上的两个风挡雨刷液体出口(26)和被朝向所述风挡定向的下部出口(26)，从而风挡雨刷液体被沿着所述刮片(12)的整个长度施加。
11.一种根据权利要求9或10所述的风挡雨刷装置，其特征在于，所述喷射构件(24)包括至少两个设置在所述刮片(12)两侧上的风挡雨刷液体出口(26)，可交替地操作来将风挡雨刷液体施加到所述刮片(12)的沿所述刮片(12)的前进运动方向的前面。
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