專利名稱：風擋刮水器系統(tǒng)、驅(qū)動臂、管狀元件及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風擋刮水器系統(tǒng)，特別是，涉及一種利用一個往復柔性臂來驅(qū)動風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，一種利用一個往復柔性臂來驅(qū)動風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，一種利用一個包括管狀元件和內(nèi)部軟管的往復柔性臂來驅(qū)動風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，一種利用一個包括編織的管狀元件的往復柔性臂來驅(qū)動風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，以及一種利用一個包括管狀元件和泡沫芯材的往復柔性臂來驅(qū)動風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的風擋刮水器傳動桿和系統(tǒng)的一個例子在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，在異物積累可以導致刮水器滑塊(wiper block)突然阻塞的情況下特別有用。當阻塞發(fā)生時，風擋刮水器馬達可以產(chǎn)生暫時的大驅(qū)動力矩以嘗試克服阻塞。這又可以導致對刮水器系統(tǒng)的一個或多個元件的永久性破壞。
如Buchanan等人的專利所述，通過使用能夠在一個預定極限內(nèi)承受壓縮載荷的材料來制造刮水器驅(qū)動臂，可以降低這種損壞的危險。在這個極限下，即為人所知的臨界屈曲載荷極限內(nèi)，驅(qū)動臂只是以與載荷力成比例的量壓縮。
然而，在到達臨界屈曲載荷極限后，驅(qū)動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)部件上的載荷的進一步增加，并且這樣不會對驅(qū)動臂產(chǎn)生任何永久性損壞。一旦通過手動或者其它方式去掉了阻塞物，柔性臂完全回復到其最初的形狀。
如Buchanan等人在專利6148470中進一步講述的，柔性驅(qū)動臂可以置于驅(qū)動馬達和一對傳動板之間。驅(qū)動板依次共同向一對刮水片施加驅(qū)動力矩。優(yōu)選地，柔性驅(qū)動臂由在該專利的表1中描述的類型的復合材料制成。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等人所進一步披露的，柔性驅(qū)動臂通?？梢允羌氶L的并且其橫截面通常為矩形。該專利講到，柔性驅(qū)動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)動臂上加工缺口以便在出現(xiàn)彈性屈曲時調(diào)整該處的彎曲應力。該專利注意到，恰當?shù)娜嵝则?qū)動臂應當具有這樣的設(shè)計強度，即使其在不超過比同等尺寸的鋼或者剛性連桿不發(fā)生屈曲時通常希望的最大活動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擋刮水器的柔性驅(qū)動臂，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)造風擋刮水器的柔性驅(qū)動臂的玻璃纖維復合材料的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過向風擋刮水器提供一個由從馬達向刮水器臂延伸的中空管支撐的柔性驅(qū)動臂而提高了風擋刮水器的性能。優(yōu)選地，該管具有一個通常不受力的側(cè)向彎曲部分，用于當刮水器軸放置在弧形部分上時沿著風擋玻璃保持松弛。中空管的橫截面具有偏離中心的剪切中心。當刮水器軸移動到風擋玻璃的平直部分上時，刮水器和風擋玻璃的接觸產(chǎn)生一個指向側(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)動臂。驅(qū)動臂的變直引起了內(nèi)部彎曲應力，該彎曲應力使中空管變平從而逐漸降低了繞縱向軸線的慣性矩。當側(cè)向施加的彎曲力達到一個預定水平時，橫向阻塞導致彈性屈曲。當刮水器系統(tǒng)或者臂被阻塞時，彈性屈曲又減輕了風擋玻璃驅(qū)動馬達和刮水器部件的應力。
一方面，本發(fā)明包括一個用于風擋刮水器的驅(qū)動臂，該驅(qū)動臂包括一個具有預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，和限定了一個用來將刮水器連接在其上的刮水器軸并限定了一個用來將驅(qū)動馬達連接在其上的馬達軸的管狀元件，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)明包括一個風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個驅(qū)動馬達、一個連接在驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂以及一個也連接在驅(qū)動臂上用于在對驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；驅(qū)動臂由復合材料制成，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)明包括一個用于風擋刮水器的驅(qū)動臂，該驅(qū)動臂包括一個管狀元件，該管狀元件具有預先選擇的橫截面和一個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用來將刮水器連接在其上的刮水器軸和用來將驅(qū)動馬達連接在其上的馬達軸；并且該刮水器軸被選擇為當在其上施加一個彎曲力時，導致所述管狀元件繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個驅(qū)動馬達、一個連接在驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在驅(qū)動臂上用于在對驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且一個內(nèi)部空腔沿其長度延伸。
一方面，本發(fā)明包括一個用于風擋刮水器的驅(qū)動臂，該驅(qū)動臂包括一個管狀元件，該管狀元件具有預先選擇的橫截面和一個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)部空腔限定一個通道，洗滌流體可以通過該通道，管狀元件限定一個用來將刮水器連接在其上的刮水器軸，還限定一個用來將驅(qū)動馬達連接在其上的馬達軸，并且當在管狀元件上施加一個彎曲力時該管狀元件通常繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個驅(qū)動馬達、一個連接在驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂、以及一個也連接在驅(qū)動臂上用于在對驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且包括一個通道，洗滌流體可以通過該通道。
一方面，本發(fā)明包括一個用于風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個管狀元件，該管狀元件具有預先選擇的橫截面和一個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，管狀元件限定一個用來將刮水器連接在其上的刮水器軸，還限定一個用來將驅(qū)動馬達連接在其上的馬達軸，當在管狀元件上施加一個彎曲力時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合材料。
另一方面，本發(fā)明包括一個風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個驅(qū)動馬達、一個連接在驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在驅(qū)動臂上用于在對驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且驅(qū)動臂包括一種塑性和纖維復合材料。
再一方面，本發(fā)明包括一種制造柔性刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)的方法，該方法包括如下步驟形成一個泡沫芯材，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定結(jié)構(gòu)的驅(qū)動臂。
一方面，本發(fā)明包括一個用于風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個管狀元件，該管狀元件具有預先選擇的橫截面和一個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；管狀元件包括一個用來將刮水器連接在其上的刮水器軸，和一個用來將驅(qū)動馬達連接在其上的馬達軸，刮水器軸的選擇使得當在其上施加一個彎曲力時該管狀元件繞縱向軸線彎曲。
另一方面，本發(fā)明包括一個風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)包括一個驅(qū)動馬達、一個連接在驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂，以及一個也連接在驅(qū)動臂上用于在對驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且也包括一個管狀元件，該管狀元件具有一個通常彎曲的橫截面和一個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)點將變得清楚。


圖1是兩個協(xié)同安裝的風擋刮水器系統(tǒng)的草圖，其中一個受到阻塞物的阻礙；圖2是柔性驅(qū)動臂的示意圖；圖3是柔性驅(qū)動臂的第一實施例的橫截面圖，該柔性驅(qū)動臂處于輕微加壓的狀態(tài)；圖4是柔性驅(qū)動臂的第二實施例的橫截面圖；圖5是圖3中柔性驅(qū)動臂實施例的橫截面圖，處于高度加壓的狀態(tài)；圖6是繞柔性驅(qū)動臂表面編織拉擠成型復合材料的示意性視圖；圖7是按照本發(fā)明一種實施例的驅(qū)動臂的平面圖；圖8是圖7所示的驅(qū)動臂的側(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是一端固定在馬達軸上的驅(qū)動臂的一個視圖，其第二端具有一個刮水片，該刮水片固定在上面并與風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是與風擋玻璃上的碎屑接觸時的驅(qū)動臂的另一個視圖；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是馬達繼續(xù)驅(qū)動該臂時的圖18中所示的刮水器臂的另一個視圖；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是圖示膨脹或者擴展之前在模具中的管的視圖；圖3 1是一個與圖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)動臂的形狀；圖32是圖示各個方向分量的視圖，這些分量用于方便理解所描述的將要計算的慣性矩；圖33是本發(fā)明另一種實施例的視圖；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。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，該示兩個風擋刮水器系統(tǒng)10、10，每個風擋刮水器系統(tǒng)10具有一個刮水器14，該刮水器14在樞轉(zhuǎn)接合件16處連接在柔性驅(qū)動臂12上。每個刮水器14、14包括一個由相關(guān)的樞轉(zhuǎn)接合件16恰當?shù)刂蔚墓嗡?未示出)。為了這個目的，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)動馬達18、18使柔性驅(qū)動臂12、12可以承載刮水器14、14以可逆的弧形路徑24、24越過風擋玻璃20，以便從上面去掉碎屑。為了圖示方便，顯示馬達18、18連接在臂12、12上，但是應當理解可以使用傳動桿(未示出)將臂12、12連接到單個馬達18或者多個馬達18、18上。
仍然參照圖1，圖中顯示位于風擋玻璃20的右手側(cè)的柔性驅(qū)動臂12正在對一塊相對未屈服的異物或者碎屑22進行操作。這將產(chǎn)生相對較高的應力，該應力傾向于傳遞到相關(guān)的馬達18上。按照本發(fā)明，通過扭曲柔性驅(qū)動臂來降低其剛度并使其在預定彎曲力出現(xiàn)時急劇地達到彈性屈曲而降低了馬達的磨損和撕裂。柔性驅(qū)動臂12的主要結(jié)構(gòu)部件是由復合材料制成的中空管32，如下文所述。還應當理解臂12可以是實心的，如圖33-39圖示的實施例所示。
圖2中示出了管32的幾何形狀。優(yōu)選地，管32中裝配一個彈性軟管47，如圖3中的橫截面所示。管32的特征在于一個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)固定在馬達軸26上，并且從馬達軸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。當臂12安裝為與風擋玻璃成可操作的關(guān)系時，臂12變平并在“離面”彎曲中減小了慣性矩。當臂12掃過風擋玻璃20時，臂12受到側(cè)向彎曲載荷。
在如圖2所示的靜止狀態(tài)中，刮水器14輕輕地靠著風擋玻璃20的彎曲輪廓放置。然而，當刮水器14橫過大體上為平面的風擋玻璃區(qū)域時，風擋玻璃20反作用在刮水器14上，從而產(chǎn)生一個彎曲力，該彎曲力沿著刮水器軸28傳遞到管32。這產(chǎn)生了一個彎曲力F，該力向管32加壓，導致柔性驅(qū)動臂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算出來F=3EIδL3=KS]]>其中K=3EIL3]]>其中k是柔性驅(qū)動臂的彈簧常數(shù)E是柔性驅(qū)動臂的彈性模量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軸計算的。Ix的值由下式給定IX＝∫y2dA該式可以擴展為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。當柔性驅(qū)動臂12朝著縱向軸線30彎曲時，管32產(chǎn)生剪切流而導致使管32繞其剪切中心37變平的彎曲應力。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算出的力，從而在預定力出現(xiàn)后使得彈性屈曲迅速出現(xiàn)。應當理解剪切中心37的位置只是被近似地示出。實際位置位于某一點，這樣當與實際的分布剪切載荷等效的假定剪切載荷指向那里時將導致一個扭曲角β。更優(yōu)選地，橫截面沿著管30的長度變化。
在所描述的實施例中，臂12包括一個至少為50但是不大于600的長細比，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)動臂的刮水器系統(tǒng)時常具有這種形狀，即使得增加的速度產(chǎn)生的空氣動力學的風力傾向于將臂壓在具有較低強度的玻璃上。同樣，在這些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，當梁彎曲時臂的頂端的力通常在頂端處增加。本發(fā)明通過提供一個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)選實施例中，柔性驅(qū)動臂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)載荷而導致的臂的扭曲。在一種優(yōu)選實施例中，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作中的升起和降落而導致的。在某些情況中不發(fā)生彈性屈曲。在另一種實施例中臂12是單件的實心或者管狀結(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)動臂12從馬達軸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突然折彎的動作，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)動臂12可以包括一個裝入玻璃/纖維復合管33中的薄壁彈性軟管45。軟管45提供一個用于向刮水片(未示出)供給洗滌流體的通道。然而，更優(yōu)選地，柔性驅(qū)動臂12具有一個如圖4所示的外形50。該特殊的實施例的特征在于一個流體供給軟管47裝入管51中并由泡沫芯材52支撐。優(yōu)選地，驅(qū)動臂12、12由纖維增強塑性材料制成，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/塑性材料的復合材料束的專利中找到。應當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)動臂時，按照需要從卷好的束中抽出拉擠成型的復合材料。此時每個驅(qū)動臂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)動臂存儲在大卷軸上并且在從工廠運出之前將其分開是非常方便的。應當意識到整個過程可以合并在一個場所，但是將其各部分分配給各個承包人也是可行的。
圖33-39示出了本發(fā)明的另一種實施例。注意到臂13是具有壓鑄末端61和62的實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。應當意識到端部或零件61包括一個孔63，用來固定在驅(qū)動馬達18上(圖1)。零件62可以是一個桿或者柱，用于容納一個刮水片14(圖1)。在所描述的實施例中，柱62可以位于孔65中，然后鉚接在驅(qū)動臂13上。在所描述的實施例中，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

應當意識到臂13可以是具有纖維方向的實心結(jié)構(gòu)，例如，臂13的縱向的實心結(jié)構(gòu)。臂13可以包括較早前相對于其它實施例描述的一個或者多個特征，例如一個溝槽或者管，刮水器流體可以流動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)實的驅(qū)動臂，這種驅(qū)動臂具有相對低的彈性模量和相對高的伸長系數(shù)。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是柔性臂在壓縮載荷出現(xiàn)時發(fā)生扭曲，并且當壓縮載荷超過一個預定量時，例如當刮水片14(圖1)遇到風擋玻璃上的碎屑而驅(qū)動臂12、13受到一個大于刮水片的最大摩擦力的彎曲力時，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)動臂12、13的彈性提供了一種輕型然而結(jié)實的驅(qū)動臂，這種驅(qū)動臂為使用較少數(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變得無法使用。
在優(yōu)選實施例中，制造柔性驅(qū)動臂的整個過程包括如下步驟1.準備一個具有內(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)中的一個的間隔橫截面。
2.如果需要的話，在空腔內(nèi)放置一個管，以提供穿過驅(qū)動臂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)上運送。
6.在每個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)動臂12。
15.可以在零件和驅(qū)動臂12之間的接合點(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所示進行。在編織過程中，拉擠成型加工材料的多個條被送入自動編織機中，該自動編織機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)動臂12、12的一些位置上，橫截面可以與通常出現(xiàn)在當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，從而在刮擦風擋玻璃的過程中當臂的頂端升高并落下時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。應當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)極限強度11400MPa(165ksi)斷裂應變＝2.6％比重＝1.92這種復合材料可以具有比彈簧鋼高大約十倍的應變，并且可以承受相對大的變形而不會斷裂。能夠恰當?shù)亟K止柔性驅(qū)動臂12、12的端部以處理沿著馬達軸26和刮水器軸28作用的高的應力集中是很重要的。如果用編織材料上沿著馬達軸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)動臂12、12連接在其它零件上。準備連接在驅(qū)動臂12上的一個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”效應都是最小的，并且應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。應當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步驟中的一個或多個步驟進行處理?？梢灶A見然后管51可以放出氣體并隨后用來提供一個用于通過臂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)明一個實施例的其它特性。
圖7示出了如此前關(guān)于圖2描述的復合材料刮水器臂的一個平面圖或者俯視圖。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靠在風擋玻璃15上。圖9-12示出了本發(fā)明一種實施例中臂靜止時的各種橫截面視圖。這些形狀進一步在圖13-17中示出。
圖18-24示出了當刮水器與碎屑22(圖1和13)接觸時橫截面形狀的基本變化。圖14-16示出了當臂12第一次接觸碎屑22時的橫截面形狀。
當馬達18(圖17)在圖17中的箭頭A的方向上繼續(xù)驅(qū)動臂12時，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，而后緣從風擋玻璃上移開，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。
圖22示出了當馬達18在箭頭A的方向上繼續(xù)嘗試驅(qū)動臂14時的夸大的扭曲運動。圖中示出臂的進一步的扭曲，圖22-24進一步分別示出前緣12a和后緣12b的移動。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重損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)明的一個實施例，應當理解本發(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
1.一種用于風擋刮水器的驅(qū)動臂，其包括一個元件，其具有預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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；以及當在所述管狀元件上施加一個彎曲力時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)動臂，其中，當所述彎曲力超過一預定量時所述管狀元件經(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)動臂，其中，所述預先選擇的橫截面具有一個偏心的剪切中心。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動臂，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
6.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動臂，其中，所述管狀元件變直，這樣所述預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)動臂，其中，預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)動臂，其中，所述預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)動臂，其中，所述管狀元件包括小于600的長細比(L/r)。
10.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動臂，其中，所述管狀元件包括大于50的長細比(L/r)。
11.一種風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個驅(qū)動馬達；一個連接在所述驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在所述驅(qū)動臂上用于對所述驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動臂由復合材料制成，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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述驅(qū)動臂的一側(cè)大體為平直的。
13.如權(quán)利要求12所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，橫截面限定了一個凹入的形狀。
14.如權(quán)利要求11所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個寬度，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，該寬度通常增加。
15.如權(quán)利要求14所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
16.如權(quán)利要求11所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風擋玻璃移動，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風擋玻璃上移開。
17.如權(quán)利要求16所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
18.如權(quán)利要求11所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述驅(qū)動臂扭曲。
19.如權(quán)利要求11所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動臂包括一個管狀元件，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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；當在所述管狀元件上施加所述彎曲力時其通常繞所述縱向軸線彎曲。
20.如權(quán)利要求19所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過預定量時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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
23.如權(quán)利要求22所述的風擋刮水器系統(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。
24.一種用于風擋刮水器的驅(qū)動臂，其包括一個管狀元件，其具有預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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，和一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；以及所述刮水器軸被選擇為當在其上施加一個彎曲力時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)動臂，其中，當所述彎曲力超過預定量時所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
26.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動臂，其中，當所述管狀元件受到所述彎曲力時，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)動臂，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
28.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動臂，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
29.如權(quán)利要求28所述的驅(qū)動臂，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)動臂，其中，所述預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)動臂，其中，所述預先選擇的橫截面是新月形的。
32.一種風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個驅(qū)動馬達；一個連接在所述驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在所述驅(qū)動臂上用于對所述驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動臂由復合材料制成，并且通常在橫截面上是彎曲的，一個內(nèi)部空腔沿其長度延伸。
33.如權(quán)利要求32所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述驅(qū)動臂的一側(cè)通常是平直的。
34.如權(quán)利要求33所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，橫截面限定了一個凹入的形狀。
35.如權(quán)利要求32所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個寬度，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，該寬度通常增加。
36.如權(quán)利要求35所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
37.如權(quán)利要求32所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風擋玻璃移動，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風擋玻璃上移開。
38.如權(quán)利要求37所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
39.如權(quán)利要求32所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述驅(qū)動臂扭曲。
40.如權(quán)利要求32所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動臂包括一個管狀元件，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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還包括一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；選擇所述刮水器軸使得當在其上施加一個彎曲力時該管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
41.如權(quán)利要求40所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過一個預定量時所述管狀元件經(jīng)受彈性屈曲。
42.如權(quán)利要求40所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述管狀元件受到所述彎曲力時，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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
44.如權(quán)利要求40所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
45.如權(quán)利要求44所述的風擋刮水器系統(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。
46.一種用于風擋刮水器的驅(qū)動臂，其包括一個管狀元件，其具有預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)部空腔限定一個通道，洗滌流體可以通過該通道；所述管狀元件限定了一個用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；以及當在所述管狀元件上施加一個彎曲力時，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)動臂，其進一步包括一個彈性軟管，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)動臂，其中，當所述彎曲力超作一個預定量時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)動臂，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
51.如權(quán)利要求47所述的驅(qū)動臂，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
52.如權(quán)利要求50所述的驅(qū)動臂，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)動臂，進一步包括一個裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
54.如權(quán)利要求46所述的驅(qū)動臂，其中，所述預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)動臂，其中，所述預先選擇的橫截面是新月形的。
56.一種風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個驅(qū)動馬達；一個連接在所述驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在所述驅(qū)動臂上用于對所述驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，并且包括一個通道，洗滌流體可以通過該通道。
57.如權(quán)利要求56所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個形狀，該形狀為橢圓的、凹入的或者所述驅(qū)動臂的一側(cè)通常是平直的。
58.如權(quán)利要求56所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個寬度，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，該寬度通常增加。
59.如權(quán)利要求58所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
60.如權(quán)利要求56所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風擋玻璃移動，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風擋玻璃上移開。
61.如權(quán)利要求60所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
62.如權(quán)利要求56所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述驅(qū)動臂扭曲。
63.如權(quán)利要求56所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動臂包括一個管狀元件，其具有預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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；當在所述管狀元件上施加一個彎曲力時，其通常繞所述縱向軸線彎曲。
64.如權(quán)利要求63所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其進一步包括一個彈性軟管，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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過一個預定量時所述管狀元件經(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
68.如權(quán)利要求64所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
69.如權(quán)利要求68所述的風擋刮水器系統(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，進一步包括一個裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
71.如權(quán)利要求63所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預先選擇的橫截面是橢圓形的。
72.如權(quán)利要求63所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預先選擇的橫截面是新月形的。
73.一種用于風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個管狀元件，其具有預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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；當在所述管狀元件上施加一個彎曲力時，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合材料。
74.如權(quán)利要求73所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述塑性和纖維復合材料是編織的。
75.如權(quán)利要求74所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述纖維以一個角度編織。
76.如權(quán)利要求74所述的風擋刮水器系統(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過一個預定量時所述管狀元件經(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
81.如權(quán)利要求73所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
82.如權(quán)利要求80所述的風擋刮水器系統(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，進一步包括一個裝入所述空腔內(nèi)的泡沫芯材。
84.如權(quán)利要求73所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預先選擇的橫截面是橢圓形的。
85.如權(quán)利要求73所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預先選擇的橫截面是新月形的。
86.一種風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個驅(qū)動馬達；一個連接在所述驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在所述驅(qū)動臂上用于對所述驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，所述驅(qū)動臂包括塑性和纖維復合材料。
87.如權(quán)利要求86所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定一個凹入的形狀，該凹入的形狀面向并離開所述風擋玻璃。
88.如權(quán)利要求86所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個寬度，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，該寬度通常增加。
89.如權(quán)利要求88所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
90.如權(quán)利要求86所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風擋玻璃移動，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風擋玻璃上移開。
91.如權(quán)利要求90所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
92.如權(quán)利要求86所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述驅(qū)動臂扭曲。
93.如權(quán)利要求86所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動臂包括一個管狀元件，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用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，還限定了一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；當在所述管狀元件上施加一個彎曲力時，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合材料。
94.如權(quán)利要求86所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述塑性和纖維復合材料以一個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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過一個預定量時所述管狀元件經(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
99.如權(quán)利要求93所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
100.如權(quán)利要求99所述的風擋刮水器系統(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，進一步包括一個裝入所述空腔內(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擋刮水器系統(tǒng)的方法，其包括如下步驟形成一個泡沫芯材；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定結(jié)構(gòu)的驅(qū)動臂。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述預定結(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，所述預定結(jié)構(gòu)包括一個具有至少一側(cè)通常平直的橫截面。
106.如權(quán)利要求105所述的方法，其中，當所述臂受到彎曲力時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。
108.一種用于風擋刮水器的風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個管狀元件，其具有預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；一個裝入所述空腔中的泡沫芯材；以及所述管狀元件包括一個用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，和一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；選擇所述刮水器軸使得當在其上施加一個彎曲力時所述管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
109.如權(quán)利要求108所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過一個預定量時所述管狀元件經(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述橫截面具有一個偏心的剪切中心。
112.如權(quán)利要求108所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
113.如權(quán)利要求112所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述管狀元件變直，這樣所述預先選擇的橫截面的至少一部分變平。
114.如權(quán)利要求108所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其進一步包括一個彈性軟管，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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預先選擇的橫截面是橢圓形的。
116.如權(quán)利要求108所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預先選擇的橫截面是新月形的。
117.一種風擋刮水器系統(tǒng)，其包括一個驅(qū)動馬達；一個連接在所述驅(qū)動馬達上的驅(qū)動臂；以及一個也連接在所述驅(qū)動臂上用于對所述驅(qū)動馬達供能時刮擦風擋玻璃的刮水片；所述驅(qū)動臂由復合材料制成，通常在橫截面上是彎曲的，還包括一個管狀元件，該管狀元件具有通常彎曲的橫截面和一個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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個形狀，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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，橫截面限定了一個凹入的形狀。
120.如權(quán)利要求117所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述通常彎曲的橫截面限定了一個寬度，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，該寬度通常增加。
121.如權(quán)利要求120所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
122.如權(quán)利要求117所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述通常彎曲的橫截面的前緣朝著所述風擋玻璃移動，而所述通常彎曲的橫截面的后緣從所述風擋玻璃上移開。
123.如權(quán)利要求122所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述預定力大于刮水片的最大摩擦力。
124.如權(quán)利要求117所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水片在所述風擋玻璃上遇到碎屑并且所述驅(qū)動臂受到一個大于預定力的彎曲力時，所述驅(qū)動臂扭曲。
125.如權(quán)利要求117所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動臂還包括所述管狀元件包括一個用于將刮水器連接于其上的刮水器軸，和一個用于將驅(qū)動馬達連接于其上的馬達軸；選擇所述刮水器軸使得當在其上施加一個彎曲力時所述管狀元件繞所述縱向軸線彎曲。
126.如權(quán)利要求125所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述彎曲力超過一個預定量時所述管狀元件受到彈性屈曲。
127.如權(quán)利要求125所述的風擋刮水器系統(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其中，當所述刮水器軸上不存在彎曲力時所述管狀元件自然彎曲。
129.如權(quán)利要求128所述的風擋刮水器系統(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所述的風擋刮水器系統(tǒng)，其進一步包括一個彈性軟管，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)明涉及風擋刮水器系統(tǒng)，該風擋刮水器系統(tǒng)利用柔性驅(qū)動臂(12)來抵抗施加在刮水器上的彎曲載荷。驅(qū)動臂(12)可以由拉擠成型復合材料制成，該拉擠成型復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)在存在彎曲載荷時扭曲，并當彎曲力超過一個預定量時經(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