用于具有至少两个线材元件的刮水器的椎骨部的制作方法

专利名称：用于具有至少两个线材元件的刮水器的椎骨部的制作方法
技术领域：
本发明涉及风挡玻璃刮水器的椎骨部。本发明还涉及包括一个或多个这种椎骨部的风挡玻璃刮水器。
背景技术：
风挡玻璃刮水器设置有椎骨部和刮片橡胶件。刮片橡胶件具有一个或多个槽或凹 部，以接收一个或多个横杆。横杆可以是扁平的线材或具有矩形截面的线材形式。根据现 有技术，这些横杆形成椎骨部。本申请人的EP1819559还描述了一种椎骨部，其包括具有不同形状的横杆和具有 不同角度凹部以配合在所述横杆中的橡胶刮片。在通常称为“平刮片”的刮片中，横杆是扁平的或矩形的线材，或者由片状金属制 成。横杆用作弹簧，该弹簧将力传递给刮片橡胶件，以使刮片橡胶件保持与风挡玻璃的表面 的良好接触。因此，横杆比玻璃表面弯曲得更强并且用作例如片簧构件。在平刮片刮水器 中可以具有一个或多个横杆。当来自刮水器臂的压力施加到刮片橡胶件上时，片簧构件弹 性地变形，直到其符合且配合玻璃面或表面。这样，压力在刮片橡胶件的整个纵向方向上分 散。刮片橡胶件以均勻地分布的压力与玻璃面接触。如下文中参考附图所解释的，尽管具有多个优点，但是平刮片中的均勻压力分布 也具有一些缺陷。与允许更多运动和柔性(由于其上层构造和联接)的传统刮片相比，该 橡胶件固定得极为良好。这种刚性的设计并不总是带来改进的刮水性能。在低速行驶时， 刮片与风挡玻璃完全接触。在车辆行驶速度增大时，风力易于升起刮水器刮片。由于这种 升起，刮水器不再充分地覆盖视野区域。此外，平刮片在相反的两点(即刮片的上止点和下 止点)处的特性可以得到改进。

发明内容
本发明的第一个目的是避免现有技术中的缺陷。本发明的第二个目的是较大程度地消除刮水器的竖直力和横向力之间的相互影 响。本发明进一步的目的是降低平刮片刮水器的刚度。本发明的另一个目的是提供具有改进压力分布、更快且成本低廉的椎骨部。本发明的另一个目的是提供与待刮水的风挡玻璃的最佳接触和最佳的弹起柔性。本发明的另一个目的是提供在整个刮水过程中具有最佳刚度的椎骨部。本发明的另一个目的是在用于刮水器的椎骨部的设计中提供一些灵活性。本发明提供用于从表面去除水的刮水器刮片，其具有一个或多个椎骨部，该椎骨 部包括横杆和弹簧线材。线材弹簧(wire spring)提供垂直于风挡玻璃的附加力。线材弹 簧沿着横杆布置在横杆下方。由于附加的线材或弹簧，所以能够施加竖直的接触压力和横 向力，而与横杆的厚度无关。竖直力和横向力可以将彼此之间的相互影响消除到一定程度。此外，如下文所解释的，附加的线材或弹簧为刮水器的设计提供增大的灵活性。W02004/0M860公开刮水器刮片的多目的用途，其用于具有不同曲率的窗户玻璃， 例如驾驶员侧的窗户玻璃和乘客侧的窗户玻璃。该刮水器包括平横杆。具有用于每一侧的 不同曲率的额外的第二线材状弹簧构件设置在对应刮水器刮片的橡胶件保持器中。沿着与 前玻璃垂直的方向可能发生弹性变形，但是沿扫过方向的弹性变形是能够调节的。平横杆 在与窗户玻璃垂直的方向上具有弹性变形自由度。线材弹簧的弹簧力由平横杆的弹簧力补 偿。杆弹簧构件和椎骨部的组合弹簧力形成了通过刮片橡胶件分布到前玻璃上的压力。本发明组合了平横杆的横向刚度与附加弹簧或附加线材的竖直弹簧力(即沿与 窗户垂直的方向)。与W02004/054860不同的是，弹簧或线材可以附接到横杆上。另一个不 同之处在于，弹簧或线材的力不必是非连续的。此外，在现有技术W02004/0M860中，需要多个保持架或桥构件来连接线材状弹 簧构件，并且线材弹簧构件弯曲成曲柄形式以固定到保持架上。保持架用作变形调节构件， 产生将刮片橡胶件压至前玻璃的力。线材弹簧构件的非连续的力由椎骨部的连续弹性力补 偿。两个或甚至三个线材弹簧构件增加到刮水器刮片上。W02004/054860的设计是非常复杂的设计。与此相反，本发明的目的在于提供更加 简单且成本低廉的设计，由此更换椎骨部也是非常容易的。W02007/091397公开了一种用于刮水器刮片的椎骨部，包括一个或多个横杆。为了 具有更大的弹性，每个横杆都可以设置有额外的附属横杆，该附属横杆附接到横杆的上表 面。该附属横杆在一端固定地附接，而另一端为自由端。根据本发明的第一个方面，提供一种用于风挡玻璃刮水器的椎骨部，所述椎骨部 包括至少一个横杆和至少一个线材弹簧。所述横杆在自发状态中为弯曲形式，使得所述横 杆提供近似垂直于风挡玻璃的弹性力。所述线材弹簧附接到所述横杆的下侧，使得所述线 材弹簧提供垂直于风挡玻璃的附加力。所述横杆由拉拔的或卷起的钢线材、碳素钢、硬化的和回火的钢、或不锈钢、或片 状金属制成。横杆可以设置有抗腐蚀性涂层，例如锌、锌-铝合金(例如，按重量计具有3% 至10%的铝)，或者可以设置有锌-铝-镁合金。另一种选择或者除此之外，横杆可以设置 有诸如聚酰胺或聚酯的聚合物涂层。同样也存在未涂覆的横杆，例如回火的马氏体钢横杆。在特定实施例中，线材弹簧为不锈钢线材或高碳钢线材。钢线材弹簧可以具有圆 形、正方形、矩形或扁平的截面。圆形截面是优选的实施例。钢线材或弹簧可以设置有抗 腐蚀性涂层，例如锌、锌-铝合金(例如，按重量计具有3 %至10 %的铝)，或者可以设置有 锋_招_镜合金。另一种选择或者除此之外，弹簧或线材可以设置有诸如聚酰胺或聚酯的聚合物涂层。根据现有技术，平横杆确实提供横向刚度与垂直的弹簧功能。在本发明的文本中， 这两个特性和功能现在被分离到一定程度。横向刚度仍由平横杆提供，但是垂直的弹簧功 能至少部分地由附加的弹簧或线材接管。所述线材弹簧为扭曲弹簧或常规弹簧。在本发明的一个实施例中，与仅具有所述横杆而不具有线材弹簧的椎骨部相比， 所述横杆在其整个长度上或在其截面上具有减小的厚度。CN 102066166 A
说明书
3/6页在优选的实施例中，本发明的椎骨部用于车辆的风挡玻璃刮水器。根据本发明的第二个方面，提供一种风挡玻璃刮水器，其包括一个或多个根据本 发明第一个方面的椎骨部。本发明的优点有多个，主要的优点在于竖直力与横向力的部分分离和相关的增大 的设计灵活度，以及刮水器的功能与优良的刮水器效率的组合。刮水器可以容易地定制。此 外，刮水器刮片设计是简单且轻量化的，这节省了成本。另外的优点在于，由于线材弹簧的作用，增大了横杆的两端对风挡玻璃施加的力， 从而由于减小了升起的机会而提高了尤其在高速时的刮水效率。刮水器刮片是非常紧凑的，这意味着可以增大驾驶员的视野区域。在本发明的设计中不需要额外的变形调节块。弹簧在竖直和纵向/横向方向上取 得所有的变形力。此外，本发明的椎骨部能够精细调整刮片的特性，例如每刮片或每刮片区段或每 刮水器地进行调整。实际上，如今的车辆制造商要求所有的椎骨部总是每车辆相同，从而导致每当椎 骨部不能适应特定需要时丢弃该椎骨部。根据本发明，平横杆可以具有减小的厚度和垂直 于窗户的减小的弹簧功能，从而更容易满足特定需要。


图Ia示出了根据现有技术的平刮片刮水器；图Ib示出了根据现有技术的传统刮水器；图加和图2b示出了根据本发明的椎骨部的工作原理；图3示出了根据本发明的刮水器的剖视图，其包括椎骨部的特定实施例；图4示出了根据本发明的刮水器的可替代实施例的剖视图；图5示出了根据本发明的刮水器的另一个可替代实施例的剖视图。
具体实施例方式所谓平刮片具有连接到刮水器臂上的刮片体。该刮片体支撑对风挡玻璃进行刮水 的橡胶元件。为了保持该橡胶元件与风挡玻璃均勻接触，在橡胶件的安装通道内侧安装有 与刮片体和/或橡胶元件接合的金属椎骨部或多个椎骨部。椎骨部包括处于刮水器整个长 度上的平横杆，以提供对待刮水的表面的压力。图Ia示出了这种平刮片10。在刮片12和 刮水器臂(未示出)之间仅仅具有一个连接件。这个接触部14通常位于刮片12的中间但 不是必须位于刮片12的中间。金属椎骨部纵向地穿过刮片体并且具有弯曲的截面形状。在单个刮水器刮片中可 以设置一个或多个椎骨部。图Ib示出了传统的刮水器15，其具有更加复杂的结构。刮水器臂(未示出)的动 作通过多个臂17、18的分支结构传递至刮片16。在图Ib的典型实例中，在风挡玻璃上具有 四个点具有高压。该四个点之间的压力较低。与此相反，平刮片10沿着刮水器的长度对风挡玻璃提供均勻分布的压力，并且该 平刮片10是相当刚性的。在刮水期间，这种高且均勻的压力是有利的。然而，这种均勻的压力使得橡胶件末端在高速时升起而刮水性能降低。相反，刚性结构所导致的突然弹起可 能产生噪声。现在，通过降低横杆的整体和竖直刚度，以及通过消除所述椎骨部的竖直和横向 刚度之间的相互影响，来实现改进的刮水性能。在本发明中，术语“竖直刚度”指的是沿着朝向风挡玻璃的方向的刚度，也指的是 提供竖直(弹性或弹簧)力。术语“横向刚度”指的是风挡玻璃的平面中的刚度。图加示出了根据本发明的处于远离风挡玻璃的位置中的椎骨部。椎骨部具有平 横杆20，即使没有线材弹簧，该平横杆20在自发状态中也处于弯曲形式。在点M和沈处， 即在横杆20的一半和横杆20的两端之间，线材弹簧22固定到横杆上。线材弹簧22沿着箭 头27的方向施加张力，使得横杆20呈现更加明显的弯曲形式。然后，刮水器臂(未示出)向 椎骨部20、22施加力，使得椎骨部20、22配合在风挡玻璃上。图2b示出了椎骨部通过橡胶 件(未示出)与风挡玻璃(未示出)接触的状态。这样，即分开考虑(taken in isolation), 横杆20向风挡玻璃施加力!V除了这个力!^之外，线材弹簧22还施加力Fs。因此，为了 达到力&+Fs，可以显著地减小横杆20的厚度，这是因为横杆必须仅仅提供力!V仅仅作为 实例的是，由于增加了线材弹簧22，可以将横杆20的厚度从0. 90mm减小至0. 50mm。本发明提供在刮水期间和弹起期间代表不同特征的用于刮水器刮片的新型椎骨 部。图3示出了根据本发明的刮水器的截面。在第一个实施例中，所设置的椎骨部包括两个横杆32、34和两个附加弹簧36、38。仅仅作为实例的是，两个横杆32、34可以是平的线材或金属片材，具有减小的厚 度7mmX0. 7mm代替例如7mmX0. 9mm。厚度从0. 9mm减小到0. 7mm使得横杆32、34的竖直 刚度降低50%。附加线材弹簧36、38用作用于横杆32、34的串联弹簧。厚度减小的额外优 点是减轻了重量。其它实例是6. OOmmXO. 80mm 可以变为 6. OOmmXO. 63mm7. OOmmXl. OOmm 可以变为 7. OOmmXO. 80mm9. OOmmX 0. 90mm 可以变为 9. OOmmXO. 70mm。在优选实施例中，所设置的椎骨部具有减小的横杆芯部线材厚度。弯曲的例如较 薄的平椎骨部线材可有助于加工处理更加稳定，例如一致的成形，并且抵消用于支撑弹簧 的额外成本。横杆的芯部厚度可以朝向椎骨部的端部逐渐减小。图4示出了根据本发明的刮水器40的另一个实施例的截面。这里，椎骨部具有两 个横杆42和43，并且在每个横杆下具有定位有两个线材弹簧44、45、46、47。图5示出了根据本发明的刮水器50的另一个实施例的截面。该实施例是单键刮 水器，其中椎骨部仅仅具有一个横杆52。线材弹簧M固定在横杆52下方。塑料保持器56 定位在横杆52和线材弹簧M周围并且包括孔57，该孔57用于在刮水器从风挡玻璃上移除 时允许线材弹簧M伸展，如图加的状态。橡胶件58附接到塑料保持器56上。线材弹簧可以以各种方式并且在各种位置固定到横杆上。线材弹簧可以在横杆的 位置-1和+1处，即在横杆的端部位置处，钩在槽中。而其它的固定方式包括在-1和+1处将
6线材弹簧钩到槽中或者在-ι和+1处将线材弹簧夹持到槽中。作为在-ι和+1处将线材弹 簧固定在横杆的端部处的替代方案，线材弹簧可以优选地在中间位置处，例如在位置-0. 5 和+0. 5处或-0. 75和+0. 75处，固定到横杆上。另一种固定装置或引导装置是在平横杆62中冲出的槽孔60并且在线材弹簧66 中形成的钩，如图6所示。由此有意弱化横杆的刚度，这不是有害的，因为其可能有助于获 得期望的更加柔性的弹簧特性。钩的优点在于不需要诸如引导块的额外部件。任何其它合适的固定装置，例如夹具、在椎骨部的一段长度上附接的管道(半管) 或者甚至是焊接或粘接，均包含在本发明中。椎骨部上放置固定装置的位置可以进一步影响对椎骨部的弹簧载荷的均勻分布。 或者，固定装置可以影响沿着刮水器刮片长度的优选非均勻的压力分布。根据刮片在风挡玻璃上必须行进的路线，前风挡玻璃的两个刮水器刮片可以具有 不同的特征，例如不同的椎骨部。这样，可以通过简化两个刮片中的一个来节省成本。可以 在横杆的端部处施加或多或少的竖直压力。在刮水器刮片的端部位置处可以增加止动件以保持椎骨部。由于刮水器刮片的横 向力，该止动件还可以具有调节刮水器长度变化的功能。因此，通过改变椎骨部、横杆和/或弹簧的特性可以容易地改变刮水器刮片的特 性。刮片橡胶件可以容易地从橡胶件保持器拆下和附接到橡胶件保持器，从而椎骨部、横杆 和/或弹簧可以被更换为具有不同特性的椎骨部、横杆和/或弹簧。在这种实施形式中，前 风挡玻璃的两个刮水器刮片可以具有不同的特征。刮水器刮片还可以制成为通过改变椎骨 部的特性而与具有各种曲率的玻璃表面对应。根据本发明的横杆可以由碳含量在0.60至0.90重量百分比之间变化的线材钢杆 开始制造。线材杆被硬拉拔至中径。之后，硬拉拔的线材被卷起，直到获得期望的最终轮廓。 可以通过滚子或者通过土耳其饰结(Turk' s head)执行这种卷起。或者，可以通过一系列 型材模具拉拔线材，直到获得最终轮廓。或者，横杆可以由片状金属制成。在本发明的优选实施例中，线材被硬化和回火，从而获得马氏体结构。用于这种线 材的钢包括少量的铬、硅和钒。由这种线材制成的横杆的优点在于具有高的硬度和高的抗
疲劳度。通过在锌或锌合金的电解液中对钢线材进行电镀可以提供腐蚀保护。还可以在电 镀锌法过程中施加锌涂层。锌-铝合金中铝的量可以在至10%之间例如2%至8%之 间变化。例如，钢线材可以具有厚度在50 μ m至80 μ m之间变化的锌-铝涂层Q5g/m2至 60g/m2)。另一种选择或者与锌合金涂层组合的是，例如通过挤压处理，钢线材可以具有聚 合物涂层。通常，椎骨部的长度对于客车的风挡玻璃而言从450mm变化至550mm，且对于卡车 或货车的风挡玻璃而言增大至850mm。在这两种情况下，刮片橡胶件需要中刮水处理过程中 保持为与风挡玻璃的表面紧密接触。本发明的刮片的材料应当包括所有已知的弹性体(天然橡胶、氯丁二烯橡胶、 合成化合物、硅树脂)，这些弹性体允许平的或其它的表面平面具有柔性的变换特性(mapping)。刮片的类型可以包括单刮片和多刮片。横杆优选地和典型地具有扁平的或矩形的截面，但是也不排除其它类型的截面。根据本发明，用于弹簧或线材的合适材料可以基于不锈钢线材、碳素钢线材或通 常用于弹簧的其它合适的金属。扭曲(meander)弹簧可以用常规弹簧或任何其它合适类型的弹簧(例如弹簧线 材)代替。本发明可以应用于在各种类型的刮水器设备中使用的刮水器刮片，该刮水器设备 为例如车辆的串联式或相对刮水式或者类似类型的设备。刮片可以单独地使用或者作为多 刮片结构的一部分使用。刮水器刮片可以用手例如橡胶滚子操作，或者通过例如车辆的风 挡玻璃刮水器中的机械装置进行操作。虽然已经参考特定实施例示出和说明了本发明，但是本领域技术人员应当理解， 在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明做出各种修改。
权利要求
1.一种用于风挡玻璃刮水器的椎骨部，所述椎骨部包括至少一个横杆和至少一个线材 弹簧，所述横杆在自发状态中为弯曲形式，使得所述横杆提供近似垂直于风挡玻璃的弹性 力，其特征在于，所述线材弹簧附接到所述横杆的下侧，使得所述线材弹簧提供垂直于风挡 玻璃的附加力。
2.根据权利要求1所述的椎骨部，其中，所述线材弹簧在所述线材弹簧的端部处固定 地配合到所述横杆上。
3.根据权利要求1或2所述的椎骨部，其中，所述线材弹簧为扭曲弹簧或常规弹簧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的椎骨部，其中，所述横杆由拉拔的或卷起的钢线 材、碳素钢、硬化的和回火的钢、或不锈钢、或片状金属制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的椎骨部，其中，所述横杆具有矩形的或扁平的截
6.根据权利要求1至5中任一项所述的椎骨部，其中，与仅具有所述横杆而不具有线材 弹簧的椎骨部相比，所述横杆在其整个长度上或在其截面上具有减小的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的椎骨部，其包括具有不同弹簧特征的两个或更 多个线材弹簧的组合，所述弹簧特征为例如线材直径、长度、弹簧常数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的椎骨部，其中，所述至少一个线材弹簧通过引导 块、通过配合在所述横杆的槽或孔中的钩、通过所述横杆上的管道或橡胶元件的槽、通过夹 具、通过粘接或者任何其它的固定装置固定到所述横杆上。
9.根据权利要求8所述的椎骨部，其中，所述固定装置定位在所述椎骨部的外端部处， 或者定位在所述外端部之间的一个或多个精确定位的位置处。
10.一种风挡玻璃刮水器，其包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的椎骨部。
全文摘要
本发明提供用于从表面去除水的刮水器刮片(30)，其具有一个或多个椎骨部(32、34、36、38)，该椎骨部包括至少一个横杆(32、34)和至少一个弹簧(36、38)，其中所述横杆(32、34)是弯曲的并且提供近似垂直于风挡玻璃的弹性力，并且所述线材弹簧(36、38)在其整个长度上或其一部分上配合到所述横杆上并且沿着椎骨部的长度方向提供弹性力。
文档编号B60S1/38GK102066166SQ200980122670
公开日2011年5月18日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年6月19日
发明者E·文施 申请人:贝卡尔特公司