专利名称：具有可变垂直弯曲性的刮擦器刮刷的制作方法
技术领域：
本发明属于刮擦器、更特别地属于航空器用的刮擦器的领域。
背景技术：
在航空领域中，为允许驾驶员观察飞机的外部环境，驾驶舱配有不同的玻璃，特别地配有形成风挡的一块或几块前玻璃。这些前玻璃直至现在通常为平面形状，且这些前玻璃在它们的周廓上相对机身的空气动力学连续性由一密封垫圈保证，在商用飞机中这些前玻璃的数目一般为两块。下雨时，在所述前玻璃上的水的流动、以及昆虫碰撞会妨碍驾驶员的良好视野，特别是在起飞和降落的时候。这样，一些刮擦器被安装在这些前玻璃的外表面上。所述刮擦器的如下运行是公知的通过刮刷在玻璃上呈圆弧循环刮擦，所述刮刷基本垂直于该圆弧并带有刮件；其运行例如类似于机动车辆的刮擦器的运行。因此，在该循环刮擦时，刮擦器的刮件扫过称为擦拭区域的区域。为使擦拭效果最佳，需要在整个擦拭期间在刮刷的整个长度上使刮件与风挡之间保持接触并且接触是均匀的。在非使用阶段时，出于视野原因，这些刮擦器被存放在休止位置，休止位置一般位于(垂直的或水平的)擦拭区域的边缘上，休止位置称为存放位置。当刮擦器正常擦拭时(擦拭区域交迭于密封垫圈，以擦拭最大的玻璃区域)、或者当刮擦器从擦拭区域向存放位置转换或进行其相反的转移时，硬度弱的元件如密封垫圈可位于被刮擦器的刮件刮擦的区域中，并因此会由于刮件的来回经过而被损坏。结果是造成密封垫圈损坏和因此其效率降低，和同时飞机气动阻力增加，增加的气动阻力表现为同样增加的燃油消耗。对于驾驶员的视线范围扩大的问题和空气动力学问题，飞机风挡的设计朝双曲率形状转变，以取代以前的平面形状。该双曲率形状的特征在于I/风挡的横向曲率，该横向曲率首先在机身侧部附近相当大，其次在机身中间部分处较小，如正面所视的。2/在风挡整个高度上的小半径的纵向曲率，其吻合机身的整体形状。适用于平坦表面的包括刚性刮件的刮擦器不再适合于这些弯曲的形状，因为在完整擦拭期间，不再保证在刮刷的整个表面上风挡与刮件之间接触。如机动车辆上使用的传统弓架型的铰接刮擦器(图Ia和Ib)是更合适的，因为其刮件在擦拭时接受风挡的曲度变化。然而，此类刮擦器没有对擦拭时或刮擦器从存放位置或朝存放位置转移时所述密 封垫圈可能损坏的问题提供解决办法。此外，如果所述转移包括存放刮擦器之前将臂收提(图lc)，当其收提时，传统弓架型的铰接刮擦器的运行导致刮件两端与风挡接触的保持，这可能引起风挡的局部损坏或刮件自身的损坏。
发明内容
本发明的目的是提出一种刮擦装置，该刮擦装置在与擦拭相关的整个运动期间保持刮件与其应擦拭的风挡之间的均匀接触，并且其同时可以弥补当其从擦拭区域朝存放位置的可能的移动时或其进行相反移动时对风挡与机身之间的敏感元件如密封垫圈造成损坏的问题。本发明的第二目的是最小化刮擦器的刮件在其存放位置中的磨损。第三目的是允许整个刮件的同时收提。为此，本发明提出一种用于双曲率类型的表面的刮刷，所述刮刷包括柔性的纵向的刮件和施力部件，所述施力部件沿基本正交于所述表面的方向Z在所述刮件的至少一个点施加按压力，刮刷的特征在于，其还包括纵向构件，纵向构件与刮件在多个点相固连；以及这样的部件其在所述纵向构件的至少一节段上，使该纵向构件在所述表面的正交平面XZ中的弯曲刚度随时间在预选值之间变化。明白的是，使与刮件相固连的纵向杆的垂直弯曲性(在垂直平面中的弯曲刚度)变化的能力允许将从外臂接收的贴覆力以所选择的方式或者传递给刮件的单一点、或者传递给一组点。在第二种情况下，刮件在这些点中的每个点都贴覆在其所安置的表面上，并因此大体上具有该表面的形状。在第一种情况下，相反地，刮件具有纵向杆的形状。另外，该布置还可在刮件收提时避免在固定于传统弓架型刮刷的刮件的端部的不当支撑。根据一特殊实施方式，该纵向构件按垂直于其纵向轴线X的轴线具有至少两个很不同的弯曲刚度值。明白的是，该布置对应于纵向构件的使用，所述纵向构件的截面包括至少两种很不同的尺寸，以产生很不同的这些弯曲刚度。更特别地，该纵向构件是呈矩形截面的片条，其厚度使得片条的垂直于该厚度的弯曲刚度明显小于刮件的弯曲刚度；以及，片条的宽度使得片条的垂直于该宽度的弯曲刚度明显大于刮件的弯曲刚度。明白的是，弯曲刚度或者应足够小，以顺随刮件的变形，或者应足够大，以迫使刮件收存到纵向杆附近。再更特别地，使纵向构件的弯曲刚度随时间变化的部件是使片条在以下位置之间枢转的部件，所述位置是片条的主平面平行于水平平面XY的位置；以及片条的主平面垂直于水平平面XY的位置。
该布置允许简单的实施。根据另一实施方式，纵向构件是截面小的、空心的和长的柱形体，所述柱形体适于被增压，使得当柱形体没被增压时，柱形体的垂直于其截面方向上的弯曲刚度明显小于刮件的弯曲刚度，而当柱形体被增压时，柱形体的垂直于其截面方向上的弯曲刚度明显大于刮件的弯曲刚度在这种情况下，根据一有利实施方式，使纵向构件的弯曲刚度随时间变化的部件是柱形体增压部件。
还是在这种情况下，为简化制造，有利的是，柱形体和刮件被实施为单一构件。该实施方式允许装置实施成本低廉，尤其是当柱形体与刮件被实施为一单一构件时。根据一有利实施方式，刮刷包括弓架，弓架在多个点与纵向构件相固连。以同样的方式，这对应于装置的简单的工业实施。刮擦器的刮刷因而是可代替传统刮刷安装的，无需改变刮擦器的悬挂臂或驱动部件，同时仅考虑纵向构件弯曲刚度的控制部件的电连接或气动连接。在第二方面，本发明针对包括驱动和悬挂臂的刮擦器，其特征在于，该刮擦器包括所述刮刷，所述刮刷连接于所述悬挂臂的一端部。有利地，包括驱动和悬挂臂的刮擦器包括刮刷，刮刷配有控制所述纵向杆在垂直 平面XZ中的弯曲刚度的控制部件，所述刮刷固连于悬挂臂的一端部，刮擦器另外包括用于操纵所述控制部件的电子器件，控制部件操控纵向构件在垂直平面XZ中的弯曲刚度，所述电子器件包括处理器和存储器，存储器内存储有控制逻辑，该电子器件还控制所述刮擦器的驱动发动机。该操纵电子器件可以专用于对刮擦器的控制，或者相反地可以是飞机的很多部件共用的。在这种情况下，安装在现有计算机上的专门软件可以管理对刮件支撑杆弯曲性控制部件的操控。本发明还针对刮擦器控制方法，其在于在擦拭阶段，控制所述纵向构件，以使得其在垂直平面XZ中的弯曲刚度弱；以及，在转移阶段，控制所述纵向构件，以使得其在垂直平面XZ中的弯曲刚度强，然后所述驱动和悬挂臂被移动到存放位置之上。还在另一方面，本发明针对电脑程序产品，其包括一系列指令，当所述系列指令在电脑上执行时，该程序产品适合实施所述的方法。该布置针对这样的情况对刮擦器的操控是由执行用于操纵刮擦器的预存储软件的现有计算机实现的。
通过阅读对作为非限制性实例给出的一特殊实施方式的说明和附图，本发明的目的和优点将得到更好的理解，其中附图表示图Ia和Ib示出在平面玻璃上和在具有曲度的玻璃上的传统弓架型刮擦器的刮刷，图Ic示出正在收提中的相同刮刷，图2为飞机机身前部分的侧视图，图3为飞机机身前部分的正视图，图4a为处于直线位置的根据本发明的刮擦器的示意性侧面视图，图4b示出与控制部件正对的该刮擦器刮刷的直截面，图5a为在擦拭位置的根据本发明的刮擦器的示意性侧面视图，图5b示出与控制部件正对的该刮擦器刮刷的直截面，图6为本发明一变型中的刮擦器刮刷的细节示意性视图，图6b示出该刮刷的直截面。
具体实施例方式本发明应用在飞机机身前部分中、在驾驶舱风挡处。如图3上可见的，在完全非限制性的本例中，风挡包括两块前玻璃1，这两块前玻璃通过环箍及密封垫圈3连接到机身2。在图2所示的实例中，两块前玻璃I被一垂直支柱15分开。图3上所示的刮擦器4朝向前玻璃I中的每ー个安装，同时其功能在于通过循环刮擦来擦拭所述玻璃I的表面，所述刮擦器由本领域技术人员已知类型的发动机驱动和操控。对于形成风挡的两块前玻璃，两个刮擦器4以对称方式被布置，并如图3上可见的，这两个刮擦器被存放在休止位置，在本实例中所述休止位置为位于紧邻垂直支柱15的垂直位置。 对于下面的描述，定义纵向轴线X，其与风挡局部相切并按刮擦器4的纵向方向定向；横向轴线Y，其与风挡局部相切并垂直于刮擦器4。同样地,定义外-内轴线Z,其与飞机风挡I的局部法线重合。通过參照外-内轴线Z将使用术语“高”和“低”。图4上示意性示出的根据本发明的刮擦器4包括刮刷5，刮刷5通过其中部12与驱动和悬挂臂9的一端部相固连。悬挂臂9通过其另一端部与驱动轴相固连，该驱动轴用于赋予悬挂臂9和刮刷5以与所述刮刷5应擦拭的玻璃I的擦拭区域A的主平面平行地进行交替的转动运动。刮刷5包括弓架8和与刮件6相固连的支撑杆7。弓架8、支撑杆7和刮件6被布置在同一平面XZ中，该平面垂直于擦拭区域A的主平面XY。弓架8承接由悬挂臂9产生的沿垂直轴线Z朝向表面I按压的力，并将该力分配至刮件6的支撑杆7的四个点(在图4至6上所示的实例中)而不在这些点的相应的垂直位置上产生应力，以便可补偿所述表面的曲率变化。为此，以本领域公知的方式，在本实例中，所述弓架包括上分支8a，上分支通过其中部12按横向轴线Y自由转动地铰接至悬挂臂9。弓架8此外包括两个子分支8b和8c，这两个子分支围绕上分支8a的端部13a、13b按横向轴线Y自由转动地铰接，两个子分支通过它们各自的中部被悬挂。所述分支及子分支8a、8b、8c中的每ー个都呈弧形形状并用半刚性材料制成，例如是呈矩形截面的双位杆的形式。刮刷5的刮件6类似于已知类型的车辆或飞机刮擦器的刮件。该刮件6是例如用橡胶或弾性体或用于此类应用的任何其它材料制成的。可理解的是，如果为保证在刮件整个长度上进行接触而在足够数目的点对刮件施加按压力，刮件6被选择成足够柔性的(低刚性)以贴合双曲率表面的线条。刮件是三角形截面的(见图4b、5b中的截面)，该三角形的一顶点被定向为沿着外-内轴线Z朝向风挡I。悬挂臂9、弓架8及刮件6本身是本领域技术人员已知的，在本发明范围以外。因此这里前面没有对它们加以详述。刮件6通过四个支撑构件10与弓架8相固连，每ー个支撑构件与弓架8的一子分支8b、8c的一端部相连(图4和5)。刮件6与每个支撑构件10之间的连接件是具有较弱抗横向弯曲強度的区域14，以允许刮件6在其刮擦玻璃I的运动中围绕其纵向轴线X略微傾斜。在此描述的本发明的实施中，四个支撑构件10彼此之间通过一双位杆7连接，双位杆基本沿纵向轴线X、以与刮件6平行的方式并且大致在相同长度上延伸。双位杆7在此是矩形截面的金属片条，金属片条具有两个明显不同的主要尺寸，例如I毫米的厚度和6毫米的宽度。在此作为非限制性实例指出的这些尺寸、以及其制造材料被选择成赋予该双位杆7在垂直于其厚度方向上的大的弯曲刚度和垂直于其宽度方向上的大的弯曲刚度。其截面的按两条轴线Y和Z的惯性事实上是相当不同的。每ー个支撑构件10都包括ー呈圆形截面的孔洞，所述孔洞沿纵向轴线X取向并适于允许双位杆7的穿过。 双位杆7可在两个位置(图4b、5b)之间活动，在这两个位置中，双位杆被取向成使得其较小厚度的平面要么平行于水平平面XY (伏卧位置)，要么平行于平面XZ (直立位置)并因此垂直于水平平面XY。在第一位置(伏卧位置)，双位杆7在垂直平面XZ中具有低的抗弯强度。因此，双位杆会以类似于刮件6的变形的方式发生变形，刮件的变形是由于该刮件6的柔性和待擦拭玻璃I的曲度产生的。在第二位置(直立位置)，双位杆7在垂直平面XZ中具有高的抗弯强度。因此，双位杆采用沿纵向轴线X取向的基本笔直的形状，并继而通过支撑构件10赋予刮件6以同样笔直的位姿。双位杆7和刮件6因此是总体平行的。通过电磁控制部件(例如在双位杆7的表面上局部布置极化磁铁和在支撑构件10内局部地布置控制电磁铁)，将双位杆7从双位杆的位置之ー驱动到另一位置。作为变型，所述控制部件可以是机械的(例如使用微型电动机，该电动机的轴平行于纵向轴线并且该电动机通过齿轮机构驱动双位杆转动)。使双位杆7从一位置转换到另一位置的这种部件是本领域技术人员已知的，它们确切的类型和运转方式因此不在本发明范围之内。双位杆7位置的控制部件与在此未示出的操控电子器件相连，操控电子器件包括例如处理器和非易失存储器，非易失存储器内储存有控制逻辑，出于节约部件的原因，该电子器件还操控刮擦器4的驱动发动机。运行时，在风挡擦拭阶段，刮件6通过弓架8所分配的力紧贴靠玻璃I。在该阶段，双位杆7处于“伏卧”位置，其宽大的面朝着玻璃I的水平平面XY。因而其横向弯曲刚度很大并允许将悬挂臂9给予的循环刮擦运动传递给刮件6，而其没有纵向变形。当刮擦器需要被置于存放位置时，操控电子器件按照驾驶员的命令或根据预先存在的刮擦器控制逻辑自动地，操控金属片条7转动90度。这导致在垂直平面XZ内其弯曲刚度増大，该弯曲刚度因而变得明显大于刮件6的弯曲刚度。刮件因此沿金属片条7被带回到基本笔直的位姿。该位姿避免了传统弓架型刮擦器的刮刷偏斜，对于这类刮擦器的刮刷，在所述刮件收提时刮件6的端部会摩擦玻璃。一旦刮件6挺直，臂9通过已知部件被侧移向存放位置，例如移到位于两前玻璃I之间的垂直支柱15上。在存放位置，金属片条在需要时可再次伏卧，以便将刮件重带回到与垂直支柱15接触。本发明的范围不局限于以上作为实例考虑的实施方式的细节，而相反地是延伸到本领域技术人员能力范围的修改。在图6a和6b示出的一有利变型中，金属片条7由可增压的空心柱形体代替，例如，该空心柱形体以与刮件6和支撑构件10成单ー构件的方式形成。在该变型中，空心柱形体7的长度为几十厘米，类似于刮件6的长度，并且空心柱形体的直径约I厘米。空心柱形体采用弾性体或柔性复合材料制成。当空心柱形体未被增压时，其壁的弯曲刚度很小，柱形体加刮件整体的弯曲刚度接近单独刮件6的弯曲刚度。在这种情况下，刮件6吻合表面的形状，所述刮件贴覆于该表 面上。相反地，当柱形体7被增压(例如高于大气压O. 5巴)时，其弯曲刚度(抗弯強度)增加并很快变得大大超过刮件6的弯曲刚度。在这种情况下，刮件6吻合增压柱形体7的形状，该形状呈直线状的且总体平行于表面I的平面。在该实施方式中，柱形体7通过管道16连接至图中未示出的增压部件，增压部件是本领域已知类型的，被布置于机身内部。可替换地，柱形体可事先部分地被充注有流体，柱形体内部的単一气囊是可增压的。在该布置中，当气囊未被增压时，柱形体的弯曲刚度依然很弱，而气囊一被增压，柱形体的弯曲刚度就很强。使用增压柱形体的该装置的运行类似于前面描述的运行，并且在此处还有纵向构件7，其具有至少两种非常不同的垂直弯曲度(弯曲刚度)数值；以及控制这些数值之间转变的控制部件。在另ー变型中，刮件与支撑杆相固连，支撑杆的仅两个端部配备可变弯曲性的节段(需要时可独立地使用可变向金属片条或可增压柱形体)。该变型可以操控刮件端部的收提，而不使刮件其余部分从待擦拭表面脱离。在刮擦器刮件所扫过的圆扇区与机身部分地重叠以最大化擦拭区域和驾驶员视野的情况下，这会是有用的。因此，刮件的局部收提避免摩擦密封垫圈并因此减少其损坏。
权利要求
1.用于双曲率类型的表面(I)的刮刷(5)，所述刮刷包括柔性的纵向的刮件(6)和施力部件(8)，所述施力部件沿基本正交于所述表面(I)的方向Z在所述刮件(6)的至少一个点施加按压力， 其特征在于，所述刮刷还包括纵向构件(7 ),所述纵向构件与所述刮件(6)在多个点(10)相固连； 以及这样的部件其使所述纵向构件(7)在该纵向构件(7)的至少一节段上在所述表面(I)的正交平面XZ中的弯曲刚度随时间在预选值之间变化。
2.根据权利要求I所述的刮刷，其特征在于，所述纵向构件(7)按垂直于其纵向轴线X的轴线具有至少两个很不同的弯曲刚度值。
3.根据权利要求2所述的刮刷，其特征在于，所述纵向构件(7)是呈矩形截面的片条，所述片条的厚度使得所述片条的在垂直于该厚度的方向上的弯曲刚度明显小于所述刮件(6)的弯曲刚度；以及，所述片条的宽度使得所述片条的在垂直于该宽度的方向上的弯曲刚度明显大于所述刮件(6)的弯曲刚度。
4.根据权利要求3所述的刮刷，其特征在于，使所述纵向构件(7)的弯曲刚度随时间变化的所述部件是使所述片条在以下位置之间枢转的部件，所述位置是所述片条的主平面平行于水平平面XY的位置；和所述片条的主平面垂直于水平平面XY的位置。
5.根据权利要求2所述的刮刷，其特征在于，所述纵向构件(7)是空心的、小截面和长的柱形体，所述柱形体适于被增压，使得当所述柱形体没被增压时，所述柱形体的在垂直于其截面的方向上的弯曲刚度明显小于所述刮件(6)的弯曲刚度，而当所述柱形体被增压时，所述柱形体的在垂直于其截面的方向上的弯曲刚度明显大于所述刮件(6)的弯曲刚度。
6.根据权利要求5所述的刮刷，其特征在于，使所述纵向构件(7)的弯曲刚度随时间变化的所述部件是给所述柱形体增压的部件。
7.根据权利要求5或6所述的刮刷，其特征在于，所述柱形体和所述刮件(6)被实施成单一构件。
8.根据上述权利要求中任一项所述的刮刷，其特征在于，所述刮刷包括弓架(8)，所述弓架与所述纵向构件(7)在多个点(10)相固连。
9.刮擦器(4)，其包括驱动和悬挂臂(9)，其特征在于，所述刮擦器包括根据上述权利要求中任一项所述的刮刷(5)，所述刮刷固连于所述驱动和悬挂臂(9)的一端部。
10.刮擦器(4)，其包括驱动和悬挂臂(9)，其特征在于，所述刮擦器包括根据权利要求3至8中任一项所述的刮刷(5)，所述刮刷固连于所述驱动和悬挂臂(9)的一端部；并且，所述刮擦器包括用于操控控制部件(10)的电子器件，所述控制部件用于控制所述纵向构件(7)在垂直平面XZ中的弯曲刚度，所述电子器件包括处理器和存储器，在所述存储器内储存有控制逻辑，该电子器件还控制所述刮擦器的驱动发动机。
11.用于控制根据权利要求9或10所述的刮擦器(4)的控制方法，其特征在于 在擦拭阶段，控制所述纵向构件(7)，以使得其在垂直平面XZ中的弯曲刚度弱， 在转移阶段，控制所述纵向构件(7)，以使得其在垂直平面XZ中的弯曲刚度强，然后将所述驱动和悬挂臂(9)移动到所述存放位置(15)之上。
12.电脑程序产品，其包括一系列指令，当所述系列指令在电脑上执行时，所述电脑程序产品适于实施根据权利要求11所述的控制方法。
全文摘要
用于双曲率类型的表面(1)的刮刷(5)，所述刮刷包括柔性的纵向的刮件(6)和施力部件(8)，所述施力部件沿基本正交于所述表面的方向Z在所述刮件的至少一个点施加按压力，刮刷还包括与刮件在多个点(10)相固连的纵向构件(7)；以及这样的部件其使所述纵向构件在该纵向构件的至少一节段上在所述表面的正交平面XZ中的弯曲刚度随时间在预先选定值之间变化。该纵向构件为金属片条，其截面的按两条轴线的惯性是非常不同的。
文档编号B60S1/38GK102666219SQ201080058352
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月21日
发明者P·利埃旺, P·肖梅尔 申请人:空中客车运营简化股份公司