RU2260527C2 - Windshield wiper blade and method of its manufacture - Google Patents
Windshield wiper blade and method of its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260527C2 RU2260527C2 RU2001108534/11A RU2001108534A RU2260527C2 RU 2260527 C2 RU2260527 C2 RU 2260527C2 RU 2001108534/11 A RU2001108534/11 A RU 2001108534/11A RU 2001108534 A RU2001108534 A RU 2001108534A RU 2260527 C2 RU2260527 C2 RU 2260527C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holder
- brush
- glass
- curvature
- connecting device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
Description
Уровень техникиState of the art
У щетки стеклоочистителя указанного в ограничительной части п.1 формулы изобретения типа ее держатель должен обеспечивать заданное распределение создаваемого рычагом стеклоочистителя усилия прижатия щетки к стеклу, называемого также прижимным усилием, по всему сектору очистки. Благодаря наличию у не нагруженного прижимным усилием держателя, т.е. в положении, в котором щетка не прилегает к стеклу, соответствующей кривизны или изгиба концы резиновой ленты, которая в рабочем положении щетки полностью прилегает к стеклу, поджимаются к этому стеклу за счет возникающего в упругом держателе в этом положении напряжения даже в том случае, когда радиус кривизны сферически изогнутых стекол транспортных средств меняется по ходу движения щетки. Поэтому кривизна щетки должна несколько превышать максимальную кривизну очищаемого стекла, измеренную в секторе очистки. Таким образом, держатель заменяет сложную конструкцию с дугообразным несущим корпусом или каркасом и двумя расположенными в ленте щетки пружинными планками, широко используемую в обычных щетках стеклоочистителя (DE-OS 1505357).At the wiper blade of the type indicated in the restrictive part 1 of the claims, its holder must provide a predetermined distribution of the brush pressing force generated by the wiper lever against the glass, also called clamping force, throughout the cleaning sector. Due to the presence of a holder that is not loaded with clamping force, i.e. in a position in which the brush does not adhere to the glass, corresponding to the curvature or bending, the ends of the rubber tape, which in the working position of the brush completely adheres to the glass, are pressed against this glass due to the stress arising in the elastic holder in this position even when the radius the curvature of the spherically curved glass of vehicles varies along the brush. Therefore, the curvature of the brush should slightly exceed the maximum curvature of the glass being cleaned, measured in the cleaning sector. Thus, the holder replaces a complex structure with an arcuate bearing body or frame and two spring bars located in the brush tape, which is widely used in conventional wiper blades (DE-OS 1505357).
Настоящее изобретение относится к щетке стеклоочистителя согласно ограничительным частям независимых пунктов формулы изобретения. С целью обеспечить максимально равномерное прижатие щетки по всей ее длине к плоскому стеклу у известной щетки подобного типа (DE-PS 1247161) в качестве решения этой проблемы предусмотрено несколько конструктивных вариантов выполнения держателя.The present invention relates to a wiper blade according to the restrictive parts of the independent claims. In order to ensure the most uniform pressing of the brush along its entire length to the flat glass of a known brush of a similar type (DE-PS 1247161), several constructive embodiments of the holder are provided as a solution to this problem.
У другой известной щетки такого типа (ЕР 0528643 В1) для достижения равномерного ее прижатия к сферически изогнутым стеклам прижимное усилие на обоих концевых участках существенно увеличивается при прижатии щетки к плоскому стеклу.In another known brush of this type (EP 0528643 B1), in order to achieve uniform pressure against spherically curved glasses, the pressing force at both end sections increases significantly when the brush is pressed against flat glass.
Однако равномерное распределение прижимного усилия по всей длине щетки, к чему стремятся в обоих вышерассмотренных случаях, приводит при изменении щеткой направления ее хода на обратное к скачкообразной смене рабочей кромкой, относящейся к щетке и непосредственно очищающей стекло, наклона в одну сторону на наклон в другую сторону по всей ее длине. Такое наклонное положение рабочей кромки относительно стекла является необходимым условием эффективной и бесшумной работы стеклоочистителя. Вместе с тем скачкообразное изменение рабочей кромкой наклона в одну сторону на наклон в другую сторону, что неизбежно сопровождается приподнятием и опусканием щетки, создает нежелательный стук. Еще одна проблема заключается в согласовании упругости держателя, т.е. возникающего в нем напряжения, с требуемым распределением прижимного усилия, варьирующимся для различных сферически изогнутых стекол.However, the uniform distribution of the clamping force along the entire length of the brush, which is sought in both of the above cases, leads when the brush changes its direction of movement to the opposite to an abrupt change in the working edge related to the brush and directly cleaning the glass, tilting to one side to tilting to the other side along its entire length. Such an inclined position of the working edge relative to the glass is a necessary condition for the effective and silent operation of the wiper. However, an abrupt change in the working edge of the tilt to one side to the tilt to the other side, which is inevitably accompanied by raising and lowering the brush, creates an undesirable knock. Another problem is matching the holder elasticity, i.e. the voltage arising in it, with the required distribution of the clamping force, varying for different spherically curved glasses.
В заявке ЕР 0594451 описаны щетки с держателями, выполненными в виде упругих планок (плоских балок) переменного профиля, угол бокового отклонения или изгиба которых при приложении к ним некоторого контрольного усилия не должен превышать определенных пределов. С этой целью с использованием исключительно сложной взаимозависимости внутренних параметров, применяемых для расчета этих пружинных планок, задается некоторая величина, которая не должна превышать определенного предельного значения. Получить полную информацию о фактически применяемых параметрах на основании приведенного в указанной заявке уравнения достаточно сложно. Остальные, приведенные в этой заявке данные, относятся к не прижатой к стеклу щетке, и поэтому сделать вывод о качестве работы щетки, по существу, невозможно.In the application EP 0594451 described are brushes with holders made in the form of elastic strips (flat beams) of variable profile, the angle of lateral deviation or bending of which, when some control force is applied to them, must not exceed certain limits. To this end, using an extremely complex interdependence of the internal parameters used to calculate these spring bars, a certain value is set, which should not exceed a certain limit value. It is quite difficult to obtain complete information about the actually applied parameters based on the equation given in the indicated application. The rest of the data given in this application refers to a brush not pressed to the glass, and therefore, it is essentially impossible to draw a conclusion about the quality of the brush.
Кроме того, использовать на практике технические решения, известные из уровня техники, достаточно затруднительно, поскольку имеющиеся параметры невозможно применить непосредственно к вновь разрабатываемым щеткам.In addition, it is quite difficult to use technical solutions known from the prior art in practice, since the available parameters cannot be applied directly to newly developed brushes.
Преимущества изобретенияAdvantages of the Invention
Преимущество предлагаемой согласно изобретению щетки стеклоочистителя с отличительными признаками главного пункта формулы изобретения заключается в достижении исключительно высокого качества очистки стекла, в частности за счет устранения эффекта дрожания или скачкообразного характера движения щетки по стеклу. Такой результат удалось получить на основании того факта, что для предотвращения указанного скачкообразного характера движения у прижатой щетки необходимо учитывать главным образом угол бокового отклонения или изгиба и в меньшей степени абсолютное отставание, т.е. абсолютную величину отклонения концов щетки под нагрузкой. В соответствии с этим щетку стеклоочистителя предпочтительно конструировать таким образом, чтобы угол бокового отклонения или изгиба движущихся при работе с отставанием концов щетки не превышал определенной величины. На основании найденной величины этого угла можно затем определить важные характерные параметры щетки, которые связаны между собой простым математическим отношением, которое не должно превышать верхнего предела, равного 0,009. Такое отношение и указанный верхний предел позволяют исключительно простым путем рассчитывать поперечный профиль держателя, обеспечивающий высокое качество очистки стекла. Так, в частности, благодаря использованию подобных расчетов значительно упрощается разработка и изготовление щеток с постоянным по всей длине поперечным сечением.An advantage of the wiper blade according to the invention with the distinguishing features of the main claim lies in achieving an exceptionally high quality of cleaning the glass, in particular by eliminating the effect of jitter or spasmodic movement of the brush on the glass. This result was obtained on the basis of the fact that in order to prevent the indicated abrupt nature of the movement of the pressed brush, it is necessary to take into account mainly the angle of lateral deviation or bending and to a lesser extent the absolute lag, i.e. the absolute value of the deviation of the brush ends under load. Accordingly, it is preferable to design the wiper blade in such a way that the angle of lateral deviation or bending of the brush ends moving when lagging behind does not exceed a certain value. Based on the found value of this angle, you can then determine the important characteristic parameters of the brush, which are interconnected by a simple mathematical ratio, which should not exceed the upper limit equal to 0.009. This ratio and the specified upper limit allow an extremely simple way to calculate the transverse profile of the holder, providing high quality glass cleaning. So, in particular, thanks to the use of such calculations, the design and manufacture of brushes with a constant cross section constant over the entire length is greatly simplified.
Предпочтительные варианты выполнения предлагаемой в изобретении щетки стеклоочистителя представлены в остальных пунктах формулы изобретения.Preferred embodiments of the wiper blades of the invention are presented in the remaining claims.
Качество очистки стекла дополнительно повышается в том случае, когда отношение произведения прижимного усилия и квадрата длины к произведению модуля упругости держателя, умноженному на 48, и момента инерции IZZ не превышает верхнего предела, равного 0,005.The quality of glass cleaning is further enhanced when the ratio of the product of the pressing force and the squared length to the product of the holder modulus of elasticity multiplied by 48 and the moment of inertia I ZZ does not exceed the upper limit of 0.005.
Наиболее эффективными в применении являются профили прямоугольного сечения, которые имеют по длине щетки в основном постоянную ширину и в основном постоянную толщину. Держатель при этом может быть выполнен из отдельных планок, которые расположены рядом друг с другом или друг над другом и суммарная ширина, соответственно суммарная толщина которых равняется соответственно общей ширине и/или общей толщине держателя. У профиля подобного прямоугольного сечения момент инерции может составлять IZZ=d·b3/12, где d и b соответственно означают общую толщину и общую ширину. Таким путем получают математическое отношение, которым очень легко оперировать и с помощью которого можно оптимизировать держатель щеток в том случае, когда это отношение не превышает указанные верхние пределы, составляющие 0,009, прежде всего 0,005.The most effective in use are rectangular sections, which have a constant width and a substantially constant thickness along the length of the brush. The holder can be made of separate strips, which are located next to each other or one above the other and the total width, respectively, the total thickness of which is equal to the total width and / or total thickness of the holder, respectively. In such a profile of rectangular cross-section moment of inertia I can be ZZ = b · d 3/12, where d and b respectively represent overall thickness and overall width. In this way, a mathematical relation is obtained, which is very easy to operate and with which it is possible to optimize the brush holder in the case when this ratio does not exceed the specified upper limits of 0.009, especially 0.005.
При использовании же для изготовления держателя главным образом профилей более сложного сечения, например изменяющегося по длине щетки или имеющего ступенчатую структуру и т.п., высокое качество очистки тем не менее может быть обеспечено и в этом случае, если учитывать при расчетах, что угол γ бокового отклонения или изгиба в процессе работы щетки не должен превышать 0,5°, прежде всего 0,3°. Указанные данные справедливы для среднего коэффициента трения μ=1, при этом при более высоком или низком коэффициенте трения эти значения необходимо увеличивать, соответственно уменьшать.If, for the manufacture of the holder, for the main holder, profiles of a more complex cross section are used, for example, varying along the length of the brush or having a stepped structure, etc., a high quality of cleaning can nevertheless be ensured in this case, if we take into account when calculating that the angle lateral deviation or bending during operation of the brush should not exceed 0.5 °, especially 0.3 °. The indicated data are valid for the average coefficient of friction μ = 1, and at a higher or lower coefficient of friction these values must be increased, respectively reduced.
Под углом γ бокового отклонения или изгиба понимается угол, под которым касательная к концу держателя пересекает ось, проходящую в направлении продольной протяженности этого держателя. В первом приближении под таким углом можно понимать также угол, заключенный между осью, проходящей в направлении продольной протяженности держателя, и прямой, проходящей через точку приложения силы рычага стеклоочистителя к держателю и конец последнего.The angle γ of lateral deviation or bending is the angle at which the tangent to the end of the holder intersects the axis passing in the direction of the longitudinal extent of this holder. In a first approximation, this angle can also be understood as the angle enclosed between the axis passing in the direction of the longitudinal extent of the holder and the straight line passing through the point of application of the wiper arm to the holder and the end of the latter.
Исключительно высокое качество очистки достигается при определенном отношении ширины b и толщины d к общей длине держателя. Так, в частности, произведение ширины и квадрата толщины не должно превышать 40-кратного квадрата длины и быть меньше 20-кратного квадрата длины держателя. Значения ширины и/или толщины составных держателей складывают, получая суммарные значения ширины, соответственно толщины, которые необходимо учитывать в последующих расчетах.Exceptionally high cleaning quality is achieved with a certain ratio of width b and thickness d to the total length of the holder. So, in particular, the product of the width and the square of the thickness should not exceed 40 times the square of the length and be less than 20 times the square of the length of the holder. The values of the width and / or thickness of the composite holders are added up, obtaining the total values of the width or thickness, which must be taken into account in subsequent calculations.
Преимущество предлагаемой в изобретении щетки с отличительными признаками по п.10 формулы заключается в том, что переменным является только параметр, используемый для регулирования уменьшающейся к концам щетки величины распределенного прижимного усилия. Кривизну, соответственно характер изменения кривизны вдоль держателя, можно предварительно задавать в гибко программируемых системах управления гибочными машинами. Благодаря этому создается возможность быстро и без больших затрат выпускать небольшие опытные партии с целью оптимизации распределения прижимного усилия, а тем самым и характера изменения кривизны. Предпочтительно, в частности, чтобы координатная ось, описывающая характер изменения кривизны, проходила вдоль держателя, соответственно была привязана к его продольной протяженности. Благодаря этому удается избежать сложных вычислений, связанных с пересчетом значений в прямоугольную систему координат, где каждое изменение положения координаты х влечет за собой смещение последующих "значений х".An advantage of the inventive brush according to
Математическая зависимость между второй производной функции кривизны по связанной с ней координатной оси и характером изменения прижимного усилия по связанной с ним координатной оси приобретает наиболее простой вид, если модуль упругости материала держателя, а также момент инерции сечения держателя по его длине остаются постоянными. В этом случае при заданном распределении прижимного усилия путем двукратного интегрирования или же путем численных вычислений можно непосредственно рассчитать параметры кривизны.The mathematical dependence between the second derivative of the curvature function with respect to the coordinate axis associated with it and the nature of the change in the clamping force along the coordinate axis associated with it acquires the simplest form if the elastic modulus of the holder material, as well as the moment of inertia of the holder cross section along its length, remain constant. In this case, for a given distribution of the clamping force by double integration or by numerical calculations, you can directly calculate the curvature parameters.
Оптимальное соответствие подобной щетки даже стеклам с более сложным характером изменения кривизны можно обеспечить путем вычитания параметров кривизны стекла из параметров кривизны держателя, соответственно второй производной функции кривизны стекла из второй производной функции кривизны держателя. В этом случае распределение прижимного усилия можно задать в том виде, в каком его целесообразно иметь для щетки, прижимаемой к плоскому стеклу. Разность двух производных соответствующих функций кривизны и при таком подходе будет снова пропорциональна этому распределению прижимного усилия.The optimal correspondence of such a brush even to glasses with a more complex character of curvature change can be achieved by subtracting the glass curvature parameters from the holder curvature parameters, respectively, the second derivative of the glass curvature function from the second derivative of the holder curvature function. In this case, the distribution of the clamping force can be set in the form in which it is advisable to have it for a brush pressed against a flat glass. The difference between the two derivatives of the corresponding functions of curvature and with this approach will again be proportional to this distribution of downforce.
Предлагаемая в изобретении щетка стеклоочистителя с отличительными признаками п.15 формулы изобретения отличается тем, что она позволяет достичь исключительно высокого качества очистки в среднем для различных типов стекол, не требуя согласования к конкретному типу стекла. Представленные в этом пункте очень простые в реализации меры обеспечивают соответствие распределения прижимного усилия предъявляемым требованиям в абсолютном большинстве случаев. Указанные базовые точки позволяют с достаточной точностью определить по ним характер изменения кривизны, который необходимо соблюдать.The wiper blade according to the invention with the distinguishing features of
Дополнительно оптимизировать щетку стеклоочистителя по п.15 позволяют меры, представленные в п.16. Даже при более сложной кривизне стекла задание в определенных базовых точках значений распределенного прижимного усилия также позволяет повысить качество очистки. Вместе с тем существует возможность разрабатывать конструкцию щетки и без сложных вычислений. В принципе кривизну держателя можно определять предварительно и оптимизировать ее проведением простых экспериментов. Высокое качество очистки обеспечивается до тех пор, пока соблюдается условие, согласно которому распределенное прижимное усилие у прижатой к очищаемому стеклу щетки на участке, расположенном примерно по середине между центром и концом щетки, выше, чем у ее конца.In addition, the measures presented in
В предлагаемом в изобретении способе изготовления подобной щетки стеклоочистителя отдельные параметры подбирают согласно предлагаемому в изобретении техническому решению и держатель предварительно изгибают таким образом, чтобы его кривизна удовлетворяла по меньшей мере одному из вышеуказанных требований. При этом наиболее предпочтительно сначала подвергать держатель гибке, а затем собирать его с резиновой лентой и соединительным устройством. Однако с держателем можно также сначала соединить соединительное устройство и лишь затем закрепить на нем резиновую ленту.In the method of manufacturing such a wiper blade according to the invention, individual parameters are selected according to the technical solution proposed in the invention and the holder is pre-bent so that its curvature satisfies at least one of the above requirements. In this case, it is most preferable to first bend the holder, and then assemble it with rubber tape and a connecting device. However, you can also first connect the connecting device to the holder and only then attach the rubber tape to it.
На прилагаемых к описанию чертежах показано:The accompanying description of the drawings shows:
на фиг.1 - изображение в перспективе прилегающей к стеклу щетки стеклоочистителя, соединенной с прижимающим ее к стеклу рычагом,figure 1 is a perspective image of a wiper blade adjacent to the glass connected to a lever pressing it against the glass,
на фиг.2 - схематичное изображение в виде сбоку касающейся стекла, но не прижатой к нему полностью щетки, показанной по сравнению с фиг.1 в уменьшенном масштабе,figure 2 is a schematic view in side view of a glass touching, but not completely pressed against it, the brush, shown in comparison with figure 1 in a reduced scale,
на фиг.3 - разрез щетки плоскостью III-III по фиг.1 в увеличенном масштабе,figure 3 is a sectional view of the brush plane III-III of figure 1 in an enlarged scale,
на фиг.4 и 5 - различные варианты выполнения щетки по фиг.3,figure 4 and 5 are various embodiments of the brush of figure 3,
на фиг.6 и 7 - выполненная по другому варианту щетка с изображением системы координат,Fig.6 and 7 - made in another embodiment, a brush with an image of the coordinate system,
на фиг.8 и 9 - рассчитанные и измеренные значения распределенного по длине щетки прижимного усилия иon Fig and 9 - calculated and measured values distributed along the length of the brush downforce and
на фиг.10 - схематичное изображение в виде сбоку и без соблюдения масштаба, относящегося к щетке держателя.figure 10 is a schematic view in side view and without observing the scale related to the brush holder.
Описание примера выполнения изобретенияDescription of an example embodiment of the invention
Показанная на фиг.1 щетка 10 стеклоочистителя имеет называемый также плоской планкой (или плоской балкой) удлиненный упругий держатель 12 для резиновой ленты 14 щетки, отдельно изображенный на фиг.10. Как показано на фиг.1, 3 и 4, у соединенных друг с другом держателя 12 и резиновой ленты 14 их продольные оси проходят параллельно друг другу. С обратной показанному на фиг.1 штрихпунктирной линией очищаемому стеклу 15 верхней стороны держателя 12 расположено в качестве соединительного устройства крепежное приспособление 16, с помощью которого щетку 10 можно съемно закрепить на соответствующем рычаге 18, установленном на кузове транспортного средства и соединенном с приводом стеклоочистителя. С обращенной к стеклу 15 нижней стороны держателя 12 расположена продольно удлиненная упругая резиновая лента 14, обычно называемая просто резинкой щетки.The
На свободном конце 20 рычага 18 сформирован крючок, который служит сопряженным крепежным приспособлением и который охватывает относящийся к крепежному приспособлению 16 щетки 10 шарнирный палец 22. Функцию стопора, обеспечивающего надежное соединение щетки 10 с рычагом 18, выполняет не показанное подробно на чертеже известное стопорное приспособление, выполненное в виде переходника.A hook is formed on the free end 20 of the lever 18, which serves as a conjugated mounting device and which covers the hinge pin 22 related to the mounting
Рычаг 18, а тем самым и его загнутый в виде крючка конец (крючковый конец) 20 поджимаются в направлении стрелки 24 к очищаемому стеклу 15, поверхность которого показана на фиг.1 и 2 штрихпунктирной линией 26. Под действием прижимного усилия Fwf (стрелка 24) щетка 10 прижимается по всей ее длине к поверхности 26 очищаемого стекла 15.The lever 18, and thereby its hook-bent end (hook end) 20 is pressed in the direction of the
Поскольку штрихпунктирной линией 26 на фиг.2 обозначена максимальная кривизна поверхности стекла в секторе его очистки щеткой, на чертеже наглядно видно, что кривизна, соответственно изгиб щетки 10, еще не прижатой к этому стеклу, а только прилегающей к нему обоими своими концами, больше максимальной кривизны сферически изогнутого стекла 15. Под действием прижимного усилия Fwf (стрелка 24) щетка 10 по всей своей длине прилегает имеющейся у резиновой ленты 14 рабочей кромкой 28 к поверхности 26 стекла. При этом в выполненном в виде полосы упругом держателе 12 возникает напряжение, благодаря которому обеспечивается надлежащее прилегание резиновой ленты 14, соответственно рабочей кромки 28, по всей ее длине к стеклу 15 транспортного средства. При работе стеклоочистителя рычаг 18 перемещает щетку 10 поперечно ее продольной протяженности по стеклу 15. Направление подобного очищающего или рабочего движения обозначено на фиг.1 двунаправленной стрелкой 29.Since the dashed-dotted
Ниже более подробно рассмотрены особенности конструкции предлагаемой в изобретении щетки стеклоочистителя. Как показано без соблюдения масштаба на фиг.3, резиновая лента или резинка 14 щетки расположена на нижней, обращенной к стеклу 15 поверхности держателя 12. На некотором расстоянии от держателя 12 резинка 14 сужена с обеих ее продольных сторон в виде шейки таким образом, что на ее центральном продольном участке остается образуемая этой шейкой гибкая перемычка 30, которая проходит по всей длине резинки 14. Эта гибкая перемычка 30 переходит в рабочую кромку 28, имеющую в сечении в основном клиновидную форму. Под действием прижимного усилия (стрелка 24) щетка, соответственно ее рабочая кромка 28, прижимается к очищаемой поверхности 26 стекла 15, при этом в результате трения, возникающего при перемещении щетки по поверхности стекла в одном или другом направлении, из которых на фиг.3 конкретно указано одно из этих двух направлений, совершаемых щеткой в противоположные стороны перемещений (двунаправленная стрелка 29) и которое обозначено стрелкой 32, эта кромка отклоняется в одно из так называемых наклонных (ведомых или "волочильных") положений, в котором эта рабочая кромка по всей своей длине упирается в закрепленную на держателе 12 часть резинки 14. Этот упорный участок, который на фиг.3 обозначен стрелкой 34, сохраняется постоянно на всем ходе щетки в зависимости от конкретного направления ее движения (двунаправленная стрелка 29, соответственно стрелка 32) и образуется в каждом случае задней по отношению к конкретному направлению движения щетки верхним краем рабочей кромки 28, в результате чего последняя постоянно перемещается по стеклу в наклонном (ведомом) положении. Такое наклонное положение рабочей кромки необходимо для эффективной и бесшумной работы стеклоочистителя. Смена наклонного положения рабочей кромки на противоположное происходит в так называемом положении реверсирования щетки 10, в котором направление ее движения (двунаправленная стрелка 29) изменяется на противоположное. При этом щетка в положении реверсирования совершает перемещение вверх и вниз относительно стекла, что обусловлено сменой наклона рабочей кромки 28 на противоположный. Перемещение вверх происходит в направлении, противоположном стрелке 24, а тем самым и против действующего на щетку прижимного усилия. При движении щетки в другом направлении, противоположном стрелке 32, возникает картина, зеркально-симметричная изображенной на фиг.3.Below, we discuss in more detail the design features of the wiper blade of the invention. As shown without observing the scale in FIG. 3, the rubber band or
На фиг.4 в увеличенном по сравнению с изображением щетки на фиг.1 масштабе показан ее поперечный профиль 40 с прямоугольной в сечении поверхностью шириной b и толщиной d. Кроме того, над держателем 12 изображена система координат. На фиг.6 в качестве третьей оси координат показана изменяющаяся вместе с кривизной или изгибом держателя 12, соответственно привязанная к его продольной протяженности криволинейная ось s, к которой ортогонально ориентированы координатные оси у и z.In Fig. 4, an enlarged compared with the image of the brush in Fig. 1 scale shows its
Таким образом, при прижатии щетки 10 прежде всего рычагом 18 к поверхности 26 стекла с усилием Fwf (стрелка 24) это усилие распределяется по определенному закону p(s), что приводит к появлению момента M(s), который максимален в центре держателя 12. При оптимальном для работы щетки постоянном распределении прижимного усилияThus, when the
соответствующий момент равенthe corresponding moment is
и, следовательно,and therefore
Для убывающего в направлении к концам распределенного прижимного усилия, что наиболее целесообразно прежде всего для мягкого перевода рабочей кромки щетки в другое наклонное положение, момент M(s) по всей ее длине несколько меньше момента, рассчитанного для постоянного распределения усилия:For a distributed pressing force decreasing towards the ends, which is most expedient, first of all, for soft transfer of the brush working edge to another inclined position, the moment M (s) along its entire length is slightly less than the moment calculated for a constant force distribution:
Если же исходить из того, что коэффициент трения μ для сухого стекла примерно равен 1, то при работе стеклоочистителя боковой момент равен изгибающему моменту M(s), что следует прежде всего из заданного закона распределения усилия p(s).If we proceed from the fact that the friction coefficient μ for dry glass is approximately equal to 1, then when the wiper is operating, the lateral moment is equal to the bending moment M (s), which follows primarily from the given law of force distribution p (s).
На основании величины бокового изгибающего момента можно определить угол γ бокового отклонения или изгиба щетки, вычисляемый путем интегрирования величин бокового изгиба в отдельных точках на участке от точки приложения силы рычага стеклоочистителя к щетке до ее конца. При расположении крепежного приспособления 16 по середине щетки угол ее бокового изгиба вычисляется по следующей формуле:Based on the magnitude of the lateral bending moment, it is possible to determine the angle γ of the lateral deviation or bending of the brush, calculated by integrating the values of the lateral bending at individual points in the area from the point of application of the wiper arm to the brush to its end. When the mounting
С учетом зависимости момента для постоянного (равномерного) распределения прижимного усилия можно получить простую оценку угла γ:Given the dependence of the moment for a constant (uniform) distribution of the clamping force, we can obtain a simple estimate of the angle γ:
Путем интегрирования получаютBy integrating receive
В основу изобретения положен в частности тот факт, что высокое качество очистки стекол, главным образом за счет исключения дрожания или вибрации щетки при ее перемещении по стеклу достигается в том случае, когда угол γ не превышает 0,05° (= 0,009 рад), прежде всего 0,3° (= 0,005 рад). Благодаря этому можно получить простое соотношение между величиной прижимного усилия и геометрическими параметрами щетки, согласно которомуThe invention is based in particular on the fact that a high quality of glass cleaning, mainly due to the exclusion of jitter or vibration of the brush when moving along the glass, is achieved when the angle γ does not exceed 0.05 ° (= 0.009 rad), before only 0.3 ° (= 0.005 rad). Due to this, you can get a simple relationship between the magnitude of the clamping force and the geometric parameters of the brush, according to which
прежде всего <0,005.primarily <0.005.
В случае наиболее часто используемого прямоугольного профиля 40, показанного на фиг.3, момент инерции определяется следующим выражением:In the case of the most commonly used
гдеWhere
d означает толщину держателя,d means the thickness of the holder,
b означает ширину держателя.b means the width of the holder.
Следовательно, ширину b и толщину d следует подбирать таким образом, чтобы выполнялось следующее условие:Therefore, the width b and the thickness d should be selected so that the following condition is satisfied:
прежде всего <0,005.primarily <0.005.
Если, как показано на фиг.5, держатель 12 состоит из двух отдельных упругих планок 42 и 44, то с учетом сказанного выше за ширину b в первом приближении можно принять сумму значений ширины b1 и b2 отдельных планок: b=b1+b2. Такое условие позволяет получать для подобных систем простые соотношения между шириной и толщиной держателя.If, as shown in figure 5, the
При использовании профиля непрямоугольного сечения необходимо определять момент инерции IZZ и соответствующим образом учитывать его в вышеприведенных соотношениях. Равным образом в вышеприведенных выкладках необходимо соответствующим образом учитывать и изменения поперечного сечения по длине щетки или расположение точки приложения силы рычага к щетке вне ее центра.When using a profile of non-rectangular cross-section, it is necessary to determine the moment of inertia I ZZ and accordingly take it into account in the above relations. Similarly, in the above calculations, it is necessary to take into account the changes in the cross section along the length of the brush or the location of the point of application of the lever force to the brush outside its center.
С целью обеспечить максимально бесшумный и плавный переход рабочей кромки 28 из одного ее наклонного положения в другое параметры держателя 12, служащего для распределения прижимного усилия (стрелка 24), рассчитывают таким образом, чтобы усилие, под действием которого резинка 14, соответственно рабочая кромка 28, прижимается к поверхности 26 стекла, было на ее среднем участке 36 (фиг.10) больше, чем по меньшей мере на одном из двух ее концевых участков 38.In order to ensure the most silent and smooth transition of the working
Прижимное усилие распределяется по длине держателя в зависимости от различных его параметров, таких, например, как поперечный профиль, изменение формы поперечного сечения по длине держателя или же изменение радиуса R(s) держателя по его длине. Поэтому оптимизация держателя с целью обеспечить по его длине распределение прижимного усилия по заданному закону p(s) является очень сложной задачей. В основу изобретения был положен тот факт, что для держателя с практически неизменным по его длине поперечным сечением, прежде всего прямоугольным, распределение прижимного усилия p(s) можно задавать путем задания кривизны К вдоль координатной оси s, которая проходит вдоль держателя. Кривизна K(s) обратна пропорциональна радиусу, являющемуся функцией координаты на оси s:The pressing force is distributed along the length of the holder depending on its various parameters, such as, for example, a transverse profile, a change in the cross-sectional shape along the length of the holder, or a change in the radius R (s) of the holder along its length. Therefore, the optimization of the holder in order to ensure along its length the distribution of the clamping force according to the given law p (s) is a very difficult task. The invention was based on the fact that for a holder with a practically constant cross-sectional length, primarily rectangular, the distribution of the clamping force p (s) can be set by setting the curvature K along the coordinate axis s that runs along the holder. The curvature K (s) is inversely proportional to the radius, which is a function of the coordinate on the s axis:
У держателя существует зависимость между изгибающим моментом М, радиусом R держателя, его модулем упругости Е, а также действующим в конкретной точке моментом I инерции сечения (моментом второго порядка). Эта зависимость становится наиболее простой, когда она привязана к связанной с продольной протяженностью держателя координатной осью s:The holder has a relationship between the bending moment M, the radius R of the holder, its elastic modulus E, as well as the moment of inertia of the section acting at a particular point (second-order moment). This dependence becomes the simplest when it is tied to the coordinate axis s associated with the longitudinal extent of the holder:
Двукратное дифференцирование в точке s позволяет получить следующее соотношение:Double differentiation at the point s allows us to obtain the following relation:
Поскольку вторая производная функции изгибающего момента М по привязанной к продольной протяженности держателя координатной оси s равна величине распределенного прижимного усилия р вдоль оси s, возникающего при прижатии держателя к плоскому стеклу, вторая производная функции кривизны К по привязанной к продольной протяженности держателя координатной оси s с точностью до некоторой константы согласуется с этой величиной распределенного прижимного усилия р на плоском стекле. Эта константа зависит от модуля упругости Е, а также от момента I инерции сечения, определить который в свою очередь достаточно просто в том случае, когда сечение имеет прямоугольную форму. При заданном, убывающем в направлении к концу щетки распределенном прижимном усилии р через него путем вычислений или простых экспериментов можно определить изменение кривизны K(s) по длине держателя. В результате специалист может простым путем спроектировать держатель соответствующей внешней формы, а тем самым и определить параметры этого держателя, необходимые для его изготовления.Since the second derivative of the function of the bending moment M along the coordinate axis s attached to the longitudinal extent of the holder is equal to the value of the distributed clamping force p along the s axis that arises when the holder is pressed against the flat glass, the second derivative of the curvature function K with respect to the coordinate axis up to a certain constant is consistent with this value of the distributed pressing force p on a flat glass. This constant depends on the elastic modulus E, as well as on the moment I of inertia of the section, which, in turn, can be determined simply when the section has a rectangular shape. For a given, decreasing downward pressure distributed force ρ through it, it is possible by calculations or simple experiments to determine the change in the curvature K (s) along the length of the holder. As a result, a specialist can simply design the holder of the corresponding external shape, and thereby determine the parameters of this holder necessary for its manufacture.
С целью учесть конкретную форму того стекла, для которого предназначена щетка, в приведенное выше уравнение следует внести соответствующую поправку, учитывающую отклонение формы стекла от плоского, добавив вторую производную функции кривизны стекла Kстекла по координатной оси s к заданной для плоского стекла и убывающей в сторону конца щетки величины распределенного прижимного усилия р по координатной оси s, деленной на модуль упругости Е и момент I инерции сечения:In order to take into account the specific shape of the glass for which the brush is intended, the above equation should be amended accordingly to take into account the deviation of the glass shape from the flat one, adding the second derivative of the glass curvature function K of the glass along the coordinate axis s to the one specified for flat glass and decreasing to the side the end of the brush, the magnitude of the distributed pressing force p along the coordinate axis s divided by the elastic modulus E and the moment I of inertia of the section:
Эта зависимость также позволяет специалисту простым путем рассчитать конструктивные параметры держателя щетки, предназначенного для стекла определенной формы, для чего необходимо:This dependence also allows a specialist to easily calculate the design parameters of a brush holder designed for glass of a certain shape, which requires:
- определить с помощью опытных данных длину L и параметры поперечного профиля, прежде всего его ширину b и толщину d,- using experimental data to determine the length L and the parameters of the transverse profile, especially its width b and thickness d,
- задать, также с помощью опытных данных, величину прижимного усилия Fwf, соответственно распределенного прижимного усилия р для плоского стекла, обеспечивающую высокое качество очистки стекла,- set, also using experimental data, the amount of pressing force F wf , respectively, the distributed pressing force p for flat glass, providing high quality glass cleaning,
- измерить кривизну Кстекла стекла,- measure the curvature K of the glass glass,
- дважды продифференцировать эту кривизну Kстекла стекла по изменяющейся вместе с этой кривизной координатной оси s,- to differentiate twice this curvature K of glass of glass along the coordinate axis s changing together with this curvature,
- найти вторую производную функции кривизны K(s) держателя, используя вышеприведенное соотношение,- find the second derivative of the curvature function K (s) of the holder using the above relation,
- путем двукратного интегрирования найти требуемое изменение кривизны K(s) держателя.- by double integration, find the required change in the curvature K (s) of the holder.
Было установлено, что высокое качество очистки стекла может быть достигнуто в том случае, когда кривизна К вдоль привязанной к продольной протяженности держателя координатной оси s обеспечивает такое распределение прижимного усилия у прижатой к плоскому стеклу щетки, при котором его величина на участке, расположенном примерно по середине между центром и концом щетки, выше, чем у ее конца. На фиг.8 и 9 этот участок 40 показан для одной стороны. В основу изобретения был положен тот факт, что изменение в распределении прижимного усилия р на участке 40 имеет меньшее значение, чем отношение величины распределенного прижимного усилия р на этом участке 40 к величине распределенного прижимного усилия р на концах щетки. На фиг.8 и 9 соответственно горизонтальная ось соответствует общей длине L щетки, при этом крепежное приспособление 16 расположено в центре щетки, в результате чего расстояние до концов щетки составляет 0,50L.It was found that a high quality of glass cleaning can be achieved when the curvature K along the coordinate axis s attached to the longitudinal extent of the holder provides such a distribution of the pressing force of the brush pressed to the flat glass, in which its value in the area located approximately in the middle between the center and the end of the brush, higher than at its end. In Figs. 8 and 9, this
Исключительно высокое качество очистки стекол достигается в том случае, когда кривизна К вдоль координатной оси s, привязанной непосредственно к продольной протяженности держателя 12, обеспечивает такое распределение прижимного усилия р у прижатой к очищаемому стеклу щетки, при котором его величина на участке примерно по середине между центром и концом щетки выше, чем у ее конца. Учет конкретной формы стекла, для которого предназначена щетка, хотя и ограничивает ее универсальную пригодность для любых стекол, тем не менее обеспечивает оптимальное качество очистки стекол данной формы.An exceptionally high quality of glass cleaning is achieved when the curvature K along the coordinate axis s, tied directly to the longitudinal extent of the
На фиг.10 показана возможная кривизна К держателя 12, которая позволяет обеспечить такое распределение прижимного усилия р рабочей кромки 28 к стеклу 15, при котором его величина уменьшается в сторону конца щетки. У этого упругого держателя 12, вогнутый прогиб которого относительно стекла в не прижатом к нему положении больше кривизны этого стекла в захватываемом щеткой секторе очистки, его кривизна К такова, что на среднем участке 36 этот держатель 12 изогнут сильнее, чем на его концевых участках 38.Figure 10 shows the possible curvature K of the
Уменьшение прижимного усилия рабочей кромки 28 к поверхности 26 стекла на участке одного из или обоих концов щетки позволяет исключить скачкообразный переход или перескакивание этой рабочей кромки 28 из одного наклонного положения в другое. Более того, у предлагаемой в изобретении щетки рабочая кромка сравнительно плавно переходит в другое наклонное положение благодаря тому, что наклон этой рабочей кромки изменяется на противоположный не сразу по всей длине щетки, а происходит постепенно, начиная от конца щетки и далее к середине рабочей кромки, соответственно к другому ее концу. На фиг.3 в сочетании с фиг.1 видно, что даже у сферически изогнутых стекол прижатые к стеклу с меньшим усилием концевые участки рабочей кромки 28 все еще достаточно эффективно прилегают к поверхности стекла.Reducing the clamping force of the working
Общим для всех вариантов выполнения является то, что прижимное усилие (стрелка 24) резинки 14 к стеклу 15 на ее среднем участке 36 больше, чем по меньшей мере на одном из двух ее концевых участков 38. Сказанное справедливо и в том случае, когда, в отличие от показанной на чертежах щетки 10 с цельным держателем 12, изображенным в виде пружинной планки, подобный держатель выполнен из нескольких частей. Вместе с тем при определенных условиях может оказаться необходимым задавать и иное распределение прижимного усилия. Однако и в этих случаях, используя вышеприведенные зависимости, можно разрабатывать щетки, позволяющие достичь исключительно высокого качества очистки стекол.Common to all embodiments is that the clamping force (arrow 24) of the
При изготовлении щетки стеклоочистителя предлагаемым в изобретении способом сначала, как уже было указано выше, определяют контур и кривизну К, а затем собирают держатель 12 с резинкой 14 щетки и крепежным приспособлением 16. Если держатель состоит из двух параллельных планок, то их предпочтительно сначала совместно, т.е. расположив рядом друг с другом, подвергать предварительной гибке, что позволяет придать щетке симметричную, а тем самым и устойчивую к скручивающим усилиям структуру. Затем во избежание их случайного разделения обе части держателя вместе подвергают дальнейшей обработке в ходе технологического процесса. После гибки держателя сначала либо на нем закрепляют, например приклеиванием или вулканизацией, резинку щетки, либо главным образом у состоящего из двух частей держателя эти части вставляют в продольные пазы резинки, а затем устанавливают крепежное приспособление. Если крепежное приспособление соединяют с держателем, в частности, сваркой, то во избежание термического повреждения резинки ее следует крепить к держателю после сварки.In the manufacture of a wiper blade according to the invention, first, as already indicated above, the contour and curvature K are determined, and then the
Claims (14)
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19931857.3 | 1999-07-09 | ||
DE19931858.1 | 1999-07-09 | ||
DE19931856 | 1999-07-09 | ||
DE19931856.5 | 1999-07-09 | ||
DE19931858 | 1999-07-09 | ||
DE10032048.1 | 2000-07-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001108534A RU2001108534A (en) | 2003-06-27 |
RU2260527C2 true RU2260527C2 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35849177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001108534/11A RU2260527C2 (en) | 1999-07-09 | 2000-07-06 | Windshield wiper blade and method of its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260527C2 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8806700B2 (en) | 2011-07-29 | 2014-08-19 | Pylon Manufacturing Corporation | Wiper blade connector |
US9108595B2 (en) | 2011-07-29 | 2015-08-18 | Pylon Manufacturing Corporation | Windshield wiper connector |
RU2573201C2 (en) * | 2011-08-31 | 2016-01-20 | Федерал-Моугал С.А. | Windshield wiper |
US9457768B2 (en) | 2011-04-21 | 2016-10-04 | Pylon Manufacturing Corp. | Vortex damping wiper blade |
US9505380B2 (en) | 2014-03-07 | 2016-11-29 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector and assembly |
USD777079S1 (en) | 2014-10-03 | 2017-01-24 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade frame |
US10077026B2 (en) | 2012-02-24 | 2018-09-18 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US10166951B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-01-01 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector |
US10189445B2 (en) | 2012-02-24 | 2019-01-29 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US10457252B2 (en) | 2011-07-28 | 2019-10-29 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper adapter, connector and assembly |
US10464533B2 (en) | 2011-04-21 | 2019-11-05 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade with cover |
US10829092B2 (en) | 2012-09-24 | 2020-11-10 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade with modular mounting base |
US11040705B2 (en) | 2016-05-19 | 2021-06-22 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector |
-
2000
- 2000-07-06 RU RU2001108534/11A patent/RU2260527C2/en active
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10543813B2 (en) | 2010-02-10 | 2020-01-28 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US11124158B2 (en) | 2011-04-21 | 2021-09-21 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade with cover |
US9457768B2 (en) | 2011-04-21 | 2016-10-04 | Pylon Manufacturing Corp. | Vortex damping wiper blade |
US10005431B2 (en) | 2011-04-21 | 2018-06-26 | Pylon Manufacturing Corp. | Vortex damping wiper blade |
US10464533B2 (en) | 2011-04-21 | 2019-11-05 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade with cover |
US10457252B2 (en) | 2011-07-28 | 2019-10-29 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper adapter, connector and assembly |
US10597004B2 (en) | 2011-07-29 | 2020-03-24 | Pylon Manufacturing Corporation | Windshield wiper connector |
US8806700B2 (en) | 2011-07-29 | 2014-08-19 | Pylon Manufacturing Corporation | Wiper blade connector |
US9108595B2 (en) | 2011-07-29 | 2015-08-18 | Pylon Manufacturing Corporation | Windshield wiper connector |
RU2573201C2 (en) * | 2011-08-31 | 2016-01-20 | Федерал-Моугал С.А. | Windshield wiper |
US11180118B2 (en) | 2012-02-24 | 2021-11-23 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US11136002B2 (en) | 2012-02-24 | 2021-10-05 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US10077026B2 (en) | 2012-02-24 | 2018-09-18 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US10189445B2 (en) | 2012-02-24 | 2019-01-29 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade |
US10829092B2 (en) | 2012-09-24 | 2020-11-10 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade with modular mounting base |
US10166951B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-01-01 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector |
US9889822B2 (en) | 2014-03-07 | 2018-02-13 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector and assembly |
US9505380B2 (en) | 2014-03-07 | 2016-11-29 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector and assembly |
USD777079S1 (en) | 2014-10-03 | 2017-01-24 | Pylon Manufacturing Corp. | Wiper blade frame |
US11040705B2 (en) | 2016-05-19 | 2021-06-22 | Pylon Manufacturing Corp. | Windshield wiper connector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2260527C2 (en) | Windshield wiper blade and method of its manufacture | |
EP0279640B1 (en) | Backing member in wiperblade of windshield wiper | |
JP4499791B2 (en) | Wiper blade | |
RU2269439C2 (en) | Rubber tape of windshield wiper blade | |
JP3011252B2 (en) | Wiper device | |
US6973698B1 (en) | Wiper blade for motor vehicle windows | |
US20030033683A1 (en) | Wiper blade for cleaning motor vehicle windows | |
US2596063A (en) | Windshield wiper blade linkage assembly | |
US10272881B2 (en) | Windscreen wiper device for a vehicle | |
CZ298733B6 (en) | Windscreen wiper blade and process for producing thereof | |
US6651292B2 (en) | Cantilevered beam-blade windshield-wiper assembly | |
US5283925A (en) | Windshield wiper air deflector movable in a single plane to compensate for windshield curvature | |
JP4856348B2 (en) | Wiper blade for cleaning vehicle windshield | |
US6427283B1 (en) | Windscreen wiper | |
US3473186A (en) | Windshield wiper for automobiles or the like | |
EP1147955A2 (en) | Wiper blade | |
US20120054977A1 (en) | Windscreen wiper device | |
US4722112A (en) | Roller back wiper | |
US3414930A (en) | Wiper blade construction | |
RU2001108534A (en) | Wiper blade, primarily for vehicle windows, as well as its manufacturing method | |
JP2011063264A (en) | Wiper blade for automobile windshield, and method for producing the same | |
US2814821A (en) | Windshield wiper blade assembly | |
US20160221539A1 (en) | Wiper lip for a windshield wiper device | |
US2701382A (en) | Windshield cleaner | |
JP4778559B2 (en) | Wiper blade |