專利名稱：壓縮簧片擦拭器臂中的復合翹曲簧片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及復合翹曲簧片，其用于壓縮簧片擦拭器臂組件中。
背景技術：
在簧片接觸鑄造在樞軸上方的頭部的情況下，過心壓縮簧片擦拭器臂要
求直徑大約13毫米(13mm)帶有1毫米(lmm)到2毫米(2mm )間隙的 壓縮簧片，并且該簧片加上用于剛性桿的額外長度有40毫米到50毫米 (40mm-50mm)長，從而將該簧片保持就位。希望提供一種壓縮簧片，其 產(chǎn)生的力非常恒定。
美國專利No. 4,991,251圖示了用于自動車風擋擦拭器的具有維護特征 的擦拭器臂。該維護特征是歐洲汽車的要求。典型地，過心張力簧片，諸如 美國專利No. 4,947,508中所圖示的那樣，允許擦拭器臂圍繞固定到車輛上的 頭部樞轉，從風擋離開，到達鎖定的過心簧片位置，用來將擦拭器臂和附加 的片固定到從風擋隔開的位置。各種自動車制造商在自動車風擋擦拭器上使 用了用于維護特征的壓縮簧片。使用壓縮簧片存在很多問題，諸如從簧片到 簧片存在大范圍的彈性常數(shù)變化，以及長時間以后簧片力會喪失。當擦拭器 片移動穿過通常彎曲的風擋時，壓縮簧片還用來保持擦拭器片外端部以適當 的擦拭力靠著風擋。
復合拉制(pultrude)塑料纖維連桿系已經(jīng)在美國專利No. 6,148,470中 提出。該復合拉制塑料纖維連桿系的優(yōu)勢在于，其提供了不會隨著時間變劣 的可重復簧片力。美國專利No. 6,148,470中的拉制連桿系也比相應的金屬連 桿系便宜一些。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用處于壓縮狀態(tài)的梁取消了過心維護簧片端部的夾子。該梁可 以是單獨的復合拉制構件，或者可替代地，該梁可以與金屬擦拭器臂整體模 壓成形。在任一種情況下，梁式壓縮簧片與擦拭器臂關聯(lián)形成，以提供維護間受到偏壓。該梁和擦拭器 臂可以用鋼材或者復合拉制材料形成。該梁可以是連接到所述臂或者與所述
臂整體成形的無約束(loose)部件。在任一種情況下，所述臂限定了偏壓壓 靠著擦拭器頭部和擦拭器臂的簧片力。
本發(fā)明可以使用平坦復合拉制材料，較薄，具有臂結構所允許的寬度、 并且大約60毫米(60mm)到大約100毫米(100mm)長。該壓縮簧片梁在 翹曲情況下處于壓縮狀態(tài)。產(chǎn)生的力可以是非常恒定的，并且擦拭器臂和擦 拭器連桿系頭部之間的樞轉點可以放置成操作在恒定偏移位置，通過主動使 用而用于所述臂的升降拋射(projection )。拉制壓縮簣片梁能基本上不斷裂 地偏轉。較薄、軸向取向或者近乎軸向取向的簧片與21%熱固性聚酯一起拉 制，或者與類似的熱固性樹脂或帶有取向在軸向15?！?0°范圍內(nèi)的玻璃纖維 的熱塑性樹脂一起拉制。這些帶可以切割成要求的設計長度，以符合歐拉方 程尸 = &2 x丄2 。凸片或者其他凸起可以用來保證梁式壓縮簧片的單向翹 曲。相對的插槽可以定位成給出工作范圍內(nèi)的載荷，作為示例并且不限于垂 直于載荷軸線方向土10。，這是非常恒定的力矩。這種配置能在臂運動的±10° 內(nèi)提供末梢載荷±1'/2%，能在行程±20°內(nèi)提供末梢載荷±6%。應該承認，可 以改變這種設計來改變所提供的封閉不可耐性(intolerance)范圍之外的載 荷，作為示例并且不是作為限制，本發(fā)明可以配置成在高循環(huán)下將壓縮應力 保持在約600001bs每平方英寸(psi)以下，而在低循環(huán)操作下將壓縮應力 保持在1000001bs每平方英寸(psi)附近或以下。應該注意， 一旦壓縮簧片 解脫，則載荷迅速掉到零，這對組裝或者非加載"駐停"位置是有利的。作 為示例并且不是用于限制，E-glass 113占重量的75%、熱固性樹脂占重量 的21%、填料占重量的4%，且25毫米寬、60毫米長、1.25毫米厚的拉制 軸向取向玻璃的壓縮載荷在2毫米維護位置時cj二51ksi,在8毫米維護位置 時為98ksi。
根據(jù)本發(fā)明，編織和制造臂簧片的方法包括制作的或者購買的三軸編織
濾袋(sock)。該三軸編織濾袋可以經(jīng)過熱固性樹脂槽并且在加熱的拉制模
具中固結。固結的產(chǎn)品然后饋送到擠壓機中，為所述帶添加圓柱形端部，從 而提供連續(xù)帶，該連續(xù)帶能以可變的寬度切斷?？勺兊膶挾瓤梢愿鶕?jù)寬度來 提供可變的壓縮載荷。編織三軸濾袋在切斷以后提供近似的橫軸垂直度，并 且讓纖維幾乎與翹曲載荷同軸，從而優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的拉制的梁式壓縮簧片的應力和應變特性。
結合附圖閱讀作為實踐本發(fā)明而考慮的最優(yōu)^^莫式的下述說明時，本發(fā)明 的其他應用對于本領域的技術人員是明顯的。


這里的說明參照了附圖，其中類似的附圖標記指代全部幾個視圖中的類
似部件，并且其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明簡化了的擦拭器臂和擦拭器連桿系頭部的截面詳圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的梁式壓縮簧片的詳細透視圖； 圖3是以牛頓計算的力與根據(jù)本發(fā)明的梁式壓縮簧片的偏轉之間的曲 線；和
圖4是編織和制造根據(jù)本發(fā)明的梁式壓縮簧片的方法的簡化示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，擦拭器臂組件IO可以設置成用來擦拭機動車風擋。擦拭 器連桿系頭部12可以包括孔14,其形成在這里用來連接到可旋轉的擦拭器 驅(qū)動軸(未示出)。擦拭器連桿系頭部12可以通過任何適當過程形成，作為 示例且并非限制，諸如鑄造或者模壓(stamping )。擦拭器連桿系頭部12包 括兩個隔開的側壁18，它們從包括孔14的部分向外延伸。這兩個隔開的側 壁18可以包括樞轉眼20,其朝向彼此內(nèi)延伸，或者延伸通過兩個隔開的側 壁18之間的全部距離。樞轉眼20可以與擦拭器連桿系頭部12整體形成， 或者可以在鑄造或者模壓擦拭器連桿系頭部12之后形成。擦拭器連桿系頭 部12還可以包括插槽凹部22,其從兩個隔開的側壁18的每一個朝向另一個 向內(nèi)延伸，或者可以延伸穿過這兩個隔開的側壁18之間的全部距離。插槽 凹部22可以與擦拭器連桿系頭部12整體形成，或者可以在鑄造或者模壓擦 拭器連桿系頭部12之后形成。
從圖1中最明白地看出，擦拭器連桿系頭部12利用穿過樞轉眼20的樞 轉銷124樞轉連接到擦拭器臂26。擦拭器臂26可以包括兩個隔開的側壁28, 這兩個側壁具有樞轉眼30，樞轉眼30與樞轉眼20同軸對齊形成，穿過連桿 系頭部12，允許樞轉銷24從中通過。這兩個隔開的側壁28可以利用限定了 U形截面的腹板32互連。擦拭器臂26可以連接到擦拭器片(在圖中未示出)。擦拭器臂26樞轉連接到連桿系頭部12，從而允許擦拭器臂在正常擦拭操作 中圍繞樞轉軸在正常升降范圍內(nèi)移動。另外，擦拭器臂26可以關于樞轉軸 倒立(tip up)，到達通常垂直于連桿系頭部12延伸的維護(service up)位 置。擦拭器臂26可以包括從形成在連桿系頭部12內(nèi)的插槽凹部22隔開的 插槽凹部34。這兩個插槽凹部22、 34通常以相對關系彼此面對。通常在相 對的凹部22、 34之間中途，擦拭器臂26可以包括凸片或者其他凸起36。該 凸片或者凸起36可以可操作地嚙合梁式(beam)壓縮簧片38，以保證沿著 希望方向偏轉。梁式壓縮簧片38的初始偏轉可以在承載lV2。/。設計載荷的正 常擦拭操作過程中，圍繞樞轉點在± 10%升降范圍內(nèi)提供尖端載荷(tip load)。擦拭器臂26可以從正常擦拭操作位置樞轉到維護位置，相對于所述 兩個插槽凹部22、 34經(jīng)過過心(over centre)位置。纟察4式器臂26以虛線示 出處于維護位置40。擦拭器臂26以實線示出處于正常擦拭操作位置42。
現(xiàn)在參照圖1和2，梁式壓縮簧片38可以由復合材料形成，其外端部 48、 50具有互補形狀，以4妄收在兩個隔開的凹部22、 34內(nèi)。梁式壓縮簧片 縱向長度大于兩個面對且相對的插槽凹部22、 34之間的距離，導致該梁式 壓縮簧片彎折或者彎曲到初始偏轉位置44。通過適當放置凸片或者其他凸起 36可以防止沿著相反方向偏轉。當移動到維護位置40時，復合梁式壓縮簧 片38處于翹曲模式或者位置46，從而將擦拭器臂26保持在穩(wěn)定的維護位置 40。當處于維護位置40時，插槽凹部34相對于插槽凹部22經(jīng)過中心，從 而相對于連桿系頭部12為擦拭器臂26提供穩(wěn)定取向。當處于正常擦拭操作 位置42時，復合壓縮簧片38的初始偏轉位置44在擦拭器片(未示出)上 提供了足夠的尖端載荷，從而在擦拭器臂的全部擺動擦洗運動持續(xù)期間，在 正常擦拭動作過程中，在風擋擦拭器的正常升降時，接觸風擋。
梁式壓縮簧片38可以用任何適當?shù)牟牧侠萌魏我阎圃旃に囆纬伞?作為示例且并非限制，梁式壓縮簧片38可以用鋼形成，或者單獨或者與擦 拭器臂26或者連桿系頭部12模壓在一起形成；或者梁式壓縮簧片38可以 用復合材料形成，或者單獨形成，或者作為擦拭器臂26或者連桿系頭部12 的一部分。
現(xiàn)在參照圖3，示出了以牛頓計算的偏轉力和擦拭器臂26的偏轉?？梢?看出，該力迅速升高到恒定簧片載荷，該載荷在擦拭器臂26的高低樞轉位 置之間的全部正常操作擦拭范圍內(nèi)提供。簧片載荷在經(jīng)過維護偏轉位置時保持恒定。
現(xiàn)在參照圖4，根據(jù)本發(fā)明制造梁式壓縮簧片38的過程可以包括編制三 軸濾袋52的步驟。該濾袋可以行經(jīng)熱固性樹脂槽54，并且在加熱的拉制模 具56中固結。濾袋52然后饋送到擠壓機58內(nèi)，沿著縱向相對延伸的側邊 62、 64為帶60增加圓柱形端部48、 50，從而提供能切成不同寬度的連續(xù)帶 60。不同寬度的切斷帶66根據(jù)其寬度提供承載壓縮載荷。編制濾袋52提供 了近乎橫軸(cross axis)垂直度，在切斷以后，讓纖維68近乎沿著翹曲載 荷的軸向，從而優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的復合梁式壓縮簧片38上的應力和應變特 性。
在根據(jù)本發(fā)明的風擋擦拭器臂組件10中，擦拭器臂26可以通過樞轉銷 24耦合到擦拭器連桿系頭部12，允許擦拭器臂26相對于擦拭器連桿系頭部 12在穩(wěn)定的風擋嚙合位置42和穩(wěn)定的風擋解脫位置40之間進行樞轉運動。 梁式壓縮簧片38可以在穩(wěn)定的風擋嚙合位置42和穩(wěn)定的風擋解脫位置40 之間偏壓擦拭器臂26和擦拭器連桿系頭部12。該梁式壓縮簧片38可以與擦 拭器臂26和擦拭器連桿系頭部12其中之一整體形成。可替代的，梁式壓縮 簧片可以連接到擦拭器臂26和連桿系頭部12之間。梁式壓縮簧片38可以 用復合拉制材料形成，或者用金屬材料整體模壓形成。梁式壓縮簧片38可 以包括交叉編織的延長三軸玻璃纖維濾袋52，其在熱固性樹脂槽中浸漬 (bath)并且在加熱的拉制模具56中固結從而形成拉制延長帶60。拉制延 長帶60可以用熱塑性塑料擠壓的圓柱形承載端48、 50在相對兩側62、 64 上外模制(overmold)。延長帶60可以橫向切開以形成希望長度的拉制梁式 壓縮簧片38，該彈簧具有外模制圓柱承載端48、 50且包括在承載端40、 50 之間以大約介于0。和大約30。之間的角度軸向取向的交叉編織的玻璃纖維 68。
雖然本發(fā)明關于目前認為是最實際和優(yōu)選的實施例進行了說明，但是應 該理解，本發(fā)明并非限制于所公開的實施例，而是相反，用意是覆蓋包括在 附帶的權利要求書精神和范圍內(nèi)的各種改動和同等布置，該范圍應該符合最 寬泛的解釋，從而在法律允許的情況下包括全部這種改動和同等結構。
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權利要求
1.一種用來擦拭機動車風擋的擦拭器臂組件，其包括擦拭器連桿系頭部，其內(nèi)形成有孔，用來連接到可旋轉的擦拭器驅(qū)動軸；擦拭器臂，其經(jīng)由樞轉銷耦合到擦拭器連桿系頭部，該樞轉銷允許擦拭器臂相對于擦拭器連桿系頭部在穩(wěn)定的風擋嚙合位置和穩(wěn)定的風擋解脫位置之間樞轉運動；和梁式壓縮簧片，其用于在所述穩(wěn)定的風擋嚙合位置和穩(wěn)定的風擋解脫位置之間偏壓擦拭器臂和擦拭器連桿系頭部。
2. 如權利要求l所述的組件，進一步包括梁式壓縮簧片，其與擦拭器臂和擦拭器連桿系頭部其中之一整體形成。
3. 如權利要求l所述的組件，進一步包括 梁式壓縮簧片，其與擦拭器臂整體形成。
4. 如權利要求l所述的組件，進一步包括 梁式壓縮簧片，其可以連接到擦拭器臂。
5.如權利要求l所述的組件，進一步包括 梁式壓縮簧片，其由復合拉制材料形成。
6. 如權利要求l所述的組件，進一步包括 梁式壓縮簧片，其由形成擦拭器臂的金屬材料整體模壓形成。
7. 如權利要求l所述的組件，進一步包括梁式壓縮簧片，其用于風擋擦拭器臂，該簧片包括交叉編織的延長三軸 玻璃纖維濾袋，該濾袋在熱固性樹脂中浸漬并且在加熱的拉制模具中固結， 從而形成拉制延長帶。
8. 如權利要求7所述的組件，進一步包括拉制延長帶，其在相對端部用熱塑性塑料擠壓的圓柱形承載端部外模制。
9. 如權利要求7所述的組件，進一步包括延長帶，其橫向切斷以形成希望寬度的拉制梁式壓縮簧片，該簧片具有 外模制的圓柱形承載端并且包括在承載端之間以介于約0°到約30。的角度軸 向取向的交叉編織玻璃纖維。
10. —種組裝用來擦拭機動車風擋的風擋擦拭器臂的過程，其包括步驟形成擦拭器連桿系頭部，其具有用來連接可旋轉的擦拭器驅(qū)動軸的孔；將擦拭器臂經(jīng)由樞轉銷耦合到連桿系頭部，所述樞轉銷允許擦拭器臂相 對于擦拭器連桿系頭部在穩(wěn)定的風擋嚙合位置和穩(wěn)定的風擋解脫位置之間樞轉運動；和用梁式壓縮簧片在穩(wěn)定的風擋嚙合位置和穩(wěn)定的風擋解脫位置之間偏 壓擦拭器臂和擦拭器連桿系頭部。
11. 如權利要求IO所述的過程，進一步包括步驟 將梁式壓縮簧片與擦拭器臂和擦拭器連桿系頭部其中之一整體形成。
12. 如權利要求IO所述的過程，進一步包括步驟 將梁式壓縮簧片與擦拭器臂整體形成。
13. 如權利要求IO所述的過程，進一步包括步驟 將梁式壓縮簧片連接到擦拭器臂。
14. 如權利要求IO所述的過程，進一步包括步驟 用復合拉制材料形成梁式壓縮簧片。
15. 如權利要求IO所述的過程，進一步包括步驟用形成擦拭器臂的金屬材料整體模壓形成梁式壓縮簧片。
16. 如權利要求IO所述的過程，其中梁式壓縮簧片進一步包括步驟 交叉編織延長的三軸玻璃纖維濾袋；將延長的交叉編織濾袋在熱固性樹脂中浸漬；和將浸漬的交叉編織濾袋在加熱的拉制模具中固結，以形成拉制延長帶。
17. 如權利要求16所述的過程，進一步包括步驟在拉制延長帶的相對端部外模制熱塑性塑料擠壓的圓柱承載端。
18. 如權利要求16所述過程，進一步包括步驟橫向切斷延長帶，以形成希望寬度的拉制梁式壓縮簧片，該簧片具有外 模制的圓柱形端部并且包括在所述承載端之間以介于約0°到約30。的角度軸 向取向的交叉編織玻璃纖維。
19. 一種制造用于風擋擦拭器臂組件的梁式壓縮簧片的過程，其包括步驟交叉編織延長的三軸玻璃纖維濾袋； 將延長的交叉編織濾袋在熱固性樹脂中浸漬；和 將浸漬的交叉編織濾袋在加熱的拉制模具中固結，以形成拉制延長帶。
20. 如權利要求19所述的過程，進一步包括步驟 在拉制延長帶的相對端部外模制熱塑性塑料擠壓的圓柱承載端。
21. 如權利要求20所述的過程，進一步包括步驟 橫向切斷延長帶，以形成希望寬度的拉制梁式壓縮簧片，該簧片具有外模制的圓柱形端部并且包括在所述承載端之間以介于約0°到約30。的角度軸 向取向的交叉編織玻璃纖維。
全文摘要
一種用于擦拭機動車風擋的風擋擦拭器臂組件，包括擦拭器連桿系頭部，其形成有用來連接可旋轉的擦拭器驅(qū)動軸的孔。擦拭器臂可以通過樞轉銷耦合到擦拭器連桿系頭部，該樞轉銷允許擦拭器臂相對于擦拭器連桿系頭部在穩(wěn)定的風擋嚙合位置和穩(wěn)定的風擋解脫位置之間樞轉運動。梁式壓縮簧片可以相對于擦拭器連桿系頭部在穩(wěn)定的風擋嚙合位置和風擋解脫位置之間偏壓擦拭器臂。一種制造用于風擋擦拭器臂的梁式壓縮簧片的過程，包括步驟交叉編織延長的三軸玻璃纖維濾袋；將延長的玻璃編織濾袋在熱固性樹脂中浸漬；和將交叉編織的濾袋在加熱的拉制模具中固結。
文檔編號B60S1/32GK101541600SQ200680006380
公開日2009年9月23日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權日2005年2月28日
發(fā)明者小查爾斯·H·布坎南 申請人:法雷奧電子系統(tǒng)股份有限公司