专利名称：具有直接驱动鼓轮和缆索总成的汽车挡风玻璃雨刷系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车挡风玻璃雨刷系统，特别涉及直接驱动鼓轮(directdrive drum)和缆索(cable)雨刷系统。
背景技术：
汽车挡风玻璃雨刷用于通过擦去挡风玻璃上的过量的水或积聚物，来提高挡风玻 璃的能见度。在大多数结构中，有两个雨刷清理汽车的前挡风玻璃，在这样的结构中，有两 个电机典型地用于独立地驱动挡风玻璃雨刷系统的两个雨刷。双电机雨刷驱动系统需要精 确的协调和调速，以便协调地转动两个雨刷来形成有效的擦拭。一些挡风玻璃雨刷系统采用一个电机和一个刚性连杆驱动两个雨刷，然而，这通 常需要连杆或耦接机构来形成由一个雨刷带动另一个的运动。在每种情况下，双电机机构 或常规的连杆结构都会产生封装问题，这个问题必须在汽车整车设计过程中解决。因而， 需要一种挡风玻璃雨刷系统，其既要具有上述从挡风玻璃上擦去过量的水和/或碎屑的优 点，又可以解决和/或对缺点(比如与在汽车上使用挡风玻璃雨刷系统有关的封装问题) 做出改进。
实用新型内容本实用新型一方面提供一种汽车挡风玻璃雨刷系统，其具有直接与初级鼓轮耦接 的电机，其中电机的转动使初级鼓轮产生转动。还包括具有第一端和第二端的初级枢轴，其 在靠近第一端处与初级枢轴耦接，其中初级鼓轮的转动使初级枢轴产生转动，其中初级枢 轴的第二端耦接至第一挡风玻璃雨刷，并且其中初级枢轴的转动使第一挡风玻璃雨刷产生 转动。雨刷系统包括次级鼓轮和具有第一端及第二端的次级枢轴，靠近次级枢轴的第一端 与次级鼓轮耦接，次级枢轴的第二端耦接至第二挡风玻璃雨刷。还包括缆索总成，其包含 至少一根可操作地与初级鼓轮和次级鼓轮关联的缆索，其中初级鼓轮的转动产生缆索总成 的推拉运动，其中缆索总成的运动使次级鼓轮、次级枢轴和第二挡风玻璃雨刷产生转动。进 一步地，初级和次级鼓轮包括销，其中初级和次级枢轴外罩包括凸起，该凸起与销关联以限 制初级和次级鼓轮的转动。至少初级枢轴总成的一部分包含在初级枢轴外罩内，至少次级 枢轴的一部分包含在次级枢轴外罩内，并且其中初级和次级枢轴外罩包括至少一个孔以允 许至少一根缆索进入。本实用新型的另一方面提供一种雨刷系统，其具有与初级枢轴总成可操作地关联 的电机。还包括次级枢轴总成。进一步包括与初级枢轴总成耦接的第一挡风玻璃雨刷。雨 刷系统还包括与次级枢轴总成耦接的第二挡风玻璃雨刷。进一步包括缆索总成，其具有至 少一根与初级枢轴总成和次级枢轴总成可操作地关联的缆索，其中电机能够使初级枢轴总 成和第一挡风玻璃雨刷转动，其中初级枢轴总成的转动在至少一根缆索上产生拉力，并且 至少一根缆索上的拉力使次级枢轴总成和第二挡风玻璃雨刷产生转动。本实用新型的另一方面提供一种驱动挡风玻璃雨刷总成的方法。该方法包括以下步骤提供与初级枢轴总成直接关联的电机，初级枢轴总成具有初级鼓轮。还提供具有次级 鼓轮的次级枢轴总成，与初级枢轴总成耦接的第一挡风玻璃雨刷，与次级枢轴总成耦接的 第二挡风玻璃雨刷，以及缆索总成，其具有至少一根与初级鼓轮和次级鼓轮可操作地关联 的缆索，其中电机能够使初级鼓轮、初级枢轴总成和第一挡风玻璃雨刷转动，其中初级鼓轮 的转动在至少一根缆索上产生拉力，并且其中至少一根缆索的拉力使次级鼓轮、次级枢轴 总成和第二挡风玻璃雨刷产生转动。本方法还包括以下步骤为电机提供电源，利用电机直 接驱动初级枢轴总成和初级鼓轮，利用初级枢轴总成驱动第一挡风玻璃雨刷转动，并利用 至少一根缆索上的拉力驱动次级鼓轮、次级枢轴总成和第二挡风玻璃雨刷转动。通过研究说明书及附图，本领域技术人员可以理解和领会本实用新型的这些方 面、目的和特点。
附图中图1是装配有挡风玻璃雨刷系统的汽车的立面前视图；图2是根据一个实施例的挡风玻璃雨刷系统的初级枢轴总成的立面爆炸图，该系 统连接有电机和一对缆索 ；图3是图2所示的初级枢轴总成的立面俯视爆炸图；图4是初级枢轴总成的立面爆炸图，其通常设置在初级枢轴外罩内；图5是根据一个实施例的挡风玻璃雨刷系统的后视示意图；图6是图5所示的挡风玻璃雨刷系统的俯视示意图；图7是根据另一实施例的具有交叉路径的缆索总成的挡风玻璃雨刷系统的后视 示意图；图8是根据另一实施例的挡风玻璃雨刷系统的后视示意图；图9是图8所示挡风玻璃雨刷系统俯视示意图；图10是根据进一步实施例的具有交叉路径的缆索总成的挡风玻璃雨刷系统的后 视示意图；图11是根据一个缆索总成结构的提供串联雨刷运动(tandem wiper motion)的 挡风玻璃雨刷系统的立面图；图12是根据另一个缆索总成结构的提供相对雨刷运动(opposing wipermotion) 的挡风玻璃雨刷系统的立面图。
具体实施方式
此处为了描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”和
它们的派生词，应当与本实用新型图1所定的方向相关。然而，应当理解的是，除有明确指 定的相反情况外，本实用新型可以设定不同的可选方向。还应当理解的是，附图中列举的和 下面说明书中表述的特定的装置和过程，仅仅是权利要求所限定的实用新型理念的示例性 实施例。因此，除权利要求另有明确地说明外，本实用新型公开的实施例的特定的外形尺寸 和其他物理属性不应视为是限制性的。参照图1，附图标记10总体上表示汽车，该汽车总体上具有前挡风玻璃14和一对挡风玻璃雨刷64和66，并进一步配备有挡风玻璃雨刷系统12来实现本实用新型。雨刷系 统12具有电机，其可操作地与初级枢轴总成联接。雨刷系统12还具有次级枢轴总成。第一 挡风玻璃雨刷与初级枢轴总成耦接。第二挡风玻璃雨刷与次级枢轴总成耦接。最后，雨刷 系统12具有缆索总成，该缆索总成中至少一条缆索与初级枢轴总成和次级枢轴总成联接。 电机能够使初级枢轴总成和第一挡风玻璃雨刷转动。初级枢轴总成的转动在缆索上产生拉 力，缆索拉力使得次级枢轴总成和第二挡风玻璃雨刷产生转动。
汽车10典型地包括能够产生电源的发动机舱和从将发动机舱和乘客舱隔开的阻 燃层的邻近处向上延伸的挡风玻璃14。挡风玻璃雨刷系统12设置在发动机舱内，并使至少 一个，典型地为两个，挡风玻璃雨刷刮片64和66沿着挡风玻璃14的外表面转动。参照附图2和3，挡风玻璃雨刷系统12的一部分，包括初级枢轴总成20，表示为具 有电机18用于驱动该总成并从而驱动雨刷64和66。电机18可与车辆电源(如12V蓄电 池)连接并由其提供动力。电机18通过转动构件，如输出轴或其他转动组件，将电能转化 为纯机械转动。这样的电机18的结构为将电机18与挡风玻璃雨刷系统12的组件直接连 接提供了可能。另外，电机18可以反向转动，排除了对将转动转换为摆动的内部连杆的需 要。然而，可以设想，电机18不可以反向转动，在该情形中可以向电机18提供内部连杆以 提供摆动输出动作。在一个实施例中，如图2-7所示，电机18通过鼓轮驱动器(drum driver) 22直接 与初级枢轴总成20耦接。初级枢轴总成20具有初级鼓轮24，其通过鼓轮驱动器22，与电 机输出一起摆动。初级鼓轮24通过任意合适的紧固件，例如螺钉、螺栓、螺母和/或垫圈， 或它们的任意组合，与初级枢轴26耦接。初级鼓轮24在初级枢轴26中的耦接点处的转动 发生在轴承28内部，以允许初级鼓轮24和初级枢轴26之间的相对运动受到限制。初级枢 轴总成20位于初级枢轴外罩30内部。初级枢轴罩30具有靠近电机18设置的枢轴外罩盖 32，并包括开口 34，其与初级鼓轮驱动器22具有相对相等的尺寸和形状，因而允许鼓轮驱 动器22直接与初级鼓轮24配合。鼓轮驱动器22与初级鼓轮24的配合将电机18与初级 枢轴总成20直接耦接，并使初级鼓轮24和初级枢轴26产生摆动运动。可选地，鼓轮驱动 器22可以是蜗轮(worm gear)，或者与蜗轮连接，能够可旋转地驱动初级鼓轮24。托架36 作为连接面，以便于将枢轴外罩盖32安装在电机18上。靠近托架36边缘的多个孔38允 许通过螺钉、螺栓或任意其他合适的机械紧固件40安装枢轴外罩30和枢轴外罩盖36。初 级枢轴外罩30内还包括衬垫42以有助于制造公差问题。根据一个实施例，初级鼓轮24具有实质上为圆形的部分，但是可以预期的是，根 据另一实施例，该形状可以是螺旋形的。至少一根缆索44与初级鼓轮24连接。在所示实 施例中，两根缆索44与初级鼓轮24连接，并且该连接是通过缆索44的第一端46穿过初级 枢轴外罩30上的孔48实现的。该连接处可以包括防水橡胶垫环，以防止水浸入到初级枢 轴外罩30或缆索44中。每一根缆索44沿与次级枢轴总成50实质上平行的平面延伸。次 级枢轴总成50包括与初级枢轴总成20的组件相似的组件，并且缆索44的第二端52与次 级鼓轮54的连接是通过穿过次级枢轴外罩56的孔实现的，就像缆索44第一端处46与初 级枢轴外罩30的连接的实现方式一样。可以预期的是，多根缆索44可以穿过初级或次级 枢轴外罩30、56的单个孔。如上所述，次级枢轴总成50虽然与初级枢轴总成20相似，但是 不包括与电机或鼓轮驱动器相关联。相反，电机18和鼓轮驱动器22用于通过缆索总成驱动总成20和50，从而排除了对多个电机和驱动器的需求。次级枢轴总成50包括次级鼓轮54，其与次级枢轴58耦接，耦接方式与如上所述的初级鼓轮24和初级枢轴26的耦接方式 相似。另外，次级鼓轮54和次级枢轴58位于次级枢轴外罩56内部，次级枢轴外罩56通过 螺钉、螺栓或其他合适的机械紧固件固定在次级枢轴外罩盖60上。初级枢轴外罩30和次级枢轴外罩56的一端都包括开口 62，该端远离由初级和次 级枢轴外罩盖30、56覆盖的一端。与开口 62邻近的是初级枢轴26和次级枢轴58分别与 第一挡风玻璃雨刷64和第二挡风玻璃雨刷66的耦接。该耦接通过枢轴26、58顶端的螺帽 102实现。与开口 62邻近的还有轴承68和保持器70，保持器70限制雨刷64、66和轴26、 58之间的运动。第一和第二挡风玻璃雨刷64、66通常需要产生不同的擦拭角度，其可以通过给初 级鼓轮24和次级鼓轮54提供不同大小的直径来实现。不同的直径赋予初级枢轴总成20 和次级总成50以不同的旋转角度，并因而使第一和第二挡风玻璃雨刷64、66产生不同的旋 转角度。这允许第二雨刷66比第一雨刷64旋转更大的角度，确保防止由于第二雨刷66的 运动而积聚的水。典型地，在串联系统(tandem systems)中，第一雨刷64会旋转大约90°， 第二雨刷66会旋转大约135°，而在相对的系统(opposed systems)中，第一和第二雨刷 64、66都旋转90°，然而，也可以采用其他的擦拭角度。初级鼓轮24或次级鼓轮54可以包括与至少一个止动特征相关的销72，其位于初 级或次级枢轴外罩30、56内部。当不使用挡风玻璃雨刷系统12时，该止动特征可以用于将 雨刷64、66定位在适当的停靠位置。另外，止动特征可以用于控制擦拭式样的增加和反转 点的擦拭角度限度。缆索44配置为具有一定程度的柔性，从而减轻与用于驱动雨刷系统的刚性构件 有关的封装问题。缆索可以由钢材、金属合金、不锈钢或其他适合在该环境中发挥作用的材 料制成。进一步地，缆索布置可以是一股与自行车刹车线相似的缆索，然而，可以预期的是， 缆索可以编织、捆束、由绳索捆扎而成或配置为其他任何合适的方式。缆索44的直径，一级 采用的股的数量都可以根据雨刷系统的需求而变化。缆索44在第一和第二端46、52处一 级在螺纹接头端102的连接可以包括控制缆索拉力的螺旋弹簧74。可以包括拉力自调整装 置来控制整体系统的拉力。为了在工作中保护缆索44以及增加结构完整性，缆索44可以 由柔性管76包裹。管76可以盘绕成圈或成股，与内部缆索44相似。在该种缆索结构中， 可以在靠近第一和第二端部46、52连接点处包括缆索端盖78。整个缆索总成包括内部缆 索44、外部管76和螺纹接头端100，其与初级和次级鼓轮24、54连接。另外，可以利用推拉 式(push-pull)缆索为缆索44提供类似于门锁使用的锁紧机构，以防止雨刷系统12的意 夕卜运动。工作时，由电机18产生的初级鼓轮24和次级鼓轮54的摆动运动在缆索44上生成 拉力，这样给予次级枢轴总成50以可控制的摆动，从而转动第一和第二挡风玻璃雨刷64、 66，并不要求直接动力以产生这样的摆动。在一个双缆索的实施例中，可以采用不同的结构 产生不同的雨刷运动学属性。图11和12中展示了两个这样的结构。第一结构是平行排 列，产生串联(tandem)的挡风玻璃雨刷运动(如图5和11)。通常需要蝶状或相对的挡风 玻璃雨刷运动，可以通过简单地将缆索44的路径在中间位置交叉(如图7和12)，就可以 产生这样的运动。基于以上描述，每根缆索44上的拉力产生期望的运动。[0032]在一可选实施例中，如图8-10所示，电机18可以可操作地与初级枢轴总成20相 关联，而不是直接地与其耦接。可操作的关联可以通过包括一个或多个额外的鼓轮和缆索 的连接84来实现。这种实施例允许电机18安置在较远位置，而不需要因封装或其他问题 而带来的直接与初级枢轴总成20的耦接。除了具有额外的鼓轮和缆索之外，这样的实施例 包括与图2-7所示的实施例相同的特征，因此采用了相似的附图标记。电机18耦接于第一 额外鼓轮80，如上所述，第一额外鼓轮80与缆索44连接。缆索44延伸以连接至另一个额 外的鼓轮82，该鼓轮82与初级枢轴总成20直接关联，从而提供雨刷系统12的旋转运动，如 上文对第一实施例的描述。如第一实施例，缆索可以设置为不同的结构，以提供不同的挡风 玻璃雨刷64、66的运动学属性，具体为，产生串联的雨刷属性的平行排列(如图8和11)，以 及产生蝶状属性的交叉缆索排列(如图10和12)。因此，挡风玻璃雨刷系统12有利地消除了当封装限制不允 许使用传统的相对或 蝶状连杆时对双电机总成的需求，同时还提供串联雨刷连杆结构的适合的替代结构。另外， 该系统降低了重量，并为不同的车辆提供了简单的构件群组，而没有增加额外的加工成本。应当理解的是，在不脱离本实用新型概念的基础上，可以对上述结构做出变型和 改进，还应当理解的是，除权利要求另有明确相反的语言表述外，本实用新型的概念应当包 含在权利要求中。
权利要求1.一种汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，包含电机，其与初级鼓轮直接耦接，其中电机使初级鼓轮产生转动；初级枢轴，具有第一端和第二端，其在靠近第一端处与初级鼓轮耦接，其中初级鼓轮的 转动使初级枢轴产生转动，其中初级枢轴的第二端与第一挡风玻璃雨刷耦接，并且其中初 级枢轴的转动使第一挡风玻璃雨刷产生转动；次级鼓轮；次级枢轴，具有第一端和第二端，其在靠近次级枢轴的第一端处与次级鼓轮耦接，次级 枢轴第二端与第二挡风玻璃雨刷耦接；以及缆索总成，包含至少一根可操作地与初级鼓轮和次级鼓轮相关联的缆索，其中初级鼓 轮的转动对缆索总成产生牵拉运动，并且其中缆索总成运动使次级鼓轮、次级枢轴和第二 挡风玻璃雨刷产生转动。
2.根据权利要求1所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，电机反转，其中反转的 电机为第一和第二挡风玻璃雨刷提供摆动运动，并且其中电机通过鼓轮驱动器直接与初级 鼓轮耦接，其中鼓轮驱动器为蜗轮。
3.根据权利要求2所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，初级鼓轮和次级鼓轮 为圆形，初级鼓轮具有第一直径，次级鼓轮具有第二直径。
4.根据权利要求2所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，初级鼓轮和至少初级 枢轴的一部分包含在初级枢轴外罩内，其中次级鼓轮和至少次级枢轴的一部分包含在次级 枢轴外罩内，并且其中初级和次级枢轴外罩包括至少一个孔以允许至少一根缆索进入。
5.根据权利要求4所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，初级和次级鼓轮包括 销，其中初级和次级枢轴外罩包括凸起，该凸起与销关联以限制初级和次级鼓轮的转动。
6.根据权利要求2所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，其中电机设置在靠近 次级鼓轮处。
7.根据权利要求2所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，至少一根缆索为柔性 材料，并且缆索总成包括至少一个弹簧。
8.根据权利要求2所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，至少一根缆索包含用 于使次级鼓轮沿第一方向转动的第一缆索和用于使次级鼓轮沿第二方向转动的第二缆索。
9.根据权利要求2所述的汽车挡风玻璃雨刷系统，其特征在于，至少一根缆索包装在 管内。
10.一种雨刷系统，其特征在于，包含电机，其与初级枢轴总成可操作地关联；次级枢轴总成；第一挡风玻璃雨刷，其与初级枢轴总成耦接；第二挡风玻璃雨刷，其与次级枢轴总成耦接；以及缆索总成，其具有至少一根可操作地与初级枢轴总成和次级枢轴总成关联的缆索，其 中电机能够使初级枢轴总成和第一挡风玻璃雨刷转动，其中初级枢轴总成的转动在至少一 根缆索上产生拉力，并且其中至少一根缆索的拉力使次级枢轴总成和第二挡风玻璃雨刷产 生转动。
11.根据权利要求10所述的雨刷系统，其特征在于，电机反转，其中反转电机为第一和第二挡风玻璃雨刷提供摆动运动。
12.根据权利要求11所述的雨刷系统，其特征在于，初级枢轴总成包括初级鼓轮，次级 枢轴总成包括次级鼓轮，其中初级鼓轮和次级鼓轮为圆形，初级鼓轮具有第一直径，次级鼓轮具有第二直径。
13.根据权利要求12所述的雨刷系统，其特征在于，至少初级枢轴总成的一部分包含 在初级枢轴外罩内，至少次级枢轴的一部分包含在次级枢轴外罩内，并且其中初级和次级 枢轴外罩包括至少一个孔以允许至少一根缆索进入。
14.根据权利要求13所述的雨刷系统，其特征在于，初级和次级鼓轮包括销，其中初级 和次级枢轴外罩包括凸起，该凸起与销关联以限制初级和次级鼓轮的转动。
15.根据权利要求11所述的雨刷系统，其特征在于，电机可操作地与次级枢轴总成关联。
16.根据权利要求11所述的雨刷系统，其特征在于，至少一根缆索为柔性材料，并且缆 索总成包括至少一个弹簧。
17.根据权利要求11所述的雨刷系统，其特征在于，至少一根缆索包装在管内。
18.根据权利要求12所述的雨刷系统，其特征在于，电机设置在远端位置，其中电机和 初级枢轴总成之间的可操作的关联包含与初级枢轴总成关联的第三鼓轮，与电机直接耦接 的第四鼓轮，以及至少一根与第三和第四鼓轮可操作地关联的缆索。
19.根据权利要求11所述的雨刷系统，其特征在于，至少一根缆索包含用于使次级枢 轴总成沿第一方向转动的第一缆索和用于使次级鼓轮沿第二方向转动的第二缆索。
专利摘要本实用新型公开一种具有直接驱动鼓轮和缆索总成的汽车挡风玻璃雨刷系统。该系统具有与初级枢轴总成可操作地关联的电机，还包括次级枢轴总成。第一挡风玻璃雨刷与初级枢轴总成耦接，并且第二挡风玻璃雨刷与次级枢轴总成耦接。该系统包括缆索总成，其具有至少一根与初级枢轴总成和次级枢轴总成可操作地关联的缆索，其中电机能够使初级枢轴总成和第一挡风玻璃雨刷转动，其中初级枢轴总成的转动在至少一根缆索上产生拉力，并且其中至少一根缆索的拉力使次级枢轴总成和第二挡风玻璃雨刷产生转动。
文档编号B60S1/20GK201863803SQ201020278058
公开日2011年6月15日 申请日期2010年7月29日 优先权日2009年8月3日
发明者安德烈·斯库拉, 布拉德雷·纳皮尔·多曼, 希瑟·M·弗洛雷斯, 约瑟·玛丽亚·加西亚·克雷斯波 申请人:福特全球技术公司