專利名稱：帶有擋風(fēng)板的刮水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的刮水器，特別是涉及可有效地抑制汽車高速行駛時(shí)由于風(fēng)壓等因素作用而帶來(lái)刮水器性能降低的裝置，以及用于可顯著地提高刮水器空氣動(dòng)力特性的裝置。
背景技術(shù)：
為了抑制高速時(shí)由于風(fēng)壓作用而帶來(lái)的汽車刮水器刮拭性能的降低，曾經(jīng)使用了很多的裝置。下面列出了所使用的各種裝置一種帶有板狀刮片的裝置，一種通過(guò)在片狀外形上形成一部分桿來(lái)產(chǎn)生部分向下的風(fēng)壓力的裝置，一種包括一個(gè)擋風(fēng)板和一個(gè)部件的裝置，所示擋風(fēng)板用于防護(hù)沖擊橡膠刮片的氣流，在所述部件上所的擋風(fēng)板下表面和玻璃表面之間的距離確定成為在氣流前部處大于在氣流后部處，以便在擋風(fēng)板下表面和玻璃表面之間產(chǎn)生負(fù)壓。
這些裝置顯示在

圖14(DE3139444)、圖15(DE3532536)和圖16(FR262128)中，這些裝置和其類似裝置作為典型的現(xiàn)有技術(shù)而引用，所有的這些裝置可在汽車以150km/h左右的速度也就是普通速度要求下所獲得的高速進(jìn)行行駛時(shí)，而較好地進(jìn)行工作，而在汽車以200km/h左右的速度也就是現(xiàn)在的普通運(yùn)行速度條件下運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)裝置就難令人滿意地進(jìn)行工作。
圖14中的裝置通過(guò)擋風(fēng)板2來(lái)使打在橡膠刮片1上的氣流偏轉(zhuǎn)，擋風(fēng)板2設(shè)置在其可防護(hù)橡膠刮片1的位置上，但由于擋風(fēng)板2的區(qū)域較小，它不能防護(hù)住橡膠刮片1。此外，流過(guò)桿之間空間的氣流會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致有效推力的不足，因此，在高速運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的問題不會(huì)獲得基本滿意的解決。
對(duì)于圖15中的裝置，主叉臂側(cè)壁的底邊3以具有特定傾角的阻流板的形式進(jìn)行延伸，但其也帶來(lái)一個(gè)問題，就是由于在阻流板上表面上部的氣流沖擊主叉臂的側(cè)壁，不能產(chǎn)生足夠的推力，流速降低，同時(shí)在阻流板下表面上流動(dòng)的氣流與桿等件相互干擾，妨礙了氣流的平滑流動(dòng)。
對(duì)于圖16中的裝置，擋風(fēng)板4的下表面和玻璃表面5之間的距離，在氣流前部處大于在氣流后部處，因此，在擋風(fēng)板4的下表面和玻璃表面5之間形成負(fù)壓。這種方法所產(chǎn)生的問題是如果擋風(fēng)板4不設(shè)置在較低的位置上，它就沒有效果，如果將擋風(fēng)板作得較寬以求較好效果，擋風(fēng)板4就會(huì)與彎曲的玻璃表面或風(fēng)窗架相互干涉。

發(fā)明內(nèi)容
在上述傳統(tǒng)的裝置中，采取措施來(lái)制成在汽車高速行駛時(shí)提高刮水器性能的裝置，在氣流平行地沖擊玻璃表面的假設(shè)基礎(chǔ)上，無(wú)論是擋風(fēng)板或阻流板的前側(cè)(圖中的上表面)還是后側(cè)(圖中的下表面)的空氣動(dòng)力特性都得到了考慮。相反，本發(fā)明假設(shè)氣流碰到刮水器時(shí)氣流就向上偏轉(zhuǎn)，從空氣動(dòng)力特性的觀點(diǎn)看，考慮了氣流作用于擋風(fēng)板的兩個(gè)相對(duì)表面上。因此，獲得了最有效的空氣動(dòng)力結(jié)構(gòu)。
在用于汽車的刮水器中，擋風(fēng)板通過(guò)一個(gè)窄的支承件支承在主叉臂上，這樣，如圖3所示，其側(cè)表面位于氣流的前部，可由氣流分隔部分、沿氣流的承壓表面部分和氣流溢流部分構(gòu)成，所述氣流分隔部分可在氣流的后側(cè)形成一個(gè)水溢流區(qū)(water-weir area)，所述承壓表面部分可產(chǎn)生向下的力，所述氣流溢流部分可產(chǎn)生低速流動(dòng)的氣流。位于氣流前部的氣流分隔部分的底邊與風(fēng)擋之間的距離H大于橡膠刮片的高度h，此外，擋風(fēng)板的上述氣流溢流部分頂邊與主叉臂的距離S之間存在下述關(guān)系1＞(S/H)≥(1/5)，最好是1＞(S/H)≥(1/4)。
沿風(fēng)擋流動(dòng)的氣流通過(guò)在擋風(fēng)板頂端的氣流分隔部分作用而分成上下兩部分支流。上支流沿承壓表面部分流動(dòng)，并向上升起，同時(shí)其流速因溢流部分的作用而降低，而下支流在承壓表面部分的下部利用氣流分隔部分后面所產(chǎn)生的水溢流區(qū)而部分地形成虛擬的刮片表面(virtualblade surface)。大部分下支流改變了其向上的流動(dòng)方向，同時(shí)其沿虛擬的刮片表面和溢流部分的后表面流動(dòng)來(lái)增大其流速。然后，從擋風(fēng)板溢流部分上端和主叉臂的側(cè)壁之間的空間流過(guò)。因此，作用于擋風(fēng)板承壓表面部分上表面的壓力增大，并獲得降低的表面壓力，從而產(chǎn)生向下的力(也就是，作用于風(fēng)擋的力)。
附圖簡(jiǎn)介下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1是本發(fā)明帶有擋風(fēng)板的刮水器的頂視圖；圖2是本發(fā)明帶有擋風(fēng)板的刮水器的側(cè)視圖；圖3是圖1沿3-3的截面簡(jiǎn)圖；圖4所示的是本發(fā)明的產(chǎn)品和現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品之間在風(fēng)速和升力方面的比較；圖5所示的是本發(fā)明的產(chǎn)品和現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品之間在刮拭限制速度方面的比較；圖6所示的是距離H和升力之間的關(guān)系；圖7所示的是在本發(fā)明裝置中距離S和高度H的比值(S/H)與升力之間的關(guān)系；圖8所示的是本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例；圖9所示的是另一個(gè)實(shí)施例，也就是，圖8所示實(shí)施例的一種改進(jìn)形式；圖10所示的是又一個(gè)實(shí)施例，也就是，圖8所示實(shí)施例的一種進(jìn)一步的改進(jìn)形式；圖11所示的是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式；圖12所示的是另一個(gè)實(shí)施例，也就是，圖11所示實(shí)施例的一種改進(jìn)形式；圖13所示的是又一個(gè)實(shí)施例，也就是，圖11所示實(shí)施例的一種進(jìn)一步的改進(jìn)形式；圖14所示的是已知例；圖15所示的是另一種已知例；圖16所示的是又一種已知例；最佳實(shí)施例圖1和2是本發(fā)明典型實(shí)施例的帶有擋風(fēng)板的刮水器的頂視圖和側(cè)視圖。在這些圖中，本發(fā)明的帶擋風(fēng)板的刮水器10包括主叉臂12、輔助桿14、多個(gè)叉架16以及橡膠刮片18，主叉臂12在其中部具有可與刮水器臂連接的連接器，輔助桿14樞轉(zhuǎn)地支承在主叉臂的兩個(gè)相對(duì)端部，每個(gè)叉架16樞轉(zhuǎn)地支承在所述輔助桿14的一個(gè)端部或兩個(gè)相對(duì)端部處，并有夾爪，所述橡膠刮片18由該夾爪夾緊，橡膠刮片18用來(lái)刮拭如擋風(fēng)玻璃等玻璃表面20(見圖3)。另外，刮水器還包括擋風(fēng)板22，設(shè)置在主叉臂12氣流的前面。
該擋風(fēng)板22通過(guò)沖壓制成，例如，為了與上述主叉臂12形成整體，擋風(fēng)板22通過(guò)窄的支承件24與主叉臂12相聯(lián)。顯然，也可通過(guò)模壓的方式來(lái)形成擋風(fēng)板22，例如，使用與主叉臂12分離的樹脂或鐵片，然后用預(yù)定的裝置將擋風(fēng)板22與主叉臂12連接在一起。
如沿圖1的3-3所剖的圖3所示，本發(fā)明的擋風(fēng)板22的截面形狀由氣流分隔部分26、承壓表面部分28和氣流溢流部分30構(gòu)成，氣流分隔部分26用來(lái)使氣流分隔成兩個(gè)支流部分，承壓表面部分28設(shè)置在氣流分隔部分26上部，氣流溢流部分30設(shè)置在承壓表面部分28上部。由于需要擋風(fēng)板22在非常高速的狀態(tài)下承受氣流沖擊，因此，擋風(fēng)板必須通過(guò)盡可能多的支承件24可靠地固定在主叉臂12上，以避免可能的損壞。同時(shí)，需要大量的空氣流過(guò)擋風(fēng)板22和主叉臂12之間的間隙，這樣，就必須使所制成的支承件24的形狀和數(shù)量不干擾氣流的流動(dòng)。在圖示的實(shí)施例中，模壓而成的兩個(gè)支承件24中的每一個(gè)都具有大致成圓形的形狀，并與擋風(fēng)板22和主叉臂12成為一體。
如圖3所示，擋風(fēng)板22的頂邊距主叉臂12的側(cè)面位置有一定的預(yù)定距離S。擋風(fēng)板22氣流分隔部分26的底邊到玻璃表面20的距離H大于橡膠刮片18的高度h。此外，為了在擋風(fēng)板22承壓表面部分28的底面?zhèn)刃纬韶?fù)壓的水溢流部分，使擋風(fēng)板22靠近玻璃表面20一側(cè)，在上述擋風(fēng)板22的距離S和距離H之間存在下述關(guān)系1＞(S/H)≥(1/5)，最好是1＞(S/H)≥(1/4)。同時(shí)，圖3中的符號(hào)Ho表示從玻璃表面20到主叉臂12的頂邊部分的高度尺寸。
所述氣流分隔部分26由大致與玻璃表面20成直角的延伸部分構(gòu)成，該延伸部分的長(zhǎng)度為幾個(gè)毫米。當(dāng)本發(fā)明裝有擋風(fēng)板的刮水器10刮拭玻璃表面20時(shí)，氣流分隔部分可將沿玻璃表面流動(dòng)的氣流分隔成繞擋風(fēng)板22的上下支流。氣流分隔部分26還可以形成另外方式，它從承壓表面部分28的底邊形成角彎曲的截面形狀。另外，該氣流分隔部分26可伸向圖8-13所示的刮水器側(cè)，以提高擋風(fēng)板22的剛性，其頂端在承壓表面部分28下面可形成一個(gè)負(fù)壓的水溢流區(qū)。承壓表面部分28可從氣流分隔部分26的上端起相對(duì)于與玻璃表面20平行的表面形成夾角θ1，且其延伸長(zhǎng)度為L(zhǎng)1。夾角θ1最好是0°-30°。氣流溢流部分30可從承壓表面部分28的上端起相對(duì)于承壓表面部分28的延長(zhǎng)線形成夾角θ2，且其延伸長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。夾角θ2最好是30°-90°。而且最好L1和L2之間存在的關(guān)系是L1≥L2。在擋風(fēng)板22的截面形狀中，承壓表面部分28和氣流溢流部分30通過(guò)小半徑的曲線相互連接，以避免阻礙高速流動(dòng)的氣流。
在本發(fā)明中，擋風(fēng)板22的長(zhǎng)度最好是刮水器長(zhǎng)度的至少三分之一或更多，否則，不能使擋風(fēng)板有效地推靠在刮水器上。在該例中，盡管擋風(fēng)板沿其長(zhǎng)度的中部最好是與刮水器長(zhǎng)度的中心相重合，但是即使擋風(fēng)板長(zhǎng)度的中部略微從刮水器長(zhǎng)度的中心偏向頂端部分側(cè)也可獲得所需要的效果。其原因是在頂端部分側(cè)存在相當(dāng)大的氣流擾動(dòng)。
在上述實(shí)施例中，沿玻璃表面也就是沿風(fēng)擋玻璃20流動(dòng)的氣流通過(guò)擋風(fēng)板22的氣流分隔部分26而被分離成上下兩部分支流。上支流沿承壓表面部分28流動(dòng)。然后，該支流的流速經(jīng)溢流部分30而提高，并向上升到溢流部分30之上，同時(shí)向下(向玻璃表面?zhèn)?推承壓表面部分28而向后流動(dòng)。另一方面，由于在氣流分隔部分26的后部有寬的水溢流區(qū)存在，氣流的下支流在承壓表面部分28的下部形成虛擬的刮片表面。大部分下支流的流速提高了，同時(shí)其沿虛擬的刮片表面流動(dòng)，并且溢流部分30的后表面改變其流動(dòng)方向。下支流使該溢流區(qū)成為負(fù)壓區(qū)，并經(jīng)擋風(fēng)板溢流部分30的上端和主叉臂12側(cè)壁之間的間隙S以快速流出。這樣，增大的壓力作用于擋風(fēng)板22承壓表面部分28的上表面，而下表面則承受減小的壓力作用。通過(guò)這種方式，擋風(fēng)板22，因此刮水器10就承受向下(向玻璃表面)的作用力。
圖4顯示了使用小的風(fēng)洞裝置而獲得的本發(fā)明實(shí)施例和圖14所示現(xiàn)有技術(shù)裝置的測(cè)量結(jié)果。如圖所示，在所有的車速情況下，本發(fā)明裝置中有效的升力僅僅是現(xiàn)有技術(shù)裝置升力的25％，這就意味著就向玻璃表面上作用的推力而言，通過(guò)本發(fā)明獲得了顯著的改進(jìn)。
圖5顯示了在一個(gè)實(shí)際試驗(yàn)的車上使用風(fēng)洞而獲得的由于進(jìn)行刮拭操作而造成的車速限制值的評(píng)估結(jié)果，其中，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例和圖14所示的現(xiàn)有技術(shù)的裝置之間作了比較。這里所用的刮拭操作的最大車速表示由于汽車行駛時(shí)的風(fēng)壓作用而使刮水器離開玻璃表面而不再正常地刮拭玻璃表面的車速，因此，妨礙了司機(jī)的正常操作，并使司機(jī)產(chǎn)生危險(xiǎn)的感覺?，F(xiàn)有技術(shù)裝置的刮拭操作的車速限制為140km/h，對(duì)于實(shí)際車輛風(fēng)洞，本發(fā)明裝置在最大車速限制為180km/h的情況下可保持足夠的刮拭特性，顯示了很大的不同。
圖6所示的是從擋風(fēng)板底邊到玻璃表面的距離H與升力之間的關(guān)系。高度H若不大于橡膠刮片的高度h升力會(huì)突然增大，而如果高度H大于高度Ho，升力就會(huì)減小。
圖7所示的是從擋風(fēng)板22的頂邊到主叉臂12的側(cè)部的距離S與從擋風(fēng)板的底邊到玻璃表面的距離H之間的比值相對(duì)于升力之間的關(guān)系。升力會(huì)增大，除非比值(S/H)小于1，而在比值(S/H)小于1/5時(shí)升力會(huì)增大。
圖8-13示出本發(fā)明擋風(fēng)板另外的實(shí)施例。這些實(shí)施例示出氣流分隔部分26的頂端向刮水器側(cè)伸出。在圖8所示的實(shí)施例中，圖3的氣流分隔部分26具有平行于玻璃表面向刮水器延伸的延伸部分。該延伸部分延伸到不會(huì)阻礙氣流流動(dòng)的其一位置處。圖9是圖8實(shí)施例的改型，使延伸部分的頂端略微向上彎曲，以保證氣流平滑流動(dòng)。圖10與圖9類似，只是延伸部分的頂端以鈍角形式向上彎曲，這樣不會(huì)干擾氣流流動(dòng)。在圖11中，延伸部分平行于承壓表面部分28。再者，延伸部分的頂端位于不會(huì)阻礙氣流流動(dòng)位置。圖12與圖11類似，只是延伸部分的頂端略微向上彎曲，以保證氣流平滑流動(dòng)。圖13與圖12類似，只是延伸部分的頂端以鈍角形式向上彎曲，這樣不會(huì)干擾氣流流動(dòng)。
在本發(fā)明中，溢流區(qū)產(chǎn)生于承壓表面部分之下，且溢流區(qū)可用于形成一個(gè)虛擬刮片表面以獲得足夠的效果。作為一種選擇，通過(guò)使氣流分隔部分的頂端沿相對(duì)于氣流的后部方向，也就是承壓表面部分的向下的方向延伸，并控制溢流區(qū)使其具有所需要的形狀，從而來(lái)獲得進(jìn)一步顯著的效果。
同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，擋風(fēng)板通過(guò)沖壓操作而制成一個(gè)整體的模壓件，但擋風(fēng)板也可由樹脂材料制成，窄的支承件可單獨(dú)制成，然后再連接到主叉臂上。
實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)產(chǎn)生打到刮水器上而偏轉(zhuǎn)的氣流，同時(shí)使擋風(fēng)板的上下承壓表面之間產(chǎn)生不同的速度，并因此而在這兩個(gè)表面之間形成基本上不同的壓力，這樣就在向下的方向上，也就是朝著玻璃表面的方向產(chǎn)生較大的力，減小升力。因此，本發(fā)明滿足了對(duì)高性能刮水器的高水準(zhǔn)需求。此外，由均勻厚度的片狀材料而制成有其截面構(gòu)形擋風(fēng)板，因此而減小了額外成本。
權(quán)利要求
1.一種用于汽車的刮水器，包括擋風(fēng)板，所述擋風(fēng)板設(shè)置在氣流的前部，并通過(guò)一個(gè)寬度較窄的支承件支承就位在主叉臂上，其中，所述刮水器包括所述擋風(fēng)板，所述擋風(fēng)板具有這樣的截面形狀，即其可由板狀的承壓表面部分、氣流溢流部分和氣流分隔部分構(gòu)成，所述承壓表面部分設(shè)置在氣流方向上以產(chǎn)生向下的力，所述氣流溢流部分從所述承壓表面部分的后端延伸，以降低氣流速度，所述氣流分隔部分從所述承壓表面部分的端部向下延伸，以便在承壓表面部分下部形成一個(gè)水溢流部分，擋風(fēng)板的所述氣流分隔部分的底邊與風(fēng)擋玻璃之間的距離H大于橡膠刮片的高度h，而且，所述高度H與擋風(fēng)板的所述氣流溢流部分頂端和主叉臂之間的間隙S之間存在下述關(guān)系1＞(S/H)≥(1/5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車刮水器，其中，擋風(fēng)板的所述氣流分隔部分的底邊與玻璃表面之間的距離H大于橡膠刮片的高度h，而且，所述高度H與所述氣流分隔部分頂端和主叉臂之間的間隙S之間存在下述關(guān)系1＞(S/H)≥(1/4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車刮水器，其中，在擋風(fēng)板截面中，承壓表面部分的長(zhǎng)度L1和氣流溢流部分的長(zhǎng)度L2之間所存在的關(guān)系是L1≥L2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車刮水器，其中，承壓表面部分與玻璃表面所形成的夾角θ1的范圍是0°-30°，氣流溢流部分與承壓表面部分所形成的相對(duì)夾角θ2的范圍是30°-90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車刮水器，其中，所述氣流分隔部分呈直線或彎曲形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車刮水器，其中，所述承壓表面部分和所述氣流分隔部分通過(guò)在擋風(fēng)板截面處小曲線相互連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車刮水器，其中，氣流分隔部分具有沿刮水器側(cè)方向延伸的頂端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的汽車刮水器，其中，擋風(fēng)板的長(zhǎng)度至少是刮水器長(zhǎng)度的三分之一或更多。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車刮水器，其中，擋風(fēng)板長(zhǎng)度的中部大致與刮水器長(zhǎng)度的中部相一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車刮水器，其中，擋風(fēng)板長(zhǎng)度的中部設(shè)置成從刮水器長(zhǎng)度的中部偏向頂端一側(cè)。
全文摘要
一種汽車刮水器10,其包括擋風(fēng)板22,所述擋風(fēng)板設(shè)置在氣流的前部,并通過(guò)一個(gè)寬度較窄的支承件支承就位于主叉臂上,其中,所述刮水器包括所述擋風(fēng)板,所述擋風(fēng)板具有這樣的截面形狀,即:它可由板狀承壓表面部分28、氣流溢流部分30和氣流分隔部分26構(gòu)成,所述承壓表面部分設(shè)置在氣流方向上以產(chǎn)生向下的力,所述氣流溢流部分從所述承壓表面部分的后端延伸,以降低氣流速度,所述氣流分隔部分從所述承壓表面部分的端部向下延伸,以便在承壓表面部分下部形成水溢流部分,擋風(fēng)板22的所述氣流分隔部分26的底邊與風(fēng)擋玻璃20之間的距離H大于橡膠刮片18的高度h,而且,所述高度H與擋風(fēng)板22的所述氣流溢流部分30頂端和主叉臂12之間的間隙S之間存在下述關(guān)系:1>(S/H)≥(1/5)。
文檔編號(hào)B60S1/38GK1271317SQ98809518
公開日2000年10月25日 申請(qǐng)日期1998年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月25日
發(fā)明者原嶋光夫 申請(qǐng)人:日本雨刷片股份有限公司