Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАБОТЫ СКРЕБКОВОГО ОЧИСТИТЕЛЯ

Изобретение касается, преимущественно, очистителей прозрачных в оптическом диапазоне поверхностей кокпитов транспортных средств и расположенных на транспортных средствах излучателей и/или приемников оптического излучения, содержащих, по меньшей мере, одну совершающую колебательные движения щетку.

Для наглядности иллюстрирования характерную для массового автомобилестроения конструкцию щетки условимся считать покоящейся на следующих допущениях.

Щетка снабжена очищающим элементом, который представляет собой подпружиненный к очищаемой поверхности эластичный, поперечное сечение которого много меньше его длины, триплет, включающий в себя выполненные заедино базис, рессору и перо, где базис расположен на некотором удалении от очищаемой поверхности, перо содержит буферную, расположенную со стороны базиса, и скребковую, располагаемую на очищаемой поверхности, части, рессора расположена между базисом и буферной частью пера.

Для ситуации, когда подпружинивающая триплет нагрузка отсутствует, его поперечный профиль представляет собой симметричную фигуру, в которой поперечное сечение базиса и рессоры суть прямоугольники, поперечное сечение буферной части пера суть трапеция, большее основание которой расположено со стороны базиса параллельно двум его граням, а боковые стороны равны, поперечное сечение скребковой части пера суть прямоугольник, примыкающий к короткому основанию буферной части пера. При этом площадь поперечного сечения рессоры меньше площади поперечного сечения базиса и буферной части пера. Бесконечное множество поперечных сечений триплета суть конгруэнтные фигуры.

Изложенное выше позволяет отойти от рассматривания взаимодействия объемных деталей, каковыми являются и постулированный триплет и очищаемая поверхность, часто - поверхность оболочки, к анализу поведения плоских наглядных моделей на гладких расположенных на плоскости кривых.

Продольное поведение триплета хорошо иллюстрируется поведением его продольной модели на гладкой кривой, которые получены ортогональным проецированием на плоскость продольных ребер триплета и лежащего непосредственно под его скребковой частью профиля очищаемой поверхности (характерно для п.п.4, 5 и 7, 8 формулы).

Поперечное поведение триплета хорошо иллюстрируется поведением его поперечной модели на лекальной кривой, которые получены ортогональным проецированием на плоскость поперечного профиля триплета и профиля очищаемой поверхности, лежащего на траектории движения модели (характерно для п.п.1, 2, 3 и 6 формулы).

Для поперечной модели. Учитывая, что при нагружении, тем более при движении, триплета его поперечный профиль перестает быть симметричным, а также то, что базис в реально существующих конструкциях щеток представляет собой принудительно удерживаемый в поперечном плане посредством дополнительных элементов щетки элемент, целесообразно использовать понятие - ось симметрии базиса. При этом будем иметь в виду, что ось симметрии базиса при отсутствии подпружинивания триплета к очищаемой поверхности совпадает с осью симметрии поперечного профиля триплета. Учитывая, что при буксировке триплета по очищаемой поверхности последний совершает колебательные движения для характеристики поведения, в частности, его базиса, целесообразно также использовать понятия набегающего и сбегающего плеч, которые расположены по разные стороны от оси симметрии базиса, где набегающее плечо суть плечо, расположенное в направлении буксировки триплета, а сбегающее плечо суть плечо, противолежащее направлению буксировки триплета. Учитывая динамический характер поведения триплета уместно также использовать такое понятие как «перекладка» пера под которым будем понимать зеркальное изменение положения пера относительно оси симметрии базиса после изменения направления буксировки триплета.

Из материалов к патентам US 2795809, US 2901765 известны очистители, которые содержат хотя бы одну совершающую колебательные движения щетку с подпружиненным к очищаемой поверхности очищающим элементом. Очищающий элемент любого из этих очистителей представляет собой изготовленный зацело эластичный триплет, включающий в себя отстоящий от очищаемой поверхности базис, располагаемое скребковой частью на очищаемой поверхности перо, связанные посредством рессоры. Упомянутые очистители реализуют способ работы, заключающийся в том, что при буксировке триплета по очищаемой поверхности базис устанавливается и удерживается так, чтобы его подпружинивание к очищаемой поверхности было равномерным на всей длине триплета (продольная модель).

Из материалов к патенту ЕР 0021914 известен очиститель, который также содержит хотя бы одну совершающую колебательные движения щетку с подпружиненным к очищаемой поверхности очищающим элементом. Очищающий элемент этого очистителя также представляет собой изготовленный зацело эластичный триплет, включающий в себя отстоящий от очищаемой поверхности базис, располагаемое скребковой частью на очищаемой поверхности перо, связанные посредством рессоры. Описанный в патенте ЕР 0021914 очиститель реализует принятый за прототип метод, заключающийся в следующем: при буксировке триплета по очищаемой поверхности базис устанавливается и удерживается так, чтобы на значительной части траектории движения щетки его набегающее и сбегающее плечи были равномерно дистанцированы от очищаемой поверхности, иными словами, чтобы ось симметрии любого из его поперечных сечений являлась нормалью к очищаемой поверхности (поперечная модель).

Исключительное акцентирование внимания на продольном поведении триплета (продольная модель) - игнорирование поперечной юстировки пера относительно очищаемой поверхности приводит к низкому качеству очистки очищаемой поверхности. Исключительное акцентирование внимания на поперечном поведении триплета (поперечная модель) - игнорирование продольной юстировки триплета относительно очищаемой поверхности приводит к низкому качеству очистки очищаемой поверхности. В современных системах скребковых очистителей используют оба метода одновременно. Однако даже интегрированный способ работы скребкового очистителя грешит низким качеством очистки очищаемой поверхности в достаточно широких зонах, где происходит «перекладка» пера триплета.

Задача изобретения - сокращение длительности процесса «перекладки» пера триплета, уменьшение ширины зоны «перекладки» пера.

Задача решается в скребковом очистителе, содержащем хотя бы одну совершающую колебательные движения щетку с подпружиненным к очищаемой поверхности очищающим элементом, где очищающий элемент суть изготовленный зацело эластичный триплет, содержащий базис, выполненный отстоящим от очищаемой поверхности, перо, располагаемое скребковой частью на очищаемой поверхности, и связывающую их рессору.

Задача решается в способе, заключающемся в следующем: при буксировке триплета по очищаемой поверхности, по меньшей мере, на части траектории движения щетки базис устанавливается и удерживается так, чтобы его набегающее и сбегающее плечи были в пределах люфтов щетки одинаково дистанцированы от очищаемой поверхности, иными словами, базис устанавливается и удерживается так, чтобы ось симметрии любого из его поперечных сечений являлась нормалью к очищаемой поверхности.

Задача решается тем, что при приближении триплета к любому из конечных положений щетки набегающее плечо базиса постепенно несколько отводят (отдаляют) от очищаемой поверхности, а сбегающее плечо базиса соразмерно приближают к очищаемой поверхности. При этом осуществляемый при приближении триплета к любому из конечных положений щетки процесс отдаления/приближения соответственно набегающего/сбегающего плеч базиса относительно очищаемой поверхности ведут до характерного для крайнего места расположения щетки положения, когда геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности нормаль составят угол, величина которого не превышает 10 градусов. После смены направления буксировки триплета состояние нарушенной эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса к очищаемой поверхности поддерживают, по меньшей мере, до момента перекладки пера триплета, после чего состояние эквидистантности плеч базиса относительно очищаемой поверхности восстанавливают.

Если профиль очищаемой поверхности позволяет, то задача может быть решена следующим образом: состояние эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса триплета к очищаемой поверхности устанавливают для некоторого промежуточного, расположенного между конечными положениями щетки положения триплета и на достаточно узком участке на очищаемой поверхности. По мере буксировки триплета в направлении от его промежуточного положения на очищаемой поверхности, где плечи базиса эквидистантны к очищаемой поверхности, к любому из крайних положений щетки, набегающее плечо базиса постепенно отдаляют от очищаемой поверхности, а сбегающее плечо базиса соразмерно приближают к очищаемой поверхности, постепенно доводя базис до характерного для конечного расположения щетки положения, при котором геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности нормаль составляют угол, величина которого не превышает 10 градусов. При буксировке триплета в направлении от любого из крайних положений щетки к промежуточному положению набегающее плечо базиса постепенно отдаляют от очищаемой поверхности, а сбегающее плечо базиса соразмерно приближают к очищаемой поверхности до восстановления состояния эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса к очищаемой поверхности в промежуточном между конечными положениями щетки положении триплета на очищаемой поверхности.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На Фиг.1 проиллюстрирован подпадающий под пункт 6 формулы вариант реализации способа работы скребкового очистителя.

На Фиг.2 проиллюстрирован вариант устройства, реализующего подпадающий под пункт 1 формулы способ работы скребкового очистителя.

В случае, если очищаемая поверхность 1, обладает относительно небольшой кривизной или для очистителей с небольшой площадью очищаемой поверхности подпадающий под пункт 6 формулы способ работы скребкового очистителя может быть реализован в установленном, например, на автомобиле скребковом очистителе, включающем в себя, для упрощения излагаемого материала, один вал 2 привода, который может совершать возвратно вращательное движение относительно своей продольной геометрической оси, один рычаг (не показан), состоящий из двух шарнирно сочлененных колен, одно из которых жестко связано с валом привода, а другое подпружинено к очищаемой поверхности, а также прижимаемую к очищаемой поверхности посредством подпружиненного колена рычага буксируемую посредством рычага по очищаемой поверхности одну щетку 3, шарнирно сочлененную с подпружиненным коленом рычага. Щетка 3 снабжена очищающим элементом 4, посредством которого она и контактирует с очищаемой поверхностью 1. Очищающий элемент 4 представляет собой эластичный, поперечное сечение которого много меньше его длины, триплет, включающий в себя выполненные заедино постулированные, для наглядности, базис 5, рессору 6 и перо 7. Базис 5 расположен на некотором удалении от очищаемой поверхности 1 и содержит меняющиеся ролями в зависимости от направления буксировки триплета набегающее и сбегающее плечи, перо 7 содержит буферную 8, расположенную со стороны базиса 5, и скребковую 9, располагаемую на очищаемой поверхности 1, части, рессора 6 расположена между базисом 5 и буферной частью 8 пера 7.

Продольное позиционирование триплета на очищаемой поверхности (продольная модель) не касается методов решения поставленной в изобретении задачи. Поэтому условимся считать, что задача позиционирования (по длине) триплета на очищаемой поверхности решена за пределами заявляемого способа и для любого положения щетки на очищаемой поверхности, т.е. как для набегающего, так и для сбегающего плеч базиса, характерно одинаковое в пределах люфтов щетки дистанцирование от очищаемой поверхности по всей длине триплета.

Для описания сути заявляемого будем опелировать к поперечной модели поведения постулированного триплета. При этом конструкции очистителей, предусматривающие для щетки наличие положения длительного покоя, в котором щетка может быть неограниченно долго дистанцирована от очищаемой поверхности или, по меньшей мере, разгружена от прижимающей ее к очищаемой поверхности силы, чтобы не загромождать описание, также рассматривать не будем.

В упомянутом очистителе положение вала 2 привода относительно очищаемой поверхности 1 задается конструктивно исходя из требования, чтобы в любом из возможных крайних (конечных) мест расположения щетки (парковое положение щетки или положение щетки в конце рабочего хода) на очищаемой поверхности 1 для триплета выполнялось условие: находящееся со стороны разрешенного направления движения щетки, для любого ее крайнего места расположения, плечо базиса 5 должно быть расположено ближе к очищаемой поверхности 1, нежели его второе, оппозитное, относительно оси симметрии базиса плечо. При этом геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности нормаль должны составить угол, величина которого не превышает 10 градусов и зависит от многих факторов: степени выгнутости очищаемой поверхности 1, длины и амплитуды качания рычага (не показан), длины триплета (очищающего элемента 4), геометрических параметров поперечного профиля триплета, материала триплета, а также диапазона климатических условий, в которых должен (может) работать очиститель.

Реализация предлагаемого способа работы скребкового очистителя в данном случае обусловлена профилем (выпуклостью) очищаемой поверхности 1, геометрическими характеристиками рычага (не показан), щетки 3, а также конструктивным положением вала 2 привода относительно очищаемой поверхности 1 и происходит следующим образом: при нахождении щетки в парковом положении находящееся со стороны разрешенного направления движения щетки в сторону положения щетки в конце ее рабочего хода плечо базиса 5 должно быть расположено ближе к очищаемой поверхности 1, нежели его второе, оппозитное, относительно оси симметрии базиса плечо. При этом геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности нормаль составляют угол, величина которого не превышает 10 градусов.

При буксировке щетки 3 (очищающего элемента 4 или триплета) в направлении из паркового к конечному (в конце рабочего хода) положению набегающее плечо базиса 5 постепенно отдаляют от очищаемой поверхности 1, а сбегающее плечо базиса 5 соразмерно приближают к очищаемой поверхности 1 до достижения состояния эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса 5 к очищаемой поверхности 1. Состояние эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса 5 к очищаемой поверхности 1 достигается в некотором промежуточном между конечными (парковым и в конце рабочего хода) положениями щетки положении триплета на очищаемой поверхности 1. Ширина зоны, где набегающее и сбегающее плечи базиса 5 эквидистантны, в пределах люфтов щетки 3 относительно очищаемой поверхности 1 в большей мере зависит от профиля очищаемой поверхности 1 и может представлять собой и некоторое поле (сектор) на сметаемой щеткой 3 поверхности 1 и, наиболее вероятно в данной конструкции, линию. По мере дальнейшей буксировки щетки 3 (триплета) из зоны эквидистантности плеч базиса 5 к конечному положению (в конце рабочего хода) щетки набегающее плечо базиса 5 постепенно отдаляют от очищаемой поверхности 1, а сбегающее плечо базиса 5 соразмерно приближают к очищаемой поверхности 1, постепенно доводя базис до характерного для конечного расположения щетки положения, где находящееся со стороны разрешенного направления движения щетки в сторону ее паркового места расположения плечо базиса 5 должно быть расположено ближе к очищаемой поверхности, нежели его второе, оппозитное, относительно оси симметрии базиса плечо. При этом геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности нормаль составляют угол, величина которого не превышает 10 градусов.

При обратной буксировке щетки 3 (триплета) из положения щетки в конце рабочего хода в сторону паркового положения ориентирование базиса 5 триплета осуществляется в обратном порядке.

Подпадающий под пункт 1 формулы способ работы скребкового очистителя (для очищаемых поверхностей 1, обладающих значительной кривизной, или для очистителей с большой площадью очищаемой поверхности, которая обладает относительно небольшой кривизной) может быть реализован, например, посредством известного из патента ЕР 0021914, публ. 01.07.1981 г., (МПК B60S 1/34) скребкового очистителя, отличающегося от предыдущего наличием неподвижно соединенного с корпусом кокпита копира 10 (см. Фиг.2) и оригинальным исполнением жестко связанного с валом 2 привода колена 11 (см. Фиг.2) рычага 12 (см. Фиг.2). Копир 10 выполнен в виде замкнутого, охватывающего с зазором вал 2 привода на части его длины пояса, прилегающего со стороны очищаемой поверхности 1, с образованием опоры скольжения к жестко связанному с валом 2 привода колену 11 рычага 12. Жестко связанное с валом 2 привода колено 11 рычага 12 выполнено с возможностью поворота относительно геометрической оси, пересекающей под углом, близким к прямому, продольную геометрическую ось вала 2 привода и с возможностью скольжения относительно поверхности копира 10.

В данном очистителе положение вала 2 привода относительно очищаемой поверхности 1, а, главным образом, ориентацию копира 10 относительно очищаемой поверхности 1 и его контактирующий с соединенным с валом 2 привода коленом 11 рычага 12 профиль выбирают исходя из следующего.

Для любого крайнего места расположения щетки находящееся со стороны разрешенного (для щетки 3) направления движения плечо базиса 5 триплета (очищающего элемента 4) должно быть расположено ближе к очищаемой поверхности 1, нежели его второе, оппозитное, относительно оси симметрии базиса плечо. При этом геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности 1 нормаль должны составить угол, величина которого не превышает 10 градусов и зависит от многих факторов: степени выгнутости очищаемой поверхности 1, длины и амплитуды качания рычага 12, длины триплета (очищающего элемента 4), геометрических параметров поперечного профиля триплета, материала триплета, а также диапазона климатических условий, в которых должен (может) работать очиститель. Состояние нарушенной эквидистантности (не путать с сохранением постоянства разницы дистанцирования набегающего и сбегающего плеч базиса 5 относительно очищаемой поверхности 1) набегающего и сбегающего плеч базиса 5 к очищаемой поверхности должно быть сохранено, преимущественно, до момента гарантированной «перекладки» пера 7 триплета. На участке очищаемой поверхности 1, который расположен между зонами гарантированной «перекладки» пера 7 триплета, набегающее и сбегающее плечи базиса 5 должны быть в пределах люфтов щетки 3 эквидистантны относительно очищаемой поверхности 1.

Реализация способа работы скребкового очистителя в данном случае в большей степени обусловлена расположением копира 10 и профилем его поверхности, которая контактирует с поверхностью жестко связанного с валом 2 привода колена 11 рычага 12, а также конструктивной особенностью соединенного с валом 2 привода колена 11 рычага 12.

При нахождении щетки 3 в парковом положении находящееся со стороны разрешенного направления движения щетки в сторону положения щетки в конце рабочего хода плечо базиса 5 расположено ближе к очищаемой поверхности 1, нежели его второе, оппозитное, относительно оси симметрии базиса плечо. При этом геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности 1 нормаль составляют угол, величина которого не превышает 10 градусов. При буксировке щетки 3 (очищающего элемента 4, триплета) в направлении из паркового к конечному (в конце рабочего хода) положению набегающее плечо базиса 5 постепенно отдаляют от очищаемой поверхности 1, а сбегающее плечо базиса 5 соразмерно приближают к очищаемой поверхности 1. Состояние нарушенной эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса к очищаемой поверхности (не путать с сохранением постоянства разницы дистанцирования набегающего и сбегающего плеч базиса относительно очищаемой поверхности) поддерживают, по меньшей мере, до момента «перекладки» пера 7 триплета. После «перекладки» пера 7 процесс ориентирования базиса 5 триплета продолжают до достижения состояния эквидистантности набегающего и сбегающего плеч базиса 5 к очищаемой поверхности 1. После этого восстановленное состояние эквидистантности плеч базиса 5 относительно очищаемой поверхности удерживают в пределах люфтов щетки 3. По мере приближения щетки 3 к ее конечному в конце рабочего хода положению набегающее плечо базиса 5 триплета постепенно отдаляют от очищаемой поверхности 1, а сбегающее плечо базиса 5 соразмерно приближают к очищаемой поверхности 1. Процесс продолжают до доведения базиса 5 до характерного для конечного расположения щетки положения, где находящееся со стороны разрешенного направления движения щетки в сторону паркового места расположения плечо базиса 5 расположено ближе к очищаемой поверхности, нежели его второе, оппозитное, относительно оси симметрии базиса плечо. При этом геометрические ось симметрии базиса и восстановленная к профилю очищаемой поверхности 1 нормаль должны составить угол, величина которого не превышает 10 градусов.

При обратной буксировке щетки 3 (триплета) из положения щетки в конце рабочего хода в сторону паркового положения ориентирование базиса 5 триплета осуществляется в обратном порядке.

Выше упомянутые устройства и реализуемые ими (заявляемые) варианты способа работы скребкового очистителя - суть алгоритм опосредованного базисом дополнительного влияния на перо 7 очищающего элемента 4 (триплета) щетки 3. Это дополнительное влияние и позволяет уменьшить длительность процесса «перекладки» пера 7 триплета при смене направления буксировки щетки 3, что, в свою очередь, уменьшает ширину зоны «перекладки» пера 7 на очищаемой поверхности 1.

Как известно, основное воздействие на перо 7 оказывает триумвират, образуемый силой, подпружинивающей триплет к очищаемой поверхности 1, силой, перемещающей (буксирующей) триплет по очищаемой поверхности 1, и силой трения между скребковой частью 9 пера 7 и очищаемой поверхностью 1. Как уже упоминалось, базис 5 расположен на некотором удалении от очищаемой поверхности 1, перо 7 содержит буферную 8, расположенную со стороны базиса 5, и скребковую 9, располагаемую на очищаемой поверхности 1, части, рессора 6 расположена между базисом 5 и буферной частью 8 пера 7. Рассмотрим поведение пера 7 и рессоры 6 триплета в его наиболее выразительных состояниях:

- в случае, когда набегающее и сбегающее плечи базиса 5 триплета эквидистантны относительно очищаемой поверхности 1,

- в случае, когда триплет находится в его конечном для текущего направления буксировки щетки положении.

При буксировке триплета по очищаемой поверхности 1 и для случая, когда набегающее и сбегающее плечи его базиса 5 эквидистантны относительно очищаемой поверхности 1 перо 7 относительно оси симметрии базиса смещено в обратную относительно направления буксировки сторону. Сбегающие плечи буферной части 8 пера и базиса 5 приближены друг к другу или при значительном количестве удаляемой с очищаемой поверхности загрязняющей среды входят в соприкосновение.

При достижении триплетом его конечного для текущего направления буксировки щетки положения сбегавшие до прихода щетки 3 в ее конечное место расположения плечи буферной части 8 пера 7 и базиса 5 сомкнуты. Рессора 6, а также буферная 8 и скребковая 9 части пера 7 деформированы. При этом расположенные ближе к внешней границе слои эластичного материала, из которого изготовлен триплет, для рессоры 6, буферной 8 и скребковой 9 частей пера оказываются растянутыми со стороны их набегавших до прихода щетки 3 в ее конечное место расположения плеч и сжатыми со стороны их сбегавших плеч. Сила реакции, развиваемая деформированными рессорой 6 и пером 7, зависит и от геометрических параметров триплета и от физических свойств материала, из которого изготовлен триплет, и от температуры окружающей среды, в которой работает триплет, и от угла наклона базиса 5 к очищаемой поверхности 1. В данной ситуации сила реакции, развиваемая деформированными рессорой 6 и пером 7, противостоит и силе трения триплета по очищаемой поверхности 1, и силе, перемещающей (буксирующей) триплет по очищаемой поверхности 1, и силе, прижимающей триплет к очищаемой поверхности 1.

При смене направления буксировки триплета сила реакции, по меньшей мере, ее часть, развитая деформированными рессорой 6 и пером 7 в предшествующем для изменившегося направления движения конечном положении триплета становится синфазной силе трения, имеющей место между скребковой частью 9 триплета и очищаемой поверхностью 1. Процесс «перекладки» пера 7 триплета ускоряется и, следовательно, ширина зоны «перекладки» пера 7 на очищаемой поверхности уменьшается.