ПРИВОД ЩЕТОК СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЯ
WIPER BRUSHES DRIVE

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано для очистки ветровых стекол.
Прототипом является привод щеток стеклоочистителя автомобиля, содержащий пневмодвигатель, в рабочем цилиндре которого помещен двусторонний поршень, снабженный зубчатой рейкой, зацепляющейся с сектором привода щеток, запорно-регулировочное устройство, соединенный каналами с рабочим цилиндром пневмодвигателя золотниковый распределитель, ось золотника которого параллельна оси рабочего цилиндра, при этом золотниковый распределитель встроен в одну из торцовых крышек корпуса пневмодвигателя [А.с. 287528, МПК B60S 1/10, 1970].
Недостатками прототипа являются:
- относительно низкая надежность, обусловленная большой инерционной нагрузкой на щетки в момент изменения ими направления движения. Это может привести к преждевременному выходу стеклоочистителя из строя вследствие разбалтывания щеток и их держателей;
- ограниченные функциональные возможности, связанные с отсутствием очистки самих щеток от грязи и обледенения;
- относительно низкие эксплуатационные характеристики, обусловленные возможными стуками в механизме в момент изменения направления движения щеток, особенно на высокой скорости работы привода стеклоочистителя.
Задачей изобретения является повышение надежности, расширение функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что привод щеток стеклоочистителя, содержащий размещенный на основании цилиндр с каналами впуска и выпуска воздуха и с поршнем, кинематически связанным через реечную передачу с рычагом щетки, снабжен имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения в направляющих платформой, вторым цилиндром с поршнем и двумя соответственно кинематически соединенными с поршнями кривошипно-шатунными механизмами, кривошипы которых закреплены на общей оси под углом 90 градусов относительно друг друга, при этом у реечной передачи ось вращения шестерни установлена на платформе, кинематически связанной с поршнем второго цилиндра.
Поршень каждого цилиндра выполнен с радиальными отверстиями, два из которых расположены на его концах, а третье - в середине, причем оси двух отверстий находятся в плоскости, перпендикулярной оси третьего отверстия, при этом в мертвой точке пространство над одним поршнем сообщено через отверстие на его противоположном конце и через третье отверстие другого поршня с каналом впуска воздуха, а канал выпуска воздуха каждого цилиндра соединен с его полостью через выполненные в середине радиальные окна, которые не имеют возможности совмещения с отверстиями.
Канал выпуска воздуха выполнен в виде раздвоенного рукава, один конец которого размещен в зоне щетки, а второй - сбоку очищаемого стекла.
Платформа и ее направляющие выполнены с кривизной, повторяющей кривизну очищаемого стекла.
Кривошипы выполнены с разными радиусами.
Каналы впуска и выпуска воздуха могут иметь возможность соединения между собой.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Снабжение привода имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения в направляющих платформой, вторым цилиндром с поршнем и двумя соответственно кинематически соединенными с поршнями кривошипно-шатунными механизмами, кривошипы которых закреплены на общей оси под углом 90 градусов относительно друг друга, при этом у реечной передачи ось вращения шестерни установлена на платформе, кинематически связанной с поршнем второго цилиндра, позволяет сделать простой по конструкции и надежный привод с расширенными функциональными возможностями. Закрепление кривошипов под углом 90 градусов способствует изменению скорости перемещения щеток в процессе работы, а именно, уменьшение ее при подходе к крайнему положению и увеличению при выходе из него. При этом щетки испытывают меньшую инерционную нагрузку при изменении направления движения, а также уменьшается шум в процессе работы. Перемещение платформы дает возможность перемещать щетки вдоль стекла в горизонтальном (или при желании в вертикальном) направлении и очищать, тем самым, более большую часть стекла по сравнению с неподвижной в этом направлении щеткой. Это улучшает эксплуатационные характеристики. Кроме того, такая схема привода является универсальной, можно вместо воздуха применить электромотор, вращая им ось с кривошипами, при этом поршни могут работать в режиме нагнетания воздуха для обдува, а если обдув не нужен, то вместо цилиндров (для упрощения конструкции) сделать направляющие, а вместо поршней - толкатели, скользящие в этих направляющих. Возможно также и применение жидкости вместо воздуха.
Выполнение поршня каждого цилиндра с радиальными отверстиями, два из которых расположены на его концах, а третье - в середине, причем оси двух отверстий находятся в плоскости, перпендикулярной оси третьего отверстия, и сообщение в мертвой точке пространства над одним поршнем через отверстие на его противоположном конце и через третье отверстие другого поршня с каналом впуска воздуха, а также, соединение канала выпуска воздуха каждого цилиндрах его полостью через выполненные в середине радиальные окна, которые не имеют возможности совмещения с отверстиями, позволяют упростить конструкцию привода и повысить его надежность за счет отсутствия золотникового устройства (поршни выполняют и функцию золотникового устройства).
Выполнение канала выпуска воздуха в виде раздвоенного рукава, один конец которого размещен в зоне щетки, а второй - сбоку очищаемого стекла, позволяет повысить эксплуатационные характеристики и расширить функциональные возможности за счет обдува стекла воздухом. Это препятствует обледенению щеток, отпотеванию стекла (особенно при обдуве теплым воздухом) и образованию на стекле дождевых капель, ухудшающих обзор, в том числе через зеркало заднего вида. Кроме того обдув щетки очищает ее от грязи в каждом цикле работы, что продлевает ее ресурс и сохранят стекло от царапин.
Выполнение платформы и ее направляющих с кривизной, повторяющей кривизну очищаемого стекла, позволяет лучше прижимать щетку к стеклу особенно на больших (панорамных) стеклах, что улучшает эксплуатационные характеристики. Выполнение кривошипов с разными радиусами позволяет конструктивно варьировать параметрами (скоростью и величиной перемещения) стеклоочистителя, что повышает эксплуатационные характеристики.
Возможность соединения каналов впуска и выпуска воздуха между собой позволяет перед включением привода обдуть щетки в парковочном положении, например теплым воздухом, очистив таким образом их от обледенения в холодную погоду. Это расширяет функциональные возможности и повышает эксплуатационные характеристики.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема привода щеток стеклоочистителя в момент поворота оси кривошипов на угол 0°. На фиг. 2 изображена схема привода в момент поворота оси на угол 60°. На фиг. 3 изображена схема привода в момент поворота оси на угол 90°. На фиг. 4 изображена схема привода в момент поворота оси на угол 150°. На фиг. 5 изображено изображена схема привода в момент поворота оси на угол 180°. На фиг. 6 изображена схема привода в момент поворота оси на угол 240°. На фиг. 7. изображена схема привода в момент поворота оси на угол 270°. На фиг. 8 изображена схема привода в момент поворота оси на угол 330°. На фиг. 9 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 0°. На фиг. 10 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 60°. На фиг. 11 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 90°. На фиг. 12 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 150°. На фиг. 13 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 180°. На фиг. 14 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 240°. На фиг. 15 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 270°. На фиг. 16 изображена схема положения элементов реечной передачи и платформы привода в момент поворота оси на угол 330°.
Привод щеток стеклоочистителя содержит два кривошипно-шатунных механизма, кривошипы 1, 2 которых жестко закреплены на оси 3 со смещением 90° относительно друг друга и соответственно соединены через шатуны 4, 5 со штоками 6, 7 поршней 8, 9, размещенных с возможностью перемещения в цилиндрах 10, 11, при этом концы полостей одного цилиндра через каналы 12, 13, соответственно через отверстия 14, 15 сопряженного с ним поршня, канал 16 и отверстие 17 поршня другого цилиндра имеют возможность сообщения с каналом 18 впуска воздуха. Шток 6 поршня 8 жестко связан толкателем 19 с имеющей возможность перемещения в направляющих 20 платформой 21, на которой закреплена ось 22 шестерни. 23 реечной передачи, река 24 которой жестко скреплена со штоком 7 поршня 9. Цилиндры имеют окна 25, соединенные с каналом выпуска воздуха и не имеющие возможности совмещения с отверстиями 14, 15, 17, два первых из которых выполнены в плоскости, перпендикулярной оси отверстия 17.
Привод щеток стеклоочистителя работает следующим образом.
Предположим, что в исходном положении оси 3 (угол поворота α=0°) поршень 8 находится на нулевой отметке в крайнем левом положении, а поршень 9 приближается к середине своего хода (фиг. 1, 9). При этом рейка 24 поворачивает по часовой стрелке шестерню 23 и скрепленный с ней рычаг со щеткой, которая перешла вертикальное положение приблизительно на угол 36°. Скорость щетки приближается к максимальному значению, обусловленному вращением рейкой 24 шестерни 23 относительно неподвижной оси 22. Приближение поршня 9 к середине цилиндра 11 приводит к совмещению его отверстия 17 с каналом 18 впуска воздуха, в результате чего последний через отверстие 17, канал 16, отверстие 14 поршня 8 и канал 12 поступает в левую часть полости цилиндра 10. Поскольку окна 25 цилиндра 10 освобождены от прилегающей цилиндрической поверхности поршня 8 (открыты), то давление отработавшего воздуха в правой части этого цилиндра снизится до атмосферного, и поршень 8 начнет движение вправо под действием впускаемого в левую часть воздуха. Заметим, что начало канала 16 (по ходу движения воздуха) подключено к середине цилиндра снизу (за плоскостью чертежа), а подсоединение его раздвоенного конца осуществлено сбоку (в плоскости чертежа).
После того, как ось 3 повернется на угол 60°, поршень 9 окажется на расстоянии 0,7 хода, и скорость движения его будет снижаться, а поршень 8 отойдет от мертвой точки на расстояние 0,1 хода, и его скорость будет, наоборот, возрастать, способствуя перемещению платформы 21 вместе с осью 22 и шестерней 23 вправо (фиг. 2, 10). Щетка будет совершать сложное движения, поворачиваясь вокруг оси 22 и перемещаясь вправо на платформе 21, при этом шестерня будет вращаться от перемещающейся рейки 24 и одновременно перекатываться по ней вследствие движения оси 22 вдоль этой рейки. В результате частота вращения шестерни 23 будет еще больше замедляться, и как только скорости рейки и платформы сравняются, вращение шестерни (и щетки) прекратится, а щетка подойдет к своему крайнему положению. Далее скорость движения рейки станет меньше скорости перемещения платформы, и продолжающееся движение вправо платформы с большей (чем рейка) скоростью приведет началу плавного поворота шестерни 23 и щетки в противоположную сторону с последующим увеличением частоты вращения (против часовой стрелки), и одновременному перемещению щетки вправо, что будет способствовать очищению большей площади стекла.
Поворот оси 3 на угол 90° приведет к подходу поршня 9 в правую мертвую точку, выпуску отработавшего воздуха через окна 25 цилиндра 11 и совмещению отверстия 17 поршня 8 с каналом 18 впуска воздуха (фиг. 3, 11). Впускаемый воздух через отверстие 17 поршня 8, канал 16, отверстие 15 поршня 9 и канал 13 поступит в правую часть полости цилиндра 11, заставляя поршень 9 перемещаться влево. Движение платформы и рейки в противоположных направлениях будет способствовать меньшему снижению частоты вращения, происходящему за счет уменьшения скорости перемещения поршня 8, поскольку встречное перекатывание шестерни по рейке увеличит частоту вращения.
При достижении осью 3 угла поворота 150° движение вправо платформы будет заканчиваться, а щетка будет продолжать вращение против часовой стрелки (фиг. 4, 12).
Далее (α=180°) произойдет останов поршня 8 в правой мертвой точке, вращение шестерни 23 будет продолжаться против часовой стрелки, воздух из канала 18 поступит в правую часть полости цилиндра 10, и поршень 8 начнет движение вправо, при этом щетка перейдет вертикальное положение приблизительно на угол 36° (фиг. 5, 13).
Движение рейки и платформы в одном направлении будет способствовать снижению частоты вращения шестерни 23 (фиг. 6, 14). После выравнивания скоростей перемещения рейки и платформы произойдет останов шестерни, а щетка достигнет другого крайнего положения. Затем начнется вращение ее в противоположную сторону, по часовой стрелке.
Поворот оси 3 на 270° приведет к приходу поршня 9 в левую мертвую точку и впуску воздуха в левую часть цилиндра 11 (фиг. 7, 15). Поршень с рейкой начнут двигаться вправо, навстречу платформе, что будет препятствовать снижению частоты вращения шестерни 23 (фиг. 8, 16). При достижении осью 3 угла 360° привод вернется в исходное положение.
Таким образом, при подходе щетки к крайнему положению происходит плавное снижение скорости до нуля, а затем такое же плавное возрастание ее при движении Щетки в обратном направлении. На платформе 21 может быть установлено несколько осей 22 с шестернями 23, которые все должны быть сопряжены с одной рейкой 24, благодаря чему будет осуществляться движение нескольких щеток. Механизм останова щеток в парковочном положении не показан, так как он может быть выполнен по известной схеме, например путем открывания в указанном положении клапана, сообщающего полость цилиндра с атмосферой. Также, например рукояткой управления может осуществляться кратковременный впуск воздуха в нужную полость для начального запуска.
Если направить отработавший воздух на стекло, то оно будет лучше очищаться от воды и снега. Кроме того, постоянный обдув щеток во время работы способствует очистки их от грязи и мелкого песка, что способствует увеличению их ресурса и защите стекла от царапин. Непосредственная подача воздуха на щетки перед началом работы в холодное время позволяет освободить их поверхность от обледенения.
Внедрение изобретения позволит создать простой по конструкции привод стеклоочистителя, с высокой удельной мощностью, с плавным снижением и нарастанием скорости щеток при переходе их через крайние положения, а также использовать по усмотрению в качестве рабочего тела воздух, жидкость или электроэнергию.