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刮刀

阅读：448发布：2022-10-04

专利汇可以提供刮刀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种刮刀。该刮刀用于从表面去除粘附材料，采用连续的以及不连续的材料去除边缘以去除不同类型的材料。当使用者迫使刮刀抵靠表面时，连续且有时不连续的材料去除边缘被构造和布置成符合要从中去除材料的表面的曲率。一些刮刀包括被设计成同时接触表面的多个材料去除边缘。多个接触点的使用与手柄的位置相结合，提供了稳定的设计，减少了手部和手腕的疲劳。，下面是刮刀专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种刮刀，所述刮刀用于从具有曲线形状的表面去除粘附材料，其特征在于，包括：
第一材料去除壁，包括连续的第一材料去除边缘，所述第一材料去除边缘能够被变形以符合所述表面的所述形状，
第二材料去除壁，包括不连续的第二材料去除边缘，所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘彼此间隔开，
用于抓握所述刮刀的手柄，所述手柄的投影位置位于所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的投影位置之间，
第一结构，在所述第一材料去除边缘附近被耦合到所述第一材料去除壁，并且被耦合到所述手柄和所述第二材料去除壁中的一个或两个，形成第一桁架，以将施加到所述第一材料去除边缘的弯曲载荷可变地转换成所述第一桁架中的拉伸载荷和压缩载荷，其中所述手柄被机械地耦合到所述第一材料去除壁和所述第二材料去除壁的顶端，所述顶端与所述第一材料去除壁和所述第二材料去除壁的包含所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的端部相对，
其中所述刮刀被构造和布置成使得所述连续的材料去除边缘和所述不连续的材料去除边缘能够同时与所述表面接触；
其中当所述刮刀的所述连续的材料去除边缘和所述不连续的材料去除边缘都与所述表面接触时，在所述第一材料去除壁与所述表面之间以及所述第二材料去除壁与所述表面之间形成的所包括的角度对于刮削是有效的。
2.根据权利要求1所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘被预偏置以在无载荷状态下具有曲线形状。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述第一结构被耦合到所述第一材料去除壁的中点并且还耦合到所述第二材料去除壁。
4.根据权利要求1所述的刮刀，其特征在于，还包括第二结构，其中所述第二结构在所述第一材料去除边缘附近被耦合到所述第一材料去除壁，并且被耦合到所述手柄和所述第二材料去除壁中的一个或两个，形成第二桁架，其中所述第一桁架和所述第二桁架都包括桁架第一板和桁架第二板；
其中所述第二桁架将施加到所述第一材料去除边缘的弯曲载荷可变地转换成所述第二桁架中的拉伸载荷和压缩载荷，其中所述第一桁架和所述第二桁架形成所述刮刀的第一侧壁和第二侧壁。
5.根据权利要求4所述的刮刀，其特征在于，所述第一桁架板和所述第二桁架板是敞开的。
6.根据权利要求5所述的刮刀，其特征在于，所述第一桁架板和所述第二桁架板中的开口不够大到足以允许使用者的拇指完全穿透所述开口。
7.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘是由黄铜制成的。
8.根据权利要求7所述的刮刀，其特征在于，所述第二材料去除边缘是由黄铜制成的。
9.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述刮刀被构造和布置成使得所述刮刀能够装配到典型尺寸的手套盒和机动车辆的存储箱中。
10.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘的特征在于宽度，其中当利用施加到所述手柄上的50N的力将所述刮刀压在具有曲率半径大于或等于1.5米的表面上时，由所述第一材料去除边缘施加到所述表面的力在沿着所述第一材料去除边缘的宽度的每个点处为至少10N。
11.根据权利要求10所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘的宽度为至少
100mm。
12.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，在所述第一材料去除壁和所述第二材料去除壁的所述顶端的整个宽度上，所述手柄被机械地耦合到所述第一材料去除壁和所述第二材料去除壁的所述顶端。
13.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述手柄被布置成使得使用者的手的手掌能够放置在所述手柄上并且所述使用者的手指能够放置在所述第一材料去除壁或所述第二材料去除壁中的任一个上，以允许所述使用者利用其手掌向所述手柄施加力并且利用其手指向所述第一材料去除壁或所述第二材料去除壁中的任一个施加力。
14.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述刮刀的质心的投影位置位于所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的投影位置之间。
15.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，当所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘与所述表面接触时，所述手柄位于所述表面的足够上方，使得所述使用者的拇指和小指能够放置在所述刮刀的侧壁上而没有所述表面的干扰。
16.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所包括的角度在30度到60度之间。
17.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘所间隔开的距离大于70mm。
18.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述第一桁架具有形状，其中所述形状是由三角形和梯形组成的一组形状中的一个形状。
19.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，所述第二材料去除边缘的特征在于宽度，其中所述第二材料去除边缘的所述宽度小于所述第一材料去除边缘的所述宽度。
20.根据权利要求1所述的刮刀，其特征在于，所述刮刀还包括第二结构，所述第二结构在所述第一材料去除边缘附近被耦合到所述第一材料去除壁并且在所述第二材料去除边缘附近被耦合到所述第二材料去除壁，形成第二桁架，以将施加到所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的弯曲载荷可变地转换成所述第二桁架中的拉伸载荷和压缩载荷。
21.根据权利要求1所述的刮刀，其特征在于，所述第一结构在所述第一材料去除壁的
1/4高度范围内被耦合到所述第一材料去除壁。
22.根据权利要求21所述的刮刀，其特征在于，所述第二结构在所述第一材料去除壁的
1/4高度范围内被耦合到所述第一材料去除壁。
23.根据权利要求1所述的刮刀，其特征在于，所述第一结构与所述第一材料去除边缘足够靠近地被耦合到所述第一材料去除壁，使得当使用者输入到所述刮刀手柄的力小于或等于典型使用者能够施加的最大可用力时，弯曲刚度沿着所述第一材料去除边缘所产生的变化足以允许所述第一材料去除边缘符合所述表面的所述形状。
24.根据权利要求1所述的刮刀，其特征在于，当使用者的手将力施加到所述刮刀的所述手柄时，所述第一材料去除边缘能够被变形以符合所述表面的所述形状。
25.根据权利要求1、2、4至6中任一项所述的刮刀，其特征在于，还包括具有两个端部的细长手柄，其中所述细长手柄的第一端部被耦合到所述刮刀。
26.根据权利要求25所述的刮刀，其特征在于，所述细长手柄的第一端部被可枢转地耦合到所述刮刀。
27.根据权利要求25所述的刮刀，其特征在于，包括材料去除边缘的附加材料去除壁被耦合到所述细长手柄的第二端部。
28.一种刮刀，所述刮刀用于从表面去除粘附材料，其特征在于，包括：
包括第一连续材料去除边缘的第一材料去除壁和包括第二连续材料去除边缘的第二材料去除壁，其中所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘彼此间隔开，其中当使用者的手将力施加到所述刮刀的手柄时，所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘能够变形以符合所述表面的形状，
所述手柄用于抓握位于所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的投影位置之间的刮刀，
其中所述手柄被机械地耦合到所述第一材料去除壁和所述第二材料去除壁的顶端，所述顶端与所述第一材料去除壁和所述第二材料去除壁的包含所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的端部相对，
其中所述刮刀还包括第一结构，所述第一结构在所述第一材料去除边缘附近被耦合到所述第一材料去除壁并且在所述第二材料去除边缘附近被耦合到所述第二材料去除壁，形成第一桁架，以可变地将施加到所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的弯曲载荷转换成所述第一桁架中的拉伸载荷和压缩载荷，
其中所述刮刀被构造和布置成使得所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘能够同时与所述表面接触；并且
其中当所述刮刀的所述第一材料去除边缘和第二材料去除边缘都与所述表面接触时，在所述第一材料去除壁与所述表面之间以及所述第二材料去除壁与所述表面之间形成的所包括的角度对于刮削是有效的。
29.根据权利要求28所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘被预偏置以在无载荷状态下具有弯曲形状。
30.根据权利要求29所述的刮刀，其特征在于，所述第二材料去除边缘被预偏置以在无载荷状态下具有弯曲形状。
31.根据权利要求30所述的刮刀，其特征在于，所述第一材料去除边缘的预偏置曲率不同于所述第二材料去除边缘的预偏置曲率。
32.根据权利要求28所述的刮刀，其特征在于，所述刮刀还包括第二结构，所述第二结构在所述第一材料去除边缘附近被耦合到所述第一材料去除壁并且在所述第二材料去除边缘附近被耦合到所述第二材料去除壁，形成第二桁架，以将施加到所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的弯曲载荷可变地转换成所述第二桁架中的拉伸载荷和压缩载荷。
33.根据权利要求28所述的刮刀，其特征在于，所述第一结构在所述第一材料去除壁的
1/4高度范围内被耦合到所述第一材料去除壁。
34.根据权利要求33所述的刮刀，其特征在于，所述第二结构在所述第一材料去除壁的
1/4高度范围内被耦合到所述第一材料去除壁。
35.根据权利要求28所述的刮刀，其特征在于，所述第一结构与所述第一材料去除边缘足够靠近地被耦合到所述第一材料去除壁，使得当使用者输入到所述刮刀手柄的力小于或等于典型使用者能够施加的最大可用力时，弯曲刚度沿着所述第一材料去除边缘所产生的变化足以允许所述第一材料去除边缘符合所述表面的所述形状。
36.根据权利要求28所述的刮刀，其特征在于，当使用者的手将力施加到所述刮刀的所述手柄时，所述第一材料去除边缘能够被变形以符合所述表面的所述形状。
37.根据权利要求28所述的刮刀，其特征在于，还包括具有两个端部的细长手柄，其中所述细长手柄的第一端部被耦合到所述刮刀。
38.根据权利要求37所述的刮刀，其特征在于，所述细长手柄的第一端部被可枢转地耦合到所述刮刀。
39.根据权利要求37所述的刮刀，其特征在于，包括材料去除边缘的附加材料去除壁被耦合到所述细长手柄的第二端部。

说明书全文

刮刀

[0001] 与相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2016年3月23日提交的美国临时专利申请号62/311、 954的权益，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

[0003] 本公开涉及从表面去除粘附材料，并且特别是涉及从环境暴露表面(例如机动车的窗户和挡风玻璃)中去除冷冻材料。现有技术的装置存在一定数量的问题，例如：人体工程学差，无法在宽路径上移除材料导致材料去除效率低，以及使用容易损坏的材料去除表面。附加地，现有技术的装置可以庞大且笨重，并且可能不容易装入可用的存储空间。实用新型内容

[0004] 本文公开了用于从表面去除粘附材料的刮刀的实例。实例采用连续和不连续的材料去除边缘。刮刀被构造成使得当使用者施加力以将刮刀推向表面时，材料去除边缘可以符合要从中去除材料的表面的曲率。各种刮刀包括被设计成同时接触表面的多个材料去除边缘。多个接触点的使用与手柄的位置相结合，提供了稳定的设计，减少了手部和手腕的疲劳。描述了许多其他改进和优点。下面提到的所有示例和功能可以以任何技术可能的方式组合。

[0005] 在一个方面，用于从具有曲线形状的表面去除粘附材料的刮刀包括第一材料去除壁，第一材料去除壁包括连续的第一材料去除边缘，在第一材料去除边缘能够变形以符合表面形状的情况下，第二材料去除壁包括不连续的第二材料去除边缘，其中第一和第二材料去除边缘彼此间隔开，用于抓握刮刀的手柄，其中手柄的投影位置位于第一和第二材料去除边缘的投影位置之间，第一结构，第一结构在所述第一材料去除边缘附近被耦合到所述第一材料去除壁并且耦合到所述手柄和所述第二材料去除壁中的一个或两个以形成第一桁架，其中所述第一桁架将施加到所述第一材料去除边缘的弯曲载荷可变地转换成所述第一桁架中的拉伸载荷和压缩载荷，其中所述手柄机械地耦合到所述第一和第二材料去除壁的顶端，所述顶端与包括所述第一和第二材料去除边缘的所述第一和第二材料去除壁相对，其中所述刮刀被构造和布置成使得所述连续和不连续的材料去除边缘能够同时与所述表面接触，并且当所述刮刀的所述连续的材料去除边缘和不连续的材料去除边缘都与所述表面接触时，在所述第一和第二材料去除壁与所述表面之间形成的所包括的角度对于刮削是有效的。

[0006] 实施例可以包括以下特征中的一个特征或其任何组合。第一材料去除边缘被预偏置以在无载荷状态下具有弯曲形状。所述第一结构耦合到所述第一材料去除壁的中点并且还耦合到所述第二材料去除壁。第二结构在所述第一材料去除边缘附近耦合到所述第一材料去除壁，并且耦合到所述手柄和所述第二材料去除壁中的一个或两个，形成第二桁架，其中所述第一桁架和所述第二桁架包括桁架板，其中所述第一桁架和所述第二桁架将施加到所述第一材料去除边缘的弯曲载荷可变地转换成所述第二桁架中的拉伸载荷和压缩载荷，其中所述第一桁架和所述第二桁架形成所述刮刀的第一侧壁和第二侧壁。第一和第二桁架板是敞开的。所述第一桁架板和所述第二桁架板中的开口不够大到足以允许使用者的拇指完全穿透所述开口。第一材料去除边缘由黄铜制成。第二材料去除边缘由黄铜制成。刮刀被构造和布置成使得所述刮刀能够装配到典型尺寸的手套盒和机动车辆的存储箱中。当利用施加到所述手柄上的50N的力将所述刮刀压在具有曲率半径大于或等于1.5米的表面上时，由所述第一材料去除边缘施加到所述表面的力在沿着所述第一材料去除边缘的宽度的每个点处为至少10N。第一材料去除边缘的宽度为至少100mm。

[0007] 在所述第一和第二材料去除壁的顶端的整个宽度上，所述手柄被机械地耦合到所述第一和第二材料去除壁的顶端。手柄被布置成使得使用者的手可以放置在所述手柄上并且所述使用者的手指可以放置在所述第一或第二材料去除壁中的任一个上，以允许所述使用者利用其手掌向所述手柄施加力并且利用其手指向所述第一或第二材料去除壁中的任一个施加力。刮刀的质心的投影位置位于所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的投影位置之间。当所述第一和第二材料去除边缘与所述表面接触时，所述手柄位于所述表面的足够上方，使得所述使用者的拇指和小指能够放置在所述刮刀的侧壁上而没有所述表面的干扰。所包括的角度在30度到60度之间。第一和第二材料去除边缘间隔开大于70mm的距离。第一桁架具有可以是三角形或梯形的形状。第二材料去除边缘的宽度小于所述第一材料去除边缘的宽度。

[0008] 在一个方面，用于从表面去除粘附材料的刮刀包括第一材料去除壁和第二材料去除壁，第一材料去除壁包括第一连续材料去除边缘，第二材料去除壁包括第二连续材料去除边缘，其中所述第一和第二材料去除边缘彼此间隔开，其中第一和第二材料去除边缘能够变形以符合表面的形状，用于抓握刮刀的位于第一和第二材料去除边缘的投影位置之间的手柄，其中所述手柄机械地耦合到所述第一和第二材料去除壁的顶端，所述顶端与包括所述第一和第二材料去除边缘的所述第一和第二材料去除壁相对，其中所述刮刀还包括第一结构，所述第一结构在所述第一材料去除边缘附近耦合到所述第一材料去除壁并且在所述第二材料去除边缘附近耦合到所述第二材料去除壁，形成第一桁架，以可变地将施加到所述第一材料去除边缘和所述第二材料去除边缘的弯曲载荷转换成所述第一桁架中的拉伸载荷和压缩载荷，其中所述刮刀被构造和布置成使得所述第一和第二材料去除边缘能够同时与所述表面接触，并且其中当所述刮刀的所述第一材料去除边缘和第二材料去除边缘都与所述表面接触时，在所述第一和第二材料去除壁与所述表面之间形成的所包括的角度对于刮削是有效的。

[0009] 实施例可以包括以下特征中的一个特征或其任何组合。第一材料去除边缘被预偏置以在无载荷状态下具有弯曲形状。第二材料去除边缘被预偏置以在无载荷状态下具有弯曲形状。第一材料去除边缘的预偏置曲率不同于所述第二材料去除边缘的预偏置曲率。附图说明

[0010] 图1是现有技术刮刀的透视图。

[0011] 图2A是一个示例刮刀的透视图。

[0012] 图2B是图2A中描绘的示例刮刀的俯视图。

[0013] 图2C是图2A中描绘的示例刮刀的侧视图。

[0014] 图2D是使用单个桁架结构的示例刮刀的下侧的视图。

[0015] 图2E是使用备选桁架结构的示例刮刀的下侧的视图。

[0016] 图2F是另一示例刮刀的透视图，该刮刀包括预偏置成凹曲线形状的连续材料去除边缘。

[0017] 图3A是图2A中描绘的示例刮刀的侧视图，包括敞开的桁架板。

[0018] 图3B是图2A中描绘的示例刮刀的侧视图，包括敞开的桁架板和附加的内部桁架构件。

[0019] 图3C是图2A中描绘的示例刮刀的侧视图，包括具有孔的桁架板。

[0020] 图4A是具有备选桁架结构的示例刮刀的侧视图，该桁架结构还包括敞开的桁架板。

[0021] 图4B是具有备选桁架结构的示例刮刀的侧视图，该桁架结构包括实心三角形桁架板。

[0022] 图5A是可移除刮刀刀片组件的透视顶视图。

[0023] 图5B是可移除刮刀刀片组件的透视仰视图。

[0024] 图5C是可移除刮刀刀片组件的透视顶视图。

[0025] 图5D是可移除刮刀刀片组件的透视底视图。

[0026] 图5E是可移除刮刀刀片组件的透视底视图。

[0027] 图6是包含可移除刮刀刀片的示例刮刀的透视顶视图。

[0028] 图7是不连续材料去除结构的透视图。

[0029] 图8是包含枢转刀片组件的长手柄刮刀的分解图。

[0030] 图9A是包含枢转刀片组件的备选长手柄刮刀的透视图。

[0031] 图9B是图9A的长手柄刮刀的分解仰视图。

具体实施方式

[0032] 在从环境暴露表面(例如机动车辆的窗户和挡风玻璃)移除冷冻材料(例如霜和冰)的背景下示出本文描述的示例。然而，本文公开的示例中描述的原理、特征结构和方法通常适用于从各种表面(木材，塑料，金属，玻璃等)去除粘附材料(例如油漆，污渍，表面涂层，霜，冰等)，并且不限于冷冻材料的去除。为了便于描述，示例性装置通常被称为刮刀，但术语刮刀的使用并不意味着以任何方式进行限制。

[0033] 图1示出了典型的现有技术的冰刮刀10，其用于从环境暴露的表面5(例如汽车窗玻璃)中去除诸如霜或冰的冷冻材料。除霜边缘1 是线性连续边缘，其抵靠表面5(在图1中描绘为表示弯曲挡风玻璃表面的一系列曲线)以用于除霜。手柄2由使用者保持，使得刮刀10 相对于表面5保持在一个角度，并且刮刀10沿着表面5向前移动以去除霜。冰切碎特征3形成不连续的材料去除边缘并且被配置成将通道刻入可以在窗玻璃上冷冻的冰或者切碎该冰。不连续材料去除边缘是在其跨度(宽度范围)上与待去除材料的表面间歇接触的材料。诸如齿形结构的不连续边缘可以用于切碎、破碎和/或破裂粘附材料，例如冰。必须将刮刀10从图1中所示的方向翻转，以使用冰切碎特征3 来切碎或破碎冰。必须翻转回该刮刀10以从具有边缘1的表面去除被切碎的冰。

[0034] 现有技术刮刀(例如刮刀10)的一个缺点是刮刀10相对于表面 5保持的角度可以变化。没有机制允许使用者相对于表面5稳定刮刀 10的空间位置。结果，刮刀10可能不处于刮削的最佳角度，并且在使用期间刮刀可能容易滑动，导致意外的抽搐运动或使用者的手击中表面。

[0035] 刮刀10的设计的另一个缺点是除霜边缘1是直的(线性的)，而机动车辆玻璃通常弯曲(并且通常在两个维度上弯曲)，其中曲率半径通常在玻璃表面上变化，并且随着车辆设计变化。直的除霜边缘 1和弯曲的玻璃表面5之间的接触线必须比直的除霜边缘1的实际宽度6窄，因此需要来自使用者的更多来回刮擦作用以清洁霜冻窗口，从而降低了材料去除的效率。

[0036] 现有技术刮刀10的又另一个缺点是使用者必须施加力“偶”以便将刮刀10相对于表面5保持一定角度。也就是说，使用者的手必须向下按压第一部分，同时向上拉动刮刀手柄2的第二部分，以便沿着具有表面4的刮刀10的接触线向表面5施加力。要求使用者施加力偶(而不是简单的力)会导致使用者的手和手腕过度疲劳，这是不希望的。施加力偶需要使用者使用手和手腕的小肌肉来产生力以将刮刀 10推向表面5。诸如老年人或具有一定程度关节炎的一些用户可能难以用他们的手和手腕施加足够的力。

[0037] 为了使刮刀的连续材料去除边缘有效地从诸如车窗和挡风玻璃之类的弯曲表面去除粘附材料(例如霜，冰，涂料，油漆或其他粘附材料)，连续材料去除边缘应该能够符合弯曲表面的形状，使得更宽的部分并且理想地连续材料去除边缘的整个宽度与弯曲表面接触。在一个非限制性示例中，刮刀被构造和布置成使得被结合在其中的连续材料去除边缘可以符合要从中去除材料的表面的形状，以有效地从表面去除材料。应该注意的是，尽管对于不连续的边缘(通常以齿或突起的线性布置的形式)紧密地符合下表面形状以便充分地破裂冰以允许其从表面的移除可能是有益的，但是不是必要的。

[0038] 在一个非限制性示例中，刮刀包括连续的材料去除边缘和不连续的材料去除边缘，刮刀被构造和布置成使得两个边缘同时接触下表面，其中至少连续的材料去除边缘被构造和布置成符合要从中去除材料的表面的曲率。处于无载荷状态中的连续材料去除边缘可以是线性的或者可以是预偏置的以具有曲率(凹或凸)。在本公开的后续部分中更详细地讨论了预偏置连续材料去除边缘。不连续材料去除边缘也可以构造和布置成符合要从中去除材料的表面的曲率。不连续边缘可以是齿或来自表面的突起的布置的形式。

[0039] 在一个非限制性示例中，刮刀包括一对连续的材料去除边缘，其中至少一个连续材料去除边缘被构造和布置成符合要从中去除材料的表面的曲率。第二连续材料去除边缘也可以构造和布置成符合表面的曲率。连续材料去除边缘中的任何一个或两个可以在其无载荷状态下预偏置成曲线形状。

[0040] 通常，本文公开的示例刮刀涉及从凸曲面移除材料。然而，这里公开的原理也可以应用于刮刀，刮刀构造和布置成符合弯曲的凹面。下面结合图2D中描绘的示例刮刀更详细地讨论被构造和布置成符合具有凹曲率的表面的示例。

[0041] 通常，除了那些公开为具有细长手柄的刮刀之外，本文公开的示例刮刀被设计成足够紧凑，使得它们可以容易地装配在机动车辆的手套盒和存储箱中。

[0042] 由使用者提供给本文公开的示例刮刀的输入力施加到刮刀手柄上并通过刮刀结构传递到连续材料去除边缘。在一个非限制性示例中，沿着连续材料去除边缘与表面的接触线的每个点处在连续材料去除边缘和弯曲表面之间施加的压力超过从弯曲表面粘附材料所需的阈值压力。相关的阈值压力是材料特性、粘附特性和表面特征的函数，并且将随着所述施加的细节而变化。沿着连续材料去除边缘施加的压力可以高于所需的阈值压力。通常，它不应低于阈值压力，或者材料去除边缘可能不会在不超过阈值压力的点处去除粘附材料。

[0043] 根据经验发现，对于用于从车窗玻璃上去除冷冻材料(例如霜) 的典型刮削边缘，应该通过边缘向表面施加大于或等于大约10N的 Fmin的力，使得超过对于霜的阈值压力。根据经验还发现，当刮刀在其臂伸展的情况下将刮刀压在表面上时，典型的使用者能够向刮刀手柄产生大约50N的力Fmax。典型汽车窗户的最小曲率半径为1.5米。对于汽车应用，本文公开的刮刀被构造和布置成使得连续材料去除边缘能够符合具有大于或等于1.5m的曲率半径的表面，当使用者向手柄施加小于或等于Fmax的力时，沿着连续材料去除边缘的整个宽度获得连续材料去除边缘和表面之间的大于Fmin的力。无论表面的曲率如何，沿着连续材料去除边缘的任何地方都应该超过力Fmin(即，当刮刀用于弯曲和平坦表面时，应超过Fmin)。

[0044] 连续材料去除边缘所需的差异偏转(沿着边缘的任何地方的最大偏转减去沿着边缘的任何地方的最小偏转)是边缘宽度和表面的曲率半径的函数。随着边缘宽度增加，所需的差异偏转增加。随着曲率半径减小，所需的差异偏转增加。在一个非限制性示例中，刮刀具有大于100mm的连续材料去除边缘宽度，其中边缘被构造和布置成符合具有大于1.5m的曲率半径的表面，其中由使用者向手柄施加的力小于50N，同时在边缘的整个宽度上在边缘和表面之间获得至少10N 的力。

[0045] 为了有效地刮削，希望刮刀的连续材料去除边缘的整个长度与要从中去除材料的表面接触。为了使初始线性连续材料去除边缘在边缘的整个长度上接触弯曲表面，最初的线性材料去除边缘必须变形以符合弯曲表面的形状，并且必须以沿着与表面接触的连续材料去除边缘的整个部分获得足够压力的方式变形。对于汽车应用，冰刮刀的连续材料去除边缘必须能够符合典型车辆以及车辆类型之间的窗户和挡风玻璃中广泛变化的曲率。

[0046] 本文公开的示例刮刀在抓握位置处抓握刮刀时施加来自使用者的手的输入力到材料去除边缘，并且可变地约束一个或多个材料去除边缘沿其宽度的位移以获得符合各种表面曲率(包括平面)的材料去除边缘。本文公开的示例刮刀可变地将施加到材料去除边缘的弯曲载荷转换成固定到包含材料去除边缘的材料去除壁的构件中的拉伸载荷和压缩载荷，其中从弯曲载荷到拉伸载荷和压缩载荷的变换在材料去除边缘的宽度上变化，以便于将材料去除边缘与要从中去除材料的表面的形状相符。当由使用者施加将刮刀压向表面的力时，材料去除边缘变形，使得材料去除边缘在其整个宽度上与表面接触，同时实现接触压力在材料去除边缘与表面的接触线上超过所需的阈值接触压力。

[0047] 期望选择用于形成材料去除边缘的材料的硬度大于待去除材料的硬度，但是小于要从中去除材料的表面的硬度。通过选择硬度在此范围内的材料去除边缘的材料，刮刀将不会划伤要从中移除材料的表面，并且待移除的材料不会刮擦刮刀材料去除边缘。用于从车辆挡风玻璃移除冷冻材料(霜，冰等)的应用(其中冷冻材料的硬度范围约为1.5莫氏，并且车辆玻璃的硬度约为4.65莫氏)，具有在冰的硬度和车辆玻璃的硬度之间的硬度的聚合物材料的非限制性示例是ABS、聚碳酸酯、丙烯酸和尼龙。应该注意的是，所列出的材料仅是示例，并不是可能的聚合物材料的详尽列表。可以使用许多具有相似硬度的其他聚合物材料。

[0048] 除了聚合物材料之外，许多黄铜还具有适合于从车辆玻璃移除冷冻材料的应用所需范围内的硬度。例如，Cartridge黄铜，UNS C26000 (260黄铜)，H08Temper flat黄铜的洛氏B硬度为91(见 matWeb.com)，其接近相当于莫氏硬度3。黄铜还具有比大多数聚合物材料更高的杨氏模量，其允许使用更薄的壁部分而不超过材料的屈服极限。当使用黄铜形成连续材料去除边缘时，与由聚合物材料形成的材料去除边缘相比，连续材料去除边缘显示出随时间保持其边缘的改进能力。

[0049] 在图2A-2B所示的一个非限制性示例中，刮刀60具有两个间隔开的材料去除边缘61和62(在图2B的顶视图中边缘62更清晰可见)。材料去除边缘61跨越在材料去除壁63的端部69和70之间，并且在其未变形状态(即，没有使用者施加力)下是线性和连续的。材料去除边缘62是跨越在材料去除壁73的端部79和80之间的不连续齿形结构，并且可用于在诸如冰的材料中切削、压裂和/或刻划通道。材料去除边缘61位于材料去除壁63的一端。侧壁67耦合在材料去除壁 63的端部69和材料去除壁73的端部79之间。侧壁68耦合在材料去除壁63的端部70和材料去除壁73的端部80之间。侧壁67和68也耦合到手柄64的侧端。侧壁67和68被描绘为在其整个长度上耦合到壁63和73的端部69、70、79和80，但这不是必需的。侧壁67 和68仅需要耦合到端部69、70、79和80的部分，并且根本不需要耦合到手柄64。为了控制材料去除边缘的变形，侧壁(或如图2D中所示的单个载荷转换结构)在材料去除边缘的位置附近耦合到材料去除壁就足够了。侧壁不需要在其整个高度上耦合到材料去除壁。通常，侧壁应当尽可能靠近材料去除边缘地耦合到材料去除壁，以控制结合在材料去除壁中的边缘的变形，而不会干扰表面。下面更详细地讨论侧壁67和68的附加示例。

[0050] 这里公开的侧壁，桁架结构等，耦合到材料去除壁，以增加在发生耦合的邻近区域中的材料去除边缘的弯曲刚度。这些结构越接近边缘，它们改变边缘的局部弯曲刚度的能力就越大。当这种结构的耦合被描述为“靠近”材料去除边缘时，意味着该耦合足够靠近边缘，使得沿着边缘的弯曲刚度的所得变化足以允许边缘与感兴趣的表面一致，其中输入到刮刀的力小于或等于典型用户可施加的最大可用力(在本公开的其他地方描述了最大力)。通常，更近意味着侧壁或桁架结构应该在等于材料去除壁的高度范围的至少1/2的距离内连接，并且优选地在材料去除壁的高度范围的1/4内。

[0051] 当使用者将刮刀60压向表面5时，弯曲载荷被施加到连续线性材料去除边缘61。弯曲载荷被转变成在侧壁67和68中的拉伸载荷和压缩载荷。弯曲载荷转变为拉伸载荷和压缩载荷的程度沿着边缘61 的宽度变化。可以看出，材料去除边缘61的中点(侧壁67和68之间的中间)基本上比材料去除边缘61的端部在弯曲中更加变形，在该处附近，载荷转换结构67和68耦合到材料去除壁63的端部69和 70。这种行为允许材料去除边缘61符合当材料去除边缘61压向表面时要从中去除材料的表面的曲率。在该示例中，材料去除边缘61被构造和布置成变形以符合凸表面。

[0052] 可以看出，手柄64在壁63和73的顶部的整个宽度上耦合到壁 63和73。手柄64跨越侧壁67和68之间的距离，并允许使用者的手直接在整个跨度上输入力(与经由间隔开的梁将手柄耦合到材料去除边缘的一些现有技术装置的结构相反，该梁将手柄直接连接到材料去除边缘的端部)。手柄64在整个跨度上与壁63和73的耦合允许使用者控制在壁63和73的顶部宽度上的壁63和73的力输入。这种结构允许使用者的手放在手柄64上，同时使用者的手指可以放在壁63 或73上(取决于刮刀60保持的方向)。使用者可以沿着壁63和73 的顶部在任何位置分配施加到手柄64的力，这有助于沿着材料去除边缘的整个长度获得足够的压力。在图2A和2B所示的刮刀60的非限制性示例中，当刮刀60随着两个材料去除边缘抵靠表面放置时，手柄64位于表面上方足够的距离以确保使用者的手不会干扰表面，距离在这个例子中约为50毫米。

[0053] 在各图(图2A-C，F等)中可以看出，刮刀60(以及刮刀30和 35等)的材料去除壁63的形状具有轻微的凹曲率。这是有益的，因为使用者的手可以适应这种杯形。当刮刀60用于清除边缘62背离使用者处的冰时，使用者的手的基部放置在壁63上，手掌的中部放置在手柄64上，并且手指放置在壁37上。当碎冰时，刮刀可能需要被撞到冰中以使其破裂，并且壁63的杯形有助于将使用者的手保持在适当位置。通常，例如刮刀包括一对成角度的包括材料去除边缘的材料去除壁，材料去除边缘被布置成使得两个边缘可以接触表面，其中一个材料去除边缘是不连续的，与不连续边缘相对的材料去除壁应该具有凹曲率，以便在用不连续边缘切碎冰时更好地容纳使用者手的基部。

[0054] 用户可以直接通过选择性地使用他或她的手指按压壁63和73附加将力输入到壁63或73，进一步有助于材料去除边缘符合下表面曲率的能力，同时提供足够的压力。通过将手柄64耦合到跨越壁63和 73的整个顶部跨度的材料去除壁63和73，并允许用户使用他们的手指向壁63或73输入额外的力，可以控制使用者在刮刀60的宽度上输入的力对刮刀的变化，并因此控制输入力在材料去除边缘上的分布的变化。沿着材料去除边缘的宽度施加的力的变化可以由使用者通过选择性地使用他们的手指/手来改变横跨刮刀宽度的输入力。
横跨宽度的输入力的变化不仅仅由现有技术装置中的刮刀的结构预先确定。本文所公开的示例刮刀提供了将输入材料去除边缘(无论是连续的还是不连续的)的弯曲载荷可变地转换为在后续部分中更详细描述的转换结构中的拉伸载荷和压缩载荷，作为跨越材料去除边缘的宽度的位置的函数，同时还为使用者提供了选择性地和可控地改变施加在刮刀宽度上的刮刀的输入力的能力。

[0055] 材料去除壁63从连续材料去除边缘61延伸到手柄64的前边缘 65，并在侧端69和70之间延伸。材料去除壁73从不连续材料去除边缘62延伸到手柄64的后端66，在侧端79和
80之间。在一个非限制性示例中，材料去除壁63和73是实心且连续的，使得当使用者的手掌放在手柄64的顶部上时，使用者的手指可以放在或推向壁63(或 73)。在一个非限制性示例中，壁63和73中的一个包括一个或多个孔，该孔以使得使用者的手指仍然可以对墙施加力的方式分布。应该注意，上面用来描述手柄64的部分的术语“前”和“后”仅是相对的术语。可以保持和使用刮刀60，使得材料去除边缘61和62中的任一个朝向“前”，而另一个朝向“后”。

[0056] 所示的连续材料去除边缘61(在图2A-2C中)形成为刮刀60的整体部分，正如若使用注塑成型工艺制造刮刀60可以进行那样。在一个非限制性示例中，边缘75(图2F中所示)由黄铜条形成(在一个示例中由黄铜板冲压而成，在另一个示例中，通过刮削一卷黄铜板材并切割成一定长度，并且在另一个例子中形成为挤压件)插入(使用嵌件成型操作或插入塑料部件中的槽中作为二次操作)到壁63中，使得黄铜条基本上在壁63的整个宽度上延伸，并从壁63的端部向外延伸足够的距离，以允许黄铜条材料的边缘接触要从中去除材料的表面，以充当连续材料去除边缘。从黄铜形成连续材料去除边缘可以提供相对于聚合物材料的使用的实质性改进。黄铜条材料比用于现有技术刮刀的典型聚合物材料更好地保持其边缘，并提供改进的刮削性能。

[0057] 不连续材料去除边缘62显示为形成为刮刀60的整体部分，正如若使用注塑成型工艺制造刮刀60可以进行那样。从黄铜形成不连续的材料去除边缘可以提供关于使用现有技术刮刀中使用的传统聚合物材料的实质性改进。将在随后的部分中参考图7更详细地讨论由黄铜形成的不连续材料去除边缘。

[0058] 再次转向图2B，示例刮刀60的顶视图示出了位于材料去除边缘 61和62之间的手柄64(手柄64的端部65和66的投影位置位于材料去除边缘61和62的投影位置内)。投影位置是投射到刮刀放置在其上的平坦表面上的元件的位置，刮刀放置在其预定方位，用于从平坦表面移除材料，其中两个材料去除边缘接触该表面。手柄64提供了表面，使用者的手掌可以在刮擦的同时放置在该表面上，其中手柄 64被布置成大致平行于当刮刀60抵靠表面就位时要从中移除材料的表面，其中两个材料去除边缘与表面接触。应当注意，虽然手柄64 被描述为大致平行于表面，但是这不应被视为限制，因为当手柄64 相对于表面5放置时，手柄64可以布置成具有相对于表面5的宽范围的角度，只要使用者将指向表面5的力施加到手柄64，就可以在两个材料去除边缘与表面5接触时有效地加载两个材料去除边缘。

[0059] 当使用者的手放在手柄64上时，使用者的拇指可以环绕任一侧壁67或侧壁68(取决于使用者是右手还是左手，以及刮刀的使用方向)。使用者的小指可以放置在相对侧上。当两个材料去除边缘与表面接触时，手柄64应该在表面上方充分延伸，使得使用者的拇指和小指可以放置在侧壁上而不会干扰表面。侧壁67和68可以是实心的，这减少了用于制造刮刀60的注塑成型工具中的侧面动作的需要，或者可以设置有凹口或孔或脊或其他特征以容纳使用者的拇指/指以用于改善抓握(但可能需要在工具中进行侧向动作)。手柄64和壁
63 和73的一部分形成由轮廓120标识的抓握区域，并且可以具有施加的抓握表面，例如通过包覆成型柔软的弹性体材料或者使用粘合剂将模具切割的弹性体材料件粘贴到抓握区域120。如果需要，柔软接触材料也可以延伸到侧壁67和68的一部分的周围。

[0060] 在图2A中可以看出，侧壁67的底部(以及侧壁68的底部，在图2A中不可见)具有轻微的曲率。侧壁67和68的底部足够弯曲，使得当刮刀60靠在表面上时，侧壁67和68的底部的任何部分都不会接触感兴趣的表面，其中两个材料去除边缘与表面接触。在汽车应用中，刮刀60设计成适应具有最小曲率半径为1.5米的表面。然而，这是一个主要以车辆玻璃刮削应用为核心的设计选择。如果需要从具有较小曲率半径的表面移除材料，则侧壁67和68的底部可以比所示的更多地弯曲。弯曲侧壁67和68的底部不会明显地影响它们用于将施加到材料去除边缘和壁的弯曲载荷转换成侧壁中的拉伸载荷和压缩载荷的结构功能(除非弯曲过度，例如当侧壁底部的曲率半径小于边缘61和62之间距离的4倍时)。在一个非限制性示例(未示出) 中，侧壁底部是直的，而不是如图2A所示弯曲的。如果侧壁与材料去除壁63和73的附接点从材料去除边缘61和62移开足够的距离，则可以是直的底壁，当刮刀压靠表面时，确保侧壁底部不会接触表面。

[0061] 刮刀60(和本文公开的其它相似刮刀)构造成使得在正常使用中，一对间隔开的材料去除边缘61和62同时接触表面5。通过包括被布置成与表面同时接触的一对间隔开的材料去除边缘并且在该对接触点与表面之间提供位置(当在俯视图中观察时)以使使用者施加简单的力，刮刀60可以保持在表面上的稳定位置中，而同时将在角度处的材料去除边缘定向到足以有效去除材料的表面。也就是说，使用者不需要施加力偶(同时向下按压刮刀的一个部分并向上拉动另一部分)以将刮刀60保持抵靠表面，其中边缘以适当的角度定向以便去除材料，仅需要简单的力。例如，如果窗户上存在小雪，则使用者可以将刮刀60保持抵靠窗户并使用单个指来回移动以移除雪，以使刮刀60保持就位抵靠窗。

[0062] 在一些示例中，例如图2A-2B的示例刮刀60，刮刀60的质心的投影位置(在俯视图中)位于该对材料去除边缘的投影位置之间。在随后的部分中被描述的具有细长手柄的刮刀可以具有位于材料去除边缘的投影位置之外的质心的投影位置。

[0063] 图2C描绘了刮刀60的侧视图。刮刀60被构造和布置成使得当两个材料去除边缘与表面5接触时，包含材料去除边缘61和62的材料去除壁63和73相对于表面5保持在固定的角度71和72处。角度 71是材料去除壁63的平面(或通过虚线轴11和材料去除边缘61的切平面，如果壁63在图2C的侧视图中弯曲)和在材料去除边缘61 与表面(通过虚线轴12和材料去除边缘61的平面)的接触点处与表面5相切的平面之间的角度。对于材料去除边缘62，以相似的方式计算角度72，并且角度72是通过虚线轴13和边缘62的平面与通过虚线轴14和边缘62的平面之间的角度。选择固定角度71和72以便于从表面去除材料。在一个非限制性示例中，角度71的范围在10到80 度之间。在一个非限制性示例中，角度71的范围在30度到60度之间。在一个非限制性示例中，角度71的范围在40到50度之间。

[0064] 角度71确定材料去除边缘61与表面5的接触点处的正常反作用力如何在平面内和平面外(弯曲)组件之间分开。随着角度71变得更大，平面内组件增大并且平面外弯曲组件减小。平面内组件与边缘“挖入”表面上的粘附材料的程度有关，并且平面外弯曲组件与材料去除壁变形以符合表面形状有多少有关。任何一个组件的过度或不足都会导致无效的刮刀(无论是不符合表面形状的刮刀还是滑动过粘性材料而不是咬入粘性材料中以将粘附材料从表面移开的刮刀)。这里公开的示例刮刀在所需的角度处保持材料去除壁，而不需要使用者特别为了实现它而做任何事情，只要两个材料去除边缘与表面接触即可。

[0065] 参照图2C，当使用者将向下的力F1施加到手柄64时，正常反作用力FN1和FN2出现在材料去除边缘61和62与表面5的接触点处。这些正常的反作用力可以分解成一对正交的力分量，其中FC1和FC2是指向壁63和73的平面中的分量，而FB1和FB2是指向垂直于壁63 和73的平面的分量。平面内力分量FC1和FC2使壁63和73处于压缩中。由于壁在该方向上通常非常坚硬，因此平面内力分量引起刮刀壁 63和73的很小位移。平面内力分量负责刮刀“挖入”粘附材料以将粘附材料从表面移除。正交的平面外的分量FB1和FB2将弯曲载荷施加到壁63和73上，当试图构造具有材料去除边缘的刮刀时，弯曲载荷是主要关注的负荷，该材料去除边缘符合要从中去除材料的下表面的曲率。

[0066] 包含不连续材料去除边缘的材料去除壁的角度范围没有特别限制，部分是因为符合下表面曲率对于不连续边缘不太重要。只要不连续的材料去除边缘足够坚硬以抵抗受到诸如冰的硬质材料冲击时的损坏，该材料去除边缘就可以有效地去除材料。

[0067] 侧壁67和68(在下面更详细地讨论)被构造和布置成使得，如果由于某种原因而需要的话，使用者的手指可以环绕侧壁的底部以帮助保持刮刀60。侧壁67和68通常高度小于4英寸，并且在一个非限制性示例中高度小于3英寸。在图2A-2C的示例刮刀60中，在材料去除边缘61和62之间的中点处测量的侧壁67和68约为2英寸高，当两个边缘61和62与表面5接触时，手柄64的顶表面位于表面5 上方约2.5英寸处。

[0068] 在图3A中的侧视图中所示的一个非限制性示例中，侧壁67和 68(包括侧壁68的刮刀的相对侧具有与图3A中针对壁67所示除了如图所示从左侧向右反转之外相同的布置)不是实心而是在其中具有开口。在该示例中，使用者的手指可以环绕手柄64的顶部并且穿过侧壁67中的敞开桁架板76(并且在相对的侧壁68中未示出相似的开口)。在图3C所示的一个非限制性示例中，桁架板76中的开口仅允许使用者的拇指部分地压入孔中但不适合穿过它。这提供了用于增强刮刀抓握的良好表面，而不可能使手指卡在刮刀内部。

[0069] 图3A-3C描绘了能够与图2A的刮刀一起使用的备选地的桁架板。在图3A的刮刀35中，侧壁67(和侧壁68)仅在壁63的高度的一部分上耦合到壁63的端部，壁63比该壁与手柄64的距离更靠近连续材料去除边缘61。更靠近意味着壁67(和68)应该在等于材料去除边缘和手柄64的前缘65之间的至少1/2距离(即材料去除壁63 的高度范围的1/2)的距离内连接，并且优选地在材料去除边缘61和手柄64的前缘65之间的距离的1/4内(即，材料去除壁
63的高度范围的1/4)连接。侧壁67和68最好与边缘61优选尽可能接近地耦合到壁63，以更好地控制边缘61的变形，而不会干扰其中材料被去除的表面。

[0070] 侧壁67和68相对于材料去除边缘61的中点(即，与材料去除边缘61的端部等距的点)的位移有效地增加了弯曲刚度并减少了材料去除边缘61的端部(靠近该端部，侧壁67和68耦合到壁63的端部69和70)的位移。由于侧壁67和68与壁63的耦合而使弯曲刚度增加的程度取决于侧壁67和68耦合到壁63的位置(它们被耦合时靠近材料去除边缘的程度)，侧壁厚度(因为这涉及壁截面模量)和壁材料特性，以及侧壁67和68耦合到刮刀60的其他部分的程度。下面讨论侧壁67和68与刮刀60的其他部分的耦合。

[0071] 如图2A-2B所示，侧壁67和68耦合到壁63的侧端69和70(侧端在手柄64和连续材料去除边缘61之间延伸)，手柄64的侧端和壁73的侧端79和80(其中壁73在手柄64和不连续材料去除边缘 62之间延伸)。通过将壁67和68耦合到手柄64和壁73中的任一个或两者，除了耦合到材料去除壁63之外，侧壁67和68沿着材料去除边缘61向壁63施加基本上更大的弯曲刚度，在材料去除边缘附近，侧壁67和68耦合到壁63。

[0072] 在图2A-B的刮刀60(以及刮刀30、35和图中所示的其他刮刀) 中，当两个材料去除边缘61和62都与表面5接触时，壁63与表面5 形成大约45度的角度，并且刮刀60的手柄64定向成与表面5成大约0度(即大致平行)的角度。如果侧壁67和68仅在壁63和手柄 64之间耦合，则侧壁67和68将被固定在两个大致平面的壁之间，这两个壁相对于彼此成约135度的角度(如图2C中的角度74所示)，并且将有效地形成具有大致三角形形状的桁架结构(当从侧面观察时，一个桁架由壁63、手柄64和侧壁67形成，并且第二桁架由壁 63、手柄64和侧壁68形成)，该桁架结构基本上增加沿着材料去除边缘61在最靠近侧壁67和68耦合到壁63的位置处看到的弯曲刚度。壁67(和68)与手柄64之间形成的角度应小于165度，以从桁架结构获得足够的益处，优选地小于150度。

[0073] 如果侧壁67和68耦合到壁63和壁73，则当从侧面观察时它们将形成大致梯形的桁架结构(一个桁架由壁63，手柄64，壁73和侧壁67形成，并且第二桁架由壁63，手柄64，壁73和侧壁68形成)。当侧壁67和68在壁63和73之间耦合时，沿着材料去除边缘61和 62在最靠近侧壁67和68耦合到壁63和73的位置处看到的弯曲刚度是基本上增加的，并且是在上述桁架形状为三角形的情况下增加的。当桁架将壁63和73固定在一起时，无论侧壁67和68是否耦合手柄 64，都可获得弯曲刚度的显着增加。

[0074] 在图3A的非限制性示例刮刀35中，手柄64形成桁架结构的顶部弦杆，壁63和73形成桁架的成角度的构件，并且侧壁连接器85 形成桁架的底部弦杆。底部弦杆85从壁63延伸到壁73，附接到靠近材料去除边缘61和62的侧端上的壁63和73。由成角度的构件(壁 63和73)、顶部弦杆(手柄64)和底部弦杆85围绕的区域是桁架板 76。在图3A的示例中，桁架板76被描绘为敞开的。如果需要，附加的桁架构件可以将壁63和73的各个部分、手柄64和底部弦杆85固定在一起。在图3B中所示的非限制性示例刮刀中，添加了内部的桁架构件87和88。应当注意，尽管图3B示出了两个内部桁架构件，但是内部桁架构件的布置和数量不受限制。

[0075] 桁架结构有效地将施加于桁架的弯曲载荷转换为桁架构件中的拉伸载荷和压缩载荷。当在材料去除边缘61和62的宽度上观察时，桁架结构可变地将沿着材料去除边缘61和62施加到壁63和73的弯曲载荷FB1、FB2转换成桁架元件(弦杆和成角度的构件)中的拉伸载荷和压缩载荷。也就是说，跨越材料去除边缘的宽度观察，由于施加到刮刀使得刮刀抵靠表面的力，随着感兴趣的点从材料去除边缘的中点(即，侧壁67和68耦合到壁63和73的位置之间的中间位置，在从桁架耦合到壁63的位置的最大距离处的沿着宽度的点)朝向更靠近侧壁67和68耦合到壁63和73的位置的材料去除边缘的端部而移动，将跨越宽度所施加的逐渐增加的弯曲载荷转换成桁架中的拉伸载荷和压缩载荷。这种将输入弯曲载荷可变地转换成拉伸载荷和压缩载荷的机制作为跨越材料去除边缘的宽度的位置的函数，使得材料去除边缘能够符合下表面的曲率。

[0076] 图4A和4B中描绘的示例示出了可以与图2A的刮刀布置一起使用的备选的桁架结构。在图4A中描绘的一个非限制性示例中，弦杆 85以远离不连续材料去除边缘62的位置的距离(由图4A中的附图标记77标识)连接到壁73。(刮刀35的相对侧具有相似的结构，只是从图4A所示的左右翻转。)距离77被显示为壁73的大约1/2高度。然而，实际的设备可以将底部弦杆85连接到沿着墙壁73的几乎任何位置。由壁63、底部弦杆85、壁73的一部分和手柄64形成的桁架转换被施加到连续材料去除边缘61的弯曲载荷的能力在距离77 变化时基本上不变。即使在手柄64和壁73之间的接头66处连接底部弦杆85(图4B中示出具有不同的桁架板布置)也将有效地改变边缘61的弯曲行为，尽管壁73的刚度减小。通常，优选的是不明显地降低壁73的刚度，因为边缘62在碎冰时受到大的冲击力。

[0077] 如前所述，不连续材料边缘被布置成符合待去除材料的表面的曲率并不重要，因为粘附材料中的切碎或刻痕通道相比于使得不连续材料去除边缘符合表面形状是不敏感的。这也是由于壁73通常比壁63 更窄(为了保持齿的表面积小，以使齿被压靠在诸如冰的较硬材料上时的压力最大化)。随着不连续材料去除壁的跨度变窄，线性不连续边缘更靠近表面的曲线形状。

[0078] 现在转到图4B，示出了非限制性示例刮刀35的一侧的侧视图。 (刮刀35的相对侧具有相似的结构，只是从图4B所示的左右翻转。) 底部弦杆85连接在壁63和手柄64与壁73之间的接头66的区域之间，并且桁架板76是实心的。还应注意，在图4A或图4B的任一示例中，桁架板76可以是敞开或闭合的，或者可以构造有内部成角度的构件，如之前关于图3B的示例所述。在图4B中，由于桁架板是实心的，所以底部弦杆和桁架板基本上沿着壁63的整个长度(除了设置有一些间隙的材料去除边缘的右侧)和沿着手柄64的长度连接。壁67(和68)与壁63和手柄64的耦合形成了三角形的桁架结构，其中壁63和手柄64和底部弦杆85提供桁架的成角度的构件。桁架结构将用于沿着材料去除边缘61将施加到材料去除壁63的弯曲载荷转换成如前所述的拉伸载荷和压缩载荷，并且将可变地约束壁63在壁63的宽度上的弯曲。与当使用者施加迫使刮刀60靠在表面上的向下的力到手柄64时在侧壁耦合的位置之间获得的边缘61的向外位移相比，这种布置将基本上减少材料去除边缘61在靠近侧壁67(和68) 并且更具体地说底部弦杆85(及其相对侧壁68中的等效物)耦合到壁63的位置处的向外位移。

[0079] 在一个非限制性示例中，刮刀以与图2A的刮刀60相似的方式配置，但是两个材料去除边缘61和62都是连续类型的。通过引入一对连续的材料去除边缘，每个材料去除边缘布置成使得在包含材料去除边缘的材料去除壁与材料去除边缘接触表面的点处的表面之间形成的角度是刮削的有效角度(例如如前所述，对于具有一个连续边缘和一个不连续边缘的刮刀在30至60度之间)，对于某些类型的粘附材料提供了更有效的刮削，一个例子是霜。当刮刀在表面上前后移动时，每个边缘将备选地被布置用于有效刮擦，以对于前向定向运动和后向定向运动(远离和返回用户的运动)允许有效的材料去除。材料去除壁保持在所需的角度处以进行刮削，并且双边缘设计使得能够通过使用者进行刮削，同时仅需要施加简单的力。

[0080] 如图2A所示的示例刮刀包括第一连续材料去除边缘和第二不连续材料去除边缘。刮刀可以沿第一方向移动，以使用不连续的材料去除边缘对冰中的通道进行刻划。当刮刀
60被保持成使得材料去除边缘62背离使用者并且使用者将刮刀推离其本体时，材料去除边缘62 在材料去除边缘61接触材料之前接触表面上的硬质材料(例如汽车应用中的冰)。不连续材料去除边缘62首先破坏表面上的材料，并且连续材料去除边缘61在“相同运动”后面跟随以清洁表面。不需要在连续和不连续边缘之间来回翻转。去除诸如冰之类的较硬材料变得更加有效。在现有技术的刮刀中，必须使用不连续材料去除边缘将刮刀保持在第一方向以使通道进入或切碎冰。一旦材料被切碎或刻痕，使用者将刮刀翻转到第二方向并且使用连续材料去除边缘重新刮削先前刮削的所有区域。

[0081] 本文公开的示例刮刀固有地减少或消除了手和腕部的应变，并且由于其固有的稳定设计而在切碎冰时更不易于滑动和突然的取向变化。当使用者持有传统的刮刀(需要施加力偶以将刮刀保持在有效的刮削角度)时，当刮刀卡在冰中时，使用者的手和腕部可能会产生很大的应变(当撞击厚厚的硬质材料(如冰)时是由于突然停止和产生扭矩)。当刮刀突破冰或滑过冰表面时，刮刀也可能突然改变其方向，这可能导致使用者刮伤指关节。

[0082] 执行分析图2A的刮刀60的计算机有限元模型(但使用图2F中所示的侧板结构)。选择模制刮刀的材料特性、尺寸和几何形状使得连续材料去除边缘61能够符合弯曲表面，其中曲率半径约为1.5米 (1.5米是车辆玻璃的最小预期曲率半径)，由使用者施加的输入力的范围在5到10磅力之间。该模型假设使用壁厚3mm的ABS材料，连续材料去除边缘61的宽度选择为110mm，材料壁63和73各自相对于平坦表面成45度角，刮刀60在表面上方的总高度选择为50mm，材料去除边缘61和62之间的间距选择为120mm。为了便于建模，手柄64被固定并且施加的输入力为10磅。力向上，垂直于表面并分布在材料去除边缘61上。施加力导致材料去除边缘61的中心相对于材料去除边缘61的端部的偏转约1.5mm。换句话说，对于材料去除边缘获得的差异偏转是1.5mm，该差异偏转是边缘的最大和最小偏转之间的差异。在110mm的跨度上半径为1.5米的弧的高度约为1mm。因此，在施加10磅的力的情况下，示例刮刀模型显示它将充分偏转以使其符合1.5米曲率半径。

[0083] 在上面的示例中，材料去除边缘61和62之间的距离选择为 120mm。示例不限于该间距。本文考虑了大于或小于120mm的间距。在一个非限制性示例中，间距等于或大于70mm。在一个非限制性示例中，间距等于或大于100mm。在一个非限制性示例中，间距等于或大于
120mm。在一个非限制性示例中，间距等于或大于150mm。在一个示例中，间距等于或大于
200mm。在一个非限制性示例中，间距等于或大于300mm。对于大于约150mm的间距，可能希望在刮刀的不会变形的部分(例如手柄64)上增加加强肋。也可以将加强肋添加到壁63和73的部分，但是不应该太靠近材料去除边缘，或者它们可能导致材料去除边缘的部分的弯曲刚度以不希望的方式增加。

[0084] 在图2D中描绘的一个非限制性示例中，单个结构27将施加到连续材料去除边缘21(和不连续材料去除边缘22)的弯曲载荷转变成结构27中的拉伸载荷和压缩载荷。虽然刮刀20被描绘为具有连续和不连续的边缘，但也可以考虑使用一对连续的材料去除边缘。附加地，边缘中的任一个或两个可以预偏置成具有相同或不同曲率半径的曲线形状，在无载荷条件下具有凹形或凸形。刮刀20被配置为变形以符合具有凹形的表面。材料去除边缘21和
22的端部比中点基本上变形更多。刮刀20被描绘为从图2A中的刮刀60的方向上下颠倒翻转。

[0085] 结构27耦合到刮刀20的材料去除壁23的中点。结构27基本上在其整个高度上耦合到壁23，但不需要在整个高度上进行耦合。结构 27也基本上在其整个高度上耦合到材料去除壁33的中点，尽管不需要在整个高度上进行耦合。结构27被显示在连续材料去除边缘21附近耦合到材料去除壁23并且在材料去除壁33附近耦合到壁33。在一个非限制性示例中，结构27尽可能靠近边缘21和22耦合到壁23和 33，以便不接触弯曲表面5。结构27还耦合到手柄24。然而，不需要耦合到手柄24。

[0086] 如果结构27仅耦合到壁23和33，则结构27可以有效地将施加到边缘21和22的弯曲载荷转换成拉伸载荷和压缩载荷。备选地，结构27可以将施加到边缘21的弯曲载荷转换成拉伸载荷和压缩载荷，如果结构仅耦合到壁23和手柄24上的话。如果仅需要将被施加到材料去除边缘21的弯曲载荷转换成拉伸载荷和压缩载荷(即，仅希望边缘21符合下表面曲率)，则结构27不需要耦合到不连续材料去除边缘22附近的壁33。在这种情况下，结构27可以耦合到壁33的任何部分。如果希望不连续材料边缘22也符合凹表面，那么结构27应该在材料去除边缘22的位置附近耦合到壁33，如图所示，但是离边缘足够远以便不接触表面5。

[0087] 在图2E所示的一个非限制性示例中，刮刀29包括一对连续线性材料去除边缘21和26。边缘21布置成符合具有凹曲率的表面，并且边缘26布置成符合具有凸曲率的表面。尽管材料去除边缘21和26 都被描绘为连续和线性的，但是材料去除边缘21和26中的任一个可以被配置为不连续的材料去除边缘，并且任一边缘可以被配置成通过反转结构27的连接来符合凹表面或凸表面。附加地，边缘中的任一个或两个可以预偏置成具有相同或不同曲率半径的曲线形状，在无载荷条件下预偏置成凹形或凸形。结构27在靠近边缘21的中点附近的材料去除边缘21的位置处耦合到壁23，并且还在边缘26的端部附近耦合到靠近材料去除边缘26的壁33。结构27可以但不需要直接耦合到手柄24，并且可以但不需要在其整个范围内连接到壁23和33。结构27仅在壁23和33的靠近材料去除边缘21和26的部分上耦合到壁23和33就足够了。优选地，结构27尽可能接近地耦合到材料去除边缘，而不受表面的干扰，因为希望壁23和33中的任何一个都符合下表面的曲率。

[0088] 在图2F所示的一个非限制性实例中，刮刀30包括连续的材料去除边缘75，材料去除边缘被预偏置以在其无载荷状态下具有弯曲形状。在这种情况下，边缘75由条带或黄铜形成，边缘插入模制到刮刀30的壳体中。除了桁架板76具有穿过其中的开口之外，刮刀30 与图2A的刮刀60相似，并且连续材料去除边缘75预偏置成曲线形状。预偏置可用于改变沿着连续材料去除边缘与表面的接触线施加到表面的压力，并且适应更多种类的表面曲率。在本文所述的任何示例刮刀中，可以使用在未加载状态下具有一定程度弯曲的连续材料去除边缘。通过预偏置连续材料去除边缘以在其未加载状态下具有弯曲形状，可以构造能够符合凸表面、平表面和凹表面的材料去除边缘。

[0089] 图2F的示例刮刀30包括弯曲载荷转换结构67和68(68在刮刀60的与侧面67相对的侧上，并且在图2F中不可见)，弯曲载荷转换结构附接到包含材料去除边缘61的材料去除壁63的端部。边缘61 和靠近刮刀30的边缘61的壁63的至少一部分是预偏置的，以在无载荷状态下具有凹曲率。当刮刀30压靠这样的弯曲表面时，这样的预偏置边缘/壁可以符合具有大于未变形边缘75的曲率半径的曲率半径的任何凹形表面，以及一系列凸曲面。在这种情况下，材料去除边缘75被偏置，使得边缘的中点(沿着边缘的位置，该中点可以随着施加的弯曲载荷最大地变形)接触表面，对于感兴趣的表面，首先从该表面去除材料。

[0090] 在一个非限制性示例中，刮刀具有可移除刀片组件，其中可移除刀片组件包括一对连续材料去除边缘或第一连续材料去除边缘和第二不连续材料去除边缘。可移除刀片组件的示例在图5A-5E中示出。可移除刀片对于刮刀非常有用，因为如果刀片损坏，无需更换整个刮刀就可以更换刀片。注塑成型的可移除刀片可以低成本制造。

[0091] 在一个非限制性示例中，可移除刀片的连续材料去除边缘(或多个边缘)被约束以提供连续材料去除边缘或多个边缘在其各自宽度上的可变位移(尽管如果不连续材料去除边缘并入可移除刀片中的话，如果需要，连续材料去除边缘也可以如此受约束。可移除刀片包括了可变地将施加在材料去除边缘上的弯曲载荷转换成结构中的拉伸载荷和压缩载荷的结构，以改变材料去除边缘在其各自宽度上的弯曲刚度。结构可以被包含在可移除刀片中，使得材料去除边缘可以变形以符合凸表面或凹表面，或两者。将在后续部分中更详细地讨论包含可移除刀片的示例刮刀。

[0092] 可移除刀片组件可以与前面描述的刮刀的构造类似地配置，除了图2A的手柄64被将材料去除壁耦合在一起的顶表面54代替的例外。在大多数应用中，顶表面54小于手柄64，因为刮刀具有单独的手柄。由使用者施加到刮刀手柄的力可以分布在刀片顶表面54的整个宽度上。这有助于在材料去除边缘的整个宽度上更均匀地分布输入力。在一些示例中，可更换刀片组件可以与先前描述的刮刀(例如刮刀20、29、30、35和60)类似地制造，但包括允许刀片组件与单独的刮刀手柄可拆卸地连接的特征。顶表面54可以包括用于将可移除刀片固定到某种类型的单独手柄结构的耦合特征。

[0093] 可移除刀片组件包含一对材料去除壁，每个材料去除壁都包含材料去除边缘。这对材料去除边缘彼此间隔开。材料去除边缘可以是前面描述的任何材料去除边缘类型(连续或不连续，线性或预偏置到曲线中)，其中至少连续的材料去除边缘被构造和布置成符合下表面的曲率(可以是凸，凹或平)。

[0094] 有许多方法可以将可移除刀片组件附接到刮刀本体或手柄上。在一些示例中，可移除刀片组件卡入手柄中，在其他示例中，它在手柄中滑动到位，或者它可以使用夹子，螺纹紧固件或其他已知的紧固方法。孔59在图5A和5B中示出，孔可以用于与提供一种耦合方法的单独刮刀手柄的卡扣特征结合，但是本文公开的示例不限于用于将可移除刀片组件固定到刮刀手柄的耦合特征。

[0095] 刮刀手柄和可移除刀片组件布置成使得施加到手柄以迫使可移除刀片抵靠表面的力被传递到位于该对材料去除边缘之间的可移除刀片组件的顶部区域54，这样两个材料去除边缘可以同时抵靠表面加载。诸如脊、壁或其他机械止动件的结构可以结合到可移除刀片组件、刮刀本体或两者中，以吸收当刮削器在刮削时刮削表面时撞击较硬材料时可能产生的前后载荷和扭矩载荷，使得将刀片组件固定到手柄的卡扣或耦合特征不需要承受冲击载荷。在一个非限制性示例中，与将刀片组件耦合到刮刀手柄的附接特征分开的结构从刮刀手柄突出并穿过可移除刀片的顶表面中的一个或多个孔59或槽，以吸收前后载荷和扭矩。这些孔也可以用作将刀片组装到刮刀本体上的对准特征，并且还可以用于改变可移除刀片的材料去除壁的弯曲刚度。在一个非限制性示例中，可移除刀片组件在刮刀本体中的壁之间滑动就位，其吸收前后载荷和扭矩。

[0096] 可移除刀片组件50包括一对连续的材料去除边缘51和52，如图 5A和5B所示。从图5A中所示的视图翻转到图5B中所示的视图，以示出可移除刀片50的内表面。侧壁57和58至少在材料去除边缘附近的位置处将材料去除壁53和43的端部彼此连接。优选地，侧壁 57和
58耦合到材料去除壁43和53，尽可能接近材料去除边缘51和 52，而不会干扰要从中去除材料的表面，无论哪个边缘被构造和布置成当压靠表面时符合该表面的曲率。

[0097] 侧壁57和58被描绘为实心的并且沿着材料去除壁53和43的整个高度(除了在材料去除边缘附近提供一些间隙)在刀片组件50的相对端处附接到壁53和43。当从侧面观察时，形成梯形的桁架结构，在侧壁57和58形成桁架结构的底部弦杆和板的位置处，刀片顶部表面54形成顶部弦杆(这类似于手柄64在图2A-2C、3A-4B的示例刮刀中执行的作用)，并且材料去除壁53和43形成桁架结构的成角度的构件。尽管侧壁57和58(图5A中不可见58)被描述为具有实心板，但是任何前述桁架板都可以与可更换刀片组件一起使用，例如图3A-3C所示的桁架板。

[0098] 桁架结构可变地将施加到材料去除边缘51和52的弯曲载荷转换成桁架结构中的拉伸载荷和压缩载荷，其中弯曲载荷被转换成拉伸载荷和压缩载荷的程度根据沿着材料去除边缘的位置而变化，其中随着沿着材料去除边缘感兴趣的位置越来越接近侧壁57和58耦合到材料去除壁53和43的位置，相对更多的弯曲载荷被转换为压缩载荷和拉伸载荷。

[0099] 可移除刀片组件50的材料去除边缘在施加力时将与具有凸曲率的表面一致，该力将刀片组件50抵靠表面加载，其中两个边缘51和 52抵靠表面。刀片组件50的边缘将以与先前刮刀示例所述相同的方式变形。类似地，可移除刀片组件可以形成有单个桁架结构58，如图 5D的刀片组件45中，在壁53和43的中点处将壁53和43耦合在一起。具有耦合到壁53和43的中点的单个桁架结构的刀片配置被构造和布置成符合具有凹曲率的表面，当力将刀片组件抵靠凹面加载并且材料去除边缘与凹面接触时。第三可移除刀片组件示例55在图5E中示出并且类似于图2E中所示的示例，其中结构53将材料去除壁43 的中点耦合到材料去除壁43的端部。还可以想到，图5D和5E的桁架结构可以与刀片组件一起使用，刀片组件包括一对连续的材料去除边缘，具有任何前述宽度、曲率等的变化。

[0100] 如果需要，用于可移除刀片组件的任何上述桁架布置可以与被预偏置到曲线(即，预成形使得它们在处于空载状态时不是直的)中的材料去除壁一起使用，以容纳包括具有凸曲率或凹曲率的表面的更宽的表面曲率范围。这对材料去除边缘可以相同或不同地弯曲。这对材料去除边缘可以具有不同的曲率半径。这对材料去除边缘可以在无载荷状态下预偏置成凸形或凹形。

[0101] 还应注意，材料去除边缘的预偏置可以有助于从平坦表面移除材料，因为预偏置需要施加一定量的力来克服偏置。这改变了材料去除边缘上的力分布，并且当刀片压靠平坦表面或凸面时，将相对于在刀片50(或刮刀30)的端部处施加的力相对更大的力施加到刀片中部的初始接触区域(例如刀片50以及因此图2F中的示例刮刀30的边缘75)。

[0102] 尽管在图5A和5B中将材料去除边缘51和52描绘为具有相同的宽度，但这不是必需的。可能希望使一个连续的材料去除边缘比另一个窄，以便于刮削较小的表面，例如车辆侧视镜。此外，虽然这里讨论的是可移除刀片组件，但刮刀相似于图2A的刮刀，包含一对连续的材料去除边缘，其中一个连续的材料去除边缘比另一个更窄也在本文中考虑。

[0103] 图5C描绘了可移除刀片组件40的非限制性示例，其包括在材料去除壁43中的一个连续材料去除边缘41和在材料去除壁33中的一个不连续材料去除边缘42。侧壁47和48耦合在壁43和33之间，并且还耦合到顶表面44。当可移除刀片处于无载荷状态时，该对材料去除边缘可以是直的。备选地，材料去除边缘中的一个或两个可以预偏置，以在处于无载荷状态时具有凹曲率或凸曲率。它们可以具有相同的曲率或不同的曲率。它们可以具有相同的宽度或不同的宽度。在一个示例中，不连续材料去除边缘42具有比连续材料去除边缘41更窄的宽度。在一个示例中，连续材料去除边缘预偏置成曲线形状(在无载荷条件下)并且不连续材料去除边缘不预偏置成曲线形状。可移除刀片40如前所述包含桁架结构。先前关于完全刮刀描述的任何桁架结构可以应用于可移除刀片组件。

[0104] 在一个非限制性示例中，可移除刀片组件能够以固定方向固定到刮刀手柄，使得可移除刀片组件只能以单一取向装配到刮刀手柄。在一个非限制性示例中，可移除刀片组件可以固定到刮刀手柄，使得任何材料去除边缘可以定向成面向外，使得当刮刀被使用者沿着表面推动时，任何材料去除边缘都可以充当前缘。在一个非限制性示例中，接纳可移除刀片组件的刮刀手柄可以包括如图8所示的枢转结构，枢转结构允许可移除刀片的任一边缘在使用时用作刮刀的前缘。手柄83 包括围绕刀片组件84的枢轴结构86配合的枢轴结构89。枢轴销82 配合到枢轴结构89和86中的孔中，并用于将力从手柄83传递到刀片组件89。
枢轴销可以被移除，从而期望可以改变刀片组件89。然而，在其他示例中，枢轴销被永久地固定，使得刀片组件89不再可更换。手柄83相对于刀片组件89的旋转范围应大于90度，并且优选大于135度，并且更优选为180度。

[0105] 在一个非限制性示例中，接纳可移除刀片的刮刀本体可以包括旋转结构，该旋转结构允许可移除刀片旋转，使得刀片的任何材料去除边缘可以定向为前缘。旋转耦合的刀片组件应具有可锁定的止动位置，因此组件在用于刮削时不能旋转。应该注意的是，在细长手柄和刀片组件之间包含枢转结构或旋转结构或柔性结构的刮刀不需要具有使用者可移除刀片。刀片组件可以在制造期间永久地固定到细长手柄。

[0106] 在图6所示的一个非限制性示例中，细长手柄94固定到刮刀组件95上，刮刀组件具有一对材料去除边缘(如在本文中公开的各种示例刮刀和刀片组件)，使得整个组件的质心不再位于该对材料去除边缘的封套内。沿着刮刀长度延伸超过材料去除边缘中的一个材料去除边缘的位置的细长手柄可以固定到手柄表面64，如图6所示，或者耦合到其他结构，如图8和9所示。在这些示例中，在材料去除边缘的投影封套之外的位置处抓握手柄需要使用者施加力偶以将刮刀保持就位抵靠表面，但是提供了延长刮刀长度以增加触及范围的益处。同样，刀片组件95可以由使用者移除，或者可以在制造期间固定到细长手柄上。

[0107] 图6中描绘的示例刮刀90示出了刀片95，其柔性地耦合到刮刀本体94的第一端部。刀片组件95可以是可移除的，或者可以在制造期间固定到刮刀本体94。刀片组件95包括一对连续的材料去除边缘 91和92，尽管材料去除边缘的前面公开的任何布置预期在这里使用 (边缘在任何组合中可以是连续的或不连续的、直的或预偏置成具有相同或不同的曲率的曲线形状，并且可以是相同或不同的宽度)。刮刀细长手柄94可以包括第三材料去除边缘
93，第三材料去除边缘可以是不连续的齿形或可以是连续的耦合到刮刀手柄94的第二端部。刮刀手柄可以具有任何所期望的长度。在图6的示例中，长度足以允许使用者的单手抓握刮刀手柄94。在一个非限制性示例中，刮刀手柄是椭圆形的。在其他示例中，可以使用更长的刮刀手柄以允许使用者用双手抓住刮刀手柄94，并且到达远离使用者的更远距离。

[0108] 在图6的示例刮刀中，刮刀构造和布置成使得所有三个材料去除边缘可以同时接触要从中去除材料的表面。这是可能的，因为允许刀片组件95相对于手柄94的一些相对角度旋转(通过刀片组件到手柄的柔性安装)。如果刀片组件可枢转地耦合到刮刀手柄(使用如图8 和9中所示的枢轴或类似于其中的枢轴)，也可以获得相对角度旋转。当刮刀90布置成使得所有三个材料去除边缘与表面5接触时，刮刀手柄远离表面拱起足够的距离，使得使用者可以将其戴手套的手缠绕在刮刀手柄94上，具有足够的间隙以将使用者戴手套的手指配合在刮刀手柄94的下侧和表面5之间。在手柄底部和表面之间的间隙应至少为1英寸，优选至少1.5英寸，并且更优选为2英寸以上。刀片组件95通过柔性垫圈96(其可以由弹性材料片形成，或者可以包覆成型到刮刀本体94或可移除刀片95)柔性地安装到刮刀手柄94，使得可移除刀片可以轻微摇动。

[0109] 在另一示例中，具有可以是具有任意横截面形状的管状手柄的细长刮刀手柄的刮刀被构造和布置有第一刀片组件，该第一刀片组件具有耦合到手柄的一端的一对材料去除边缘，并且第二刀片组件耦合到手柄的相对端部。可以使用刮刀，使得耦合到刮刀手柄的第一端部的该对材料去除边缘同时接触表面，同时保持材料去除边缘或第二刀片组件的边缘以便不接触表面，或材料去除边缘或者第二刀片组件的边缘接触表面，同时刮刀被保持使得第一刀片组件的材料去除边缘不接触表面。长刮刀手柄可以包括伸缩手柄装置，伸缩手柄装置允许长度延伸。本文公开的任何刀片组件可用作第一和第二刀片组件。

[0110] 转到图9A和9B，描绘了非限制示例刮刀99。图9B示出了从图 9A中所示的视图上下颠倒的刮刀99的分解图。刮刀99可枢转地将刀片组件60a耦合到细长手柄94a，刀片组件在该示例中与图2A的刮刀60相似，并具有附加的枢转特征。刀片组件60a包括手柄64a，如果需要，使用者可以抓握手柄64a。手柄64a位于一对材料去除边缘61a和62a之间，使得使用者具有可选方案以在不需要施加力偶的位置抓住刮刀。刮刀99包括枢轴，用于将刀片组件60a耦合到细长的刮刀手柄94a。枢轴的具体布置不受限制，并且可以使用任何已知的枢轴组件。在该示例中，单独的枢轴销97穿过手柄94的端部中的孔89a，以及穿过刀片组件60a的内部肋98中的孔131和132。刀片组件60a中的孔104和105的直径大于枢轴销97和肋98中的孔131 和132的直径，因此来自手柄94a的力主要从细长手柄到枢轴销并且通过内部肋98而传递到刀片组件。这有助于将更多的输入力分配到靠近边缘61a和62a中部的组件60a，这在将刮刀用于平坦表面时是有益的。在其他示例中，肋98可以不存在，并且枢轴将来自手柄的力耦合到侧壁67和68(在该视图中未示出壁68)。将刀片组件可枢转地附接到细长手柄具有以下优点：允许用户的手/手臂相对于表面的取向更广泛地改变以改善人体工程学，同时仍然有助于确保两个材料去除边缘保持与表面同时接触，并且允许设备更容易存放。

[0111] 枢轴允许手柄94a旋转，使得材料去除边缘61a或62a可以变成前缘。枢轴的中心位于手柄64a下方。这允许使用者将其手放在手柄 64a上以使用刀片组件60a，类似于先前描述的手持刮刀(例如图 2A-2C中的刮刀60)的使用方式。希望将枢轴中心尽可能低地定位在靠近表面的刀片组件60a中。这减小了刮刀的倾覆力矩并且有助于防止刀片组件60a在其撞击硬质材料时枢转。然而，应该注意的是，不需要枢轴允许使用者将其手放在刀片组件的顶部上。有用的例子可以使用在表面64a的顶表面上方延伸的枢轴，如图8所示。如果使用与图2D中所示的刮刀相似的刀片组件，则肋将位于侧面上，使得来自手柄的力能够被施加到刀片组件的端部(远离单个桁架结构)。

[0112] 本文考虑了包含细长手柄的各种刮刀。任何手持刮刀和刀片组件 (如图2A-5E中所公开的)可以以任何组合用在细长刮刀手柄的一端或两端上。可以使用材料去除边缘的任何先前描述的桁架结构和预偏置曲率。任何所公开的刮刀或刀片组件可以用在细长手柄的一端，并且单个材料去除边缘可以用在细长手柄的相对端部上。任何手持刮刀或刀片组件可以永久地或可拆卸地附接到细长手柄。任何手持刮刀或刀片组件可以固定、柔性耦合、可枢转或旋转地耦合到细长刮刀手柄。细长的刮刀本体可以具有任何期望的长度，容纳使用者的单手或双手。细长的刮刀本体可以具有可延伸的长度。细长手柄可以包括用于去除雪的刷子或垫。

[0113] 在包含不连续材料去除结构的任何前述示例中，不连续材料去除结构可以由黄铜材料形成。在图7中示出非限制示例不连续材料去除结构100。通过将挤压件切割成长度101来形成结构100。翅片102 从结构突出并用于在粘附到表面的冰等硬质材料中刻划通道。上部结构103用于帮助将挤压件保持就位。通常，将单独的不连续材料去除结构插入模制，使得结构100的上部封装在刮刀本体的塑料中。所示的上部结构是代表性的。任何可挤出的形状都可用于这些结构。应考虑嵌件模制工艺，以允许塑料在结构周围流动并保持壁厚规格和流动性。如果需要，可以机加工其他特征。制造黄铜不连续材料去除结构的其他方法也是可能的，例如金属注塑成型、铸造、机加工或其他已知的金属成形工艺，并且本文公开的示例刮刀不限于用于形成黄铜不连续材料去除结构的方法。

[0114] 使用黄铜(其具有比现有技术聚合物材料更高的杨氏模量)允许使用更薄的壁部分，更薄的壁部分改善了切碎/刻痕性能。冰的切碎尤其取决于施加在冰上的压力。通过减小接触面积，可以增加不连续材料去除边缘与冰等硬质材料的接口处的压力(同时保持所述输入力恒定)。使用较高模量的黄铜允许使用较薄的壁齿，这导致每个齿与冰接口处的压力较高(假设齿数保持不变)。如果需要，设计可以使用更多的齿，具有相同或减小的间距以改善切削。与由聚合物材料形成的不连续材料去除边缘相比，由黄铜形成的不连续材料去除边缘表现出改善的碎冰刻入或其他更硬材料的能力。

[0115] 刮刀具有两个间隔开的材料去除边缘，用于与表面同时接触。示例手持刮刀具有位于两个间隔开的边缘之间的手柄。当两个材料去除边缘与表面接触时，手柄在表面上方充分升高，使得表面不会明显地干扰使用者的手。材料去除边缘相对于表面保持在角度处，该角度对于去除材料是有效的(例如在30和60度之间)。通过构造能够使两个边缘同时与表面接触以及边缘之间间隔有手柄的刮刀，刮刀相对于表面是稳定的，并且仅需要简单的力来将它们保持在适当的位置，而不管表面的取向如何，同时保持边缘在角度处对刮削有效，角度优选在30-60度的范围内。当刮刀放置在平坦的水平面上时，手持刮刀，如图2A-4B所示的那些手持刮刀，在顶视图中其质心位于两个边缘之间的某处，以确保刮刀稳定地放置并且在使用时不会轻易翻转或旋转。

[0116] 示例刮刀具有至少一个连续的材料去除边缘，其被构造和布置成在压靠表面时与表面的形状一致，并且第二边缘可以是连续的或不连续的。如果使用，第二连续边缘可以构造和布置成符合表面的曲率，但不是必需的。连续材料去除边缘可以是预偏置的，使得在连续材料去除边缘未加载状态下，边缘具有曲率。边缘可以预偏置成凸形或凹形。在具有两个连续材料去除边缘的示例刮刀中，边缘的无载曲率可以不同。一个边缘可以是线性的，而第二边缘预偏置成曲线形状。两个边缘可以预偏置成曲线形状，其中曲率半径可以相同或不同。一个边缘可以在其未加载状态下预偏置成凹形，而另一个材料去除边缘在其未加载状态下预偏置成凸形，具有相同或不同的曲率半径。边缘可以是相同的宽度或不同的宽度。

[0117] 示例刮刀可以具有一个连续的材料去除边缘，材料去除边缘构造和布置成符合表面的曲率，并且第二材料去除边缘是不连续的。不连续边缘可以构造和布置成符合表面的曲率，但这不是必需的。具有一个连续材料去除边缘和一个不连续材料去除边缘的示例刮刀被构造和布置成相对于刮削有效的表面保持在角度处，优选地在30-60度的范围内。边缘可以是相同的宽度或不同的宽度。

[0118] 示例刮刀可以具有材料去除边缘，材料去除边缘与刮刀本体是一体的，或者可以使用单独的组件。塑料边缘可以直接在注塑成型的刮刀中形成。单独的组件可用于连续和不连续材料去除边缘中的任一个或两个。一条黄铜材料可以插入模制到材料去除壁的一端，以提供黄铜连续材料去除边缘。具有齿或脊(形成为挤压件、铸造件，通过机加工或金属注塑成型，或其他已知的金属成形技术)的黄铜组件可以插入模制到被布置成包含不连续材料去除边缘的材料去除壁的端部。

[0119] 示例刮刀的侧壁将包含第一和第二材料去除边缘的一对材料去除壁耦合在一起，其中材料去除边缘可以是连续的也可以是不连续的。侧壁可以形成为桁架结构，其中被施加到材料去除边缘或边缘的弯曲载荷被转换成在桁架的顶部和底部弦杆中的拉伸载荷和压缩载荷。

[0120] 在其他示例刮刀中，桁架结构耦合到材料去除壁的中间，靠近材料去除边缘的位置，以允许边缘变形以符合具有凹曲率的表面。示例刮刀可以具有边缘，边缘被构造和布置成以任何组合符合凸面或凹面。这些边缘中的任何一个边缘都可以以任何组合预偏置成凸形或凹形。边缘可以是相同的宽度或不同的宽度，边缘可以以不同的量预偏置。本文考虑了具有任何宽度的边缘(连续的和不连续的)、变形(具有相同或变化的曲率半径的凸形或凹形)的所有可能组合。桁架结构可以具有桁架板，桁架板可以是开放的或封闭的。开放的桁架板可以具有额外的成角度的构件。

[0121] 细长手柄可以固定到本文所述的示例刮刀和刀片组件，以便延伸个人的触及范围。刀片组件可以刚性地固定，可以可枢转地附接，或者可以柔性地附接到细长手柄。刀片组件可以由用户在制造期间移除或固定到手柄。可移除刀片组件可以由塑料、黄铜或其组合形成。如果可移除刀片变得凹陷、损坏或损坏，可移除刀片可以由使用者更换，而不必更换整个刮刀。刀片组件可以具有手柄，该手柄将材料去除壁的顶端连接在一起，使用者可以在手柄上施加简单的力。使用枢轴还允许细长手柄围绕刀片组件完全旋转，使得任何材料去除边缘都可以用作前缘。细长手柄可以具有任何长度，并且可以由使用者延伸。

[0122] 任何所述的刀片组件也可以耦合到细长手柄的远端。备选地，单个边缘组件(连续或不连续)可以附接到细长手柄的远端。在一个非限制性示例中，具有不连续材料去除边缘和连续材料去除边缘的刀片组件耦合到细长手柄的一端，并且具有单个连续材料去除边缘的组件附接到该细长手柄的另一端。

[0123] 如果长手柄附接到本文所述的叶片组件结构，在手持刮刀版本中现存的手柄64和抓握区域手持如果需要可以被减小尺寸，并且将类似于可移除图5A至5E所示的可移除刀片。如果使用者可以抓住长手柄，则不需要在这对材料去除边缘之间提供抓握位置。

[0124] 在一些示例中，刀片组件旋转地耦合到细长手柄。这允许一对材料去除边缘中的任一个成为前导。旋转耦合的刀片组件应具有可锁定的止动位置，因此组件在用于刮削时不能旋转。刮刀可以旋转地和柔性地安装到长手柄上，从而提高了保持两个边缘接触的能力。

[0125] 使用长手柄提供了设计灵活性，因为材料去除结构可以添加到长手柄的远端。在一个非限制性示例中，刮刀具有细长手柄，该细长手柄在一端附接到刀片组件，该刀片组件包括一对连续的材料去除边缘，其中至少一个边缘被被配置成符合材料要从中被去除的表面的曲率，如前所述。附接到细长手柄的另一端的是单个不连续材料去除边缘。

[0126] 已经描述了一定数量的实施方案。然而应当理解，在不脱离这里描述的实用新型构思的范围的情况下，可以进行另外的修改，并且因此其他实施例也在以下权利要求的范围内。

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