JP2003175805A - 車両用エネルギー吸収ワイパー構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピボット軸の没入ストロークを無駄にするこ
となくエネルギー吸収特性を更に向上することができる
車両用エネルギー吸収ワイパー構造を提供する。 【解決手段】 ワイパーアーム１４が固定されるピボッ
ト軸２３をピボット軸ホルダ１７内に回動自在に挿入
し、ピボット軸２３とピボット軸ホルダ１７との間に、
一定の荷重が作用すると破断してピボット軸２３のピボ
ット軸ホルダ１７に対する没入方向の移動を許容する係
止板３０を設けた車両用エネルギー吸収ワイパー装置に
おいて、係止板３０が破断した後ピボット軸２３が没入
方向に移動する際に、このピボット軸２３の移動エネル
ギーを吸収するエネルギー吸収部材２０を設けたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用エネルギ
ー吸収ワイパー構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用ワイパー装置の中には、外力が作
用するとこれを吸収して、自身や車体パネルの破損を最
小限に抑えるようにしたエネルギー吸収構造のワイパー
装置が知られている。これを図１５、図１６によって説
明すると、図において、車体パネル１には円筒状のピボ
ット軸ホルダ２が固定されている。このピボット軸ホル
ダ２内にはピボット軸３が回動可能に挿通され、ピボッ
ト軸３の下端は図示しない他のピボット軸とリンク部材
４により連結されている。一方、ピボット軸３の上端に
は先端に図示しないワイパーブレードを取り付けたワイ
パーアーム５の基端６が固定されている。

【０００３】そして、ピボット軸３の上下方向略中央部
にはスナップリング７により上部への移動を規制された
ワッシャー８が取り付けられ、このワッシャー８が前記
ピボット軸ホルダ２の上端周縁部に取り付けられた係止
板９に係止している。尚、ピボット軸ホルダ２とピボッ
ト軸３との間には筒状のサポート部材１０が上下に介装
されている。この構造は特開平１１−３０１４２０号公
報に示されている。したがって、ピボット軸３に上部か
ら外力が作用し、この外力が前記係止板９の破断応力を
超えると、図１５に示した状態にあるピボット軸３は、
係止板９が剪断破断することにより図１６に示すように
ピボット軸ホルダ２内に没入することとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術にあって
は、係止板９の強度・剛性を変更することで外力に対す
る破断荷重を所望に設定することができるが、係止板９
が破断した直後にピボット軸ホルダ２が底付きしないよ
うに、ピボット軸ホルダ２内にピボット軸３の没入スト
ロークを確保する必要があるため、その分のスペースが
無駄になるという問題がある。そこで、この発明はピボ
ット軸の没入ストロークを無駄にすることなくエネルギ
ー吸収特性を更に向上できる車両用エネルギー吸収ワイ
パー構造を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、ワイパーアーム（例え
ば、実施形態におけるワイパーアーム１４）が固定され
るピボット軸（例えば、実施形態におけるピボット軸２
３）をピボット軸ホルダ（例えば、実施形態におけるピ
ボット軸ホルダ１７）内に回動自在に挿入し、ピボット
軸とピボット軸ホルダとの間に、一定の荷重が作用する
と破断又は変形してピボット軸のピボット軸ホルダに対
する没入方向の移動を許容する衝撃吸収部（例えば、実
施形態における係止板３０）を設けた車両用エネルギー
吸収ワイパー装置において、衝撃吸収部が破断又は変形
した後ピボット軸が没入方向に移動する際に、ワイパー
アームとピボット軸ホルダとの間に介装されピボット軸
の没入を許容しつつ破断又は変形してピボット軸の移動
エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材（例えば、実
施形態における２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）を設け
たことを特徴とする。このように構成することで、ワイ
パーアームとピボット軸ホルダとの間の空間を利用して
エネルギー吸収部材を配置でき、ワイパーアームを介し
てピボット軸に一定の荷重が作用し、衝撃吸収部が破断
又は変形してピボット軸がピボット軸ホルダ内へ没入す
る没入動作に入ると、ワイパーアームがピボット軸ホル
ダに近接するように移動し、エネルギー吸収部材が破断
又は変形してピボット軸の移動エネルギーを吸収するこ
とができる。これにより、小型化できエネルギー吸収能
力の高いワイパー構造が得られる。

【０００６】請求項２に記載した発明は、前記エネルギ
ー吸収部材が、屈曲変形可能な周面を備えた円筒状に形
成されていることを特徴とする。このように構成するこ
とで、衝撃吸収部が破断又は変形して円筒状のエネルギ
ー吸収部材が圧縮変形しつつエネルギーを吸収できると
共にその周面が屈曲変形すると、屈曲部はエネルギー吸
収部材の周面を移動しながらエネルギーを吸収すること
ができる。

【０００７】請求項３に記載した発明は、前記エネルギ
ー吸収部材の上部周縁（例えば、実施形態における上部
周縁３９，４０）がピボット軸を支持していることを特
徴とする。このように構成することで、エネルギー吸収
部材にピボット軸の支持機能を併せ持たせることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
と共に説明する。図６は車両前部の斜視図である。同図
に示すように、車両Ｓのワイパー装置１１は運転席ｌ、
及び、助手席の前方のフロントウインドシールド１２に
左右一対設けられている。このワイパー装置１１はフロ
ントウインドシールド１２の表面に摺接するワイパーブ
レード１３を左右に揺動するワイパーアーム１４により
払拭動作するものである。

【０００９】図１は図６のＡ−Ａ線に沿う断面図であ
る。同図において、車体パネル１５の取付開口部１６に
はピボット軸ホルダ１７のフランジ部１８がボルト１９
により裏側から固定されている。ピボット軸ホルダ１７
の上面は平坦に形成され、後述するエネルギー吸収部材
２０の取付面２１を構成している。

【００１０】ピボット軸ホルダ１７には、ピボット軸ホ
ルダ１７を貫く挿入孔２２が取付面２１から鉛直方向に
向かって形成され、この挿入孔２２にはピボット軸２３
が挿入されている。挿入孔２２とピボット軸２３との間
には筒状のサポート部材２４が上下に２つ介装され、ピ
ボット軸２３をピボット軸ホルダ１７に対して回動可能
に支持するようになっている。ピボット軸２３の下端に
はリンク部材２５の一端がボルト２６により固定され、
このリンク部材２５の他端は他のワイパー装置１１の図
示しないピボット軸の下端に連係されている。このリン
ク部材２５によりピボット軸２３のピボット軸ホルダ１
７に対する上方向の抜けが防止されている。また、ピボ
ット軸２３の上端には前記ワイパーブレード１３を取り
付けたワイパーアーム１４の基端上壁３２が下に向かっ
て拡径したスプライン部２７により貫通され回り止めさ
れた状態で固定されている。

【００１１】ピボット軸２３の上下方向略中央部にはス
ナップリング２８により上方への移動を規制されたワッ
シャー２９が取り付けられ、ピボット軸ホルダ１７の挿
入孔２２の上部周縁には例えば、金属製あるいは樹脂製
の係止板（衝撃吸収部）３０が取り付けられ、ワッシャ
ー２９を係止板３０の内周縁に係止した状態で、ピボッ
ト軸２３がピボット軸ホルダ１７に対して没入方向への
移動を規制された状態で支持されている。したがって、
上記ピボット軸ホルダ１７に回動自在に支持されたピボ
ット軸２３に対して没入方向の一定以上の荷重が作用す
ると係止板３０が破断して衝撃を吸収できる。

【００１２】ここで、前記ワイパーアーム１４の基端に
は、後述するエネルギー吸収部材２０の上部を受け入れ
るために下方に向かって開口した袋状の受容部３１が形
成されている。また、ワイパーアーム１４の基端上壁３
２から突出したピボット軸２３の上端部はワイパーアー
ム１４の基端上壁３２に取り付けられるキャップ３３に
よって覆われている。そして、上記ピボット軸ホルダ１
７の取付面２１と前記ワイパーアーム１４の基端の受容
部３１との間には、エネルギー吸収部材２０が設けられ
ている。このエネルギー吸収部材２０は、ピボット軸２
３が没入方向に荷重を受けて係止板３０が破断し、ピボ
ット軸２３がピボット軸ホルダ１７の挿入孔２２を没入
方向に移動した場合に変形して、ピボット軸２３の移動
エネルギーを吸収するものである。

【００１３】エネルギー吸収部材２０は、例えば、金属
製の部材（樹脂製でもよい）で上側から順に小径部３
４、中径部３５、大径部３６を有しており、周面は断面
階段状に形成されている。したがって、小径部３４から
大径部３６に渡って、外側に第１屈曲部Ｋ１、第２屈曲
部Ｋ２が、内側に第３屈曲部Ｋ３、第４屈曲部Ｋ４が順
次形成され、エネルギー吸収部材２０は各屈曲部Ｋ１〜
Ｋ４を起点として屈曲変形可能となっている。尚、小径
部３４と中径部３５との間には両者を繋ぐ平面Ｈ１が、
中径部３５と大径部３６との間には両者を繋ぐ平面Ｈ２
が各々設けられている。このように構成された、エネル
ギー吸収部材２０の下部の周縁フランジ部３７がピボッ
ト軸ホルダ１７にビス３８により固定されている。

【００１４】上記実施形態によれば、キャップ３３に障
害物が衝接し、係止板３０の破断荷重を超えた衝撃荷重
がワイパーアーム１４の基部を介してピボット軸２３に
下向きに作用すると、係止板３０がワッシャー２９に衝
接して破断し衝撃エネルギーの一部が吸収される。そし
て、係止板３０の破断により吸収しきれなかったエネル
ギーによりピボット軸２３がピボット軸ホルダ１７内へ
没入する没入動作に入ると、ワイパーアーム１４の基部
の受容部３１内に保持されたエネルギー吸収部材２０が
ワイパーアーム１４の基部上壁３２に押圧されるため、
エネルギー吸収部材２０は取付面２１との間で圧縮変形
を始める。エネルギー吸収部材２０の圧縮変形が始まる
と、図３に示すように小径部３４が下方に変位すること
で、図１に示す第１屈曲部Ｋ１、第３屈曲部Ｋ３を起点
として図３に示すように大きく屈曲変形が始まり小径部
３４と中径部３５とを繋ぐ平面Ｈ１が下側に引き込まれ
るようにしてエネルギーが吸収される。

【００１５】小径部３４と中径部３５とを繋ぐ水平面が
下側に引き込まれると第１屈曲部Ｋ１が形成されていた
部位は、内側に移動する（図３においてＫ１が鎖線で指
示する部位を参照）と共に屈曲状態から曲げ戻され、第
１屈曲部Ｋ１が形成されていた部位よりも外側に新たな
第１折れ点Ｏ１が形成される。したがって、あたかも第
１屈曲部Ｋ１が外側に移動しているかのような動きにな
る。このように第１屈曲部Ｋ１が曲げ戻されると共に新
たな第１折れ点Ｏ１が形成されるため、ここにおいても
エネルギー吸収がなされる。

【００１６】そして、図４に示すように、更に小径部３
４が下方に変位すると今度は前記第１折れ点Ｏ１が形成
されていた部位は、内側に移動する（図４においてＯ１
が鎖線で指示する部位を参照）と共に屈曲状態から曲げ
戻され、第１折れ点Ｏ１が形成されていた部位よりも外
側に新たな第２折れ点Ｏ２が形成される。したがって、
あたかも第１折れ点Ｏ１が外側に移動しているかのよう
な動きになる。このように第１折れ点Ｏ１が曲げ戻され
ると共に新たな第２折れ点Ｏ２が形成されるため、更に
多くの大きなエネルギーが吸収される。

【００１７】また、このとき小径部３４の下方変位に引
き込まれるようにして中径部３５も下方に変位するた
め、第２屈曲部Ｋ２、第４屈曲部Ｋ４を起点として大き
く屈曲変形が始まり中径部３５と大径部３６とを繋ぐ平
面Ｈ２が下側に引き込まれるようにしてエネルギーが吸
収される。中径部３５と大径部３６とを繋ぐ水平面が下
側に引き込まれると第２屈曲部Ｋ２が形成されていた部
位は、内側に移動する（図４においてＫ２が鎖線で指示
する部位を参照）と共に屈曲状態から曲げ戻され、第２
屈曲部Ｋ２が形成されていた部位よりも外側に新たな第
２折れ点Ｏ２が形成される。したがって、あたかも第２
屈曲部Ｋ２が外側に移動しているかのような動きにな
る。このように第２屈曲部Ｋ２が曲げ戻されると共に新
たな第３折れ点Ｏ３が形成されるため、ここにおいても
エネルギー吸収がなされる。

【００１８】このようにして、係止板３０が破断してピ
ークを迎えた衝撃力はピボット軸２３がピボット軸ホル
ダ１７内へ没入する没入動作に入ると、エネルギー吸収
部材２０が各屈曲部Ｋ１〜Ｋ４において屈曲変形しつつ
エネルギーを吸収できると共に、周面の屈曲部、とりわ
け第１、第２屈曲部Ｋ１，Ｋ２がエネルギー吸収部材の
周面を移動するようにして、曲げ伸ばしを繰り返しなが
ら最終的に図２に示すように屈曲変形してエネルギーを
吸収するのである。したがって、図５に示すように、係
止板３０の破断により一旦はピークを迎える衝撃力はピ
ボット軸２３の下方へ移動する間低い値を維持し、長い
ストロークをかけてエネルギー吸収部材２０によってそ
の大部分が吸収される。

【００１９】上記実施形態によれば、障害物によりピボ
ット軸２３が一定以上の荷重により下方に押圧され係止
板３０が破断してピボット軸２３がピボット軸ホルダ１
７内へ没入する没入動作に入ると、エネルギー吸収部材
２０が変形してピボット軸２３の移動エネルギーを吸収
することができるため、係止板３０の破断のみならずピ
ボット軸２３の没入の際にもエネルギー吸収を行うこと
ができ、したがって、ピボット軸２３の没入方向への移
動ストロークを有効利用してエネルギー吸収能力を高め
ることができる。特に、エネルギー吸収部材２０はピボ
ット軸２３の没入を許容しつつ変形しながらエネルギー
を吸収できるため、ピボット軸２３が移動をしている間
に多くの衝撃エネルギーを吸収することができる点で有
利となる。更に、ピボット軸２３に作用する荷重が軸心
に対して傾いているような場合にでも、エネルギー吸収
特性に与える影響が少ないため好適である。

【００２０】また、単にエネルギー吸収部材２０の各屈
曲部Ｋ１〜Ｋ４が屈曲変形するだけではなく、変形が進
むにつれてとりわけ第１、第２屈曲部Ｋ１，Ｋ２はエネ
ルギー吸収部材２０の周面を径方向に移動しながら曲げ
伸ばしを繰り返すため多くのエネルギーを吸収できる。
したがって、各屈曲部Ｋ１〜Ｋ４が屈曲変形すると共に
曲げ伸ばしを繰り返すことで吸収される衝撃荷重の分だ
け、係止板３０を脆弱なものにすることができる。その
結果、係止板３０の破断の際の衝撃力のピークをできる
だけ抑えることができ障害物に対するダメージを大幅に
軽減して衝突安全性を著しく向上することができる。

【００２１】この発明は上記実施形態に限られるもので
はなく、例えば、異なる形状のエネルギー吸収部材を用
いることができる。尚、説明にあたっては前記実施形態
の図１、図２を援用する。例えば、図７に示すように円
筒形のエネルギー吸収部材２０Ａを用いることができ
る。このエネルギー吸収部材２０Ａはピボット軸２３の
外周に近接した位置に装着され上部周縁３９でピボット
軸２３を支持しており、エネルギー吸収部材２０Ａにピ
ボット軸２３の支持機能を併せ持たせたものである。エ
ネルギー吸収部材２０Ａにピボット軸２３の支持機能を
持たせた分だけ、負担が少なくなったピボット軸ホルダ
１７を薄肉化して小型化できると共にピボット軸２３の
周囲にエネルギー吸収部材２０Ａの変形許容空間を十分
に確保することができる。

【００２２】このエネルギー吸収部材２０Ａが圧縮され
ると、内側への変形はピボット軸２３の外周面によって
規制されるため、図８に示すように、周面が断面波形に
変形する。これにより、図９に示すように、徐々に吸収
幅は小さくなるものの係止板３０により衝撃を吸収した
後に多くのエネルギーを効果的に吸収することができ
る。

【００２３】また、図１０に示すように円錐台形状のエ
ネルギー吸収部材２０Ｂを用いることができる。このエ
ネルギー吸収部材２０Ｂは上部周縁を構成するフランジ
部４０が内側に形成され、このフランジ部４０にピボッ
ト軸２３を支持する機能を持たせたものである。この実
施形態においてもピボット軸ホルダ１７を薄肉化して小
型化できると共にピボット軸２３の周囲にエネルギー吸
収部材２０Ｂの変形許容空間を十分に確保することがで
きる。このエネルギー吸収部材２０Ｂが圧縮されると、
内側にも変形のための大きな空間が確保されているた
め、図１１に示すように、周面は内外に向かって大きく
波形形状に屈曲変形する。したがって、図１２に示すよ
うに、係止板３０により衝撃を吸収した後に徐々に多く
のエネルギーを効果的に吸収することができる。

【００２４】更に、図１３に示すように、屈曲部４１を
備えたエネルギー吸収部材２０Ｃを用いることができ
る。このエネルギー吸収部材２０Ｃも上部周縁３９でピ
ボット軸２３を支持するようになっており、上下方向中
央部には外側に折れ曲がる屈曲部４１を備えている。こ
の実施形態においてもエネルギー吸収部材２０Ｃの上部
周縁がピボット軸２３を支持することにより、ピボット
軸ホルダ１７の負担を軽減しピボット軸ホルダ１７を薄
肉化して小型化できる。これにより、このエネルギー吸
収部材２０Ｃが圧縮されると、図１４に示すように、屈
曲部４１の位置で外側に向かって大きく屈曲変形して衝
撃エネルギーを吸収することができる。

【００２５】したがって、上記各実施形態によれば、係
止板３０の破断によりエネルギーを吸収できると共に、
エネルギー吸収部材２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの変
形によってもエネルギー吸収を行うことができ、かつ、
各エネルギー吸収部材２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに
ピボット軸ホルダ１７によるピボット軸２３の支持機能
を併せ持たせることができる。その結果、障害物に対す
る衝突安全性を高めることができると共にピボット軸ホ
ルダ１７の軽量化を図ることができる。

【００２６】尚、この発明は上記実施形態に限られるも
のではなく、例えば、衝撃吸収部とし係止板３０を設け
た場合を例にして説明したが、衝撃荷重の入力初期にお
いて破断することによりエネルギーを吸収することがで
きるものなら、係止板３０に限られるものではない。ま
た、例えば、衝撃吸収部として、破断することによりエ
ネルギー吸収を行う係止板３０を例に説明したが、ピボ
ット軸２３の移動を許容できれば、変形によりエネルギ
ーを吸収できる衝撃吸収部を用いてもよい。同様にエネ
ルギー吸収部材２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは共に変
形によりエネルギーを吸収する部材であるが、ピボット
軸の移動を許容しつつ破断する構造のものを採用しても
よく、変形と破断によりエネルギーをする構成としても
よい。また、係止板３０、エネルギー吸収部材２０等を
含む各部材の材質は、上述したものに限らず様々な材質
ものを採用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、ワイパーアームとピボット軸ホル
ダとの間の空間を利用してエネルギー吸収部材を配置で
き、ワイパーアームを介してピボット軸に一定の荷重が
作用し、衝撃吸収部が破断又は変形してピボット軸がピ
ボット軸ホルダ内へ没入する没入動作に入ると、ワイパ
ーアームがピボット軸ホルダに近接するように移動し、
エネルギー吸収部材が破断又は変形してピボット軸の移
動エネルギーを吸収することができるため、衝撃吸収部
の破断又は変形のみならずピボット軸が没入動作に入り
移動している間にも多くの衝撃エネルギーを吸収でき、
したがって、ピボット軸の没入方向への移動ストローク
を有効利用してエネルギー吸収能力を高めることができ
る効果がある。その結果、小型化できエネルギー吸収能
力の高いワイパー構造が得られる。

【００２８】請求項２に記載した発明によれば、衝撃吸
収部が破断又は変形して円筒状のエネルギー吸収部材が
圧縮変形しつつエネルギーを吸収できると共にその周面
が屈曲変形すると、屈曲部はエネルギー吸収部材の周面
を移動しながらエネルギーを吸収することができるた
め、エネルギー吸収部材は圧縮変形することと、屈曲部
が周面を移動することにより多くのエネルギーを吸収で
きるという効果がある。

【００２９】請求項３に記載した発明によれば、エネル
ギー吸収部材にピボット軸の支持機能を併せ持たせるこ
とができるため、その分ピボット軸ホルダを小型軽量化
でき、したがって、ピボット軸ホルダを薄肉化してピボ
ット軸の周囲にエネルギー吸収部材の変形許容空間を十
分に確保することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態の取付状態の図６のＡ−
Ａ線に沿う断面図である。

【図２】 図１に対応するエネルギー吸収状態を示す断
面図である。

【図３】 エネルギー吸収部材の変形状況を示す断面図
である。

【図４】 エネルギー吸収部材の変形状況を示す断面図
である。

【図５】 エネルギー吸収部材の吸収特性を示すグラフ
図である。

【図６】 車両前部の斜視図である。

【図７】 他のエネルギー吸収部材の断面図である。

【図８】 図７の変形状態を示す断面図である。

【図９】 図７に対応するエネルギー吸収特性を示すグ
ラフ図である。

【図１０】 更に他のエネルギー吸収部材の断面図であ
る。

【図１１】 図１０の変形状態を示す断面図である。

【図１２】 図１０に対応するエネルギー吸収特性を示
すグラフ図である。

【図１３】 別のエネルギー吸収部材の断面図である。

【図１４】 図１０の変形状態を示す断面図である。

【図１５】 従来技術の断面図である。

【図１６】 従来技術の変形状態を示す断面図である

【符号の説明】

１４ ワイパーアーム １７ ピボット軸ホルダ ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ エネルギー吸収部材 ２３ ピボット軸 ３０ 係止板（衝撃吸収部） ３９ 上部周縁 ４０ フランジ部（上部周縁）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイパーアームが固定されるピボット軸
   をピボット軸ホルダ内に回動自在に挿入し、ピボット軸
   とピボット軸ホルダとの間に、一定の荷重が作用すると
   破断又は変形してピボット軸のピボット軸ホルダに対す
   る没入方向の移動を許容する衝撃吸収部を設けた車両用
   エネルギー吸収ワイパー装置において、衝撃吸収部が破
   断又は変形した後ピボット軸が没入方向に移動する際
   に、ワイパーアームとピボット軸ホルダとの間に介装さ
   れピボット軸の没入を許容しつつ破断又は変形してピボ
   ット軸の移動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材
   を設けたことを特徴とする車両用エネルギー吸収ワイパ
   ー構造。
2. 【請求項２】 前記エネルギー吸収部材が、屈曲変形可
   能な周面を備えた円筒状に形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の車両用エネルギー吸収ワイパー構
   造。
3. 【請求項３】 前記エネルギー吸収部材の上部周縁がピ
   ボット軸を支持していることを特徴とする請求項２に記
   載の車両用エネルギー吸収ワイパー構造。