JPH0146337B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、広くは乗り物のウインドシールド用
ワイパに関し、一層詳しく言えば、ワイパ・アー
ム駆動トルクとワイパ・アーム速度の有利な組合
わせをなす新規で改良されたウインドシールドワ
イパ用変速装置に関する。

従来技術の説明 たいていの自動車のウインドシールドワイパ装
置では、ブレード支持ワイパ・アームがウインド
シールドに隣接したピボツト軸線まわりに可変寸
法の円弧を描きながらウインドシールドを横切つ
て揺動する。これらのアームは内側、外側拭い限
界で方向転換するので、拭い限界に近づきつつあ
るときにアームの角速度を小さくすることによつ
て騒音と慣性荷重が最低となる。逆に、各拭いサ
イクルの時間を減らすには、アームの角速度を最
大にすることが望ましい。さらに、氷や雪の影響
を受ける可能性がある場合、ワイパ・アームの停
止位置からの初期運動中に拭い限界で駆動トルク
が最大になることが望ましい。従来、ワイパ・ア
ームと単一の駆動モータに設けた機械的なリンク
機構がこれらの要件のいくつかあるいはすべてを
満たしていたが、高価でもあるし、自動車のスペ
ースを効果的に利用しているとは言えなかつた。
いくつかの最近のウインドシールドワイパ装置に
ついての提案では、駆動モータと変速装置を各ワ
イパ・アーム毎に別々に設け、拭い限界でモータ
の逆転を行なわせるのに電子制御器と設け、或る
場合には、より広いパターンを望むときには拭い
円弧を広げることすらしている。しかしながら、
これら従来の装置では、モータとワイパ・アーム
の間に歯車変速装置のトルク倍増比が一定であ
り、モータそのものを操作しなければワイパ・ア
ームのトルクと速度を変えることができない。最
後に、別の装置が米国特許第3570039号
（Ichinose等）に提案されているが、この装置で
は、非円弧状拭いパターンが複雑な歯車・回転ケ
ース配置を介して達成されている。この提案の装
置では、非円弧状運動を通じてワイパ・ブレード
の速度を均一にするのに、複数の偏心装着した円
形歯車を有する歯車列を使用している。本明細書
に開示するウインドシールドワイパ装置は、構造
簡単、安価であり、ワイパ・アーム駆動トルクと
角速度の特に有利な組合わせを得ることのできる
変速装置を包含するという点で従来の装置の欠点
を改良している。

発明の概要 したがつて、本発明の主たる特徴は、定速度定
トルク可逆電動機とウインドシールド・ワイパ・
アームの間で車体に設置してあり、ワイパ・アー
ムが内側、外側拭い限界を有する拭い円弧を描
き、また、拭い作用の開始時または終了時に内側
拭い限界と停止位置の間で二次円弧を描いてウイ
ンドシールドを横切つて揺動するようにした新規
で改良された変速装置を提供することにある。本
発明の別の特徴は一対の相互にかみ合つている非
円形歯車からなる新規で改良された変速装置を提
供することにあり、これらの歯車は可変歯車非ト
ルク倍増速度低減を行なうようになつており、歯
車非が内側、外側拭い限界でおよびほぼ二次円弧
を通じて最大値となり、内側、外側拭い限界の間
では最低値まで正弦曲線を描いて変化し、それに
相応してワイパ・アーム角速度が内側、外側拭い
限界およびほぼ二次円弧を通じて最小値となり、
内側、外側拭い限界の間で最大値まで正弦曲線を
描いて変化する。本発明のまた別の特徴は一対の
相互にかみ合つている非円形歯車からなる新規で
改良された変速装置であつて、これらの非円形歯
車が基本楕円弓形およびほぼ円形の弓形を有する
ピツチ曲線のピニオンと、三次楕円弓形およびほ
ぼ円形の弓形を有するピツチ曲線の出力歯車とか
らなり、基本、三次楕円弓形が協働して内側、外
側拭い限界間で速度、トルク倍増歯車比の正弦曲
線変化を行なわせ、ほぼ円形の弓形が協働して二
次円弧を通じてほぼ一定の速度、トルク倍増歯車
比を与えるようになつている変速装置を提供する
ことにある。本発明のこれらおよびその他の特徴
は以下の説明および図面から容易に明らかとなろ
う。

まず、第１，２図を参照して、概略的に図示し
た自動車の車体１０はカウル１２、ルーフ１４、
一対の側方に隔たつたフロント・ピラー１６，１
８を包含し、これらのピラーがルーフ、カウルを
連結している。ピラーはルーフ、カウルと協働し
てほぼ矩形の後退ウインドシールド開口部２０を
構成している。この開口部に普通のウインドシー
ルド２２が配置してある。運転席側のウインドシ
ールド用ワイパ組立体２４は、ワイパ・アーム２
６およびそれに取付けたワイパ・ブレード２８を
包含し、２４′で示す外側拭い限界と２４″で示す
内側拭い限界を有する拭い円弧および内側拭い限
界２４″から停止位置２４までの二次円弧を描
いてウインドシールドを横切つて揺動できるよう
に車体１１０上に支持されている。助手席側のウ
インドシールド用ワイパ組立体３０はワイパ・ア
ーム３２およびそれに取付けたワイパ・ブレード
３４を包含し、外側拭い限界３０′および内側拭
い限界３０″を有する拭い円弧および内側拭い限
界３０″と停止位置３０の間の二次円弧を描い
て揺動できるように車体１０上に支持されてい
る。一対の定速度定トルク可逆電動機３６，３８
が本発明による、それぞれ４０，４２で示す一対
の変速装置を介してワイパ組立体２４，３０の対
応するものに連結してある。

変速装置４０，４２は同一であるから、後に説
明することを除いて、助手席側の変速機４２を説
明するだけで本発明を正しく理解してもらえるも
のと考える。第３，４図を参照して、電動機３８
は概略的に図示した電機子軸４８を有し、この電
機子軸にはウオームが形成してある。電機子軸は
電動機ケースに固着した変速機４２の第１ハウジ
ング部５０内に突出している。電機子軸４８上の
ウオームにはウオーム歯車５２がかみ合つてお
り、このウオーム歯車５２は第１ハウジング部５
０上のスリーブ軸受５６内に軸支された支持軸５
４に取付けてあつて変速機の軸線５７まわりに回
転できる。ウオーム歯車は電機子軸４８上のウオ
ームと協働して電機子軸が左右いずれかの方向に
回転するとき第１段階の一定歯車比トルク倍増、
速度低減を行なう。

第３，４図を続けて参照して、変速機４２の第
２ハウジング部５８が複数の機械ねじ（第３図に
はそのうちの１つだけを６０で示してある）によ
つて第１ハウジング部５０に固着してある。カバ
ー６２が同様の複数の機械ねじ６４によつて第２
ハウジング部５８に固着してあり、このカバーは
スリーブ軸受６６を支えている。このスリーブ軸
受６６はカバー上に支持軸５４の末端を回転自在
に支持している。カバー６２はほぼ円筒形のバレ
ル６８を包含し、このバレルは軸線５７に対して
平行な軸線６９を定めており、このバレル内で一
対の間隔を置いたスリーブ軸受７０が出力軸７２
を軸線６９まわりに回転できるように支持してい
る。出力軸７２はバレル６８の外に突出するきざ
み付き第１端７４と、第２ハウジング部５８の反
対端から突出し、内径孔７８を設けた第２端７６
とを有する。ワイパ・アーム７８のハブ、すなわ
ち、内端が出力軸７２のきざみ付き端７４に押付
けてあつてそれと一体に軸線６９まわりに回転で
きるようになつている。第１ハウジング部５０上
には回転式ポテンシオメータ８０が支持してあ
り、このポテンシオメータの軸８２が内径孔７８
内に突出している。ポテンシオメータ軸８２は出
力軸７２に固定ねじ８３で結合してあり、一緒に
回転することができる。

第２ハウジング部５８内の歯車セツト８４は非
円形ピニオン８６を包含し、このピニオンはその
まわりのピツチ曲線８９を定める複数の歯８８を
有する。歯車セツト８４は、さらに、非円形出力
歯車９０を包含し、この出力歯車はその縁に複数
の車９２を有し、これらの歯が縁に沿つたピツチ
曲線９４を定めている。ピニオン８６は第２ハウ
ジング部５８内で支持軸５４上に装着してあつて
支持軸と一緒に回転することができる。また、ピ
ニオンは支持軸上の肩部９６と保持リング９８の
間に保持されている。出力歯車９０は複数のねじ
１０１によつて出力軸７２上のフランジ１００に
固着してある。出力歯車の歯はピニオンの歯８８
とかみ合つて可変歯車非トルク倍増、速度低減を
特徴とする第２段階の減速を行なう。

ピニオン８６の歯付き周面と出力歯車９０の歯
付き縁の形状および歯車セツト８４の歯車比、出
力軸７２の角速度を、ピツチ曲線形状およびピツ
チ曲線間のころがり接触によつて以下に説明す
る。第４図を参照して、ピニオン・ピツチ曲線８
９は点１０４から点１０６まで時計方向に延びる
第１の弓形１０２と、点１０６から点１０４まで
時計方向に延びる第２の弓形１０８とを有する。
第１弓形１０２は支持軸が回転する軸線５７にほ
ぼ位置する焦点を有する基本楕円の一部である。
第２弓形１０８はほぼ軸線５７上に中心を持つ円
の一部である。同様に、出力歯車ピツチ曲線９４
はその第１端１１２から中間点１１４まで延びる
第１弓形１１０と、この中間点１１４からこの曲
線の第２端１１８まで延びる第２の弓形１１６と
を有する。第１弓形１１０は出力軸７２が回転す
る軸線６９にほぼ中心を置く三次楕円の一部であ
る。第２弓形１１６はほぼ軸線６９に中心を置く
円の一部である。変速機４２の組立時、ピニオ
ン、出力歯車は第４図に示すようにかみ合わさ
れ、ワイパ組立体３０がその外側拭い限界３０′
にあるとき、出力歯車ピツチ曲線９４の第１端１
１２がピニオン・ピツチ曲線８９上の点１０４と
一致するようにする。

変速機４２の操作に当つては、ポテンシオメー
タ８０を電源（図示せず）に接続し、出力歯車９
０、出力軸７２およびワイパ組立体３０のワイ
パ・アーム３２の正確な角度位置を表わす電圧信
号を発生させる。ポテンシオメータ信号は普通の
電子制御器（図示せず）に送られる。この電子制
御器は電源と電動機３６に接続してある。通常の
拭い操作中、ポテンシオメータ８０を介してワイ
パ・アーム３２の位置を感知した電子制御器は、
電動機が内側、外側拭い限界３０″，３０′間にお
けるワイパ組立体の動きに相当する第１の夾角に
わたつて電機子軸を回転させる毎に電動機３６の
回転方向を逆転させる。「オン」モードあるいは
「オフ」モードのいずれかにあるとき、電子制御
器は電動機を付勢して左右両方向において装置が
オンまたはオフのいずれにあるかに従つて停止位
置へまたは停止位置からの二次円弧を描くワイパ
組立体の運動に相当する第２夾角にわたつて電機
子を回転させる。電動機３６とウオーム、ウオー
ム軸は協働して、通常の拭い操作中および停止位
置へおよびそこからのワイパ組立体の運動中に歯
車セツト８４に定速度定トルク入力を与える。

通常の拭いサイクルでは、ピニオン８６は、ピ
ツチ曲線８９の第１弓形１０２の長さに相当する
夾角にわたつてワイパ組立体の外側拭い限界３
０′に相当する、第４図に示す位置から反時計方
向に回転し、それに応じて、出力歯車９０がピツ
チ曲線９４の第１弓形１１０の長さに相当する夾
角にわたつて時計方向に回転する。ここで、内
側、外側拭い限界３０″，３０′間の拭い円弧の中
間が出力歯車およびワイパ・アームの変位０度を
表わし、第４図の時計方向が正の変位を表わすと
仮定すると、外側拭い限界は約＋60度の変位位置
にあり、出力歯車の揺動と拭い円弧の夾角は約
120度となる。それ故、実際に、出力歯車９０の
−60度と＋60度の間の回転中のピニオン８６と出
力歯車９０の関係は三次楕円歯車、すなわち、出
力歯車ピツチ曲線９４の第１弓形１１０を駆動す
る基本楕円、すなわち、ピニオン・ピツチ曲線８
９の第１弓形１０２のそれとなる。その結果、内
側、外側拭い限界３０″，３０′のところの最大値
から拭い円弧の中心の最小値（出力歯車変位０度
に相当する）までの歯車セツト８４の歯車比すな
わちトルク倍増比が正弦曲線で変化し、それに応
じて、ワイパ・アームの角速度が内側、外側拭い
限界３０″，３０′のところの最小値から出力歯車
変位０度の最大値まで変化する。歯車セツト８４
の歯車比すなわちトルク倍増比は、出力歯車変位
の関数として第５図にグラフで示してあり、この
グラフにおいて、歯車比すなわちトルク倍増比の
逆数（縦軸）対出力歯車変位（横軸）の関係を示
す曲線１２０は出力歯車変位の−60度、＋60度間
の正弦曲線部分１２２を有する。

電子制御器が「オフ」モードにあるとき、内側
拭い限界３０″に向うワイパ組立体３０の運動に
相当するピニオン８６の反時計方向回転はピニオ
ン・ピツチ曲線８９上の点１０６と出力歯車ピツ
チ曲線９４上の中間点１１４の一致点を越えて続
き、最終的には、出力歯車ピツチ曲線９４上の第
２端１１８がピニオン・ピツチ曲線８９と接触す
る。このとき、ワイパ組立体３０は停止位置３０
に到達し、電動機は消勢される。ワイパ組立体
の二次円弧を描く運動中、第２ピツチ曲線弓形１
０８，１１６は互いに向つてころがり、その効果
が円形ピニオンのそれとなり、ピニオン・ピツチ
曲線８９の第２弓形１０８がより大きい円形の歯
車、すなわち、出力歯車ピツチ曲線９４の第２弓
形１１６を駆動する。その結果、二次円弧を通し
てほぼ一定の歯車比すなわちトルク倍増比と一定
の減速が生じる。ピニオン・ピツチ曲線８９の第
２弓形１０８が点１０４，１０６のところで第１
弓形１０２でつながるので、また、出力歯車ピツ
チ曲線９４の第２弓形１１６が中間点１１４のと
ころで第１弓形１１０とつながり、したがつて、
これらのつながりが最大歯車比の点で生じるの
で、二次円弧にわたる歯車セツト８４の歯車比す
なわちトルク倍増比は同様に最大となる。第５図
において、この関係は出力歯車変位の約＋60度と
＋84度の間の曲線１２０のほぼ平らな部分１２４
として示してある。逆方向において、電子制御器
が「オン」モードにあるとき、その効果は同じて
あるが、ただし、最大の歯車比すなわちトルク倍
増比はワイパ・アームが停止位置から二次円弧を
描いて移動しているときに生じ、したがつて、ワ
イパ組立体の上に溜つた氷や雪をかき払うのに利
用するトルクを最大にする。

出力歯車９０が約144度の夾角にわたつて軸線
６９まわりに回転している間、ピニオン８６は
360度を越える夾角にわたつて回転する。さらに、
実際の設計や歯車製造時の配慮により、ピニオ
ン・ピツチ曲線弓形１０２，１０８および出力歯
車ピツチ曲線弓形１１０，１１６は徐々につなが
る。したがつて、曲線１２０の平らな部分１２４
が二次円弧を通じて平らであることが好ましいウ
インドシールドワイパ変速装置のための歯車セツ
トを作ることは実際上不可能である。したがつ
て、平らな部分１２４はピニオンの360度を越え
た回転に相当する出力歯車変位の最終の約10度に
わたつて歯車比すなわちトルク倍増比の減少が少
しあることを示す。しかしながら、この減少は無
視し得るほど小さく、あらゆる実際的な目的に対
して、歯車セツト８４の歯車比すなわちトルク倍
増比は最大であり、二次円弧を通じてて一定であ
る。

この変速装置４２の構造、動作についての上記
説明が運転席側の変速装置４０にも等しく適用で
きることは言うまでもない。しかしながら、運転
席側の拭い円弧および二次円弧は助手席側のそれ
と異なるので、本発明の範囲内で、ピニオン、出
力歯車両方に対する第１、第２のピツチ曲線弓形
の相当長さを調整して所望のトルク倍増、減速の
組合わせを得る必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による変速装置を含むウインド
シールドワイパ装置の斜視図であり、ワイパ・ア
ームの拭い限界を示す図である。第２図は第１図
と同様の図であるが、ワイパ・アームを停止位置
で示す図である。第３図は第１図の３−３線によ
つて示す平面にほぼ沿つた拡大断面図である。第
４図は第３図の４−４線で示す平面にほぼ沿つた
図である。第５図は本発明によるウインドシール
ドワイパ変速装置のトルク倍増歯車比の逆数対出
力歯車位置の関係を示す図である。 〈主要部分の符号の説明〉、３０′……外側拭い
限界、３０″……内側拭い限界、３０……停止
位置、３０……ワイパ組立体、３８……定速度、
定トルク電動機、４２……ワイパ変速装置、４
８，５２……一定歯車比歯車手段、５４……支持
軸、５７……第２軸線、６９……第１軸線、７２
……出力軸、８６……ピニオン、８９，９０……
可変歯車比歯車手段、１０２……基本楕円弓形、
１０８……円弓形、１１０……三次楕円弓形。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側拭い限界と内側拭い限界とを有する拭い
   円弧を描き、また、前記内側拭い限界と停止位置
   との間の二次円弧を描いて回動するワイパ組立体
   と、前記拭い円弧に対応する第１の夾角および前
   記二次円弧に対応する第２の夾角にわたつて左右
   両方向に回転する電機子軸を有する定速度定トル
   ク電動機との間に装着したウインドシールド用ワ
   イパ変速装置において、該変速装置の第１軸線ま
   わりに前記ワイパ組立体と一体に回転できる出力
   軸と、前記変速装置の第２軸線まわりに回転でき
   る支持軸と、前記電動機と該支持軸との間に設け
   てあり、前記支持軸を左右両方向に回転方向に対
   応する夾角および前記電動機電機子軸の夾角にわ
   たつて回転するようになつている一定歯車比歯車
   手段と、前記支持軸と前記出力軸との間に設けて
   あり、前記第１夾角にわたる前記電動機電機子軸
   の回転中に前記拭い円弧にわたつて前記出力軸お
   よび前記ワイパ組立体を回転させるようになつて
   いる可変歯車比歯車手段とを包含し、前記電動機
   電動子軸の回転中の前記二次円弧にわたり、そし
   て前記第２夾角にわたり前記歯車比が前記内側、
   外側拭い限界の各々における最大値からその間の
   最小値まで正弦曲線を描いて変化し、また、前記
   歯車比が前記二次円弧を通じて最大歯車比でほぼ
   一定に留まることを特徴とするウインドシールド
   用ワイパ変速装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のウインドシール
   ド用ワイパ変速装置において、前記可変歯車比歯
   車手段が、前記支持軸と一緒に回転し、基本楕円
   弓形および円弓形を含む閉ピツチ曲線を画成する
   ピニオンと、前記出力軸と一緒に回転し、三次楕
   円弓形および円弓形を含む開ピツチ曲線を画成す
   る出力歯車とを包含することを特徴とするウイン
   ドシールド用ワイパ変速装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のウインドシール
   ド用ワイパ変速装置において、前記第１軸線が前
   記第２軸線と平行であり、前記一定歯車比歯車手
   段が前記電動機によつて回転するウオーム軸と、
   前記支持軸に固着してあり、前記ウオーム軸と係
   合するウオーム歯車とを有し、前記可変歯車比手
   段が、前記支持軸に固着してあり、基本楕円弓形
   および円弓形を含む閉ピツチ曲線を画成する非円
   形ピニオン歯車と、前記出力軸に固着してあり、
   三次楕円弓形および円弓形を含む開ピツチ曲線を
   画成する非円形出力歯車とを包含し、前記ピニオ
   ン、出力歯車が相互にかみ合つていて前記第１夾
   角にわたる前記ウオーム軸の回転中に前記基本楕
   円ピツチ曲線弓形が前記三次楕円ピツチ曲線弓形
   に向つてころがり、前記ピニオン歯車と前記出力
   歯車の歯車比が前記内側、外側拭い限界のそれぞ
   れにおける最大値からそれらの間の最小値まで正
   弦曲線を描いて変化するようになつており、ま
   た、前記第２夾角にわたる前記ウオーム軸の回転
   中に前記ピニオン・ピツチ曲線円弓形が前記出力
   歯車ピツチ曲線円弓形に向つてころがり、前記ピ
   ニオン歯車と前記出力歯車の歯車比が前記二次円
   弧を通じて前記最大歯車比でほぼ一定に留まるよ
   うになつていることを特徴とするウインドシール
   ド用ワイパ変速装置。