JP2012201181A - ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ機構を備えたワイパ装置において、ワイパモータの小型軽量化を図ることにある。また、ワイパ装置の組立作業性を向上させることにある。
【解決手段】出力軸４２の軸方向先端側の端部と、出力軸４２の軸方向先端側の端部に軸方向に移動自在かつ相対回転自在に取り付けられるクランクアーム４５の一端部との取付部位にクラッチ機構５２を設ける。クラッチ機構５２は、クランクアーム４５の一端部に形成された係合溝５３と、出力軸４２の軸方向先端側の端部に設けられた係合突起５４と、係合溝５３と係合突起５４を係合させる方向の弾性力をクランクアーム４５に付与するコイルスプリング５５とを有している。この弾性力に抗して、クランクアーム４５が係合溝５３と係合突起５４の係合が外れる位置に移動されることによって、出力軸４２とクランクアーム４５との間の動力伝達が遮断される。
【選択図】図７

Description

本発明は、ワイパ部材を揺動駆動してウィンドシールドに付着した付着物を払拭するためのワイパ装置に関する。

自動車等の車両には、ウィンドシールドに付着した雨水や塵埃等の付着物を払拭して運転者の視界を確保するためにワイパ装置が搭載されている。ワイパ装置は、駆動源としてのワイパモータと、ワイパ部材が取り付けられるピボット軸と、ワイパモータの回転運動を揺動運動に変換してピボット軸に伝達するリンク機構とを有している。このようなワイパ装置では、ワイパモータによりリンク機構を介してピボット軸を揺動駆動することで、ワイパ部材がウィンドシールド上を往復揺動され、ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するようになっている。

ところで、ワイパ部材がウィンドシールド上の雪溜まりに衝突したり、ワイパ部材へ落雪したりしてワイパ部材に外力が掛かる場合には、リンク機構を介してワイパモータに過大な外力が作用することで、ワイパモータに内蔵されている減速機構等が破損するおそれがある。そこで、例えば、特許文献１，２には、過大な外力に対してワイパモータを保護するために、クラッチ機構を内蔵したワイパモータが記載されている。

特開２００６−３２２４６６号公報 特開２００９−１６５２８４号公報

特許文献１に記載されるワイパモータでは、モータ本体の回転運動を揺動運動に変換して出力軸に伝達する揺動機構が設けられており、出力軸に過大な外力が作用した場合に出力軸と揺動機構との間の動力伝達を遮断するクラッチ機構がハウジングの内部に設けられている。また、特許文献２に記載されるワイパモータでは、モータ本体の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構が設けられており、出力軸に過大な外力が作用した場合に出力軸と減速機構との間の動力伝達を遮断するクラッチ機構がワイパモータに内蔵されている。

しかしながら、このようにクラッチ機構をワイパモータのハウジングの内部に設けるようにすると、ワイパモータが大型化および重量化することになる。また、ハウジングの内部にクラッチ機構を設けるため、クラッチ機構を組み付ける作業が煩雑となる。

本発明の目的は、クラッチ機構を備えたワイパ装置において、ワイパモータの小型軽量化を図ることにある。

本発明の他の目的は、ワイパ装置の組立作業性を向上させることにある。

本発明のワイパ装置は、ワイパ部材を揺動駆動してウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ装置であって、前記ワイパ部材が取り付けられるピボット軸と、モータ本体と、前記モータ本体の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記減速機構を収容するハウジングとを備えたワイパモータと、前記ハウジングの外部に突出された前記出力軸の軸方向先端側の端部に取り付けられるクランクアームを備え、前記出力軸の回転運動を揺動運動に変換して前記ピボット軸に伝達するリンク機構と、前記出力軸の軸方向先端側の端部と前記クランクアームとの取付部位に設けられ、前記出力軸と前記クランクアームとの間で所定以上の荷重が作用した場合に、前記出力軸と前記クランクアームとの間の動力伝達を遮断するクラッチ機構とを有することを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記クラッチ機構は、前記出力軸の軸方向先端側の端部に軸方向に移動自在かつ相対回転自在に取り付けられる前記クランクアームに設けられた被係合部と、前記出力軸の軸方向先端側の端部に設けられ、前記被係合部に係合した状態で前記出力軸と前記クランクアームの少なくとも一方が回転することにより、前記出力軸の回転方向に沿う周方向分力および前記被係合部との係合が外れる方向の軸方向分力を前記クランクアームに作用させる係合部と、前記係合部と前記被係合部を係合させる方向の弾性力を前記クランクアームに付与する弾性部材とを有し、前記軸方向分力により前記クランクアームが前記係合部と前記被係合部の係合が外れる位置に前記弾性力に抗して移動されることによって、前記出力軸と前記クランクアームとの間の動力伝達を遮断することを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記クラッチ機構は、前記出力軸の先端側の端部に相対回転自在に取り付けられる前記クランクアームに設けられた被係合部と、前記出力軸の軸方向先端側の端部に軸方向に移動自在かつ前記出力軸と一体に回転するように取り付けられた係合部材に設けられ、前記被係合部に係合した状態で前記出力軸と前記クランクアームの少なくとも一方が回転することにより、前記出力軸の回転方向に沿う周方向分力および前記被係合部との係合が外れる方向の軸方向分力を前記係合部材に作用させる係合部と、前記係合部と前記被係合部を係合させる方向の弾性力を前記係合部材に付与する弾性部材とを有し、前記軸方向分力により前記係合部材が前記係合部と前記被係合部の係合が外れる位置に前記弾性力に抗して移動されることによって、前記出力軸と前記クランクアームとの間の動力伝達を遮断することを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記係合部と前記被係合部は、前記出力軸の回転方向において一位置のみで係合することを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記係合部と前記被係合部との一方は断面多角形状の係合突起であり、前記係合部と前記被係合部との他方は前記係合突起に係合する断面多角形状の係合溝であることを特徴とする。

本発明によれば、出力軸の軸方向先端側の端部とクランクアームとの取付部位にクラッチ機構を設けるようにしたので、ギヤハウジングの内部にクラッチ機構を設けるようにした場合に比べて、ワイパモータの小型軽量化およびワイパモータの構造簡略化を図ることができる。また、出力軸の軸方向先端側の端部とクランクアームとの取り付けと、クラッチ機構の形成とを同一の工程にて行うことができ、ワイパ装置の組立作業性を向上させることができる。さらに、クラッチ機構をハウジングの外部に設けることで、クラッチ機構のメンテナンス性を向上させることができる。

本発明によれば、係合部と被係合部を出力軸の回転方向において一位置のみで係合するようにしたので、クラッチ機構が解除されて出力軸とクランクアームとが相対回転しても、係合部と被係合部の係合が外れた位置において再び係合部と被係合部が係合される。これにより、出力軸とクランクアームとの相対位置関係がずれることがなく、ワイパ部材の反転位置や停止位置がずれてしまうことを防止できる。

本発明の一実施の形態であるワイパ装置を搭載した車両の前方側を示す説明図である。 図１に示すワイパ装置の平面図である。 ギヤユニット部の内部構造を示す一部切り欠き斜視図である。 ギヤユニット部の内部構造を示す断面図である。 (Ａ)はクラッチ機構の締結状態を示す説明図であり、(Ｂ)は(Ａ)に示すクラッチ機構の平面図である。 (Ａ)はクラッチ機構の解除状態を示す説明図であり、(Ｂ)は(Ａ)に示すクラッチ機構の平面図である。 ワイパモータの駆動時にクランクアームに作用する荷重を示す説明図である。 ワイパ部材に外力が掛かる場合にクランクアームに作用する荷重を示す説明図である。 クラッチ機構の変形例を示す説明図である。 クラッチ機構の他の変形例を示す説明図である。 クラッチ機構のさらに他の変形例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、自動車等の車両１０の前方側にはウィンドシールドとしてのフロントガラス１１が設けられ、フロントガラス１１上には、フロントガラス１１に付着した雨水や塵埃等の付着物を払拭するためのＤＲ側(運転席側)ワイパ部材１２ａとＡＳ側(助手席側)ワイパ部材１２ｂとが設けられている。

それぞれのワイパ部材１２ａ，１２ｂは、フロントガラス１１上を摺動するワイパブレード１３ａ，１３ｂと、ワイパブレード１３ａ，１３ｂを揺動するワイパアーム１４ａ，１４ｂとを備えている。ワイパブレード１３ａ，１３ｂはワイパアーム１４ａ，１４ｂの先端に取り付けられ、ワイパアーム１４ａ，１４ｂの内側に設けられた図示しない引っ張りばねによってフロントガラス１１に弾圧的に接触されている。

ワイパブレード１３ａ，１３ｂは、図１に二点鎖線で示すように、ワイパアーム１４ａ，１４ｂによりフロントガラス１１上の下反転位置ＬＲＰと上反転位置ＵＲＰとの間で揺動され、下反転位置ＬＲＰと上反転位置ＵＲＰとの間で形成される払拭範囲１１ａ，１１ｂをそれぞれ同期して同一方向に往復払拭動作するようになっている。つまり、ワイパ部材１２ａ，１２ｂの払拭パターンはタンデム型となっている。なお、ワイパ部材１２ａ，１２ｂの払拭パターンとしてはタンデム型に限られず、対向払拭型などの他の払拭パターンとしても良い。

車両１０には、フロントガラス１１の前方側に位置させて、ワイパ部材１２ａ，１２ｂを揺動駆動するためのワイパ装置１５が搭載されている。ワイパ装置１５は、車両前方側に形成されるカウル１６内に配置され、カウル１６の開口側(図１における手前側)を閉塞するカウルトップパネル１７により覆われている。図２は図１に示すワイパ装置の平面図である。

図２に示すように、ワイパ装置１５は、ＤＲ側ワイパ部材１２ａが取り付けられるＤＲ側ピボット軸１８ａと、ＡＳ側ワイパ部材１２ｂが取り付けられるＡＳ側ピボット軸１８ｂとを有している。ピボット軸１８ａ，１８ｂは、その軸方向先端側の端部がカウルトップパネル１７を貫通してカウル１６の外部へ突出されており、ピボット軸１８ａ，１８ｂの軸方向先端側の端部にワイパアーム１４ａ，１４ｂの基端部がそれぞれ固定されている。

ＤＲ側ピボット軸１８ａの軸方向基端側は、カウル１６内に配置されたＤＲ側ピボットホルダ２０ａの円筒支持部２１ａに挿通されており、ＤＲ側ピボット軸１８ａがＤＲ側ピボットホルダ２０ａにより回転自在に支持されている。ＤＲ側ピボットホルダ２０ａには、図示しない車体パネルにＤＲ側ピボットホルダ２０ａを固定するための取付部２２ａが一体に設けられており、この取付部２２ａに挿通されるボルト等によりＤＲ側ピボットホルダ２０ａが車体パネルに固定されている。

同様に、ＡＳ側ピボット軸１８ｂの軸方向基端側は、カウル１６内に配置されたＡＳ側ピボットホルダ２０ｂの円筒支持部２１ｂに挿通されており、ＡＳ側ピボット軸１８ｂがＡＳ側ピボットホルダ２０ｂにより回転自在に支持されている。ＡＳ側ピボットホルダ２０ｂには、図示しない車体パネルにＡＳ側ピボットホルダ２０ｂを固定するための取付部２２ｂが一体に設けられており、この取付部２２ｂに挿通されるボルト等によりＡＳ側ピボットホルダ２０ｂが車体パネルに固定されている。

また、ＡＳ側ピボットホルダ２０ｂには、ＤＲ側ピボットホルダ２０ａ側に向けて延びる連結部２３が一体に設けられており、車両１０の車幅方向(図２における左右方向)に延びるフレーム部材２４の一端部がＡＳ側ピボットホルダ２０ｂの連結部２３にカシメ固定されている。一方、ＤＲ側ピボットホルダ２０ａにはモータブラケット２５が一体に設けられており、フレーム部材２４の他端部がモータブラケット２５にボルト２６により固定されている。

モータブラケット２５にはワイパモータ２７がボルト２８により固定されており、ワイパモータ２７および各ピボットホルダ２０ａ，２０ｂがフレーム部材２４により支持されている。つまり、ワイパ装置１５は、ワイパモータ２７とピボットホルダ２０ａ，２０ｂとをフレーム部材２４により連結するようにした所謂フレーム一体型のモジュラー型ワイパ装置となっている。ワイパモータ２７はそれぞれのピボット軸１８ａ，１８ｂを揺動駆動する駆動源であり、モータ本体３０と、モータ本体３０の回転を減速して伝達する減速機構４４(図３に示す)が設けられたギヤユニット部３１とを備える減速機構付モータである。図３はギヤユニット部の内部構造を示す一部切り欠き斜視図であり、図４はギヤユニット部の内部構造を示す断面図である。

モータ本体３０にはブラシ付直流モータが用いられており、モータ本体３０に駆動電流を供給することにより、モータ本体３０に設けられたモータシャフト３２が所定の回転方向に回転駆動されるようになっている。モータ本体３０は、鋼板等をプレス加工することにより有底筒状に形成されたモータケース３３を有しており、モータシャフト３２の軸方向一端側の端部がモータケース３３により回転自在に支持されている。このモータ本体３０は、モータケース３３の開口側の端部において、ギヤユニット部３１のギヤハウジング３４に取り付けられている。なお、モータ本体３０としてはブラシ付直流モータに限られず、ブラシレスモータなどの他の電動モータを用いるようにしても良い。

図４に示すように、ギヤハウジング３４は、モータシャフト３２の軸方向と直交する側に開口する有底の金属製のギヤケース３５と、ギヤケース３５の開口部を閉塞する樹脂製のギヤカバー３６とを有している。ギヤハウジング３４の内部にはモータシャフト３２の軸方向他端側が挿入されており、モータシャフト３２の軸方向他端側には相互に捩れ方向が逆向きに形成された一対のウォーム３２ａ，３２ｂが一体に設けられている。

一対のウォーム３２ａ，３２ｂにそれぞれ隣接させて、ギヤハウジング３４の内部には一対のカウンタギヤ３７ａ，３７ｂが収容されている。一対のカウンタギヤ３７ａ，３７ｂはモータシャフト３２の軸線に対して相互に反対側に配置されており、モータシャフト３２の軸方向と直交する方向に延びる支軸３８ａ，３８ｂにより、カウンタギヤ３７ａ，３７ｂがギヤハウジング３４内に回転自在に支持されている。カウンタギヤ３７ａ，３７ｂは、それぞれ隣接するウォーム３２ａ，３２ｂに噛み合うウォームホイール３９ａ，３９ｂと、ウォームホイール３９ａ，３９ｂと一体に回転されるピニオンギヤ４０ａ，４０ｂとを備えた二段ギヤとなっている。各カウンタギヤ３７ａ，３７ｂにはそれぞれウォーム３２ａ，３２ｂの回転が減速して伝達され、一対のカウンタギヤ３７ａ，３７ｂが同一回転速度で同一回転方向に回転される。

また、一対のピニオンギヤ４０ａ，４０ｂに隣接させて、ギヤハウジング３４の内部には単一の出力ギヤ４１が回転自在に収容されている。出力ギヤ４１は各ピニオンギヤ４０ａ，４０ｂよりも多い歯数に形成されており、出力ギヤ４１と各ピニオンギヤ４０ａ，４０ｂとが互いに噛み合っている。これにより、出力ギヤ４１には一対のピニオンギヤ４０ａ，４０ｂの回転が減速して伝達される。この出力ギヤ４１の軸心には、支軸３８ａ，３８ｂと平行に延びる出力軸４２の軸方向基端側の端部が固定されている。図４に示すように、出力軸４２は、ギヤケース３５の底壁３５ａに一体に設けられた円筒支持部３５ｂに挿通されており、円筒支持部３５ｂの内周に装着された軸受部材４３により出力軸４２が円筒支持部３５ｂに回転自在に支持されている。

これらウォーム３２ａ，３２ｂ、カウンタギヤ３７ａ，３７ｂ、出力ギヤ４１により減速機構４４が形成されており、ギヤハウジング３４内に収容された減速機構４４によってモータ本体３０の回転が減速されて出力軸４２に伝達される。出力軸４２の軸方向先端側の端部はギヤケース３５の円筒支持部３５ｂを貫通してギヤハウジング３４の外部に突出されている。なお、減速機構４４としては上述した構造に限られず、他の構造を用いるようにしても良い。

出力軸４２の軸方向先端側の端部には、出力軸４２の径方向に延びるクランクアーム４５の一端部が取り付けられている。また、図２に示すように、ＡＳ側ピボット軸１８ｂの軸方向基端側の端部にはＡＳ側駆動レバー４６ｂの中間部が固定されており、クランクアーム４５の他端部とＡＳ側駆動レバー４６ｂの一端部とがボールジョイント４７を介して駆動ロッド４８の両端部にそれぞれ回動自在に連結されている。同様に、ＤＲ側ピボット軸１８ａの軸方向基端側の端部にはＤＲ側駆動レバー４６ａの一端部が固定されており、ＤＲ側駆動レバー４６ａの他端部とＡＳ側駆動レバー４６ｂの他端部とがボールジョイント４７を介して連結ロッド４９の両端部にそれぞれ回動自在に連結されている。

これらクランクアーム４５、駆動レバー４６ａ，４６ｂ、駆動ロッド４８、および連結ロッド４９によりリンク機構５０が形成されており、ワイパモータ２７と各ピボット軸１８ａ，１８ｂとを連結するリンク機構５０により、出力軸４２の回転運動が揺動運動に変換されて各ピボット軸１８ａ，１８ｂに伝達される。このワイパ装置１５により、車室内に設けられたワイパ駆動用スイッチを操作してワイパモータ２７が作動されると、ワイパモータ２７の出力が各ピボット軸１８ａ，１８ｂに伝達され、ワイパ部材１２ａ，１２ｂが揺動駆動されるようになっている。なお、リンク機構５０としては上述した構造に限られず、他の構造を用いるようにしても良い。

ワイパ装置１５には、出力軸４２の軸方向先端側の端部とクランクアーム４５の一端部との取付部位にクラッチ機構５２が設けられている。このクラッチ機構５２は、出力軸４２とクランクアーム４５との間で動力伝達可能とする締結状態と、出力軸４２とクランクアーム４５との間の動力伝達を遮断する解除状態とに切り換えられる。図５(Ａ)はクラッチ機構の締結状態を示す説明図であり、図５(Ｂ)は図５(Ａ)に示すクラッチ機構の平面図である。図６(Ａ)はクラッチ機構の解除状態を示す説明図であり、図６(Ｂ)は図６(Ａ)に示すクラッチ機構の平面図である。

図５に示すように、クラッチ機構５２は、クランクアーム４５の一端部に設けられる被係合部としての係合溝(キー溝)５３と、出力軸４２の軸方向先端側の端部に設けられる係合部としての係合突起(キー)５４と、係合溝５３と係合突起５４を係合させる方向の弾性力Ｔをクランクアーム４５に付与する弾性部材としてのコイルスプリング５５とを有している。

クランクアーム４５の一端部には、出力軸４２の軸方向先端側の端部の断面形状に対応させて断面円形状の貫通孔４５ａが形成されている。この貫通孔４５ａに出力軸４２の軸方向先端側の端部を挿通することにより、クランクアーム４５の一端部が出力軸４２の軸方向先端側の端部に対して、出力軸４２の軸方向に移動自在かつ出力軸４２を軸心として相対回転自在に取り付けられている。クランクアーム４５の一端部には、貫通孔４５ａから径方向外側に延びるとともに出力軸４２の軸方向先端側に開口する係合溝５３が形成されている。係合溝５３は、それぞれ出力軸４２の回転方向両側に向かうにつれて出力軸４２の軸方向先端側へ傾斜する一対の傾斜面５６ａ，５６ｂを備えた断面三角形状をしている。

出力軸４２の軸方向先端側の端部には、クランクアーム４５よりも出力軸４２の軸方向先端側に位置させて、出力軸４２の外周面から径方向外側に突出する係合突起５４が設けられている。係合突起５４は、クランクアーム４５の係合溝５３に対応させて、それぞれ出力軸４２の回転方向両側に向かうにつれて出力軸４２の軸方向先端側へ傾斜する一対の傾斜面５７ａ，５７ｂを備えた断面三角形状をしている。これにより、出力軸４２の係合突起５４がクランクアーム４５の係合溝５３に対して出力軸４２の軸方向先端側から噛み合うことで、係合溝５３と係合突起５４が互いに係合可能となっている。

この係合突起５４は出力軸４２と別体に成形されており、出力軸４２の軸方向先端側の端部にクランクアーム４５およびコイルスプリング５５が取り付けられた状態で、出力軸４２の軸方向先端側の端部に形成された圧入溝５８に係合突起５４が圧入固定されている。なお、係合突起５４を出力軸４２と一体に成形するようにしても良く、出力軸４２と別体に成形された係合突起５４をカシメや溶接等の他の手段により出力軸４２の軸方向先端側の端部に固定するようにしても良い。

コイルスプリング５５は、クランクアーム４５の一端部とギヤケース３５の円筒支持部３５ｂの端部との間で圧縮された状態で、出力軸４２の軸方向先端側の端部を取り囲むように装着されている。このコイルスプリング５５により、クランクアーム４５の一端部には出力軸４２の軸方向先端側へ向けて弾性力Ｔが付与されている。つまり、出力軸４２の係合突起５４とクランクアーム４５の係合溝５３を係合させる方向の弾性力Ｔがコイルスプリング５５からクランクアーム４５の一端部に作用されている。

出力軸４２とクランクアーム４５との間で荷重が作用されていない場合には、図５に示すように、コイルスプリング５５の弾性力Ｔ１により、出力軸４２の係合突起５４とクランクアーム４５の係合溝５３が互いに係合された待機位置にクランクアーム４５が保持されている。これら係合溝５３と係合突起５４が係合されたクラッチ機構５２の締結状態のもとでは、係合溝５３と係合突起５４の係合により出力軸４２とクランクアーム４５との間で動力伝達可能となり、出力軸４２とクランクアーム４５とが一体に回転されるようになっている。

一方、出力軸４２とクランクアーム４５との間で所定以上の荷重が作用している場合には、図６に示すように、クランクアーム４５が待機位置のもとから出力軸４２の軸方向基端側へ移動されて、コイルスプリング５５の弾性力Ｔ２に抗して出力軸４２の係合突起５４とクランクアーム４５の係合溝５３の係合が外れた離脱位置にクランクアーム４５が位置されている。これら係合溝５３と係合突起５４の係合が外れたクラッチ機構５２の解除状態のもとでは、係合溝５３と係合突起５４の係合離脱により出力軸４２とクランクアーム４５との間の動力伝達が遮断され、出力軸４２とクランクアーム４５とが相対回転自在となっている。

ここで、弾性力Ｔ１はクランクアーム４５が図５に示す待機位置のもとでのコイルスプリング５５の弾性力Ｔであり、弾性力Ｔ２はクランクアームが図６に示す離脱位置のもとでのコイルスプリング５５の弾性力Ｔである。このコイルスプリング５５の弾性力Ｔはクランクアーム４５が待機位置と離脱位置との間で出力軸４２の軸方向に移動することにより変化し、Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２の範囲でクラッチ機構５２は締結状態であり、Ｔ＝Ｔ２となるとクラッチ機構５２は解除状態となる。

次に、クラッチ機構５２の動作について詳細に説明する。図７はワイパモータの駆動時にクランクアームに作用する荷重を示す説明図である。図８はワイパ部材に外力が掛かる場合にクランクアームに作用する荷重を示す説明図である。

図７に示すように、クラッチ機構５２が締結状態のもとでワイパモータ２７により出力軸４２が回転方向一方側へ回転駆動されると、互いに突き当てられた係合突起５４の傾斜面５７ａおよび係合溝５３の傾斜面５６ａを介して、出力軸４２からクランクアーム４５に駆動力Ｆ１が付与される。つまり、係合溝５３と係合突起５４とが係合した状態のもとで出力軸４２が回転することにより、係合突起５４の傾斜面５７ａおよび係合溝５３の傾斜面５６ａに垂直な方向の駆動力Ｆ１がクランクアーム４５に付与される。駆動力Ｆ１は、出力軸４２の回転方向と同一向きの周方向分力Ｆｒ１と、出力軸４２の軸方向基端側方向の軸方向分力Ｆａ１とを備えており、軸方向分力Ｆａ１は係合溝５３と係合突起５４の係合を外す方向に作用している。

この駆動力Ｆ１の軸方向分力Ｆａ１は、クラッチ機構５２が解除状態のもとでのコイルスプリング５５の弾性力Ｔ２よりも小さく設定されており、コイルスプリング５５の弾性力Ｔによりクランクアーム４５は係合溝５３と係合突起５４が係合する位置に保持される。つまり、ワイパモータ２７の通常駆動によりクラッチ機構５２が解除状態となることはない。したがって、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに外力が掛からない場合には、ワイパモータ２７が作動されると、係合溝５３と係合突起５４の係合によって出力軸４２からクランクアーム４５に駆動力Ｆ１が作用され、その周方向分力Ｆｒ１によりクランクアーム４５が出力軸４２と一体に回転される。

一方、図８に示すように、クラッチ機構５２が締結状態のもとでワイパ部材１２ａ，１２ｂに外力が掛かり、互いに突き当てられた係合溝５３の傾斜面５６ａおよび係合突起５４の傾斜面５７ａを介して、クランクアーム４５から出力軸４２に回転方向他方側へ向けて外力(トルク)Ｆが付与されると、その反力Ｆ２が出力軸４２からクランクアーム４５に付与される。つまり、係合溝５３と係合突起５４が係合した状態のもとでクランクアーム４５が回転することにより、係合突起５４の傾斜面５７ａおよび係合溝５３の傾斜面５６ａに垂直な方向の反力Ｆ２がクランクアーム４５に付与される。反力Ｆ２は、出力軸４２の回転方向と同一向きの周方向分力Ｆｒ２と、出力軸４２の軸方向基端側方向の軸方向分力Ｆａ２とを備えており、軸方向分力Ｆａ２は係合溝５３と係合突起５４の係合を外す方向に作用している。

したがって、ワイパ装置１５によるワイパ部材１２ａ，１２ｂの揺動駆動時に、ワイパ部材１２ａ，１２ｂがフロントガラス１１上の雪溜まりに衝突したり、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに落雪したりして、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに揺動方向と逆向きの外力が掛かると、ワイパモータ２７からの駆動力Ｆ１と、クランクアーム４５から出力軸４２に付与される外力Ｆの反力Ｆ２とがクランクアーム４５に作用されることになる。この駆動力Ｆ１の軸方向分力Ｆａ１と反力Ｆ２の軸方向分力Ｆａ２との合力が、クラッチ機構５２が解除状態のもとでのコイルスプリング５５の弾性力Ｔ２以上となる場合には、これら軸方向分力Ｆａ１，Ｆａ２の合力によりクランクアーム４５が弾性力Ｔ２に抗して軸方向基端側へ移動され、クランクアーム４５が離脱位置となる。これにより、係合溝５３と係合突起５４の係合が外れ、クラッチ機構５２が解除状態となる。このクラッチ機構５２が解除状態のもとでは、出力軸４２からクランクアーム４５に駆動力Ｆ１が作用されず、またクランクアーム４５から出力軸４２に外力Ｆが作用されず、出力軸４２とクランクアーム４５とが相対回転される。

図５(Ｂ)に示すように、係合溝５３はクランクアーム４５の一端部に１箇所設けられ、係合突起５４は出力軸４２の軸方向先端側の端部に１つ設けられている。これにより、クラッチ機構５２が解除状態のもとで出力軸４２とクランクアーム４５とが相対回転される場合に、出力軸４２とクランクアーム４５とが一回転分だけ相対回転されると、係合溝５３と係合突起５４が再び係合されることになる。すなわち、係合溝５３と係合突起５４は出力軸４２の回転方向において一位置のみで係合するため、出力軸４２とクランクアーム４５との相対位置関係がずれることなく、クラッチ機構５２の締結および解除が行われるようになっている。

なお、上記においては、ワイパ装置１５によるワイパ部材１２ａ，１２ｂの揺動駆動時に、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに揺動方向と逆向きの外力が掛かる場合について説明したが、ワイパ装置１５によるワイパ部材１２ａ，１２ｂの揺動駆動時に、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに揺動方向と同一向きの外力が掛かる場合も同様である。その場合には、図８に二点鎖線で示すように、クランクアーム４５に作用する反力Ｆ２は、出力軸４２の回転方向と逆向きの周方向分力Ｆｒ２と、出力軸４２の軸方向基端側方向の軸方向分力Ｆａ２とを備えることになる。

また、上記においては、ワイパ装置１５によるワイパ部材１２ａ，１２ｂの揺動駆動時に、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに外力が掛かる場合について説明したが、ワイパモータ２７の停止時にワイパ部材１２ａ，１２ｂに過大な外力が掛かる場合においても、クラッチ機構５２は解除状態となる。すなわち、クランクアーム４５に作用する反力Ｆ２の軸方向分力Ｆａ２がコイルスプリング５５の弾性力Ｔ２以上となる場合においても、クラッチ機構５２は解除状態となる。

このように、ワイパ部材１２ａ，１２ｂに外力が掛かり、コイルスプリング５５の弾性力Ｔ２以上の軸方向分力を備えた荷重が出力軸４２とクランクアーム４５との間で作用する場合に、クラッチ機構５２が解除状態となることで、出力軸４２とクランクアーム４５とが相対回転自在となり、ワイパモータ２７に外力が伝達することが防止される。このワイパ装置１５では、クラッチ機構５２の作動荷重が減速機構４４やモータ本体３０の耐荷重よりも小さくなるように、コイルスプリング５５のばね定数や傾斜面５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂの傾斜角度θなどが設定されており、これにより、ワイパモータ２７に内蔵された減速機構４４やモータ本体３０等の破損を防止することができる。したがって、減速機構４４の強度を向上させる必要がなくなるため、カウンタギヤ３７ａ，３７ｂや出力ギヤ４１を小型軽量化することができ、ひいてはワイパモータ２７の小型軽量化を図ることができる。

本実施の形態のワイパ装置１５では、クラッチ機構５２を出力軸４２の軸方向先端側の端部とクランクアーム４５の一端部との取付部位、つまりギヤハウジング３４の外部に設けるようにしている。これにより、ギヤハウジングの内部にクラッチ機構を設けるようにした場合に比べて、ワイパモータ２７の小型軽量化およびワイパモータ２７の構造簡略化を図ることができる。

また、出力軸４２の軸方向先端側の端部とクランクアーム４５の一端部との取付部位にクラッチ機構５２を設けるようにしたので、出力軸４２の軸方向先端側の端部とクランクアーム４５の一端部との取り付けと、クラッチ機構５２の形成とを同一の工程にて行うことができ、ワイパ装置１５の組立作業性を向上させることができる。さらに、クラッチ機構５２をギヤハウジング３４の外部に設けることで、クラッチ機構５２のメンテナンス性を向上させることができる。

また、本実施の形態のワイパ装置１５では、係合溝５３と係合突起５４とを出力軸４２の回転方向において一位置のみで係合するようにしている。これにより、クラッチ機構５２が解除されて出力軸４２とクランクアーム４５とが相対回転しても、係合溝５３と係合突起５４の係合が外れた位置において再び係合溝５３と係合突起５４が係合される。したがって、出力軸４２とクランクアーム４５との相対位置関係がずれることがなく、ワイパ部材１２ａ，１２ｂの反転位置や停止位置がずれてしまうことを防止できる。

なお、図４に示すように、出力ギヤ４１の軸方向基端側の端面はギヤカバー３６に突き当てられており、これにより、出力軸４２の軸方向基端側へのスラスト変化が出力ギヤ４１を介してギヤカバー３６により押さえられている。また、出力軸４２の軸方向先端側の端部には、円筒支持部３５ｂの端部とコイルスプリング５５との間に位置させて図示しないワッシャが圧入されており、ワッシャにより出力軸４２の抜けが防止されている。

図９はクラッチ機構の変形例を示す平面図である。図９に示すクラッチ機構６０では、出力軸４２の軸方向先端側の端部に３つの係合突起５４ａ〜５４ｃが出力軸４２の回転方向に等間隔に設けられており、これら係合突起５４ａ〜５４ｃに対応させて、クランクアーム４５の一端部に３つの係合溝５３ａ〜５３ｃが出力軸４２の回転方向に等間隔に形成されている。係合突起５４ａ〜５４ｃは、その径方向寸法Ｌａ〜Ｌｃがそれぞれ相違して設けられており、係合溝５３ａ〜５３ｃは、それぞれ対応する係合突起５４ａ〜５４ｃの径方向寸法Ｌａ〜Ｌｃに対応した径方向寸法に形成されている。

このように、出力軸４２とクランクアーム４５との間で作用する荷重を分散させるために係合溝５３および係合突起５４の個数を増やした場合でも、それぞれの係合溝５３ａ〜５３ｃおよび係合突起５４ａ〜５４ｃの形状を相違させることで、係合溝５３ａ〜５３ｃと係合突起５４ａ〜５４ｃを出力軸４２の回転方向において一位置のみで係合可能とすることができる。これにより、上述したクラッチ機構５２と同様に、ワイパ部材１２ａ，１２ｂの反転位置や停止位置がずれてしまうことを防止できる。

なお、図９に示すクラッチ機構６０では、それぞれの係合溝５３ａ〜５３ｃおよび係合突起５４ａ〜５４ｃの形状を相違させるようにしたが、それぞれの係合溝５３ａ〜５３ｃおよび係合突起５４ａ〜５４ｃを出力軸４２の回転方向に相互に間隔をずらして設けるようにしても良い。また、係合溝５３および係合突起５４の個数は、出力軸４２やクランクアーム４５の耐荷重等を考慮して任意に変更することが可能である。

図１０はクラッチ機構の他の変形例を示す説明図である。図１０に示すクラッチ機構７０では、クランクアーム４５の一端部よりも出力軸４２の軸方向先端側に位置させて、出力軸４２の軸方向先端側の端部に係合部材としての係合プレート７１が固定されている。この係合プレート７１の軸方向基端側の端面に係合部としての係合溝７２が形成されるとともに、クランクアーム４５の一端部に被係合部としての係合突起７３が出力軸４２の軸方向先端側へ突出して設けられている。係合溝７２および係合突起７３は、それぞれ出力軸４２の回転方向両側に向かうにつれて出力軸４２の軸方向基端側に傾斜する一対の傾斜面５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂを備えた断面三角形状をしており、係合溝７２と係合突起７３が互いに係合可能となっている。

このクラッチ機構７０においても、上述したクラッチ機構５２と同様に、クランクアーム４５に作用する荷重の軸方向分力によりコイルスプリング５５の弾性力Ｔに抗してクランクアーム４５が係合溝７２と係合突起７３との係合が外れる位置に移動されることによって、出力軸４２とクランクアーム４５との間の動力伝達が遮断される。このように、上述したクラッチ機構５２においては、クランクアーム４５に係合溝５３を設けるとともに出力軸４２の軸方向先端側の端部に係合突起５４を設けるようにしたが、図９に示すクラッチ機構７０のように、出力軸４２の軸方向先端側の端部に係合溝７２を設けるとともにクランクアーム４５に係合突起７３を設けるようにしても良い。

図１１はクラッチ機構のさらに他の変形例を示す説明図である。図１１に示すクラッチ機構８０では、クランクアーム４５の一端部よりも出力軸４２の軸方向基端側に位置させて、出力軸４２の軸方向先端側の端部に係合部材としての係合プレート８１が、出力軸４２の軸方向に移動自在かつ出力軸４２を軸心として相対回転自在に取り付けられている。この係合プレート８１の軸方向先端側の端面に係合部としての係合溝８２が形成されるとともに、クランクアーム４５の一端部に被係合部としての係合突起８３が出力軸４２の軸方向基端側へ突出して設けられている。係合溝８２および係合突起８３は、それぞれ出力軸４２の回転方向両側に向かうにつれて出力軸４２の軸方向先端側に傾斜する一対の傾斜面５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂを備えた断面三角形状をしており、係合溝８２と係合突起８３が互いに係合可能となっている。また、係合プレート８１には、係合溝８２と係合突起８３を係合させる方向に向けて出力軸４２の軸方向先端側へコイルスプリング５５の弾性力Ｔが付与されている。

このクラッチ機構８０においても、上述したクラッチ機構５２と同様に、係合プレート８１に作用する荷重の軸方向分力によりコイルスプリング５５の弾性力Ｔに抗して係合プレート７１が係合溝８２と係合突起８３の係合が外れる位置に移動されることによって、出力軸４２とクランクアーム４５との間の動力伝達が遮断される。このように、上述したクラッチ機構５２においては、コイルスプリング５５の弾性力Ｔに抗してクランクアーム４５を軸方向に移動することで係合溝５３と係合突起５４との係合を外すようにしたが、図１１に示すクラッチ機構８０のように、コイルスプリング５５の弾性力Ｔに抗して係合プレート８１を軸方向に移動することで係合溝８２と係合突起８３との係合を外すようにしても良い。

なお、図１０，１１に示すクラッチ機構７０，８０においては、係合プレート７１，８１に係合溝７２，８２を設けるとともにクランクアーム４５に係合突起７３，８３を設けるようにしたが、係合プレート７１，８１に係合部として係合突起を設けるとともにクランクアーム４５に被係合部として係合溝を設けるようにしても良い。このクラッチ機構８０では、クランクアーム４５が出力軸４２の軸方向先端側へスラスト変化することを防止するために、クランクアーム４５よりも出力軸４２の軸方向先端側に位置させて、出力軸４２の軸方向先端側の端部にワッシャやＣリング等の係止部材８４が固定されている。また、図１０のクラッチ機構７０においても同様に、出力軸４２の軸方向先端側の端部にワッシャやＣリング等の係止部材を固定するようにしても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施の形態においては、弾性部材としてコイルスプリング５５を用いるようにしたが、これに限定されることはなく、スプリングワッシャやゴム部材等の他の弾性部材を用いるようにしても良い。

また、前記実施の形態においては、係合突起５４，７３，８３および係合溝５３，７２，８２を断面三角形状としたが、これに限定されることはなく、出力軸４２とクランクアーム４５の少なくとも一方が回転することにより、周方向分力と軸方向分力とを備えた荷重が出力軸４２とクランクアーム４５との間で作用する形状であれば良い。例えば、係合突起５４，７３，８３および係合溝５３，７２，８２の断面形状を、傾斜面５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂを備えた断面多角形状や断面半円形状とすることも可能である。

１０ 車両
１１ フロントガラス(ウィンドシールド)
１１ａ，１１ｂ 払拭範囲
１２ａ ＤＲ側ワイパ部材
１２ｂ ＡＳ側ワイパ部材
１３ａ，１３ｂ ワイパブレード
１４ａ，１４ｂ ワイパアーム
１５ ワイパ装置
１６ カウル
１７ カウルトップパネル
１８ａ ＤＲ側ピボット軸
１８ｂ ＡＳ側ピボット軸
２０ａ ＤＲ側ピボットホルダ
２０ｂ ＡＳ側ピボットホルダ
２１ａ，２１ｂ 円筒支持部
２２ａ，２２ｂ 取付部
２３ 連結部
２４ フレーム部材
２５ モータブラケット
２６ ボルト
２７ ワイパモータ
２８ ボルト
３０ モータ本体
３１ ギヤユニット部
３２ モータシャフト
３２ａ，３２ｂ ウォーム
３３ モータケース
３４ ギヤハウジング
３５ ギヤケース
３５ａ 底壁
３５ｂ 円筒支持部
３６ ギヤカバー
３７ａ，３７ｂ カウンタギヤ
３８ａ，３８ｂ 支軸
３９ａ，３９ｂ ウォームホイール
４０ａ，４０ｂ ピニオンギヤ
４１ 出力ギヤ
４２ 出力軸
４３ 軸受部材
４４ 減速機構
４５ クランクアーム
４５ａ 貫通孔
４６ａ ＤＲ側駆動レバー
４６ｂ ＡＳ側駆動レバー
４７ ボールジョイント
４８ 駆動ロッド
４９ 連結ロッド
５０ リンク機構
５２ クラッチ機構
５３，５３ａ〜５３ｃ 係合溝(被係合部)
５４，５４ａ〜５４ｃ 係合突起(係合部)
５５ コイルスプリング(弾性部材)
５６ａ，５６ｂ 傾斜面
５７ａ，５７ｂ 傾斜面
５８ 圧入溝
６０ クラッチ機構
７０ クラッチ機構
７１ 係合プレート
７２ 係合溝(係合部)
７３ 係合突起(被係合部)
８０ クラッチ機構
８１ 係合プレート(係合部材)
８２ 係合溝(係合部)
８３ 係合突起(被係合部)
８４ 係止部材

Claims (5)

1. ワイパ部材を揺動駆動してウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ装置であって、
   前記ワイパ部材が取り付けられるピボット軸と、
   モータ本体と、前記モータ本体の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記減速機構を収容するハウジングとを備えたワイパモータと、
   前記ハウジングの外部に突出された前記出力軸の軸方向先端側の端部に取り付けられるクランクアームを備え、前記出力軸の回転運動を揺動運動に変換して前記ピボット軸に伝達するリンク機構と、
   前記出力軸の軸方向先端側の端部と前記クランクアームとの取付部位に設けられ、前記出力軸と前記クランクアームとの間で所定以上の荷重が作用した場合に、前記出力軸と前記クランクアームとの間の動力伝達を遮断するクラッチ機構とを有することを特徴とするワイパ装置。
2. 請求項１記載のワイパ装置において、前記クラッチ機構は、
   前記出力軸の軸方向先端側の端部に軸方向に移動自在かつ相対回転自在に取り付けられる前記クランクアームに設けられた被係合部と、
   前記出力軸の軸方向先端側の端部に設けられ、前記被係合部に係合した状態で前記出力軸と前記クランクアームの少なくとも一方が回転することにより、前記出力軸の回転方向に沿う周方向分力および前記被係合部との係合が外れる方向の軸方向分力を前記クランクアームに作用させる係合部と、
   前記係合部と前記被係合部を係合させる方向の弾性力を前記クランクアームに付与する弾性部材とを有し、
   前記軸方向分力により前記クランクアームが前記係合部と前記被係合部の係合が外れる位置に前記弾性力に抗して移動されることによって、前記出力軸と前記クランクアームとの間の動力伝達を遮断することを特徴とするワイパ装置。
3. 請求項１記載のワイパ装置において、前記クラッチ機構は、
   前記出力軸の先端側の端部に相対回転自在に取り付けられる前記クランクアームに設けられた被係合部と、
   前記出力軸の軸方向先端側の端部に軸方向に移動自在かつ前記出力軸と一体に回転するように取り付けられた係合部材に設けられ、前記被係合部に係合した状態で前記出力軸と前記クランクアームの少なくとも一方が回転することにより、前記出力軸の回転方向に沿う周方向分力および前記被係合部との係合が外れる方向の軸方向分力を前記係合部材に作用させる係合部と、
   前記係合部と前記被係合部を係合させる方向の弾性力を前記係合部材に付与する弾性部材とを有し、
   前記軸方向分力により前記係合部材が前記係合部と前記被係合部の係合が外れる位置に前記弾性力に抗して移動されることによって、前記出力軸と前記クランクアームとの間の動力伝達を遮断することを特徴とするワイパ装置。
4. 請求項２または３記載のワイパ装置において、前記係合部と前記被係合部は、前記出力軸の回転方向において一位置のみで係合することを特徴とするワイパ装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置において、前記係合部と前記被係合部との一方は断面多角形状の係合突起であり、前記係合部と前記被係合部との他方は前記係合突起に係合する断面多角形状の係合溝であることを特徴とするワイパ装置。

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