JP2017503713A - 適応性のある湾曲を有する風防ガラスワイパシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】複雑な曲面部分を有する風防ガラスの全体にわたる広い領域を清掃する。【解決手段】風防ガラスワイパシステム及びこれを有する車両において、風防ガラスワイパシステムは第1のピボットを中心として回転するワイパブレードを有する。ワイパブレードは外側のブレード部にヒンジで連結された内側のブレード部を含む。可撓性ワイパが内側及び外側のブレード部により支持される。外側のブレード部にはデフレクタが形成される。制御棒は第1のピボットから離間した第2のピボットを中心として回転する。制御棒はデフレクタと係合する駆動部を有する。駆動部は、ワイパブレード及び制御棒の回転中に駆動部がデフレクタに選択的に力を加えるように、デフレクタに対して並進運動できる。力の印加は内側及び外側のブレード部の間のヒンジを中心としたトルクを発生させる。トルクは外側のブレード部が風防ガラスの輪郭に倣うことを可能にする。【選択図】 図3

Description

本開示は、風防ガラスワイパシステムの技術に関する。特に、本開示は、曲面を清掃するためのワイパシステムに関する。
運転者はしばしば、前方の経路の視界が制限される状況に遭遇する。激しい雨又は雪が車両の風防ガラス上に蓄積し、運転者の視覚を損ない得る。周囲の車両が道路から水又は他のデブリを風防ガラス上に投げかけるかもしれない。風防ガラスは、虫、鳥の糞、又は他の有機物によっても汚れ得る。運転者の視野からこれらの物体を適切に除去する能力は、車両の安全運転の観点から重要である。
運転者の前方領域において可能な限り広い領域を清掃するために、多数のワイパ構造及び制御機構が開発されている。利用可能な構造は、いくつかのカテゴリ、すなわち:同じ方向に作用する二重のブレードを備えた「タンデム」システム;反対方向に作用する二重のブレードを備えた「対向」システム;及び1つのブレードのみに頼る「シングル」システムに分類されることが多い。各カテゴリのシステムは、独自の長所と短所とを有する異なるワイピング(wiping)パターンを作り出す。
場合によっては、既存のワイパブレードは、ブレードが風防ガラスの表面と接しない状態となり得るため、それぞれのブレードの全スイープ(sweep)角度で有効に働かない。こうした正味の清掃領域の損失は、複雑な曲面を有する風防ガラスにおいて特に明白である。例えば、風防ガラスの側縁は、車両キャブ及び風防ガラス枠の設計に起因して、風防ガラスの残りの部分よりも小さい曲率半径を有することがある。
したがって、複雑な曲面部分を有する風防ガラスの全体にわたって広い領域を清掃することが可能な風防ガラスワイパシステムの必要性がある。また、コスト効率の高い方法で製造及び作成可能な効率的なシステム設計を用いるシステムの必要性もある。
本開示は、第1のピボットを中心として回転するように構成され、外側のブレードにヒンジで連結された内側のブレードを含み、内側のブレード及び外側のブレードが可撓性ワイパを支持し、外側のブレードにはデフレクタが形成されている、第1のワイパブレードと;第1のピボットから離間した第2のピボットを中心として回転するように構成され、デフレクタと係合可能な駆動部を有する、制御棒と、を備えた風防ガラスワイパシステムを含み、駆動部は、第1のワイパブレード及び制御棒の回転中にデフレクタに力を選択的に印加するようにデフレクタに対して並進運動してヒンジを中心としたトルクを発生させ、トルクによって外側のブレードが風防ガラスの輪郭に倣うことを可能にする。
本開示は、乗員室と;風防ガラスと;風防ガラスワイパシステムと;風防ガラスワイパシステムを動作させるための少なくとも1つのモータと、を備えた車両も含み、風防ガラスワイパシステムは、第1のピボットを中心として回転するように構成され、外側のブレードにヒンジで連結された内側のブレードを含み、内側のブレード及び外側のブレードが可撓性ワイパを支持し、外側のブレードにはデフレクタが形成されている、第1のワイパブレードと;第1のピボットから離間した第2のピボットを中心として回転するように構成され、デフレクタと係合可能な駆動部を有する、制御棒と、を備え、駆動部は、第1のワイパブレード及び制御棒の回転中にデフレクタに力を選択的に印加するようにデフレクタに対して並進運動してヒンジを中心としたトルクを発生させ、このトルクによって外側のブレードが風防ガラスの輪郭に倣うことを可能にする。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、図面との関連において検討したとき、以下の好ましい実施形態の説明を読了した当業者には明白になるであろう。前述の概略的な説明及び以下の詳細な説明はいずれも単に説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではないことが理解されるべきである。
本開示のワイパシステムの第1の実施形態を有する車両の正面斜視図である。 本開示のワイパシステムの第1の実施形態を備えた風防ガラスの正面図である。 本開示のワイパブレードの側面図であり、(A)図2の位置「A」における中立状態、(B)図2の位置「B」における中立状態、(C)図2の位置「C」における屈曲状態を示す。 本開示のワイパシステムの第2の実施形態を備えた風防ガラスの正面図である。 本開示のワイパシステムの第3の実施形態を備えた風防ガラスの正面図である。
本開示の例示的な実施形態が以下に説明されるとともに添付の図面に図示されており、これらの図面において同一の数字はいくつかの図のいずれにおいても同一の部分を指す。説明される実施形態は例を提供するものであって、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。他の実施形態ならびに説明される実施形態の変形及び改良は、当業者にとって想起可能であり、そのような他の実施形態、変形及び改良はすべて本発明の範囲内にある。1つの実施形態又は態様の特徴は、任意の他の実施形態又は態様の特徴と、任意の適切な組み合わせで組み合わせられてもよい。例えば、方法の態様又は実施形態の任意の個々の又は集合的な特徴は、装置、製品もしくは構成要素の態様又は実施形態に適用されてもよく、逆もまた同様である。
図面に注目すると、図1は、乗員室2の前部に風防ガラス5を有する商用トラックなどの車両1の部分正面斜視図を示す。風防ガラス5は、風防ガラス5の中央領域と比較して高い湾曲度(degree of curvature)を有する端部領域9(網掛けされている)を含む。一般的に、自動車製造業者は、空気力学又は美観などの理由から、風防ガラスの湾曲の変化を求めることがある。
端部領域9は、車両1に対して左右軸(lateral axis)に沿って風防ガラス5の対向する端部にあるものとして定義される。左右軸は図2のX軸で示され、これは通常の進行方向に垂直な方向である。左右軸は内側及び外側方向を定義し、外側の物体は端部により近く、内側の物体は車両又は風防ガラスの中央により近い。上下軸(vertical axis)は図2のy軸で示されている。上向き方向はy軸に沿って地面から遠ざかる方向として定義され、下向き方向はy軸に沿って地面の方に向かう方向として定義される。前後軸は図2のz軸で示されている。前後軸は本開示において用いられる車両に関する前方向と後方向とを定義する。本明細書において用いられる場合、「オフセットされた」及び「離間した」という用語は、「ピボット」の関係を説明するために用いられる。2つの「ピボット」は、第1のピボットの回転軸が第2のピボットの回転軸と実質的に同一線上にない場合に、「オフセットされ」又は「離間され」ている。
風防ガラス5は、概して100で表されるワイパシステムによって清掃される。ワイパシステム100は、上述のように複雑な端部領域9を備えた風防ガラス5上での使用を意図されているが、本開示はこれに限定されるものではない。本開示のワイパシステム100は、平坦な、略平坦な、又は全体にわたって概ね一貫した曲率半径を有する風防ガラス5上で用いられてもよい。
ワイパシステム100は少なくとも1つのワイパブレード110を含む。実施形態によっては、ワイパシステム100は一対のワイパブレード110を含む。図1は、記憶した初期状態にある一対のワイパブレード110を示す。当業者に理解されるように、図示されるワイパシステム100は「対向」式のワイパシステムである。ワイパブレード110は、運動時には反対方向へ動いていく(travel)ものである。例えば、運転者から見ると、運転者側のワイパブレードは、当初は反時計回り方向に払拭し(sweep)、時計回り方向に戻るであろう。一方、助手席側のワイパブレードは、当初は時計回り方向に払拭し、反時計回り方向に戻るであろう。図1のように、ワイパブレード110は、好ましくは車両の左右方向に沿って互いに重複する。この重複は、風防ガラス5の中央の払拭されない領域を最小化するのに役立つ。他の実施形態においては、ワイパブレード110は離間して、初期状態において重複していなくてもよい。こうした離間した配置は、風防ガラス5が中央の枠部材によって分離された2枚の別個の板ガラスからなる場合に用いられ得る。
図2に注目すると、対向式のワイパシステム100を備えた風防ガラス5の正面図が示されている。各ワイパブレード110は、初期状態Aと、略上向きの中間状態Bと、展開状態Cとを含む弧を経由して払拭するものと理解されるべきである。「初期(initial)」、「中間(intermediate)」、及び「展開(extended)」という用語は、本発明の範囲を限定することを意図した形容詞ではなく、ワイパシステム100を説明することを目的とした単なる識別名(identifier)として理解されるべきである。例えば、当業者は、ワイパシステムが往々にして一方向の最初の移動(pass)とそれに続く反対方向の戻りの移動とを提供することを理解するであろう。したがって、初期状態とは、単に本開示の風防ガラス5に関する「A」の状態であって、ワイパブレード110が状態Aから離れていくのか、それとも状態Aに戻るのかは考慮しない。
実施形態によっては、展開状態Cにあるワイパブレード110は、初期状態Aのワイパブレード110と、約100度〜約130度、好適には約110度の角度αを形成する。当業者であれば、非対向のワイパシステムについてはワイパブレード110による払拭の角度の範囲が異なるであろうことを理解するであろう。
各ワイパブレード110は第1のピボット120を中心として回転する。実施形態によっては、第1のピボット120は、モータ(図示しない)によって直接的又は間接的に、選択的に回転される回転軸(図示しない)を含むであろう。図3に最もよく示されるように、各ワイパブレード110は、第1の径方向内側のブレード125と、第2の径方向外側のブレード130とを含む。径方向内側のブレード125は第1のピボット120のピボット回転軸により近い部分であり、径方向外側のブレード130は第1のピボット120のピボット回転軸からより遠い部分である。内側のブレード125は第1のピボット120に直接的又は間接的に接続されていてもよい。内側のブレード125と外側のブレード130とは、外側のブレード130が内側のブレード125に対して回転することを可能にするヒンジ135によって接続されている。ヒンジ135を中心とする回転軸の方向は、第1のピボット120を中心とする回転軸に対して略接線方向である。換言すると、外側のブレード130は、内側のブレード125によって払拭される移動面に対して概ね垂直な平面内で旋回する。実施形態によっては、ヒンジ135は、限られた範囲の回転運動を外側のブレード130に提供するように構成されている。特に、外側のブレード130は、風防ガラス5から遠ざかる方向に、内側のブレード125と同一平面上の位置を超えて旋回することを防止されてもよい。
内側のブレード125及び外側のブレード130は、可撓性ワイパ140のための支持枠を提供する。実施形態によっては、可撓性ワイパ140は、風防ガラス5の表面からデブリ及び液体を清掃可能な可撓性材料又はエラストマー材料からなる細長い一体物である。いくつかの実施形態においては、内側及び外側のブレード125,130は単一の可撓性ワイパ140を支持するが、他の実施形態においては、内側のブレード125及び外側のブレード130がそれぞれ別個の可撓性ワイパ140を有する。
各ワイパブレード110は制御棒150と対になっている。制御棒150は第2のピボット155に関して回転する。第2のピボット155は第1のピボット120から離間している。一実施形態においては、第1のピボット120は、ピボット中心間で測定して約1cm〜約20cmの距離Dだけ第2のピボット155からオフセットされている。図2のように、対向式のワイパシステム100に関しては、第2のピボット155は、車両1の左右軸について、第1のピボット120の外側に位置している。制御棒150は、ワイパブレード110と連動して回転するように動力が供給される回転軸を含んでいてもよく、あるいは全くワイパブレードの回転の力のみによって作動されるダミー回転軸(dummy axle)回りに回転してもよい。
図3(A)〜(C)から最もよく理解されるように、制御棒150の駆動部(actuator)160は、ワイパブレード110が制御棒150とともに初期状態Aから中間状態Bへ回転し、最終的には展開状態Cへと回転するにつれて、ヒンジ135に対して並進運動する(translate)であろう。ワイパブレード110は、制御棒150が中を通って摺動可能なリングなどのガイド(図示しない)を含んでいてもよい。ガイドは、ヒンジ135と駆動部160との間の相対運動を可能にすることができるが、制御棒150がワイパブレード110の回転と無関係になるのを防止するのに役立ち得る。図3(A)〜(C)のように、外側のブレード130は、制御棒150の駆動部160を選択的に係合させるためのデフレクタ(deflector)165を含んでいてもよい。図3(A)を参照すると、駆動部160は、初期状態Aにおいては、デフレクタ165に接触せずに終端し得る。したがって、制御棒150は、ワイパブレード110が初期状態Aにあるときには、外側のブレード130の位置に影響を与えないかもしれない。図3(B)を参照すると、駆動部160は、中間状態Bにおいて、デフレクタ165に隣接しているがデフレクタ165に力を印加しない状態で終端し得る。また、制御棒150は、もしあるとしても、内側のブレード125に対する外側のブレード130の位置へ与える影響は最小のものとなる。図3(C)を参照すると、駆動部160は、図2に図示される実施形態の展開状態Cにおいて、ヒンジ135の径方向外側における最大変位点に達する。駆動部160はデフレクタ165に係合し、ヒンジ135を中心としたトルクを発生させるとともに、外側のブレード130を、ヒンジ135を中心として回転させようとする。当業者に理解されるように、ワイパブレード110及び制御棒150は、初期状態Aから展開状態Cまで連続的な弧を払拭する(とともにまた戻る)ので、中間状態Bはこの弧に沿った位置の一例に過ぎない。さらに、駆動部160とヒンジ135又はデフレクタ165との相対位置もまた、ワイパブレード110及び制御棒150が弧の全体にわたって払拭するにつれて連続的に変化することが理解できる。当業者であれば、駆動部160とヒンジ135との間の変位の範囲が、オフセット距離Dと制御棒150及びワイパブレード110のそれぞれのピボットに対する長さとを調整することにより制御され得ることも、認識可能である。
本開示の実施形態においては、展開状態Cは、風防ガラス5の端部領域9に関連した外側のブレード130の配置に相当する。デフレクタ165に対する駆動部160の力は、外側のブレード130に、内側のブレード125と角度を形成させ、下にある風防ガラス端部領域9との接触を維持するのに役立つであろう。実施形態によっては、内側のブレード125は、ワイパブレード110が展開状態Cにあるとき、外側のブレード130と約140度〜約175度の角度を形成するであろう。
図4に注目すると、タンデムワイパシステム200が示されている。タンデムワイパシステム200は、ワイパブレード110に関して上述したのと同じ構造の2つのワイパブレード210,211を含む。第1のワイパブレード210は、状態A,B及びCを経由して払拭を行うもので、対向ワイパシステム100におけるワイパブレード110のものと略同一である。第2のワイパブレード211は、第1のワイパブレード210と同じ方向に回転するように構成されている。第2のワイパブレード211は、各状態において、第1のワイパブレード210とは異なる風防ガラスの外形を経験するであろう。第2のワイパブレードの初期状態Dにおいては、第2のワイパブレード211は、図3(C)に示されるように屈曲されるであろう。第2のワイパブレードの中間状態E、及び第2のワイパブレードの展開状態Fにおいては、第2のワイパブレード211は、図3(A)及び図3(B)に示されるように、略直線状となるであろう。この結果を実現するためには、第2のピボット255が、図4に示されるように、第1のピボット220に対してyz平面内で下向きに又は前方にオフセットされなければならない。第1及び第2のピボット220,255のこうした相対的な位置決めにより、(ヒンジに対して)駆動部は、状態Dで径方向に最も外側へ、状態Eで径方向に最も内側へ、状態Fで略同一平面上のワイパブレード211を維持するのに十分な程度で径方向に内側へ配置されるであろう。図4は、それぞれのカバー領域が重複しないように第1のワイパブレード210が第2のワイパブレード211から距離をあけている様子を示す。当業者であれば、これが単に1つの考え得る配置に過ぎないこと、及び風防ガラスの払拭されない領域を最小化するべくワイパブレード210,211の長さが延長され又は互いにより接近して配置されてもよいことを理解するであろう。
図5に注目すると、シングルワイパシステム300が示されている。シングルワイパシステム300は、およそ180度を払拭することのできるシングルワイパブレード310を含む。シングルワイパブレード310は、上述のワイパブレード110と略類似している。図5のように、シングルワイパシステム300は、初期状態Gと、一連の中間状態H〜Jと、初期状態Gとは反対の展開状態Kとを含む。シングルワイパシステム300は、Gが初期状態であるのか、それともワイパブレード310が展開状態Kを出発するのかにかかわらず、同様に動作し得る。シングルワイパシステム300が、図1,2及び4において参照したものと同様に著しく湾曲した端部領域9を備えた風防ガラス5を清掃するためには、シングルワイパブレード310は、状態G及びKにおいては屈曲され(図3(B))、状態H〜Jにおいては略直線状とならなければならない(図3(A)及び図3(B))。この結果を実現するために、第2のピボット355は、第1のピボット320に対してyz平面内で下向き又は前方にオフセットされている。第1及び第2のピボット320,355のこうした相対的な位置決めにより、(ヒンジに対して)駆動部は、状態G及びKで径方向に最も外側へ、状態Iで径方向に最も内側へ、状態H及びJで略同一平面上のシングルワイパブレード310を維持するのに十分な程度で径方向に内側へ配置されるであろう。
上記の開示は例示的な実施形態の文脈において提示されているものであるが、当業者には容易に理解されるとおり、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく変形及び変更がなされ得ることが理解されるべきである。そのような変形及び変更は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の領域及び範囲内にあるものと考えられる。

Claims (14)

  1. 第1のピボットを中心として回転するように構成され、外側のブレードにヒンジで連結された内側のブレードを含み、前記内側のブレード及び前記外側のブレードが可撓性ワイパを支持し、前記外側のブレードにはデフレクタが形成されている、第1のワイパブレードと、
    前記第1のピボットから離間した第2のピボットを中心として回転するように構成され、前記デフレクタと係合可能な駆動部を有する、制御棒と、
    を備え、
    前記駆動部は、前記第1のワイパブレード及び前記制御棒の回転中に前記デフレクタに力を選択的に印加するように前記デフレクタに対して並進運動して前記ヒンジを中心としたトルクを発生させ、前記トルクによって前記外側のブレードが風防ガラスの輪郭に倣うことを可能にする、風防ガラスワイパシステム。
  2. 第3のピボットを中心として回転するように構成され、デフレクタを有する外側のブレードにヒンジで連結された内側のブレードを有し、前記内側のブレード及び前記外側のブレードが可撓性ワイパを支持する、第2のワイパブレードと、
    前記第3のピボットから離間した第4のピボットを中心として回転するように構成され、前記デフレクタと関連付けられる駆動部を有する、第2の制御棒と、
    を更に備え、
    前記第1のワイパブレード及び前記第2のワイパブレードは、初期状態において略平行であり、かつ、運動時において反対方向へ動いていき、
    前記第1のピボット及び前記第3のピボットはそれぞれ、前記初期状態において各ワイパブレードの前記内側及び外側のブレードが略同一平面上にあり、第2の状態において各ワイパブレードの前記外側のブレードが前記内側のブレードに対して屈曲されるように、前記第2のピボットと前記第4のピボットとの間に位置決めされる、請求項1に記載の風防ガラスワイパシステム。
  3. 前記第1のワイパブレード及び前記第2のワイパブレードは、各々のピボットを中心として約100度〜約130度の角度を払拭する、請求項2に記載の風防ガラスワイパシステム。
  4. 前記外側のブレードは、前記第2の状態において前記内側のブレードと約140度〜約175度の角度を形成する、請求項2に記載の風防ガラスワイパシステム。
  5. 第3のピボット回りに回転するように構成された第2のワイパブレードと、
    前記第3のピボットから離間した第4のピボット回りに回転するように構成された第2の制御棒と、
    を更に備えたタンデム式ワイパシステムであって、
    前記第1のピボット及び前記第2のピボットは、前記第2のピボットが前記第1のピボットから外側にある状態で、左右方向に沿って離間し、
    前記第3のピボット及び前記第4のピボットは、前記第3のピボットが前記第4のピボットの上又は後方にある状態で、上下又は前後方向に沿って離間し、
    前記第1のワイパブレード及び前記第2のワイパブレードは、初期状態において略平行であり、かつ、運動時において同じ方向に動いていく、請求項1に記載の風防ガラスワイパシステム。
  6. 前記第1のピボットは、前記第1のワイパブレードがおよそ180度の角度を払拭するように構成されて、前記駆動部が初期状態と前記初期状態からおよそ180度の最も回転した展開状態との両方において前記デフレクタに最大の力を提供するように、前記第2のピボットからオフセットされている、請求項1に記載の風防ガラスワイパシステム。
  7. 前記第1のピボットは前記第2のピボットから約1cm〜約20cm離間している、請求項1に記載の風防ガラスワイパシステム。
  8. 乗員室と、
    風防ガラスと、
    風防ガラスワイパシステムと、
    前記風防ガラスワイパシステムを動作させるための少なくとも1つのモータと、
    を備えた車両において、
    前記風防ガラスワイパシステムは、
    第1のピボットを中心として回転するように構成され、外側のブレードにヒンジで連結された内側のブレードを含み、前記内側のブレード及び前記外側のブレードが可撓性ワイパを支持し、前記外側のブレードにはデフレクタが形成されている、第1のワイパブレードと、
    前記第1のピボットから離間した第2のピボットを中心として回転するように構成され、前記デフレクタと係合可能な駆動部を有する、制御棒と、
    を備え、
    前記駆動部は、前記第1のワイパブレード及び前記制御棒の回転中に前記デフレクタに力を選択的に印加するように前記デフレクタに対して並進運動して前記ヒンジを中心としたトルクを発生させ、前記トルクによって前記外側のブレードが前記風防ガラスの輪郭に倣うことを可能にする、車両。
  9. 第3のピボットを中心として回転するように構成され、デフレクタを有する外側のブレードにヒンジで連結された内側のブレードを有し、前記内側のブレード及び外側のブレードが可撓性ワイパを支持する、第2のワイパブレードと、
    前記第3のピボットから離間した第4のピボットを中心として回転するように構成され、前記デフレクタと関連付けられる駆動部を有する、第2の制御棒と、
    を更に備え、
    前記第1のワイパブレード及び前記第2のワイパブレードは、初期状態において略平行であり、かつ、運動時において反対方向へ動いていき、
    前記第1のピボット及び前記第3のピボットはそれぞれ、前記初期状態において各ワイパブレードの前記内側及び外側のブレードが略同一平面上にあり、第2の状態において各ワイパブレードの前記外側のブレードが前記内側のブレードに対して屈曲されるように、前記第2のピボットと前記第4のピボットとの間に位置決めされる、請求項8に記載の車両。
  10. 前記第1のワイパブレード及び前記第2のワイパブレードは、各々のピボットを中心として約100度〜約130度の角度を払拭する、請求項9に記載の車両。
  11. 前記外側のブレードは、前記第2の状態において前記内側のブレードと約140度〜約175度の角度を形成する、請求項9に記載の車両。
  12. 前記風防ガラスワイパシステムは、
    第3のピボット回りに回転するように構成された第2のワイパブレードと、
    前記第3のピボットから離間した第4のピボット回りに回転するように構成された第2の制御棒と、
    を更に備えたタンデム式ワイパシステムであって、
    前記第1のピボット及び前記第2のピボットは、前記第2のピボットが前記第1のピボットから外側にある状態で、左右方向に沿って離間し、
    前記第3のピボット及び前記第4のピボットは、前記第3のピボットが前記第4のピボットの上又は後方にある状態で、上下又は前後方向に沿って離間し、
    前記第1のワイパブレード及び前記第2のワイパブレードは、初期状態において略平行であり、かつ、運動時において同じ方向に動いていく、請求項8に記載の車両。
  13. 前記第1のピボットは、前記第1のワイパブレードがおよそ180度の角度を払拭するように構成されて、前記駆動部が初期状態と前記初期状態からおよそ180度の最も回転した展開状態との両方において前記デフレクタに最大の力を提供するように、前記第2のピボットからオフセットされている、請求項8に記載の車両。
  14. 前記第1のピボットは前記第2のピボットから約1cm〜約20cm離間している、請求項8に記載の車両。
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