JP2812651B2 - ワイパー装置 - Google Patents

ワイパー装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のワイパー装置
に関し、特に適度に弾力性をもち柔軟な材料で形成され
たワイパーに使用する彎曲した先細形バックボーンに関
する。
【０００２】
【従来の技術】バネのあるバックボーン構造を有する単
純化されたワイパーブレードが米国特許第３，１９２，
５５１号（１９６５年７月６日）に開示されている。こ
のブレードは、自動車のフロントガラス等の平面的な部
分だけでなく、可変彎曲面を効率的に拭くのにも適応で
きるものである。バネの特性及びバネを構成する物質の
特徴に応じてバネ部材は予め彎曲させられ、ワイパー使
用中にワイパーアームによってブレードの全長にわたり
一律に加えられた負荷を分散させている。
【０００３】バネにおける曲げモーメントが先端では自
然にゼロにするため、負荷が加えられていない状態のバ
ネの彎曲は先端に行くに従って小さくなるはずである。
実際、このようなバネは、それ自体が先端に行くに従っ
てより柔軟にならない限り、先端部分が事実上直線的に
なる。このため、上述した米国特許第３，１９２，５５
１号は、先端に行くに従い幅が狭くなるバネのあるバッ
クボーンを有するブレードを開示していることになる。
また、上記特許には、先端に行くに従い幅のみならず、
厚さも小さくなるバックボーンを有するワイパーが特許
請求範囲として請求されているが、上記ワイパーは幅の
みが小さくなるワイパーより先端の柔軟性の要求に応じ
る点でずっと優れている。
【０００４】また、別の特許である米国特許第４，０２
８，７７０号が１９７７年６月１４日付けで発明者に認
可された。この特許は、上記ワイパーと基本的に同じ様
式のものであるが、鋳型形成されたプラスチックででき
ているワイパーブレードを開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記米国特
許第３，１９２，５５１号特許のワイパーは、実施例が
示すように機械的な設計に劣っており、また、当時普及
していた生産技術に限界があったため、好結果をもたら
さなかった。また、上記米国特許第４，０２８，７７０
号のワイパーも商業的見地では好結果を生まなかった。
これは、工業技術用プラスチックが高圧に曝された際に
すべての工業技術用プラスチックの特性として生じるク
リープ問題が原因である。このようにクリープの問題
は、この種のプラスチックワイパーブレードが避けられ
ない問題であった。
【０００６】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
てなされたものであり、バネのバックボーンを主要構成
部材として有し、どんな材料を用いても、特にスチー
ル、あるいは他の金属で構成されたバックボーンにワイ
パーアームによって加えられた下向きの力を分散させた
めのバネのあるバックボーンを有するブレードが改良さ
れたワイパー装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るワイパー装
置は、上述の課題を解決するために、弾性を有する柔軟
な材料から形成されたバックボーンを備え、バックボー
ンは、１平面上で彎曲しており、押圧力を加えてバック
ボーンを変形する部材を連結する連結機構部を長手方向
の中途部に備え、バックボーンの中途部における接線を
ｘ軸とし、ｘ軸とバックボーンの長手方向に亘る中心線
とを含む平面をｘ−ｙ平面とし、中途部においてｘ−ｙ
平面に直交する軸をｚ軸とし、バックボーンを連結機構
部において固定し、バックボーンの先端部にｚ軸に平行
な１ニュートンの力を加えたときの先端部の変位が１．
０ｍｍ未満となるような断面形状を有している。
【０００８】ここで、変位は、０．７ｍｍ未満、さら
に、０．２５ｍｍ未満であることが望ましい。
【０００９】
【００１０】バックボーンにおいて上記連結機構部から
上記押圧力が加えられる先端部までの長さをメートルを
単位としてｌとすると、ミリメートルを単位とする上記
先端部の変位ＺE は、
【００１１】
【数４】
【００１２】で表される。上記バックボーンにはワイパ
ーブレードを装着し、上記バックボーンは金属又は単一
で均質な材料から形成された細片又は薄片である。
【００１３】連結機構部は、バックボーンの長手方向の
中心に配設される。或いは、バックボーンは、連結機構
部について非対称である。連結機構部から両先端部まで
の長さは、少なくとも２００ｍｍである。
【００１４】また、本発明に係るワイパー装置は、上述
した課題を解決するため、弾性を有する柔軟な材料から
形成されたバックボーンを備え、バックボーンは、１平
面上で彎曲しており、押圧力を加えてバックボーンを変
形する部材を連結する連結機構部を長手方向の中途部に
備え、バックボーンの中途部における接線をｘ軸とし、
ｘ軸とバックボーンの長手方向に亘る中心線とを含む平
面をｘ−ｙ平面とし、中途部においてｘ−ｙ平面に直交
する軸をｚ軸とし、連結機構部から距離ｘ離れた長手方
向の位置のｚ軸方向の慣性モーメントをＩzz（ｘ）と
し、曲率半径をＲ（ｘ）とし、ｙ軸方向の慣性モーメン
トをＩyy（ｘ）とすると、
【００１５】
【数５】
【００１６】で表される二重積分値ＺT が１．０ｍｍ未
満となるように変化する断面形状及び力を加えない状態
での彎曲形状を有する。望ましくは二重積分値ＺT を
０．５ｍｍ未満とし、バックバックボーンを金属或いは
単一で均質な材料から細片又は薄片として形成する。連
結構造部は、バックボーンの長手方向の中心に配設さ
れ、或いは、バックボーンは、連結構造部について非対
称形とされ、連結構造部から両先端までの長さを少なく
とも２００ｍｍとする。また、上記バックボーンの長手
方向の各位置の断面形状は等角等辺形状とし、バックボ
ーンの長手方向の各位置の断面形状のｚ軸方向の寸法を
ｂ（ｘ）とし、ｘ−ｙ平面上の厚みをｈ（ｘ）とし、曲
率半径をＲ（ｘ）とすると、二重積分値ＺTRを、
【００１７】
【数６】
【００１８】とする。
【００１９】
【作用】本発明により以下のものを構成要素として含む
ワイパー装置が提供される。本発明の第１の発明に関す
るワイパー装置は、弾力性をもち柔軟な材料で構成さ
れ、変位及び押圧力を加える部材に連結する連結構造部
を長手方向の長さの中間点にもつ、彎曲した先細形バッ
クボーンを有し、そのバックボーンは、面対称に彎曲自
由であり平面に垂直な交軸を定義し、バックボーンは、
長手方向の長さに沿って適度に変化する交軸の断面をも
ち連結構造部に固定され末端部にて試験的に１Ｎの力で
交軸と平行方向に加圧すると、末端部の変位は１．０ｍ
ｍ未満となる。
【００２０】好ましくは、上記末端部の変位は０．７ｍ
ｍ未満であることが望ましい。より好ましくは、０．２
５ｍｍ未満であることが望ましい。試験的に加圧される
末端部の変位は、
【００２１】
【数９】
【００２２】となる。好ましくは、上記変位は、
【００２３】
【数１０】
【００２４】で表される。ここで、ｌは連結構造部から
試験的に加圧される末端部までのバックボーンの片持ち
張りの長さで、ｌがメートルのときＺE はｍｍ単位の変
位である。
【００２５】ワイパー装置は、バックボーンに装着され
るワーパー用ブレードを有する。バックボーンは、金属
製で、単一の一様の細長い、薄肉状をしている。
【００２６】上記連結構造部は中央に位置する。バック
ボーンは連結構造部に関して非対称的である。上記連結
構造部から末端部の長さは少なくとも２００ｍｍであ
る。
【００２７】本発明の第２の発明に関するワイパー装置
は、弾力性をもち柔軟な材料で構成され、変位及び押圧
力を加える部材に連結する連結構造部を長手方向の長さ
の中間点にもつ、面対称に彎曲した先細形バックボーン
を有し、バックボーンは、ｘ−ｙ面及びｘ−ｙ面から垂
直に引いたｚ軸を定義し、
【００２８】
【数１１】
【００２９】のとき、バックボーンの長手方向の長さに
沿って適切に変化する断面をもち、二重積分ＺT を１．
０ｍｍ未満にし、ここで、使用するＩZZ（ｘ）はバック
ボーン上の位置ｘでｚ軸に関する慣性モーメント、Ｒ
（ｘ）はバックボーンの曲率半径、Ｉyy（ｘ）は位置ｘ
でのｙ軸に関する慣性モーメントである。
【００３０】好ましくは、ＺT は０．５ｍｍ未満、すな
わちＺT ＜０．５ｍｍであることが望ましい。
【００３１】上記ワイパー装置には、バックボーンにワ
イパー・ブレードが設置されている。
【００３２】この技術分野の専門家は、凹面にワイパー
・ブレードが設置され、凸面に変位及び押圧力を加える
バックボーンを望んでいる。
【００３３】上記バックボーンは、例えばスプリング・
スチールのような金属製で、単一の一様な細長い形状も
しくは薄肉な形状から成る。
【００３４】上記連結構造部は中央に位置させるかある
いはバックボーンが連結構造部に関して非対称的に配置
される。
【００３５】上記連結構造部から各末端部までの長さは
少なくとも２００ｍｍである。
【００３６】この技術分野の専門家は、バックボーンの
どの位置においても、バックボーンの交軸の寸法値で決
定される慣性モーメントＩzz（ｘ）及びＩyy（ｘ）で評
価する。多くの場合、バックボーンは等しい形状の断面
を持ち、例えば長方形や楕円形である。多くの例では、
バックボーンは幅と厚みを有する。幅寸法（ｂ）は彎曲
面から垂直に伸ばした寸法値であり、厚み寸法（ｈ）
は、彎曲面間の寸法である。
【００３７】バックボーン上の長手方向に沿ったすべて
の位置において、
【００３８】
【数１２】
【００３９】及び
【００４０】
【数１３】
【００４１】で表される慣性モーメントの断面を有す
る。また、直交する断面に対して、
【００４２】
【数１４】
【００４３】が導き出される。
【００４４】
【実施例】次に、本発明は以下の図面を参照しながら一
実施例について説明する。
【００４５】本発明における左右対称のワイパー装置
は、一般的に図面中１０で表される。また、上記ワイパ
ー装置は、スプリング・バックボーン１２及びゴムのワ
イパー・ブレード１４を含む。バックボーン１２は、ワ
イパー・アーム（図示せず）のついたスプリングに脱着
可能に接続するためのコネクタ１６を中心位置に配して
いる。上記コネクタ１６は、どのようなタイプであって
もよい。バックボーン１２は、適切な接続部（図示せ
ず）があり、ブレード１４がバックボーン１２に安全に
接続または接着されている。
【００４６】弾性を有するバックボーン１２は、好まし
くはバックボーンの中心から自由端あるいは末端部まで
の幅、厚さの両方についてスプリング・スチール及びテ
ーパから成る。バックボーン１２は、どの位置でも予め
定められた曲率半径（Ｒ）で長手方向にカーブしてい
る。バックボーン１２は、図２の紙面によって定義され
る、一面を定義する。図４に示すように、バックボーン
１２の中心線１８は、バックボーン１２の中心で接して
延びるｘ軸を含むｘ−ｙ面にある。ｚ軸は、バックボー
ン１２の自由形状に曲げられた縦断面に垂直な交軸と定
義する。
【００４７】バックボーン１２は長さ方向に沿ったすべ
ての位置に直交する断面をもつ。すなわち、バックボー
ン１２は図１が示すように幅ｂと厚さｈを有する。幅ｂ
の値はｚ軸に平行な寸法であり、厚さｈの値はどの位置
でも接線に対して垂直な方向の寸法であると解される。
【００４８】バックボーン１２の自由形の曲率半径
（Ｒ）は図２に示され、その変化量を図５に示す。
【００４９】本実施例で使用されている値は以下の通り
である。 バックボーンの長さＬ ４５０ｍｍ 弾性率 ２０７ × １０
9 Ｎ／ｍ2 バックボーン中心部の厚さ １．２９ｍｍ 末端部の厚さ ０．２２ｍｍ バックボーン中心部の幅 １１ｍｍ 末端部の幅 ６ｍｍ
【００５０】バックボーン１２は、中心部から末端部に
行くに従って、幅・厚さとも小さくなっていく。
【００５１】ワイパーは連結構造部であるコネクタ１６
に固定されており、末端部でｚ軸と平行方向の横方向に
１Ｎの力が加えられ、ｚ軸と平行方向の横方向への変位
は、経験的なエラーとして許容できる０．２８ｍｍとな
っている。
【００５２】上記数１に示した式で決められるようにＺ
E の値は、２．０３ｍｍである。
【００５３】同様に、上記数４で決められるようにＺTR
の値は、０．２８ｍｍである。
【００５４】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るワイパー装
置は、弾性を有する柔軟な材料から形成されたバックボ
ーンを備え、バックボーンは、１平面上で彎曲してお
り、押圧力を加えてバックボーンを変形する部材を連結
する連結機構部を長手方向の中途部に備え、バックボー
ンの中途部における接線をｘ軸とし、上記ｘ軸と上記バ
ックボーンの長手方向に亘る中心線とを含む平面をｘ−
ｙ平面とし、中途部においてｘ−ｙ平面に直交する軸を
ｚ軸とし、バックボーンを上記連結機構部において固定
し、バックボーンの先端部にｚ軸に平行な１ニュートン
の力を加えたときの先端部の変位が１．０ｍｍ未満とな
るような断面形状を有する。これにより、効果的に機能
するワイパー装置を提供することができる。
【００５５】また、本発明のワイパー装置は、バックボ
ーンにおいて上記連結機構部から上記押圧力が加えられ
る先端部までの長さをメートルを単位としてｌとする
と、ミリメートルを単位とする上記先端部の変位ＺE
は、
【００５６】
【数７】
【００５７】で表される。これに基づいて二重積分値Ｚ
T を１．０ｍｍ未満とすることにより、ワイパー装置の
機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワイパー装置を上方から見た外観
斜視図である。
【図２】無負荷な自由形状条件におけるワイパー装置の
側面図である。
【図３】図２のIIIとIIIを結ぶ線に沿ったワイパー装置
の断面図である。
【図４】本明細書で用いられている軸の構成図である。
【図５】自由形状の条件におけるワイパー装置のバック
ボーンの曲率半径の変化量を示したグラフである。
【符号の説明】
１０・・・ワイパー １２・・・バックボーン １４・・・ブレード １６・・・コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エイドリアン・レティーフ・スワンポー ル 南アフリカ共和国 トランスバール プ ロバンス プレトリア ウォータークル ーフ リッジ アリーズ ストリート 309 (56)参考文献 特開 昭60−63131（ＪＰ，Ａ) 米国特許3192551（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60S 1/00 - 1/68

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弾性を有する柔軟な材料から形成された
    バックボーンを備え、上記バックボーンは、１平面上で
    彎曲しており、押圧力を加えて上記バックボーンを変形
    する部材を連結する連結機構部を長手方向の中途部に備
    え、上記バックボーンの中途部における接線をｘ軸と
    し、上記ｘ軸と上記バックボーンの長手方向に亘る中心
    線とを含む平面をｘ−ｙ平面とし、上記中途部において
    上記ｘ−ｙ平面に直交する軸をｚ軸とし、上記バックボ
    ーンを上記連結機構部において固定し、上記バックボー
    ンの先端部に上記ｚ軸に平行な１ニュートンの力を加え
    たときの上記先端部の変位が１．０ｍｍ未満となるよう
    な断面形状を有するワイパー装置。
  2. 【請求項２】 上記変位は、０．７ｍｍ未満であること
    を特徴とする請求項１記載のワイパー装置。
  3. 【請求項３】 上記変位は、０．２５ｍｍ未満であるこ
    とを特徴とする請求項２記載のワイパー装置。
  4. 【請求項４】 上記バックボーンにおいて上記連結機構
    部から上記押圧力が加えられる先端部までの長さをメー
    トルを単位としてｌとすると、ミリメートルを単位とす
    る上記先端部の変位ＺE は、 【数１】 で表されることを特徴とする請求項１記載のワイパー装
    置。
  5. 【請求項５】 上記バックボーンにワイパーブレードが
    装着されることを特徴とする請求項１記載のワイパー装
    置。
  6. 【請求項６】 上記バックボーンは、金属を材料とする
    ことを特徴とする請求項１記載のワイパー装置。
  7. 【請求項７】 上記バックボーンは、単一で均質の材料
    からなる細片であることを特徴とする請求項１記載のワ
    イパー装置。
  8. 【請求項８】 上記バックボーンは、薄片であることを
    特徴とする請求項１記載のワイパー装置。
  9. 【請求項９】 上記連結機構部は、上記バックボーンの
    長手方向の中心に配設されることを特徴とする請求項１
    記載のワイパー装置。
  10. 【請求項１０】 上記バックボーンは、上記連結機構部
    について非対称であることを特徴とする請求項１記載の
    ワイパー装置。
  11. 【請求項１１】 上記連結機構部から両先端部までの長
    さが少なくとも２００ｍｍであることを特徴とする請求
    項１記載のワイパー装置。
  12. 【請求項１２】 弾性を有する柔軟な材料から形成され
    たバックボーンを備え、 上記バックボーンは、１平面上で彎曲しており、押圧力
    を加えて該バックボーンを変形する部材を連結する連結
    機構部を長手方向の中途部に備え、上記バックボーンの
    中途部における接線をｘ軸とし、上記ｘ軸と上記バック
    ボーンの長手方向に亘る中心線とを含む平面をｘ−ｙ平
    面とし、上記中途部において上記ｘ−ｙ平面に直交する
    軸をｚ軸とし、上記連結機構部から距離ｘ離れた長手方
    向の位置のｚ軸方向の慣性モーメントをＩzz（ｘ）と
    し、該位置の曲率半径をＲ（ｘ）とし、該位置のｙ軸方
    向の慣性モーメントをＩyy（ｘ）とすると、 【数２】 で表される二重積分値ＺT が１．０ｍｍ未満となるよう
    に変化する断面形状及び力を加えない状態での彎曲形状
    を有するワイパー装置。
  13. 【請求項１３】 上記二重積分値ＺT は、０．５ｍｍ未
    満である請求項１２記載のワイパー装置。
  14. 【請求項１４】 上記バックボーンにワイパーブレード
    が装着されることを特徴とする請求項１２記載のワイパ
    ー装置。
  15. 【請求項１５】 上記バックボーンは、金属製材料から
    なることを特徴とする請求項１２記載のワイパー装置。
  16. 【請求項１６】 上記バックボーンは、単一で均質な材
    料からなる細片であることを特徴とする請求項１２記載
    のワイパー装置。
  17. 【請求項１７】 上記バックボーンは、薄片であること
    を特徴とする請求項１２記載のワイパー装置。
  18. 【請求項１８】 上記連結構造部は上記バックボーンの
    長手方向の中心に配設されることを特徴とする請求項１
    ２記載のワイパー装置。
  19. 【請求項１９】 上記バックボーンは、連結機構部につ
    いて非対称であることを特徴とする請求項１２記載のワ
    イパー装置。
  20. 【請求項２０】 上記連結機構部から両先端部までの長
    さが、少なくとも２００ｍｍであることを特徴とする請
    求項１２記載のワイパー装置。
  21. 【請求項２１】 上記バックボーンの長手方向の各位置
    の断面形状は等角等辺形状であることを特徴とする請求
    項１２記載のワイパー装置。
  22. 【請求項２２】 上記バックボーンの長手方向の各位置
    の断面形状のｚ軸方向の寸法をｂ（ｘ）とし、ｘ−ｙ平
    面上の厚みをｈ（ｘ）とし、曲率半径をＲ（ｘ）とする
    と、二重積分値ＺTRが、 【数３】 となることを特徴とする請求項２１記載のワイパー装
    置。
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