JP5122349B2 - 発熱体を備えたワイパーブレード - Google Patents

Description

本発明は、自動車のワイパー装置に装着されてガラス面を拭き取るワイパーブレードに関するもので、より詳細には、ワイパーブレード内に発熱体を内蔵することで、外部気温の低い冬期にもガラス表面を拭き取るのに最適な状態に維持できるワイパーブレードに関するものである。

図１に示すように、従来のワイパー装置は、自動車に内蔵されたモーター（図示せず）によって左右に回転運動するワイパーアーム９と、このワイパーアーム９に装着されてワイパーアーム９と一緒に動くワイパーブレード１とを含む。ワイパーブレード１は、ガラス面（図示せず）に密着して移動しながらガラス面を拭き取るワイパーストリップ２を備えている。

ワイパーブレード１は、ワイパーアーム９に結合されてモーターの駆動によって所定角度に旋回する。このために、従来のワイパーブレード１は、ワイパーアーム９と結合される第１リンク部材３と、この第１リンク部材３に結合されてワイパーアーム９の圧力を均一に伝達するための複数の第２リンク部材５と、この第２リンク部材５に結合されてワイパーストリップ２を連結するための複数の第３リンク部材７とを含む。

上記のように複数のリンク部材からなる従来のワイパーブレードは、特許文献１乃至３などに開示されている。

ここで、ワイパーストリップ２と隣接する第２リンク部材５及び第３リンク部材７の末端には、ワイパーストリップ２に形成されたレール溝に嵌め合わされ、ワイパーストリップ２を第２リンク部材５及び第３リンク部材７に結合させるためのクリップ５ａ，７ａがそれぞれ形成されている。

上記のように従来技術に係るワイパーブレード１は、複数のリンク部材３，５，７が互いに一定角度に旋回するように結合されることで、ゴム材質のワイパーストリップ２が車両のガラス面に沿って柔軟に湾曲するように構成される。
米国特許第２，５９６，０６３号 ドイツ特許第４，２２４，８６６号 米国特許第５，４９７，５２８号

しかしながら、気温の低い冬期には、ワイパーブレードのワイパーストリップ２が収縮されて硬くなる。このようにワイパーストリップ２が柔軟でないと、ワイパーストリップ２が車両のガラス面に完壁に密着されなくなる。特に、ワイパーストリップ２の両側端部が浮き上がるようになり、ワイパーストリップ２とガラス面との接触面積が小さくなるという問題があった。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためのもので、その目的は、ワイパーブレード内に発熱体を内蔵することで、外部気温の低い冬期にもガラス表面を拭き取るのに最適な状態に維持することができるワイパーブレードを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の一側面によると、車両のワイパーアームに結合されてガラス面を拭き取るワイパーブレードとして、ガラス面に接触し、このガラス面を拭き取るワイパーストリップと；前記ワイパーストリップが結合されるフレームと；前記フレームの中央に設置されて車両のワイパーアームに連結されるアダプターと；前記フレームに付着されて前記ワイパーブレードを加熱するための発熱ユニットと；を含み、前記発熱ユニットは、電源と、前記電源から供給される電力によって発熱される発熱体とを含むことを特徴とするワイパーブレードが提供される。

前記ワイパーブレードは、前記フレームの左右両側にそれぞれ結合される一対の前記発熱ユニットを含み、一対の前記発熱ユニットは、互いに独立的に作動することが好ましい。

前記発熱ユニットの電源は、太陽光によって電気を生成する太陽電池であることが好ましい。

前記発熱ユニットの発熱体は、ＮｉＣｒやカンタル（Ｋａｎｔａｌ）熱線をポリイミドフィルムやＰＥＴフィルムで覆った熱線フィルムであることが好ましい。

前記発熱ユニットは、前記発熱体に供給される電力を貯蔵するための蓄電池をさらに含むことが好ましい。

前記発熱ユニットは、前記電源及び前記発熱体を保護すると同時に、前記フレームに結合されるカバー部材をさらに含むことが好ましい。

前記カバー部材は、傾斜面を有するように製造され、自動車の高速走行時にワイパーブレードがガラス面から浮き上がる現象を防止するスポイラーとしての機能も行うことが好ましい。

前記電源、前記発熱体及び前記蓄電池を含む前記発熱ユニットは、一つのモジュールからなることが好ましい。

前記電源、前記発熱体、前記蓄電池及び前記カバー部材を含む前記発熱ユニットは、一つのモジュールからなることが好ましい。

前記発熱体は、前記フレームの製造過程中に、前記フレームをなす鉄板上にシルクスクリーン印刷が施されて前記フレームと一体に形成される熱線であることが好ましい。

前記発熱体は、熱線フィルムの形態で別個に製造された後、前記フレームの上部表面に付着されることが好ましい。

前記ワイパーブレードは、前記ワイパーブレードの温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーで検出された温度に基づいて前記発熱体を作動させるコントローラと、をさらに含むことが好ましい。

前記コントローラは、前記温度センサーで検出された温度によって自動で作動するか、運転者によって手動で作動するように構成されることが好ましい。

本発明の他の側面によると、車両のワイパーアームに結合されてガラス面を拭き取るワイパーブレードとして、前記ワイパーブレードを加熱するための発熱体と；前記発熱体に電力を供給するための電源と；を含むことを特徴とするワイパーブレードが提供される。

前記ワイパーブレードは、車両の走行中に前記ワイパーブレードをガラス面に密着させるための左右両側のスポイラーをさらに含み、前記発熱体及び電源は、前記左右両側のスポイラーの内部に配置されることが好ましい。

前記電源は、再充電可能な蓄電池であることが好ましい。

前記ワイパーブレードは、太陽光熱によって電気を生成する太陽電池をさらに含み、前記蓄電池は、前記太陽電池から生成された電気によって再充電されることが好ましい。

本発明によると、ワイパーブレード内に発熱体を内蔵することで、外部気温の低い冬期にもガラス表面を拭き取るのに最適な状態に維持することができるワイパーブレードが提供される。

以下、本発明の好適な実施の形態を、添付された図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明に係るワイパーブレードを構成する各構成部品の分離状態を示す分離斜視図で、図３は、本発明に係るワイパーブレードを構成する各構成部品の組立て状態を示す組立斜視図である。そして、図４は、本発明に係るワイパーブレードに含まれた発熱ユニットを示す斜視図である。

図２及び図３に示すように、本発明の好適な実施の形態に係るワイパーブレードは、ガラス面に接触して旋回運動しながらガラス面を拭き取るワイパーストリップ１０と、前記ワイパーストリップ１０が結合されるフレーム２０と、前記フレーム２０に結合されてワイパーブレードを加熱するための発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌと、前記フレーム２０の中央に設置されてワイパーブレードをワイパーアーム（図示せず）に連結するアダプター５０とを含む。

上記のように、本発明によると、別途の後加工なしに各部品をそのまま組み立てることで、ワイパーブレードを製作することができる。その結果、ワイパーブレード製作に所要される費用及び努力を節減することができ、生産性向上をもたらす。

図２乃至図４には、図示の便宜上、ワイパーストリップ１０、フレーム２０及び発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌなどが全て直線状に示されているが、実際には、ガラス面に密着するようにやや湾曲した状態で製作されて使用される。

前記ワイパーストリップ１０としては、図１に示した従来のワイパーストリップ１０と同一のものが使用される。図２に示すように、前記ワイパーストリップ１０は、長さ方向に沿って形成された左右一対のレール溝１１を備えている。

ここで、従来のワイパーストリップ１０のレール溝内には、ゴム材質からなるワイパーストリップ１０の形状が一定に維持されると同時に、複数のリンク部材３，５，７（図１を参照）との結合が確実に行われるように、長い補強用鉄心（図示せず）が挿入されている。しかし、本発明によると、後述するように、前記フレーム２０が従来のワイパーブレードにおけるリンク部材３，５，７（図１を参照）と補強用鉄心の役割を全て行えるので、本発明では補強用鉄心が必要でなくなる。

前記フレーム２０は、ワイパーストリップ１０が車両のガラス面に密着するように、一定の弾性力でワイパーストリップ１０をガラス面に対して加圧する。このために、前記フレーム２０は、湾曲した長い金属材板状を有する。

図２に示すように、前記フレーム２０には、長さ方向にスリット２１が形成されている。このスリット２１に前記ワイパーストリップ１０のレール溝１１が挿入されることで、ワイパーストリップ１０がフレーム２０に装着されるようになる。

また、前記スリット２１の一端には、ワイパーストリップ１０のレール溝１１がスリット２１に挿入されるように、ワイパーストリップ１０の上端部分１２が通過する挿入穴２２が形成されている。

前記スリット２１と挿入穴２２は、図２に示すように、フレーム２０に一つずつ形成されているか、または、図面に示していないが、ワイパーストリップ１０の結合作業を容易にするために２個ずつまたはそれ以上ずつ形成されている。一方、ワイパーストリップ１０の上端部分１２は、スリット２１及び挿入穴２２の形成個数に相応して形成される。すなわち、図２に示すように、１個のスリット２１及び挿入穴２２が形成されている場合、ワイパーストリップ１０の上端部分１２も長さ方向に沿って１個形成されている。

また、フレーム２０の中央外周部分には、アダプター５０との結合状態を維持するための一対の第１凹部２３が形成されている。また、フレーム２０の両側末端の外周部分には、後述するように、発熱ユニットのカバー部材３５Ｒ，３５Ｌとの結合状態を維持するための一対の第２凹部２４がそれぞれ形成されている。

本発明の好適な実施の形態によると、前記発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌは、発熱体としての熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌと、前記熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌに供給される電力を貯蔵する蓄電池３３と、前記熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌ及び蓄電池３３を保護すると同時に、前記フレーム２０に結合されるカバー部材３５Ｒ，３５Ｌと、前記カバー部材３５Ｒ，３５Ｌの外部表面に付着され、太陽光によって電気を生成して蓄電池３３を充電する太陽電池３７とを含む。

発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌは、フレーム２０の左右両側にそれぞれ結合される。すなわち、左右両側の発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌは、互いに独立しているので、それぞれ分解及び組立てが可能で、内部の配線も互いに独立している。

上記のように左右両側の発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌが互いに独立的に充電、電源供給及びワイパーブレード加熱を行うので、何れか一側の断線や故障による発熱ワイパーブレード全体の作動中断現象を防止することができる。また、組立て及び分解が容易であるので、修理及び部品取替えを円滑に行うことができる。

前記熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌは、ＮｉＣｒまたはカンタル（Ｋａｎｔａｌ）熱線などをポリイミドフィルムまたはＰＥＴフィルムなどで覆ったもので、外部電源（すなわち、蓄電池や太陽電池）から供給される電力を受けて発熱する発熱体として機能する。

熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌは、フレーム２０の上部表面と接触するように設置されることが好ましく、フレーム２０に対するワイパーストリップ１０の結合やカバー部材３５Ｒ，３５Ｌの結合を妨害しないように、フレーム２０に相応する形状を有する。

図２に示すように、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌは、フレーム２０の左右両側にそれぞれ設置され、一つのフレーム２０に対して２個の熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌが設置されることが好ましい。熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌが一つの部品で構成されている場合、フレーム２０の中央部分にアダプター５０が結合されるとき、アダプター５０が熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌを加圧し、断線及び過熱を発生しうるので好ましくない。また、一つのフレーム２０に対して２個の熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌが設置される場合、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌの分離、組立て及び取替えが容易になり、一側の熱線フィルム３１Ｒまたは３１Ｌに故障が発生するとしても他側の熱線フィルム３１Ｌまたは３１Ｒの正常作動が可能であるという点で好ましい。

また、図４に示すように、各熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌは、蓄電池３３、カバー部材３５Ｒ，３５Ｌ及び太陽電池３７と一緒に一つにモジュール化される。このように発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌが一つにモジュール化されると、一般的なワイパーブレードのフレームに発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌを装着するだけで、一般的なワイパーブレードが発熱ワイパーブレードとしての機能を行うことができ、発熱ユニット３０Ｒ，３０Ｌに機能障害が発生するとしても取替えが容易である。

また、図面に示していないが、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌに含まれた熱線は、フレーム２０の製造過程中に、このフレームをなす鉄板自体にシルクスクリーン印刷などの方法が施されてフレーム２０と一体化される。フレーム２０が鉄板であるので、腐食を防止するためにフレーム２０に塗装を実施するが、熱線は、塗装の実施前または塗装の実施後に設置される。

さらに、各熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌは、別個に製造された後、フレーム２０の上部表面に両面テープ、接着剤または粘着剤によって付着されることもある。

熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌは、蓄電池３３から電力供給を受けるとともに、太陽電池３７から直接電力供給を受けることができる。

前記蓄電池３３は、太陽電池３７によって充電されるリチウム（Ｌｉ）乾電池であることが好ましく、蓄電池３３と太陽電池３７との間には、逆電圧を防止するためのダイオード（図示せず）が設置されることが好ましい。

蓄電池３３は、コントローラ（図示せず）と一緒にカバー部材３５Ｒ，３５Ｌの内部に設置される。使用される蓄電池３３の個数は、設計時に必要によって加減可能で、蓄電池３３の形状も、図示したものに限定されることはない。

蓄電池３３は、寿命が終了したとき、カバー部材３５Ｒ，３５Ｌから分離されて取り替えられるように構成されることが好ましい。

コントローラが設置される場合、このコントローラは、温度センサー（図示せず）によって検出された温度に基づいて熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンまたはオフにする。このとき、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンにする基準温度は、ワイパーストリップ１０の性能が著しく低下し始める温度に設定されることが好ましい。また、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌの温度が上昇して一定の目標温度に到達したり、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌの温度上昇後に一定時間が経過すると、コントローラによって発熱を中断することでエネルギーを節約することが好ましい。

上述したように、太陽電池３７によって蓄電池３３を充電し、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌを通して発熱させる場合、蓄電池３３から約０．５〜５Ｗの出力が可能で、これによって、発熱体である熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌが２０〜８０℃に維持されるようになる。

コントローラは、車両の始動可否とは関係なしに作動することができ、必要によって、カバー部材を分離して手動でコントローラや熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンまたはオフにするか、運転席でコントローラや熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンまたはオフにするように構成しても良い。

一方、このコントローラは、振動センサー（図示せず）によって車両エンジンの駆動時に発生する振動を検出し、これに基づいて熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンまたはオフにする。このとき、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンにする基準温度は、ワイパーストリップ１０の性能が著しく低下し始める温度に設定されることが好ましく、この基準温度以上では、振動が検出された場合にも熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌをオンにしないように制御することが好ましい。また、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌの温度が上昇して一定の目標温度に到達したり、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌの温度上昇後に一定時間が経過すると、コントローラによって発熱を中断することでエネルギーを節約することが好ましい。

前記カバー部材３５Ｒ，３５Ｌは、ゴムや軟性プラスチック素材からなり、傾斜面を有するように製造される。その結果、前記カバー部材３５Ｒ，３５Ｌは、自動車の高速走行時にもワイパーブレードがガラス面から浮き上がる現象を防止するスポイラーとしての機能も一緒に行う。

カバー部材３５Ｒ，３５Ｌの下端内周には、嵌合溝３６が形成されており、この嵌合溝３６にフレーム２０の外周が嵌め合わされることで、フレーム２０と左右両側のカバー部材３５Ｒ，３５Ｌとが互いに結合される。

一方、図面に示していないが、嵌合溝３６の一側端部内には、上述したフレーム２０の第２凹部２４に挿入される結合維持用突起（図示せず）が形成されている。これら左右両側のカバー部材３５Ｒ，３５Ｌの結合維持用突起とフレーム２０の第２凹部２４との間の結合によって、フレーム２０と左右両側のカバー部材３５Ｒ，３５Ｌとの間の結合状態が維持される。

前記太陽電池３７は、上述したように、カバー部材３５Ｒ，３５Ｌの外部表面に設置される。必要によっては、カバー部材の形態及び太陽電池の設置位置を変更することで、太陽電池の設置面積を調節することも可能である。

また、図２及び図４は、１１個の四角形状の太陽電池３７がカバー部材３５Ｒ，３５Ｌ上に設置されている状態を示しているが、太陽電池の大きさ及び形状は、これに限定されるものでなく、一つのカバー部材３５Ｒ，３５Ｌに設置される太陽電池の個数も一つ以上であればよい。一方、図３は、太陽電池３７がカバー部材３５Ｒ，３５Ｌに付着されていない状態を示しているが、実際には、カバー部材３５Ｒ，３５Ｌがフレーム２０に設置される前に、このカバー部材３５Ｒ，３５Ｌに太陽電池３７が付着されることが好ましい。

前記アダプター５０は、フレーム２０の中央に設置されてワイパーブレードをワイパーアーム（図示せず）に連結する。図面に示した形態以外にも、多様な形態のワイパーアームにワイパーブレードを結合可能であれば、如何なる形態のアダプターも使用可能である。また、アダプター５０の他に上述したワイパーストリップ１０、フレーム２０、発熱ユニットのカバー部材３５Ｒ，３５Ｌ、熱線フィルム３１Ｒ，３１Ｌなどの形状は、例示的なものに過ぎなく、本発明を限定するものでない。

従来技術に係るワイパーブレードの正面図である。 本発明に係るワイパーブレードを構成する各構成部品の分離状態を示す分離斜視図である。 本発明に係るワイパーブレードを構成する各構成部品の組立て状態を示す組立斜視図である。 本発明に係るワイパーブレードに含まれた発熱ユニットを示す斜視図である。

符号の説明

１０ ワイパーストリップ
２０ フレーム
３０Ｒ，３０Ｌ 発熱ユニット
３１Ｒ，３１Ｌ 熱線フィルム
３３ 蓄電池
３５Ｒ，３５Ｌ カバー部材
３７ 太陽電池
５０ アダプター

Claims (12)

1. 車両のワイパーアームに結合されてガラス面を拭き取るワイパーブレードとして、ガラス面に接触し、このガラス面を拭き取るワイパーストリップと；前記ワイパーストリップが結合されるフレームと；前記フレームの中央に設置されて車両のワイパーアームに連結されるアダプターと；前記フレームに付着されて前記ワイパーブレードを加熱するための発熱ユニットと；を含み、前記発熱ユニットは、電源と、前記電源から供給される電力によって発熱される発熱体と、を含むものにおいて、
   前記ワイパーブレードは、前記フレームの左右両側にそれぞれ結合される一対の前記発熱ユニットを含み、一対の前記発熱ユニットは、互いに独立的に作動することを特徴とするワイパーブレード。
2. 前記発熱ユニットの電源は、太陽光によって電気を生成する一つ以上の太陽電池であることを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
3. 前記発熱ユニットの発熱体は、ＮｉＣｒやカンタル（Ｋａｎｔａｌ）熱線をポリイミドフィルムやＰＥＴフィルムで覆った熱線フィルムであることを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
4. 前記発熱ユニットは、前記発熱体に供給される電力を貯蔵するための蓄電池をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
5. 前記発熱ユニットは、前記電源及び前記発熱体を保護すると同時に、前記フレームに結合されるカバー部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
6. 前記カバー部材は、傾斜面を有するように製造され、自動車の高速走行時にワイパーブレードがガラス面から浮き上がる現象を防止するスポイラーとしての機能も行うことを特徴とする請求項５に記載のワイパーブレード。
7. 前記電源、前記発熱体及び前記蓄電池を含む前記発熱ユニットは、一つのモジュールからなることを特徴とする請求項４に記載のワイパーブレード。
8. 前記電源、前記発熱体、前記蓄電池及び前記カバー部材を含む前記発熱ユニットは、一つのモジュールからなることを特徴とする請求項５に記載のワイパーブレード。
9. 前記発熱体は、前記フレームの製造過程中に、前記フレームをなす鉄板上にシルクスクリーン印刷が施されて前記フレームと一体に形成される熱線であることを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
10. 前記発熱体は、熱線フィルムの形態で別個に製造された後、前記フレームの上部表面に付着されることを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
11. 前記ワイパーブレードは、前記ワイパーブレードの温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーで検出された温度に基づいて前記発熱体を作動させるコントローラと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
12. 前記ワイパーブレードは、前記ワイパーブレードが装着された車両の振動を検出する振動センサーと、前記振動センサーで検出された振動に基づいて前記発熱体を作動させるコントローラと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のワイパーブレード。
    

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