JP6931092B2 - 円弧が低減された車両用ウインドシールドワイパシステム - Google Patents

Description

関連出願の参照
本出願は、２０１７年３月２日に米国特許商標庁に提出された米国仮特許出願第６２４６６０５７号明細書（U.S. provisional application no. 62/466,057）の利益を請求するものであり、該明細書の内容は、その全体を参照することにより、本明細書に組み込まれる。

背景
１．分野
本開示の態様は、多くの異なる種類の車両に関して利用され得る、円弧が低減されたウインドシールドワイパシステムに関する。本明細書において使用されるような乗物は、電動式または非電動式の乗物であり、例えば鉄道乗物、自動車、船舶または航空機であってよい。

２．関連技術の説明
表面用ワイパとも呼ばれるウインドシールドワイパは、ウインドシールドのような表面から雨、雪、氷および屑を除去するために使用される装置である。乗用車やトラックのような自動車、列車用機関車のような鉄道車両、船舶およびいくつかの航空機を含むほとんど全ての乗物は、通常法的要件であるようなワイパを装備している。

ワイパは一般にワイパアームを有しており、ワイパアームは一方の端部において旋回するようになっており、ワイパアームの他方の端部の近傍には長いワイパブレードが取り付けられている。ワイパアームは、モータ、多くの場合は電動モータにより動かされるが、いくつかの乗物では空圧力も用いられる。ワイパブレードは、ウインドシールドにわたって前後に回動し、その表面から水または他の沈殿物を押し動かす。ワイパアームの速度は通常、いくつかの連続的な速度でもって、かつ多くの場合は１つ以上の間欠設定でもって調整可能である。大抵の自動車は、２本の同期したラジアルタイプのアームを用いるのに対し、多くの商用車は、１つ以上のパンタグラフアームを用いる。

概要
本開示の第１の態様は、ウインドシールドワイパシステムであって、旋回ワイパアーム、表面を払拭するためのワイパブレード、および旋回ワイパアームをワイパブレードに連結する接続アセンブリを有しており、接続システムは、ワイパアームに直に連結された第１の接続部材と、ワイパブレードに直に連結された第２の接続部材とを有しており、第１の接続部材と第２の接続部材とは、互いに可動に連結されており、第１の接続部材の、第２の接続部材に対して相対的な位置は、旋回ワイパアームの角度位置に基づいている、ウインドシールドワイパシステムを提供する。

本開示の第２の態様は、本明細書で説明するようなウインドシールドワイパシステムを有する乗物を提供する。

本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムの第１の斜視図である。 本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムの第２の斜視図である。 本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを含む鉄道車両の一部を示す斜視図である。 図４〜図６は、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを、それぞれ異なる位置で示す斜視図である。 図４〜図６は、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを、それぞれ異なる位置で示す斜視図である。 図４〜図６は、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを、それぞれ異なる位置で示す斜視図である。

本開示の実施形態、原理および特徴の理解を容易にするために、以下にこれらを例示的な実施形態の実行手段を参照して説明する。特に、これらは乗物用のウインドシールドワイパシステムであるということに関連して説明する。ただし本開示の実施形態は、説明するシステムまたは方法での使用に限定されるものではない。

異なる実施形態を構成するものとして以下に説明するコンポーネントおよび材料は例示的なものであり、限定的なものではない。本明細書で説明する材料と同じまたは類似の機能を果たすはずの多くの適当なコンポーネントおよび材料は、本開示の実施形態の範囲内に含まれる。

周知のウインドシールドワイパシステムにはワイパアームが含まれており、このワイパアームは、未払拭ゾーンを残すことがある。例えば、現行のワイパシステムは、ウインドシールドの中心領域、特に低い方の中心領域において最も必要とされる場所で視認性を悪いままにする傾向がある高い円弧を、ウインドシールドの中心領域に有する運動経路をたどることがある。

本開示は、多くの異なるタイプの乗物に関して利用可能な改良されたウインドシールドワイパシステム、具体的には円弧が低減されたウインドシールドワイパシステムを提供する。ワイパブレードが（ワイパストローク中に）運動経路を通過するときのワイパブレードの位置、具体的には高さを変更することにより、ワイパブレードにより形成される円弧を減少または下降させることができ、これにより、特にウインドシールドの低い方の中心領域に残される未払拭ゾーンが少なくなり、視認性が改善されることになる。

図１および図２には、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステム１００の第１の斜視図および第２の斜視図が示されている。

ウインドシールドワイパシステム１００は、旋回ワイパアーム１１０と、表面１０２を払拭するためのワイパブレード１２０とを有している。表面１０２は乗物のウインドシールドであり、例えば鉄道車両のウインドシールドである。接続アセンブリ１３０が、旋回ワイパアーム１１０をワイパブレード１２０に連結している。接続アセンブリ１３０は、第１の接続部材１４０、第２の接続部材１５０および第３の接続部材１６０を含む、複数の接続部材を有している。

第１の接続部材１４０は、一方の端部において直にワイパアーム１１０に連結されている。第２の接続部材１５０は、一方の端部において直にワイパブレード１２０に連結されている。第１の接続部材１４０と第２の接続部材１５０とは、それぞれ他方の端部において互いに可動に連結されており、この場合、第２の接続部材１５０に対して相対的な第１の接続部材１４０の位置は、旋回ワイパアーム１１０の角度位置に基づく（または依存する）（図３の角度αも参照）。具体的には、第２の接続部材１５０に対して相対的な第１の接続部材１４０の位置は、ワイパストローク１０４中の旋回ワイパアーム１１０の（変化する）角度位置に基づく。なぜならば、旋回ワイパアーム１１０の角度位置は、ストローク１０４中に変化するからである。

本明細書において用いるようなワイパストローク１０４は、ワイパシステム１００が作動状態にあるとき、ワイパブレード１２０を備えたワイパアーム１１０の、往復旋回運動サイクルを有している。旋回ワイパアーム１１０は、（ウインドシールド）表面１０２の一方の側から他方の側へ移動し、この場合、１回の往復旋回運動サイクルには、ワイパアーム１１０の、前記の一方の側から他方の側への１回の移動が含まれる。

より具体的には、旋回ワイパアーム１１０の角度位置は、ワイパブレード１２０の運動経路３２０の円弧が低減されるように、ワイパストローク１０４の最中にワイパブレード１２０の高さを変化させる（図３参照）。ワイパブレード１２０の高さは、本明細書では鉛直方向Ｙにおける、表面１０２上のワイパブレード１２０の位置として用いられる。鉛直方向Ｙにおけるワイパブレード１２０の位置が低減または下降されると、ワイパブレード１２０はストローク１０４中に、表面１０２の低い方の中心領域において、より広い領域をカバーすることになる。

１つの例示的な実施形態では、ワイパアーム１１０は、平行に配置された第１のアーム部材１１２と、第２のアーム部材１１４とを有している。第１の接続部材１４０は、両アーム部材１１２，１１４に連結されている。ワイパアーム１１０は１つのアーム部材だけを有していてもよく、この場合には、第１の接続部材１４０は１つのアーム部材に接続されているだけに過ぎない、ということに留意されたい。

図１および図２をさらに参照すると、第１の接続部材１４０は実質的にＵ字形を有しており、この場合、Ｕ字の開口１４４は（鉛直方向Ｙにおいて）上を向いている。第２の接続部材１５０は、ワイパストローク１０４中に、第１の接続部材１４０のＵ字の開口１４４内へ移動するまたはスライドすることができるように形成されている。第２の接続部材１５０は、細長いリンクとして形成されていてよく、本明細書ではブレード高さリンク１５０とも呼ばれる。

第１および第２の接続部材１４０，１５０は、例えばボルトまたはロッドまたはシャフトであってよい連結リンク１４２により、互いに可動に連結されている。連結リンク１４２は、水平方向Ｘに延びる軸線を有しており、接続部材１４０，１５０用の軸受の一種と言うことができる。それというのも、第１および第２の接続部材１４０，１５０は両方共、ワイパストローク１０４中に連結リンク１４２の軸線を中心として回動するからである。連結リンク１４２の軸線を中心として回動することにより、第１および第２の接続部材１４０，１５０は互いに対して相対的な位置を変化させる。

接続アセンブリ１３０はさらに、第２の接続部材１５０とワイパアーム１１０との間に連結された第３の接続部材１６０を有している。第３の接続部材は、図２において最も良く見ることができる。第３の接続部材１６０は、特にワイパアーム１１０の移動中に、第２の接続部材１５０とワイパアーム１１０との間に、支持および安定性をもたらす。さらに第３の接続部材１６０は、ワイパストローク中に第２の接続部材１５０を押圧するか、または引っ張る。

さらに図２を参照すると、第３の接続部材１６０は、接続棒１６２、旋回リンク１６４およびＶ字形リンク１６６を含む、複数のコンポーネントを有しており、旋回リンク１６４は、接続棒１６２とＶ字形リンク１６６との間に可動に連結されている。Ｖ字形リンク１６６は、（「Ｖ字」を形成する）２つのＶ字形リンク部材１６７を有しており、この場合、一方のＶ字形リンク部材１６７は、例えばボルト１６８により、ワイパアーム１１０のアーム部材１１２に連結されており、かつ他方のＶ字形リンク部材１６７はアーム部材１１４に連結されている。各Ｖ字形リンク部材１６７は、ワイパストローク１０４中にボルト１６８の軸線を中心として回動可能である。

旋回リンク１６４は、一方の端部においてＶ字形リンク１６６に連結されており、かつ他方の端部において接続棒１６２に連結されている。旋回リンク１６４とＶ字形リンク１６６との間の接続部１６５および旋回リンク１６４と接続棒１６２との間の接続部１６３は、旋回リンク１６４がワイパストローク１０４中に旋回または揺動することができるようになっている。

図３には、本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステム１００を含む乗物３００の一部の斜視図が示されている。

乗物３００は、例えば鉄道車両、乗用車、長距離バスおよびバスを含む自動車、船舶、航空機、宇宙船等の電動式または非電動式の乗物であってよい。本明細書に開示された実施形態は主に、例えば路面電車、ライトレール車両、自動（エアポート）シャトル、地下鉄、通勤電車、ＥＭＵ（Electric Multiple Units）、ＤＭＵ（Diesel Multiple Unit）および高速列車等の鉄道車両に関して説明されている。

乗物３００は、図１および図２を参照して詳しく説明したように、ウインドシールドワイパシステム１００を有している。ウインドシールドワイパシステム１００は、旋回ワイパアーム１１０と、表面１０２を払拭するためのワイパブレード１２０とを有している。表面１０２は乗物３００のウインドシールドである。接続アセンブリ１３０が、旋回ワイパアーム１１０をワイパブレード１２０に連結している。

図３には、従来のワイパシステムの従来の運動経路３１０と、本明細書に開示したような、改良されたワイパシステム１００の、円弧が低減された運動経路３２０とが示されている。ワイパストローク１０４の間、ワイパアーム１１０はワイパブレード１２０を水平方向Ｘ（すなわちウインドシールド表面１０２の一方の側から他方の側へ）と、鉛直方向Ｙとに移動させ、これにより、運動経路３２０が形成される。

ワイパシステム１００は、ワイパブレード１２０の運動経路３２０が変更され、従来の運動経路３１０の円弧に比べて低減された円弧を有するように形成されている。運動経路３２０の円弧のこのような変更および低減は、ワイパアーム１１０をワイパブレード１２０に連結する接続アセンブリ１３０により達成される。

角度αに基づく旋回ワイパアーム１１０の角度位置は、運動経路３２０の円弧が低減されるように、ワイパストローク１０４中に接続アセンブリ１３０のワイパブレード１２０の高さを変更する。ワイパブレード１２０の高さは、本明細書では表面１０２上のワイパブレード１２０の、鉛直方向Ｙの位置として用いられる。ワイパブレード１２０の鉛直方向Ｙの位置が低減または下降されることにより、ワイパブレード１２０はストローク１０４中に、表面１０２の低い方の中心領域において、より広い領域をカバーすることになる。

図４から図６には、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステム１００を、それぞれ異なる位置で示す斜視図が示されている。

図４には、待機位置に位置するワイパシステム１００が示されている。待機位置では、ワイパアーム１１０と、第３の接続部材１６０の旋回リンク１６４とは、これらの最も遠い角度に位置している（図３の角度α参照）。リンク１４２により連結された第１の接続部材１４０と第２の接続部材１５０とは、互いから最も遠くに離れている。第２の接続部材１５０は、Ｕ字形の第１の接続部材１４０のＵ字の開口１４４の外側に位置している。

図５を参照すると、ワイパストローク１０４が開始した後でかつワイパストローク１０４の最中に、第１の接続部材１４０と第２の接続部材１５０とは互いに接近し、この場合、第２の接続部材１５０は、Ｕ字形の部材１４０のＵ字の開口１４４内へ移動するかまたはスライドする。さらに、接続棒１６２が第２の接続部材（ブレード高さリンク）１５０を、鉛直方向Ｙにおいてその最も低い位置に向かって（下方に）引っ張り、この位置には、ワイパブレード１２０が表面１０２の中心位置に位置するときに到達する。ワイパアーム１１０のワイパアーム部材１１２，１１４も表面１０２の中心に向かって移動するため、これらはワイパブレード１２０と整列する。旋回リンク１６４もワイパブレード１２０と整列し、これにより、ブレード高さリンク１５０を下方に引っ張る。

図６には、中心位置に位置するワイパシステム１００が示されている。このときまでに、ワイパブレード１２０はウインドシールド表面１０２の中心にもたらされており、ワイパアーム１１０、ワイパブレード１２０、接続棒１６２および旋回リンク１６４は整列している。接続棒１６２は、ワイパブレード１２０をその最も低い位置に向かって（第１の接続部材１４０に対して相対的に）鉛直方向Ｙに引っ張っており、これにより、ウインドシールド表面１０２の低い方の中心領域を良好に払拭するようにカバーしている。ワイパブレード１２０が中心位置を通過した後でワイパブレード１２０がウインドシールド表面１０２の側方に向かって移動する間、接続棒１６２は第２の接続部材（ブレード高さリンク）１５０を、鉛直方向Ｙにおいてその最も高い位置に向かって（上方に）押圧する。

改良されたワイパシステム１００を用いると、鉛直方向Ｙにおけるワイパブレード１２０の動きが変更される（鉛直方向の動きが少なくなるまたは低減される）。なぜならば、鉛直方向の動きの一部がワイパブレード１２０から接続アセンブリ１３０に伝達されるからである。これにより、ワイパは表面１０２の低い方の中心領域において、より広い範囲をカバーすることになり、これにより、乗物３００のオペレータの視認性が向上する。

本明細書に記載した例示的な実施形態は例示的なものであり、本開示の意図または添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの変更が導入され得る。例えば、本開示および添付の請求項の範囲内で、異なる例示的な実施形態の要素および／または特徴を互いに組み合わせ、かつ／または互いに置き換えてもよい。

Claims (12)

1. ウインドシールドワイパシステム（１００）であって、
   旋回ワイパアーム（１１０）、
   表面（１０２）を払拭するためのワイパブレード（１２０）、および
   前記旋回ワイパアーム（１１０）を前記ワイパブレード（１２０）に連結する接続アセンブリ（１３０）を有しており、
   前記接続アセンブリ（１３０）は、前記ワイパアーム（１１０）に一方の端部において直に回動可能に連結された第１の接続部材（１４０）と、前記ワイパブレード（１２０）に一方の端部において直に回動可能に連結された第２の接続部材（１５０）とを有しており、
   前記第１の接続部材（１４０）と前記第２の接続部材（１５０）とは、それぞれ他方の端部において互いに可動に連結されており、
   前記第１の接続部材（１４０）の、前記第２の接続部材（１５０）に対して相対的な位置は、前記旋回ワイパアーム（１１０）の角度位置に基づいている、ウインドシールドワイパシステム（１００）。
2. 前記第１の接続部材（１４０）の、前記第２の接続部材（１５０）に対して相対的な位置は、ワイパストローク（１０４）の最中の前記旋回ワイパアーム（１１０）の角度位置に基づいて変化する、請求項１記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
3. 前記旋回ワイパアーム（１１０）の角度位置は、前記ワイパブレード（１２０）の運動経路（３２０）の円弧が低減されるように、前記ワイパストローク（１０４）の最中に前記ワイパブレード（１２０）の高さを変化させる、請求項２記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
4. 前記接続アセンブリ（１３０）はさらに、前記第２の接続部材（１５０）と前記ワイパアーム（１１０）との間に連結された第３の接続部材（１６０）を有している、請求項１、２または３記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
5. 前記第１の接続部材（１４０）および前記第２の接続部材（１５０）は、水平方向（Ｘ）の軸線を有するリンク（１４２）により互いに連結されており、前記第１および第２の接続部材（１４０，１５０）は、前記ワイパアーム（１１０）の運動経路（１０４）の最中に前記軸線を中心として回動する、請求項１から４までのいずれか１項記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
6. 前記第３の接続部材（１６０）は、接続棒（１６２）、旋回リンク（１６４）およびＶ字形リンク（１６６）を有しており、前記旋回リンク（１６４）は、前記接続棒（１６２）と前記Ｖ字形リンク（１６６）との間に可動に連結されている、請求項４記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
7. 前記Ｖ字形リンク（１６６）は、複数のＶ字形リンク部材（１６７）を有しており、
   前記ワイパアーム（１１０）は、第１のアーム部材（１１２）と第２のアーム部材（１１４）とを有しており、
   前記Ｖ字形リンク部材（１６７）は、前記第１および第２のアーム部材（１１２，１１４）に連結されている、請求項６記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
8. 前記第１の接続部材（１４０）は、実質的にＵ字形であり、開口（１４４）を備えている、請求項１から７までのいずれか１項記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
9. 前記第２の接続部材（１５０）は、該第２の接続部材（１５０）がワイパストローク（１０４）中に前記開口（１４４）内へ移動するまたはスライドするように形成されている、請求項８記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
10. 前記ワイパブレード（１２０）が、前記表面（１０２）の中心位置に位置しているとき、前記ワイパアーム（１１０）、前記ワイパブレード（１２０）、前記接続棒（１６２）および前記旋回リンク（１６４）は整列している、請求項６記載のウインドシールドワイパシステム（１００）。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のウインドシールドワイパシステム（１００）を有する、乗物（３００）。
12. 前記乗物（３００）は鉄道車両である、請求項１１記載の乗物（３００）。

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