JPS6121848A - ウインドシ−ルド用ワイパの変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、広くは乗り物のウインドシールド用ワイパに
関し、一層詳しく言えば、ワイパ・アーム駆動トルクと
ワイパ・アーム速度の有利な組合わせをなす新規で改良
されたウインドシールドワイパ用変速装置に関する。

従来技術の説明 たいていの自動車のウインドシールドワイパ装置では、
ブレード支持ワイパ・アームがウインドシールドに隣接
したピボット軸腕まわ９に可変寸法の円弧を描きなから
ウインドシールドを横切って揺動する。これらのアーム
は内側、外側拭い限界で方向転換するので、拭い限界に
近づきつつあるときにアームの角速度を小さくすること
によって騒音と慣性荷重が最低となる。逆に、各拭いサ
イクルの時間を減らすには、アームの角速度を最大にす
ることが望ましい。さらに、氷や雪の影響を受ける可能
性がある場合、ワイパ・アームの停止位置からの初期運
動中に拭い限界で駆動トルクが最大になることが望捷し
い。従来、ワイパ・アームと単一の、駆動モータに設け
た機械的なリンク機構がこれらの要件のいくつかあるい
はすべてを満たしていたが、高価でもあるし、自動車の
スペースを効果的に利用しているとは言えなかった。い
くつかの最近のウインドシールドワイパ装置についての
提案では、駆動モータと変速装置を各ワイパ・アーム毎
に別々に設け、拭い限界でモータの逆転を行なわせるの
に電子制ｔｉｌｌ器を設け、成る場合には、よシ広いパ
ターンを望むときには拭い円弧を広げることすらしてい
る。しかしながら、これら従来の装置では、モータとワ
イパ・アームの間に歯車変速装置のトルク倍増比が一定
であシ、モータそのものを操作しなければワイパ・アー
ムのトルクと速度を変えることができない。最後に、別
の装置が米国特許第３，５７０，０３９号　（Ｉｃｈｉ
ｎｏｓｅ等）に提案されているが、この装置では、非円
弧状拭いパターンが複雑な歯車・回転ケース配置を介し
て達成されている。この提案の装置では、非円弧状運動
を通じてワイパ・プレートの速度を均一にするのに、複
数の偏心装着した円形歯車を有する歯車列を使用してい
る。

本明細書に開示するウインドシールドワイパ装置は、構
造藺単、安価であり、ワイパ・ア−ム、駆動トルクと角
速度の特に有利な組合わせを得ることのできる変速装置
を包含するという点で従来の装置の欠点を改良している
。

発明の概要 したがって、本発明の主たる特徴は、定速度定トルク可
逆電動機とウインドシールド・ワイパ・アームの間で車
体に設置してあシ、ワイパ・アームが内側、外側拭い限
界を有する拭い円弧を描き、また、拭い作用の開始時ま
たは終了時に内側拭い限界と停止位置の間で二次円弧を
描いてウインドシールドを横切って揺動するようにした
新規で改良された変速装置を提供することにある。本発
明の別の特徴は一対の相互にかみ合っている非円形歯車
からなる新規で改良された変速装置を提供することにあ
り、これらの歯車は可変歯車非トルク倍増速度低減を行
なうようになっておシ、歯車弁が内側、外側拭い限界で
およびほぼ二次円弧を通じて最大値となり、内側、外側
拭い限界の間では最低値まで正弦曲線を描いて変化し、
それに相応してワイパ・アーム角速度が内側、外側拭い
限界およびほぼ二次円弧を通じて最小値となシ、内側、
外側拭い限界の間で最大値まで正弦曲線を描いて変化す
る。本発明のまた別の特徴は一対の相互にかみ合ってい
る非円形歯車からなる新規で改良された変速装置であっ
て、これらの非円形歯車が基本楕円弓形およびほぼ円形
の弓形を有するピッチ曲線のピニオンと、三次楕円弓形
およびほぼ円形の弓形を有するピッチ曲線の出力歯車と
からなシ、基本、三次楕円弓形が協働して内側、外側拭
い限界間で速度、トルク倍増歯車比の正弦曲線変化を行
なわせ、はぼ円形の弓形が協働して二次円弧を通じてほ
ぼ一定の速度、トルク倍増歯車比を与えるようになって
いる変速装置を提供することにある。本発明のこれらお
よびその他の特徴は以下の説明および図面から容易に明
らかとなろう。

まず、第１．２図を参照して、概略的に図示した自動車
の車体１０はカウル１２、ルーフ１４、一対の側方に隔
たったフロント・ピラー７６．１８を包含し、これらの
ピラーがルーフ、カウルを連結している。ピラーはルー
フ、カウルと協働してほぼ矩形の後退ウインドシールド
開口部２０を構成している。この開口部に普通のウイン
ドシールド２２が配置しである。運転席側のウインドシ
ールド用ワイパ組立体２４ば、ワイパ・アーム２６およ
びそれに取付けたワイパ・ブレード２８を包含し、２４
′　　で示す外側拭い限界と２４ノ′で示す内側拭い限
界を有する拭い円弧および内側拭い限界２４〃から停止
位置２４′〃までの二次円弧を描いてウインドシールド
を横切って揺動できるように車体１１０上に支持されて
いる。助手席側のウインドシールド用ワイパ組立体３０
はワイパ・アーム３２およびそれに取付けたワイパ・ブ
レード３４を包含し、外側拭い限界３０′　および内側
拭い限界３０〃を有する拭い円弧および内側拭い限界３
０〃と停止位置３０′〃の間の二次円弧を描いて揺動で
きるように車体１０上に支持されている。一対の定速度
定トルク可逆電動機３６．３８が本発明による、それぞ
れ４０゜４２で示す一対の変速装置を介してワイパ組立
体２４．３０の対応するものに連結しである。

変速装置４０．４２は同一であるから、後に説明するこ
とを除いて、助手席側の変速機４２を説明するだけで本
発明を正しく理解してもらえるものと考える。第３．４
図を参照して、電動機３８は概略的に図示した電機子軸
４８を有し、この電機子軸にはウォームが形成しである
。電機子軸は電動機ケースに固着した変速機４２の第１
ハウジング部５０内に突出している。電機子軸４８上の
ウォームにはウォーム歯車５２がかみ合ってお９、この
ウォーム歯車５２は第１ハウジング部５０上のスリーブ
軸受５６内に軸支された支持軸５４に取付けてあって変
速機の軸線５７まわシに回転できる。ウォーム歯車は電
機子軸４８上のウォームと協働して電機子軸が左右いず
れかの方向に回転するとき第１段階の一定歯車比トルク
倍増、速度低減を行なう。

第３．４図を続けて参照して、変速機４２の第２ハウジ
ング部５８が複数の機械ねじ（第３図にはそのうちの１
つだけを６０で示しである）によって第１ハウジング部
５０に固着しである。カバー６２が同様の複数の機械ね
じ６４によって第２ハウジング部５８に固着してあシ、
このカバーはスリーブ軸受６６を支えている。このスリ
ーブ軸受６６はカバー上に支持軸５４の末端を回転自在
に支持している。カバー６２はほぼ円筒ノ杉のバレル６
８を包含し、このバレルは軸線５７に対して平行な軸線
６９を定めており、このバレル内で一対の間隔を置いた
スリーブ軸受７０が出力軸７２を軸線６９寸わりに回転
できるように支持している。出力軸７２はバレル６８の
外に突出するきざみ付き第１端７４と、第２ハウジング
部５８の反対端から突出し、内径孔γ８を設けた第２端
γ６とを有する。ワイパ・アーム７８のハブ、すなわち
、内端が出力軸７２のきざみ付き端γ４に押付けてあっ
てそれと一体に軸線６９まわりに回転できるようになっ
ている。第１ハウジング部５０上には回転式ポテンシオ
メータ８０が支持してあり、このポテンシオメータの軸
８２が内径孔１８内に突出している。ポテンシオメータ
軸８２は出力軸７２に固定ねじ８３で結合してあり、−
緒に回転することができる。

第２ハウジング部５８内の歯車セット８４は非円形ピニ
オン８６を包含し、このピニオンはそのまわりのピッチ
曲線８９を定める複数の歯８８を有する。歯車セット８
４は、さらに、非円形出力歯車９０を包含し、この出力
歯車はその縁に複数の歯９２を有し、これらの歯が縁に
沿ったピッチ曲線９４を定めている。ピニオン８６は第
２ハウジング部５８内で支持軸５４上に装着してあって
支持軸と一緒に回転することができる。また、ピニオン
は支持軸上の肩部９６と保持リング９８の間に保持され
ている。出力歯車９″０は複数のねじ１０１によって出
力軸７２上のフランジ１００に固着しである。出力歯車
の歯はピニオンの歯８８とかみ合って可変歯車非トルク
倍増、速度低減を特徴とする第２段階の減速を行なう。

ピニオン８６の歯付き局面と出力歯車９゜の歯伺き縁の
形状および歯車セット８４の歯車比、出力軸７２の角速
度を、ピッチ曲線形状およびピッチ曲線間のころがり接
触によって以下に説明する。第４図を参照して、ピニオ
ン・ピッチ曲線８９は点１０４から点１０６まで時計方
向に延びる第１の弓形１０２と、点１０６から点１０４
寸で時計方向に延びる第２の弓形１０８とを有する。第
１弓形１０２は支持軸が回転する軸線５７にほぼ位置す
る焦点を有する基本楕円の一部である。第２弓形１０８
はほぼ軸線５７上に中心を持つ円の一部である。同様に
、出力歯車ピッチ曲線９４Ｕ（−の第１端１１２から中
間点１１４まで延びる第１弓形１１０と、この中間点１
１４がらこの曲線の第２端１１８まで延びる第２の弓形
１１６とを有する。第１弓形１１０は出力軸７２が回転
する軸線６９にほぼ中心を置く三次楕円の一部である。

第２弓形１１６はほぼ軸線６９に中心を置く円の一部で
ある。

変速機４２の組立時、ピニオン、出力歯車は第４図に示
すようにかみ合わされ、ワイパ組立体３０がその外側拭
い限界３０’　　にあるとき、出力歯車ピッチ曲線９４
の第１端１１２がピニオン・ピッチ曲線８９上の点１０
４と一致するようにする。

変速機４２の操作に当っては、ポテンシオメータ８０を
電源（図示せず）に接続し、出力歯車９０、出力軸７２
およびワイパ組立体３０のワイパ・アーム３２の正確な
角度位置を表わす電圧信号を発生させる。ポテンシオメ
ータ信号は普通の電子制御器（図示せず）に送られる。

この電子制御器は電源と電動機３６に接続しである。通
常の拭い操作中、ポテンシオメータ８０を介してワイパ
・アーム３２の位置を感知した電子制御器は、電動機が
内側、外側拭い限界３０”、３０’　　間におけるワイ
パ組立体の動きに相当する第１の夾角にわたって電機子
軸を回転させる毎に電動機３６の回転方向を逆転させる
。「オン」モードあるいは「オフ」モードのいずれかに
あるとき、電子制御器は電動機を付勢して左右両方向に
おいて装置がオンまたはオフのいずれにあるかに従って
停止位置へまたは停止位置からの二次円弧を描くワイパ
組立体の運動に相当する第２夾角にわたって電機子を回
転させる。電動機３６とウォーム、ウォーム軸は協働し
て、通常の拭い操作中および停止位置へおよびそこから
のワイパ組立体の運動中に歯車セット８４に定速度定ト
ルク入力を与える。

通常の拭いサイクルでは、ピニオン８６は、ピッチ曲線
８９の第１弓形１０２の長さに相当する夾角にわたって
ワイパ組立体の外側拭い限界３０′　　に相当する、第
４図に示す位置から反時計方向に回転し、それに応じて
、出力歯車９０がピッチ曲想９４の第１弓形１１０の長
さに相当する夾角にわたって時計方向に回転する。ここ
で、内側、外側拭い限界３０〃。

３０′　間の拭い円弧の中間が出力歯車およびワイパ・
アームの変位０度を表わし、第４図の時計方向が正の変
位を表わすと仮定すると、外側拭い限界は約＋６０度の
変位位置にあり、出力歯車の揺動と拭い円弧の夾角は約
１２０度となる。それ故、実際に、出力歯車９０の一６
０度と＋６０度の間の回転中のピニオン８６と出力歯車
９０の関係は三次楕円歯車、すなわち、出力歯車ピッチ
曲線９４の第１弓形１１０を駆動する基本楕円、すなわ
ち、ピニオン・ピッチ曲ｍ８９の第１弓形１０２のそれ
となる。その結果、内側、外側拭い限界３０”、３０’
　　のところの最大値から拭い円弧の中心の最小値（出
力歯車変位０度に相当する）丑での歯車セット８４の歯
車比すなわちトルク倍増比が正弦曲線で変化し、それに
応じて、ワイパ・アームの角速度が内側、外側拭い限界
３０〃、３０’　　のところの最小値から出力歯車変位
０度の最大値まで変化する。

歯車πット８４の歯車比すなわちトルク倍増比は、出力
歯車変位の関数として第５図にグラフで示してあシ、こ
のグラフにおいて、歯車比すなわちトルク倍増比の逆数
（縦軸）対出力歯車変位（横軸）の関係を示す曲線１２
０は出力歯車変位の一６０度、＋６０度間の正弦曲線部
分１２２を有する。

電子制御器が「オフ」モードにあるとき、内側拭い限界
３０〃に向うワイパ組立体３０の運動に相当するピニオ
ン８６の反時計方向回転はピニオン・ピッチ曲線８９上
の点１０６と出力歯車ピッチ曲線９４上の中間点１１４
の一致点を越えて続き、最終的には、出力歯車ピッチ曲
線９４上の第２端１１８がピニオン・ピッチ曲線８９と
接触する。このとき、ワイパ組立体３０は停止位置３　
Ｑ　／７　’に到達し、電動機は消勢される。ワイパ組
立体の二次円弧を描く運動中、第２ピッチ曲線弓形１０
８．１１６は互いに向ってころがり、その効果が円形ピ
ニオンのそれとなり、ピニオン・ピッチ曲線８９の第２
弓形１０８がより大きい円形の歯車、すなわち、出力歯
車ピッチ曲線９４の第２弓形１１６を駆動する。その結
果、二次円弧を通してほぼ一定の歯車比すなわちトルク
倍増比と一定の減速が生じる。

ピニオン・ピッチ曲線８９の第２弓形１０８が点１０４
，１０６のところで第１弓形１０２でつながるので、ま
た、出力歯車ピッチ曲線９４の第２弓形１１６が中間点
１１４のところで第１弓形１１０とつながシ、シたがっ
て、これ゛らのつながりが最大歯車比の点で生じるので
、二次円弧にわたる歯車セット８４の歯車比すなわちト
ルク倍増比は同様に最大となる。第５図において、この
関係は出力歯車変位の約＋６０度と＋８４度の間の曲線
１２０のほぼ平らな部分１２４として示しである。

逆方向において、電子制御器が「オン」モードにあると
き、その効果は同じであるが、ただし、最大の歯車比す
なわちトルク倍増比はワイパ・アームが停止位置から二
次円弧を描いて移動しているときに生じ、しだがって、
ワイパ組立体の上に溜った氷や雪をかき払うのに利用す
るトルクを最大にする。

出力歯車９０が約１４４度の夾角にわたって軸ａ６９ま
わりに回転している間、ピニオン８６は３６０度を越え
る夾角にわたって回転する。さらに、実際の設計や歯車
製造時の配慮によシ、ピニオン・ピッチ曲線弓形１０２
゜１０８および出力歯車ピッチ曲線弓形１１０゜１１６
は徐々につながる。したがって、曲線１２０の平らな部
分１２４が二次円弧を通じて平らであることが好ましい
ウインドシールドワイパ変速装置のだめの歯車セットを
作ることは実際上不可能である。したがって、平らな部
分１２４はピニオンの３６０度を越えた回転に相当する
出力歯車変位の最後の約１゜度にわたって歯車比すなわ
ちトルク倍増比の減少が少しあることを示す。しかしな
がら、この減少は無視し得るほど小さく、あらゆる実際
的な目的に対して、歯車セット８４の歯車比すなわちト
ルク倍増比は最大でメジ、二次円弧を通じて一定である
。

この変速装置４２の構造、動作についての上記説明が運
転席側の変速装置４０にも等しく適用できることは言う
までもない。しかしながら、運転席側の拭い円弧および
二次円弧は助手席側のそれと異なるので、本発明の範囲
内で、ピニオン、出力歯車両方に対する第１、第２のピ
ッチ曲線弓形の相対長さを調整して所望のトルク倍増、
減速の組合わせを得る必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による変速装置を含むウインドシールド
ワイパ装置の斜視図であシ、ワイパ・アームの拭い限界
を示す図である。 第２図は第１図と同様の図であるが、ワイパ・アームを
停止位置で示す図である。 第３図は第１図の３−３線によって示す平面にほぼ沿っ
た拡大断面図である。 第４図は第３図の４−４線で示す平面にほぼ沿った図で
ある。 第５図は本発明によるウインドシールドワイパ変速装置
のトルク倍増歯車比の逆数対出力歯車位置の関係を示す
図である。 〈主要部分の符号の説明〉 ３０′　　・・・外側拭い限界、３０〃・・・内側拭い
限界、３０″′・・・停止位置、３０・・ワイパ組立体
、３８・・・定速度、定トルク電動機、４２・・・ワイ
パ変速装置、４８．５２・・・一定歯車比歯車手段、５
４・・・支持軸、５７・・・第２軸線、６９・・・第１
軸線、７２・・・出力軸、８６・・・ピニオン、８９．
９０・・・可変歯車比歯車手段、１ｏ２・・・基本楕円
弓形、１０８・・・円弓形、１１ｏ・・・三次楕円弓形
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外側拭い限界と内側拭い限界とを有する拭い円弧を
   描き、また、前記内側拭い限界 と停止位置との間の二次円弧を描いて回動 するワイパ組立体と、前記拭い円弧に対応 する第１の夾角および前記二次円弧に対応 する第２の夾角にわたって左右両方向に回 転する電機子軸を有する定速度定トルク電 動機との間に装着したウインドシールド用 ワイパ変速装置において、該変速装置の第 １軸線まわりに前記ワイパ組立体と一体に 回転できる出力軸と、前記変速装置の第２ 軸線まわりに回転できる支持軸と、前記電 動機と該支持軸との間に設けてあり、前記 支持軸を左右両方向に回転方向に対応する 夾角および前記電動機電機子軸の夾角にわ たって回転するようになっている一定歯車 比歯車手段と、前記支持軸と前記出力軸と の間に設けてあり、前記第１夾角にわたる 前記電動機電機子軸の回転中に前記拭い円 弧にわたって前記出力軸および前記ワイパ 組立体を回転させるようになっている可変 歯車比歯車手段とを包含し、前記電動機電 動子軸の回転中の前記二次円弧にわたり、 そして前記第２夾角にわたり前記歯車比が 前記内側、外側拭い限界の各々における最 大値からその間の最小値まで正弦曲線を描 いて変化し、また、前記歯車比が前記二次 円弧を通じて最大歯車比でほぼ一定に留ま ることを特徴とするウインドシールド用ワ イパ変速装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のウインドシールド用ワ
   イパ変速装置において、前記可 変歯車比歯車手段が、前記支持軸と一緒に 回転し、基本楕円弓形および円弓形を含む 閉ピッチ曲線を画成するピニオンと、前記 出力軸と一緒に回転し、三次楕円弓形およ び円弓形を含む開ピッチ曲線を画成する出 力歯車とを包含することを特徴とするウイ ンドシールド用ワイパ変速装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のウインドシールド用ワ
   イパ変速装置において、前記第 １軸線が前記第２軸線と平行であり、前記 一定歯車比歯車手段が前記電動機によって 回転するウォーム軸と、前記支持軸に固着 してあり、前記ウォーム軸と係合するウォ ーム歯車とを有し、前記可変歯車比手段が、前記支持軸
   に固着してあり、基本楕円弓形 および円弓形を含む閉ピッチ曲線を画成す る非円形ピニオン歯車と、前記出力軸に固 着してあり、三次楕円弓形および円弓形を 含む開ピッチ曲線を画成する非円形出力歯 車とを包含し、前記ピニオン、出力歯車が 相互にかみ合っていて前記第１夾角にわた る前記ウォーム軸の回転中に前記基本楕円 ピッチ曲線弓形が前記三次楕円ピッチ曲線 弓形に向ってころがり、前記ピニオン歯車 と前記出力歯車の歯車比が前記内側、外側 拭い限界のそれぞれにおける最大値からそ れらの間の最小値まで正弦曲線を描いて変 化するようになっており、また、前記第２ 夾角にわたる前記ウォーム軸の回転中に前 記ピニオン・ピッチ曲線円弓形が前記出力 歯車ピッチ曲線円弓形に向ってころがり、 前記ピニオン歯車と前記出力歯車の歯車比 が前記二次円弧を通じて前記最大歯車比で ほぼ一定に留まるようになっていることを 特徴とするウインドシールド用ワイパ変速 装置。