JPWO2009128400A1 - クランクアームの回転半径変更装置と該変更装置を備えた駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク機構に作用する自然の力を利用してクランクアームの回転中心位置を変更し、連結軸の移動に必要な動力を削減し、構造を簡素にして設置空間を抑制できるクランクアームの回転半径変更装置を提供する。【解決手段】回転半径変更装置１０は、駆動軸２１に固定されて回転力を付与されるホルダ３と、ホルダ３に対して往復移動自在にホルダ３に支持され、ホルダ３と共に回転しながらホルダ３に付与された回転力の伝達を行うクランクアーム１と、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置を変更する変更手段４とを備える。変更手段４は、ホルダ３に移動自在に支持された係合部材４１，４２と、クランクアーム１との係合方向に係合部材４１，４２を付勢する付勢部材４５と、付勢部材４５の付勢力に抗して、クランクアーム１との係合の解除方向に、係合部材４１，４２を移動させる移動手段４３とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、クランクアームの回転半径変更装置とその変更方法、及び該変更装置を備えた駆動装置に関する。

クランク機構は、モータ等の駆動手段の回転駆動力を、クランクアームに連結されたリンクアームの往復直線運動に変換する。

リンクアームの往復直線運動の範囲（ストローク）は、クランクアームとリンクアームとの連結軸と、クランクアームの回転中心との距離によって定まるクランクアームの回転半径に起因する。このため、クランクアームの回転中に上記連結軸の位置を移動させてクランクアームの回転半径を可変するクランクアームの回転半径変更装置が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特開２００６−１６１９９９号公報（段落０００９〜００１７、段落００２９、図１、図２） 特開２００５−８０９９３号公報（段落００４９〜００６７、図２〜４） 特表２００１−５１９６９０号公報（第９頁第２４行目〜第１１頁第１７行目、図２） 特開平１０−１６９７４５号公報（段落００１１〜００１５、図１〜４） 実開平３−１２５６５５号公報（第９頁第１０行目〜第１１頁第１７行目、第２図）

特許文献１、２に記載のクランクアームの回転半径変更装置は、連結軸の位置を拘束する面が形成されたガイド部材を具備し、ガイド部材によって回転半径を変更する。しかし、ガイド部材は、クランク部材に対向し、クランク部材から離れて独立して設置されるため、設置するための空間が大きくなるという問題があった。

一方、特許文献３〜５に記載の回転半径変更装置は、クランク部材を回転させる駆動装置とは別の駆動装置を用いて連結軸を強制的に移動させることで、回転半径を変更する。クランク部材、連結軸及びリンクアームの軸線上には大きな軸力が作用するので、クランク部材が回転し、リンクアームが往復直線運動しているときに、連結軸を強制的に移動させるには大きな動力を必要とする他、軸力に逆らって装置を作動させるので装置が故障し易いという問題があった。

本発明の目的は斯かる課題に鑑みてなされたもので、クランクアームの回転半径を変更し、リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させるのにあたり、クランク機構に作用する自然の力を利用してクランクアームの回転中心位置を変更して連結軸との距離を可変することによって、必要な動力を削減し、構造を簡素にし、設置空間を抑制することである。

前記目的を達成するために、本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置は、クランクアームの回転により駆動軸の回転駆動力をリンクアームの往復直線運動に変換するクランク機構における当該クランクアームの回転半径変更装置であって、前記回転半径変更装置は、前記クランク機構に作用する自然の力によって前記クランクアームの回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させる機能を有し、その変位によって、前記クランクアームの回転半径を変更し、前記リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させることを特徴とする。

前記変位機能は、前記駆動軸に固定されて回転力を付与されるとともに、前記クランクアームを往復移動自在に支持する支持部材と、前記クランクアームの往復移動を規制して、前記支持部材に前記クランクアームを固定する固定位置を変更する変更手段と、により実現することができる。

前記変更手段については、前記クランクアームと前記支持部材との係合位置を切り替えることで、前記支持部材に対する前記クランクアームの固定位置を変更するように構成することができる。

前記変更手段については、前記支持部材に移動自在に支持された移動体と、前記クランクアームとの係合方向に前記移動体を付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記クランクアームとの係合の解除方向に、前記移動体を移動させる移動手段とを備える構成を採用してもよい。

前記支持部材については、前記クランクアームの縁に接して、前記クランクアームの移動をガイドする回転体を備える構成を採用することができる。

本発明に係る駆動装置は、上記クランクアームの回転半径変更装置と、前記支持部材の固定された駆動軸を回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

前記本発明に係る駆動装置は、前記クランクアームにおける回転力を伝達する連結軸と前記駆動軸との距離が長くなる程、前記駆動手段による前記駆動軸の回転速度を減少させ、前記連結軸と前記駆動軸との距離が短くなる程、前記駆動手段による前記駆動軸の回転速度を増加させる駆動制御手段を備えるように構成してもよい。

本発明に係るクランクアームの回転半径変更方法は、クランクアームの回転により駆動軸の回転駆動力をリンクアームの往復直線運動に変換するクランク機構における当該クランクアームの回転半径変更方法であって、前記回転半径変更方法は、前記クランク機構に作用する自然の力により前記クランクアームの回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させることによって、前記クランクアームの回転半径を変更し、前記リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させることを特徴とする。

本発明は上記の通り、クランク機構に作用する自然の力を利用してクランクアームの回転中心位置を変更するため、構造が簡素で設置空間が抑制でき、連結軸の移動に必要な動力を削減できる。

本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置を自動車のワイパー装置に適用した例の概要図である。 クランクアームを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 クランクアームの回転半径とワイパーワームの揺動範囲との関係を表す概要図であり、（ａ）はクランクアームの回転半径が最小の場合、（ｂ）は回転半径が最大の場合を示す。 回転半径変更装置を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。 （ａ）は基板の平面図、（ｂ）は基板の平面図である。 係止部材を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は底面図である。 （ａ）は一方の係止部材が出力軸に係止している様子を表す平面図、（ｂ）は他方の係合片と係合切欠きとが対向した様子を表す平面図、（ｃ）は他方の係止部材がクランクアームに係合している様子を表す平面図である。 （ａ）は他方の係止部材が出力軸に係止している様子を表す平面図、（ｂ）は一方の係合片と係合切欠きとが対向した様子を表す平面図、（ｃ）は他方の係止部材がクランクアームに係合している様子を表す平面図である。 クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が０°、（ｂ）は０°から９０°になる間を示す。 クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が９０°、（ｂ）は９０°から１８０°になる間を示す。 クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が１８０°、（ｂ）は１８０°から２７０°になる間を示す。 クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が２７０°、（ｂ）は２７０°から３６０°になる間を示す。 本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置をノズル装置に適用した例を示す図である。 本発明のクランクアームの回転半径変更装置の更に他の適用例を示す第１の図である。 本発明のクランクアームの回転半径変更装置の更に他の適用例を示す第２の図である。 （ａ）はその他の実施の形態のクランクアームの回転半径変更装置の側面図、（ｂ）は図１６（ａ）のクランクアームの回転半径変更装置の平面図である。 （ａ）はその他の実施の形態のクランクアームの回転半径変更装置の側面図、（ｂ）は図１７（ａ）のクランクアームの回転半径変更装置の平面図である。 本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置の他の実施形態の説明図であり、（ａ）は同装置の平面図、（ｂ）は同装置の側面図、（ｃ）は同装置の正面図。 図１８の変更装置で採用したコロの説明図であり、（ａ）は保持器で保持されたコロの平面図、（ｂ）は当該コロの側面図、（ｃ）は当該コロの分解側面図、（ｄ）は当該コロの断面図。 （ａ）は図１９のコロを採用する場合に使用する第１の基板の平面図、（ｂ）は図１９のコロを採用する場合に使用する第２の基板の平面図。 図１９のコロを図２０の基板の内面に設置するための設置板に、当該コロを取り付けた状態の説明図であり、（ａ）（ｄ）は取付け状態の平面図、（ｂ）（ｅ）は取付け状態の側面図、（ｃ）（ｆ）はその設置板の内面に設置したときの概念図である。 係合部材の他の実施の形態の説明図であり、（ａ）は係合部材の正面図、（ｂ）はその側面図である。 図１８の変更装置において、駆動軸とホルダの基板との連結構造の一例を示した断面図。 図１８の変更装置において、図１９のコロ７に代えて市販のベアリングを採用した例の説明図であり、（ａ）はベアリングを適用した同装置の平面図、（ｂ）はベアリングを適用した同装置の側面図。 図１８の変更装置にカバーを取付けた外観図であり、（ａ）はカバー付き変更装置の平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ａ）中の矢印ＢＫ方向から同変更装置を見た図。 図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）の変更装置において、係合部材をクランクアームから離隔する向きに移動させる手段についての他の例として、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）に示すソレノイドの代わりに、モータ駆動装置を採用した例の説明図であり、図中（ａ）は当該モータ駆動装置を採用した変更装置の平面図、（ｂ）は同装置の側面図、（ｃ）は同装置の正面図。 図２６に示すモータ駆動装置の詳細説明図であり、図中（ａ）はモータ駆動装置の断面の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での断面図。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るクランクアーム１の回転半径変更装置（以下、変更装置１０という）を自動車のワイパー装置１００に適用した例の概要図である。本発明の変更装置１０は、自動車のワイパー装置１００以外にも、例えば、自動車のその他の装置、自動車以外の乗り物及び加工装置、遊戯装置等の種々の装置にも適用できる。

図１に示すように、ワイパー装置１００は例えば自動車のボディＡに設置されており、ボディＡのいずれかの部分に固定されたモータ（駆動手段）２の動力を、クランクアーム１に連結されたリンクアーム１１の往復直線運動に変換した後、ワイパーアーム１３の往復揺動に変換し、ワイパーアーム１３の先端部に接続された払拭体１４でフロントガラス１９を払拭する。

クランクアーム１は、連結軸１６によりリンクアーム１１に回転自在に連結されてホルダ（支持部材）３に支持され、モータ２の駆動軸２１に回転力を付与されたホルダ３と共に回転して、リンクアーム１１をその長さ方向に往復直線運動させる。

ワイパーアーム１３の基部には、リンクプレート１２が一体的に連結もしくは接合されている。リンクプレート１２は、ボディＡに固定されたピボット軸１７に回転自在に支持され、リンクアーム１１から直線運動を伝達されるとピボット軸１７の周りに揺動し、ワイパーアーム１３を揺動させる。

本実施の形態では、助手席側に配設されるワイパーアーム１３Ａと運転席側に配設されるワイパーアーム１３Ｂとが並設されている。各ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂに連結されている両リンクプレート１２Ａ、１２Ｂ間には、連結リンクアーム１５が架設されている。

リンクプレート１２Ａは、一端部においてリンクアーム１１にピン１８Ａで回転自在に支持され、他端部においてワイパーアーム１３Ａと一体化されてピボット軸１７ＡでボディＡに回転自在に支持されている。

リンクプレート１２Ｂは、一端部において連結リンクアーム１５にピン１８Ｂで回転自在に支持され、他端部においてワイパーアーム１３Ｂと一体化されてピボット軸１７ＢでボディＡに回転自在に支持されている。

連結リンクアーム１５は、リンクプレート１２Ｂと共にピン１８Ａで回転自在に支持されており、リンクアーム１１と共に直線運動し、リンクプレート１２Ａの揺動に連動してリンクプレート１２Ｂを回動させる。

次に、変更装置１０について説明する。図１に示すように、変更装置１０は、クランクアーム１の回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させる機能を有し、その変位によって、クランクアーム１の回転半径を変更し、リンクアーム１１の往復直線運動ストロークを変化させる。

変更装置１０の前記変位機能は、モータ２の駆動軸２１に固定されて回転力を付与されるとともに、クランクアーム１をその長さ方向に往復移動自在に支持する支持部材としてのホルダ３と、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置を変更する変更手段４と、により実現される。前記変更手段４は、電力供給源に電気的に接続された切り換え操作器２０の操作によって作動する。なお、ホルダ３の「幅方向」とは、平面視においてクランクアーム１の長さ方向に直交する方向（図において左右方向）のことを意味する。

クランクアーム１は、ホルダ３に挿通した状態で、ホルダ３に対する長さ方向の相対移動以外の移動が拘束されており、駆動軸２１の回転によってホルダ３と一体的に回転する。

図２（ａ）に示すように、クランクアーム１には駆動軸２１に挿通される挿通孔１ａが、例えばクランクアーム１の長さ方向に長く形成されている。クランクアーム１は、駆動軸２１を中心に回転し、駆動軸２１に対しクランクアーム１の長さ方向に移動する。図面では、挿通孔１ａは、クランクアーム１の長さ方向の略中点と連結軸１６との間に形成されている。

図２（ｂ）に示すように、クランクアーム１の両縁には円弧状の凸部１ｃが形成されている。したがって、ホルダ３とクランクアーム１との摩擦が軽減され、クランクアーム１の長さ方向の移動が円滑に行われる。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、クランクアーム１は、連結軸１６を介してリンクアーム１１に連結される連結部１Ａと、ホルダ３に挿通する挿通部１Ｂとからなる。連結部１Ａは、例えばＬ字状を呈し、挿通部１Ｂの一端部からから立設される側壁１ｄと、側壁１ｄからクランクアーム１の中心に向かって形成される天壁１ｅとからなる。天壁１ｅには、連結軸１６が挿入される挿入孔１ｆが形成されている。本実施の形態では連結軸１６はボールジョイントからなっている。

挿通部１Ｂと連結部１Ａの天壁１ｅとは駆動軸２１の軸線方向に離れており、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結部１Ａに近い方の端部に位置するときには、天壁１ｅとホルダ３とが平面視において重なる。この結果、クランクアーム１の回転半径を小さくすることができるとともに、変更装置１０の設置空間を抑えることができる。これは、仮に連結部１Ａがなく、挿入孔１ｆが挿通部１Ｂに形成されていると、連結軸１６とホルダ３の挿入孔１ｆ側端面との間にリンクアーム１１を配設させる必要があることから、クランクアーム１の最小の回転半径が規制されてしまうと同時に、変更装置１０の設置空間が大きくなってしまうからである。

クランクアーム１の長さ方向の移動によって、駆動軸２１が挿通孔１ａの両端部間を相対的に移動する。これにより、クランクアーム１の回転中心位置はそのクランクアーム長さ方向に変位し、クランクアーム１の回転半径は、クランクアーム１に形成された挿通孔１ａにおける駆動軸２１の位置、つまり、連結軸１６と駆動軸２１との位置関係に応じて変更される。図３（ａ）に示すように駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６寄りに位置したときには、駆動軸２１から連結軸１６までの距離（回転半径）Ｌ１が最小になるため、クランクアーム１の回転半径は最小になる。このとき、リンクアーム１１の往復直線運動の距離（ストローク）が最小になるため、両ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂが揺動し、払拭体１４Ａ、払拭体１４Ｂが払拭する領域は最小になる。

一方、図３（ｂ）に示すように駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に位置したときには、駆動軸２１から連結軸１６までの距離Ｌ１が最大になるため、クランクアーム１の回転半径は最大になる。このとき、リンクアーム１１の往復直線運動の距離（ストローク）が最大になるため、両ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂが揺動し、払拭体１４Ａ、払拭体１４Ｂが払拭する領域も最大になる。

例えば、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に移行するように、駆動軸２１と連結軸１６との距離Ｌ１が２倍になると、クランクアーム１の回転半径変更後における両ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂの揺動範囲は、変更前の揺動範囲の２倍になる。したがって、挿通孔１ａの長さ及び形成位置に応じて、駆動軸２１と連結軸１６との距離（クランクアーム１の回転半径）が変更される最大範囲が決定される。このため、挿通孔１ａの長さ及び形成位置は、両払拭体１４Ａ、１４Ｂの目標の払拭範囲によって適宜に設定される。

クランクアーム１の幅方向に対する挿通孔１ａの形成位置は問われないが、図面のように幅方向の中央に形成されている場合には、駆動軸２１がクランクアーム１及びホルダ３に偏心しないことから、これらの回転よって通過する領域が同一の大きさのクランクアーム１及びホルダ３の中では最小となるので好適である。

クランクアーム１の縁（外側面）には係合切欠き１ｂが複数形成されており、係合切り欠き１ｂには、後述の変更手段４を構成する係合部材（移動体）４１、４２の係合片４１ａ、４２ａが係合する。本実施の形態では、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、クランクアーム１の外側から係合片４１ａ、４２ａが係合切欠き１ｂに挿入するので、係合切欠き１ｂは縁に形成されている。また、係合片４１ａ、４２ａがクランクアーム１の両側に分かれて配設されているので、係合切欠き１ｂも両縁に形成されている。つまり、係合切欠き１ｂの形状・位置と係合片４１ａ、４２ａの形状・位置とは対応している。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホルダ３は例えば、駆動軸２１に取り付けられた２つのボルト２２に狭持されて固定されており、駆動軸２１に挿通された状態で駆動軸２１の軸線方向（図において上下方向）に並設される２枚の平板状の基板３１、３２と、クランクアーム１の縁に接する回転体３４とを備える。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板３１、基板３２にはそれぞれ駆動軸２１に挿通される挿通孔３１ａ、３２ａと、係合部材４１、４２の係合片４１ａ、４２ａが挿入する挿入切欠き３１ｂ、３２ｂと、回転体３４の回転軸部材３４Ａに挿入される回転軸部材孔３１ｄ、３２ｄとが所定の位置に形成されている。駆動軸２１の回転をホルダ３に確実に伝えるために、駆動軸２１の先端から軸線方向に所定区間は、対極する両端が軸線方向に切断されている。基板３１の挿通孔３１ａは駆動軸２１に嵌合されるような形状に形成されている。

回転体３４は、基板３１、３２間に介在して固定されている回転軸部材３４Ａと、回転軸部材３４Ａに回転自在に支持された回転部材３４Ｂとを備える。回転体３４は、クランクアーム１の各縁に少なくとも一つは配設されている。本実施の形態では、回転軸部材３４Ａは、１組の雄螺子と雌螺子とで構成され、適宜にワッシャー３４Ｃが配設される。

図面では、回転部材３４Ｂの外周面には全周に亘って円弧状の凹部３４ａが内向きに形成されている。ここで、回転部材３４Ｂの凹部３４ａの壁面が、ホルダ３に挿通しているクランクアーム１に接しているので、クランクアーム１は、その幅方向への移動、及び回転軸部材３４Ａの軸線方向への移動が拘束される。

回転部材３４Ｂは、例えば、ボールベアリング等の軸受けからなる。したがって、クランクアーム１の長さ方向の移動が円滑に行われる。また、例えば軸受けを構成する内輪（図示せず）と基板３１、３２との間にワッシャーを介在させて、雄螺子と雌螺子とを螺合することによって、回転部材３４Ｂの回転自在の状態を維持しつつ、基板３１、３２を強固に固定してホルダ３の構造的安定性を向上させることができる。

さらに、回転部材３４Ｂが軸受けからなることで、回転部材３４Ｂの、回転軸部材３４Ａの軸線方向のガタツキがなくなるので、回転部材３４Ｂに拘束されるクランクアーム１の、回転軸部材３４Ａの軸線方向の拘束も確実になる。ここで、クランクアーム１の凸部１ｃと回転部材３４Ｂの凹部３４ａとが嵌合すれば、クランクアーム１の回転体３４による拘束が一層確実になるので望ましい。

変更手段４は、係合片４１ａ、４２ａと係合切欠き１ｂとを切り替えて係合させることによって、駆動軸２１に対するクランクアーム１の往復移動を規制して、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置、つまりクランクアーム１の回転半径を変更する。変更手段４は、基板３１の上面に設置され、クランクアーム１をその長さ方向に係止させる係合部材４１、４２と、係合部材４１、４２をクランクアーム１から離隔する向きに移動させる双安定型自己保持ソレノイド（以下、ソレノイドという）（移動手段）４３と、ソレノイド４３をホルダ３に固定するための固定部４４と、係合部材４１、４２をクランクアーム１に係合する方向に付勢する付勢部材４５とを有する。

ソレノイド４３は、基板３１に固定された固定部４４に支持されて固定されている。固定部４４は、例えば複数（図において２つ）のＬ字形状を呈した固定部材４４Ａ、４４Ｂを備え、固定部材４４Ａ、４４Ｂは、その長さ方向がクランクアーム１の幅方向に一致した状態でクランクアーム１の長さ方向に並設されている。固定部材４４Ａ、４４Ｂはそれぞれ、底部４４ａと底部４４ａから連設される側部４４ｂとからなり、クランクアーム１の長さ方向の外側に底部４４ａが配設され、内側に側部４４ｂが配設されている。

両固定部材４４Ａ、４４Ｂは、底部４４ａで基板３１に固定され、側部４４ｂでソレノイド４３を挟んだ状態で支持している。図面では、固定部材４４Ａ、４４Ｂの底部４４ａはそれぞれ固定軸部材３４Ａの雌螺子と、基板３１とに挟まれて螺合によって固定されている。側部４４ｂには外側から所定の雄ねじ４４Ｃが嵌入して内側に突出しており、ソレノイド４３を収容するハウジング４３ｃに螺合してハウジング４３ｃを支持している。固定部材４４Ａの底部４４ａには切欠部４４ｃが形成されており、切欠部４４ｃ内に駆動軸２１が配設されている。これは、駆動軸２１と変更手段４とを集約することによってホルダ３の大きさを縮小するためである。

固定部材４４Ａ、４４Ｂ間にはＬ字形状を呈する拘束部材４６が、その長さ方向が固定部材４４Ａ、４４Ｂの長さ方向に一致した状態で配設されている。拘束部材４６は、ソレノイド４３と基板３１との間で基板３１から所定距離をおいて位置する底板４６ａと、底板４６ａから連設され、いずれか一方の固定部材４４Ａ、４４Ｂの側部４４ｂとハウジング４３ｃとの間に位置する側板４６ｂとからなり、雄ねじ４４Ｃによって支持されている。拘束部材４６の底板４６ａと基板３１との間の距離は、後述する係合部材４１、４２の挿通片４１ｂ、４２ｂの厚さに一致していることが望ましい。係合部材４１、４２の駆動軸２１の軸線方向の移動を拘束するためである。

本実施の形態では、変更手段４は、２つの係合部材４１、４２を有し、それぞれの形状と構造は同一である。一方の係合部材４１は他方の係合部材４２に平面視において１８０度回転した状態で配設されている。図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、各係合部材４１、４２は、拘束部材４６と基板３１との間に挿通する、例えば平面視矩形状の挿通片４１ｂ、４２ｂと、一端部で挿通片４１ｂ、４２ｂに連設され、クランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａと、係合片４１ａ、４２ａが形成されている端部で挿通片４１ｂ、４２ｂに連設され、ソレノイド４３の荷重を受ける伝達片４１ｃ、４２ｃとを有する。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、挿通片４１ｂ、４２ｂはその長辺方向とクランクアーム１の幅方向とが一致するように拘束部材４６と基板３１との間に挿通し、クランクアーム１の長さ方向に並設されている。固定部材４４Ａ、４４Ｂの側部４４ｂ、４４ｂ間距離が、並設された挿通片４１ｂ、４２ｂの短辺長さの総和に一致しているので、挿通片４１ｂ、４２ｂは、内側面でお互いに接し、外側面で対面する固定部材４４Ａ、４４Ｂの側部４４ｂに接するので、挿通片４１ｂ、４２ｂはクランクアーム１の長さ方向において拘束される。挿通片４１ｂ、４２ｂの厚さが、拘束部材４６の底板４６ａと基板３１との間の距離に一致していることから、挿通片４１ｂ、４２ｂは駆動軸２１の軸線方向においても拘束されるので、その長辺方向（クランクアーム１の幅方向）にのみ移動可能である。ここでは、挿通片４１ｂ、４２ｂの長辺方向の移動を円滑にするために、挿通片４１ｂ、４２ｂの両縁部に円弧状の凸部４１ｄ、４２ｄが外向きに形成されている。

挿通部４１ｂ、４２ｂが基板３１と拘束部材４６との間に挿通したときに、係合片４１ａ、４２ａはクランクアーム１の長さ方向外側に位置し、一方の係合部材４１の係合片４１ａと他方の係合部材４２の係合片４２ａとの間には所定距離が確保されている。また、係合片４１ａ、４２ａは駆動軸２１の基端部側に突出し、クランクアーム１の軸線方向に交差している。

本実施の形態では、係合片４１ａと係合片４２ａとはクランクアーム１の長さ方向に所定距離をおいて配設されているのに対して、係合切欠き１ｂはクランクアーム１の長さ方向において略同一の位置に形成されている。つまり、係合片４１ａ、４１ｂ間の位置関係と係合切欠き１ｂ、１ｂ間の位置関係は相違する。従って、２つの係合片４１ａ、４２ａが同時に係合切欠き１ｂに挿入することはない。また、係合切欠き１ｂと係合片４１ａ、４２ａとのクランクアーム１の長さ方向の位置関係によって、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置、つまり駆動軸２１と連結軸１６との距離が決定される。

係合片４１ａ、４２ａは、ホルダ３の駆動軸２１の軸線方向長さより長く形成されて、両基板３１、３２の挿入切欠き３１ｂ、３２ｂ及びクランクアーム１の係合切欠き１ｂに挿入している。係合片４１ａ、４２ａは、クランクアーム１の係合切欠き１ｂに挿入して係合すれば、ホルダ３の駆動軸２１の軸線方向長さより短くてもよい。しかしながら、本実施の形態のように、係合片４１ａが所定距離をおいた２枚の基板３１、３２の挿入切欠き３１ｂ、３２ｂに挿入した方が、係合片４１ａ、４２ａの固定状態を確実にすることができるので好ましい。

係合片４１ａ、４２ａのクランクアーム１に対向する側面には円弧状の凸部４１ｅ、４２ｅが外向きに形成されており、係合片４１ａ、４２ａとクランクアーム１との摩擦係数が軽減される。

一方、伝達片４１ｃ、４２ｃは、係合片４１ａ、４２ａとは反対向き（図において上側）に突出しており、ソレノイド４３に対向している。伝達片４１ｃ、４２ｃは一枚で構成されていてもよく、また、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、伝達片４１ｃ、４２ｃに、例えば１組のボルト・ナット等によって連結伝達片４１ｆ、４２ｆを固定して一体的に形成させることも可能である。

伝達片４１ｃ、４２ｃは、クランクアーム１の長さ方向において両固定部材４４Ａ、４４Ｂの側壁４４ｂの位置より外側に突出しており、当該突出した部分（以下、突出部分という）には付勢部材４５が設置されている。付勢部材４５は例えばばね等の弾性体で構成され、対向する突出部分間に架設され、付勢部材４５の付勢方向は挿通片４１ｂ、４２ｂの長辺方向に一致している。したがって、係合部材４１、４２の挿通片４１ａ、４２ａの長辺方向移動が円滑に行われる。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ソレノイド４３は、可動鉄心（図示せず）に接続され、同軸線状に配設された出力軸４３ａ、４３ｂを有し、出力軸４３ａ、４３ｂはその軸方向に一体的に移動する。本実施の形態では、平面視において出力軸４３ａ、４３ｂの軸線方向はクランクアーム１の長さ方向に直交し、それぞれ係合部材４１、４２の伝達片４１ｃ、４２ｃのいずれかに対向している。

出力軸４３ａ、４３ｂは、可動鉄心や固定鉄心（図示せず）を収納するハウジング４３ｃの両端面から突出し、ソレノイド４３に流れる電流の方向が切り換えられると、流れた電流に対応する向きに出力軸４３ａ、４３ｂが移動して、出力軸４３ａ、４３ｂのいずれか一方がハウジング４３ｃの端面から偏って突出する。

ソレノイド４３への電力供給は、ソレノイド４３に接続されたリード線（図示せず）が駆動軸２１に形成された貫通孔（図示せず）内に挿入され、駆動軸２１の基端部（例えばウオームギア部）に設置された銅板・銅箔等の回転接触導体（ブラシ）（図示せず）に接続されることによって行われる。接続導体は、所定の電力供給源と、上記のソレノイド４３に流れる電流の向きを切り換える切り換えスイッチ等の切り換え操作器２０を介して電気的に接続されている。

図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）を用いて変更手段４の動作を説明する。初期状態として、図７（ａ）に示すように、出力軸４３ａがハウジング４３ｃの端面から偏って突出して、係合部材４１の伝達片４１ｃに当接し、係合部材４１の係合片４１ａを係合切欠き１ｂから引き抜いた状態を想定する。このとき、付勢部材４５は付勢状態にあり、係合部材４１をクランクアーム１の幅方向内向きに付勢している。

一方、係合部材４２の伝達片４２ｃは、出力軸４３ｂの先端から離れた位置にあり、係合片４１ａと係合切欠き１ｂとが対向していることから、係合片４２ａは係合切欠き１ｂとは対向しておらず、付勢部材４５に付勢されてクランクアーム１の縁に係止している。

つまり、係合部材４１は出力軸４３ａに、係合部材４２はクランクアーム１にクランクアーム１の幅方向外向きに係止すると同時に、付勢部材４５によってクランクアーム１の幅方向内向きに付勢されているので、ホルダ３に拘束されたクランクアーム１又はホルダ３に固定された移動手段４３に拘束されて、変更手段４からの係合部材４１，４２の脱着が阻止されている。

ここで、図７（ｂ）に示すように、係合部材４２の係合片４２ａ側に形成されている係合切欠き１ｂが、クランクアーム１の長さ方向において係合部材４２の係合片４２ａと同一の位置に移動すると、係合部材４１は出力軸４３ａに係止しているので、図７（ｃ）に示すように、係合部材４２のみが付勢部材４５によってクランクアーム１の幅方向内向きに移動し、係合片４２ａが係合切欠き１ｂに挿入して係合する。この結果、クランクアーム１が係合片４１ａに係合し、クランクアーム１の長さ方向の移動が拘束される。

この状態においても、両係合部材４１、４２の変更手段４からの脱着を阻止するために、付勢部材４５が付勢状態にあることが好適である。

移動手段４の電流の流れが切り換えられると、図８（ａ）に示すように、クランクアーム１に係合している係合部材４２の伝達片４２ｃに対向する他方の出力軸４３ｂがハウジング４３ｃの端面から偏って突出した状態になり、係合片４２ａが係合切欠き１ｂから引き抜かれる。

この時、出力軸４３ａはクランクアーム１の幅方向内向きに移動するので、出力軸４３ａの先端と係合部材４１の伝達片４１ｃとが離れる。したがって、係合片４１ａは、対向するクランクアーム１の縁に係止する。

ここで、図８（ｂ）に示すように、クランクアーム１が長さ方向に移動し、係合片４１ａと、係合片４１ａに対向するクランクアーム１の縁に形成されている係合切欠き１ｂとがクランクアーム１の長さ方向において同一の位置になるとき、図８（ｃ）に示すように、係合片４１ａは付勢部材４５の付勢力によって係合切欠き１ｂに挿入し、クランクアーム１に係合する。

次に、変更手段４が設置されていないと想定した場合のワイパー装置１００の動作を説明する。説明を容易にするために、ホルダ３は図示しない。駆動手段２の駆転軸２１の回転によるクランクアーム１の回転に連動してリンクアーム１１、ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂが往復運動をするので、クランクアーム１の１回転は、リンクアーム１１、ワイパーアーム１３の１往復に相当する。

クランクアーム１とリンクアーム１１とが連結軸１６を介して回転自在に連結されていることから、クランクアーム１はリンクアーム１１に対して連結軸１６を中心に回転する。つまり、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θは連結軸１６を頂点として０°〜３６０°まで変化する。

クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが０°（３６０°）の場合、クランクアーム１とリンクアーム１１とが同軸線状になって、ピン１８Ａと連結軸１６との間に駆動軸２１が位置し、クランクアーム１の回転半径が最小となっている。

駆動手段２が駆動され、クランクアーム１が時計回りに回転し始めると、図９（ｂ）に示すように、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に引っ張られるので、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部に移動するようにクランクアーム１がその長さ方向に移動する。これにより、クランクアーム１の回転中心位置はクランクアーム長さ方向（具体的には駆動軸２１が連結軸１６から相対的に離れる方向）に変位し、クランクアーム１の回転半径が大きくなっている。

図１０（ａ）に示すように、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが９０°になるとき、クランクアーム１の回転半径は最大となっている。クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが１８０°になるまでの間では、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に押されるので、図１０（ｂ）に示すように、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部に移動するようにクランクアーム１がその長さ方向に移動する。これにより、クランクアーム１の回転中心位置はクランクアーム長さ方向（具体的には駆動軸２１が連結軸１６に相対的に近づく方向）に変位し、クランクアーム１の回転半径が小さくなる。

図１１（ａ）に示すように、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが１８０°の場合、クランクアーム１とリンクアーム１１とが同軸線状になって、ピン１８Ａと駆動軸１６の間に連結軸２１が位置し、クランクアーム１の回転半径が最小となっている。クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが２７０°になるまでの間では、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に引っ張られるので、図１１（ｂ）に示すように、クランクアーム１は再度、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部に移動するように長さ方向に移動し、クランクアーム１の回転半径が大きくなる。

その後、同様に図１２（ａ）に示すように、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが２７０°になるとき、クランクアーム１の回転半径は最大となっている。クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが３６０°（０°）になるまでの間、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に押されるので、図１２（ｂ）に示すように、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部に移動するように、クランクアーム１が長さ方向に移動し、クランクアーム１の回転半径が小さくなる。その後、クランクアーム１は同様の動作を繰り返す。

このように、本適用例の変更装置１０では、リンクアーム１１を介して伝達される抵抗力の影響で、クランクアーム１は、駆動軸２１よりも下側で連結軸１６を下方に移動させる際、及び、駆動軸２１よりも上側で連結軸１６を上方に移動させる際に、挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部を、駆動軸２１に接近する方向に移動させる。また、駆動軸２１よりも下側で連結軸１６を上方に移動させる際、及び、駆動軸２１よりも上側で連結軸１６を下方に移動させる際に、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部を、駆動軸２１に接近する方向に移動させる。

挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部が駆動軸２１に当接すると、クランクアーム１の回転半径が最大となり、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部が駆動軸２１に当接すると、クランクアーム１の回転半径が最小となる。つまり、クランクアーム１は、駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する度に、回転半径が最大となる位置と、最小となる位置との間で２回の往復移動を行う。

この往復移動を規制して、駆動軸２１を中心としたクランクアーム１の回転半径を固定することで、リンクアーム１を往復直線運動させるためのクランクアーム１の回転運動を用いて、クランクアーム１の回転半径を変更することが可能となる。この現象を利用して、クランクアーム１の回転半径を変更する場合には、リンクアーム１１を介して伝達する際の抵抗力が大きいことが好ましく、本適用例の自動車のワイパー装置１００等に最適である。

本適用例では、クランクアーム１が駆動手段２によって１回転して長さ方向の移動を２往復行う際に、上述した変更手段４を作動させると、係合片４１ａ、４２ａの位置と係合切欠き１ｂの位置とによって定められるクランクアーム１の回転半径に変更することができる。切り換え操作器２０によってクランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａを選択することができるので、外部から自動的にクランクアーム１の回転半径を変更することができる。

クランクアーム１の回転半径を変更するためには、付勢部材４５の付勢力による係合片４１ａまたは係合片４２ａとクランクアーム１との係合を解除するのみであるので、クランクアーム１の回転半径を変更する動力は小さい。また、ホルダ３に設置された変更手段４によってクランクアーム１の回転半径を変更することができるので、クランクアーム１の回転半径を変更するための設置空間を小さく抑えることができる。

また、駆動手段２の動力をリンクアーム１１へ伝達する既存のクランク機構と変更装置１０とを交換すれば、リンクアーム１１による動力伝達を行う既存のリンク機構を利用できるので経済的である。

また、切り換え操作器２０の操作で変更手段４を作動させるのに合わせて、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を変更することにより、駆動手段２に過負荷を生じさせずに払拭体１４による単位時間当たりの払拭回数を増加させることが可能となる。具体的には、クランクアーム１による回転力の伝達位置である連結軸１６と駆動軸２１との距離が長くなる程、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を減少させ、連結軸１６と駆動軸２１との距離が短くなる程、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を増加させることで、駆動手段２の負荷の大幅な増加を抑えつつ、リンクアーム１１の往復運動回数を増加させることができる。例えば、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態に移行して駆動軸２１と連結軸１６との距離Ｌ１が１／２倍になるのに伴い、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を２倍に増加させることで、駆動手段２の負荷をそのままに、単位時間当たりの払拭体１４の払拭回数を２倍に増加させることができる。

（実施の形態２）
図１３は本発明に係るクランクアーム１の回転半径変更装置１０をノズル装置２００に適用した例を示す図である。同図において、実施の形態１と共通する部分については、同一の名称・符号を用い、説明を省略する。

図１３に示す本適用例のノズル装置２００は、自動車のフロントガラスに水を吹き付ける人工降雨装置であり、変更装置１０と、ホースに接続されて水を噴射させるノズル６１と、ノズル６１を移動させるための可動枠体６２と、可動枠体６２の移動方向を規制するレール６３と、クランクアーム１と可動枠体６２とを連結するリンクアーム１１とを備える。

レール６３は、その長さ方向が水平方向と一致するように配設されて、互いが連結されている。レール６３は同一規格の一対のアングル（等辺アングル又は不等辺アングル）からなり、それぞれのアングルの側板が外側に、底板が内側に配設されている。レール６３の側板の内面には、可動枠体６２を誘導するガイド部６４が、レール６３の長さ方向に形成されている。本実施の形態では、ガイド部６４は丸棒からなっているが適宜に設定される。

可動枠体６２は、ガイド部６４に沿って移動自在にするための滑車６２１を備える。可動枠体６２は、レール６３の備える一対のガイド部６４に滑車６２１を嵌め合わせ、ノズル６１の設置される平面が水平面に交差するように、レール６３の長さ方向に直線運動自在に載置されている。

変更装置１０は、クランクアーム１の回転面が水平面に交差するように、レール６３の一端部に配設されたモータ２の駆動軸２１にホルダ３を支持されている。リンクアーム１１は、一端部で連結軸１６によりクランクアーム１に回転自在に支持され、他端部でピン１８Ａを介して可動枠体６２に回動自在に連結されている。

本実施の形態では、運転席側に配設される可動枠体６２Ａ、６２Ｂ、ノズル６１Ａ、６１Ｂと助手席側に配設される可動枠体６２Ｃ、ノズル６１Ｃとが並設されている。可動枠体６２Ａ，６２Ｂ間、及び、可動枠体６２Ｂ，６２Ｃ間には連結リンクアーム６５が架設されて、各可動枠体６２Ａ〜６２Ｃが連結されている。

図面では、可動枠体６２Ｃとクランクアーム１とがリンクアーム１１を介して連結されており、クランクアーム１の回転に伴って可動枠体６２Ｃが往復直線運動を行う。したがって、可動枠体６２Ｃの往復直線運動に連動して可動枠体６２Ａ、６２Ｂが往復直線運動を行う。

変更手段４が作動していないとき、クランクアーム１は１回転する間に長さ方向に１往復移動する。これは、クランクアーム１の回転面が水平面に交差し、滑車６２１とガイド部６４とを用いて可動枠体６２が移動することから可動枠体６２が移動する際にほとんど抵抗が生じないので、クランクアーム１に作用する軸力がほとんどないからである。

すなわち、図９（ｂ）に示すように、クランクアーム１が水平面の上側を回転しているとき（連結軸１６が駆動軸２１より下側に位置するとき）は、クランクアーム１が自重で下向きに移動（落下）して、図１０（ａ）に示すように、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に位置し、図１１（ｂ）に示すように、水平面の下側を回転しているとき（連結軸１６が駆動軸２１より上側に位置するとき）も、クランクアーム１の自重で下向きに移動して駆動軸２１が連結軸１６寄りの端部に位置する。

また、クランクアーム１の回転に伴って、リンクアーム１１はピン１８Ａを中心に揺動する。したがって、クランクアーム１はリンクアーム１１の自重によっても下向きに移動する。具体的には、連結軸１６が駆動軸２１より下側に位置するときは、図９（ｂ）に矢印で示すようにリンクアーム１１の自重で下向きに移動して駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に位置し、連結軸１６が駆動軸２１より上側に位置するときも図１２（ｂ）に矢印で示すようにクランクアーム１の自重で下向きに移動して駆動軸２１が連結軸１６寄りの端部に位置する。

このように、本適用例では、クランクアーム１を垂直回転あるいは水平方向に対して斜めに回転させると、クランクアーム１及びリンクアーム１１に働く重力の影響により、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側又は下側に位置させたクランクアーム１が、下方に移動する。このため、クランクアーム１は、駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する間に、連結軸１６を駆動軸２１よりも下側に移動させる際に１回目、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側に移動させる際に２回目の下方に向けた移動を行う。

１回目の下方へのクランクアーム１の移動では、挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に駆動軸２１が当接して、クランクアーム１の回転半径が最大となる。また、２回目の下方へのクランクアーム１の移動では、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部に駆動軸２１が当接して、クランクアーム１の回転半径が最小となる。つまり、クランクアーム１は、駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する度に、回転半径が最大となる位置と、最小となる位置との間で１回の往復移動を行う。

この往復移動を規制して、駆動軸２１を中心としたクランクアーム１の回転半径を固定することで、リンクアーム１を往復直線運動させるためのクランクアーム１の回転運動を用いて、クランクアーム１の回転半径を変更することが可能となる。この現象を利用して、クランクアーム１の回転半径を変更する場合には、リンクアーム１１を介して動力を伝達する際の抵抗力が小さいことが好ましい。

本適用例では、上述した変更手段４を作動させると、係合片４１ａ、４２ａの位置と係合切欠き１ｂの位置とによって定められるクランクアーム１の回転半径に変更することができる。切り換え操作器２０によってクランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａを選択することができるので、外部から自動的にクランクアーム１の回転半径を変更することができる。

上記実施の形態１では、クランクアーム１を垂直回転あるいは水平方向に対して斜めに回転させることから、上記実施の形態２と同様に、クランクアーム１及びリンクアーム１１に働く重力の影響で、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側又は下側に位置させたクランクアーム１を、下方に移動させようとする力が働く。但し、リンクアーム１１を介して働く抵抗力が上記実施の形態２と比べて大きい場合は、この抵抗力によりクランクアーム１の下方への移動が阻害される虞がある。

抵抗力の影響は、クランクアーム１の回転数が多いほど大きくなる。これは、リンクアーム１１を介して伝達される抵抗力に抗してクランクアーム１が回転運動させられており、この抵抗力の影響をそれほど受けずにクランクアーム１が垂直方向に移動できるクランクアーム１の回転位置が制限されるため、回転速度が速すぎるとクランクアーム１が下方に十分に移動する前に、再び抵抗力の影響を大きく受ける回転位置までクランクアーム１が回転してしまうためであると考えられる。

このため、スプリングなどの付勢部材を用いて、クランクアーム１を常時下側に付勢して、クランクアーム１の下方への移動を確実に行えるようにしてもよい。クランクアーム１の下方への付勢は、リンクアーム１１を介して行うことが好ましい。これは、駆動軸２１を中心として回転運動を行うクランクアーム１に付勢部材を取り付ける場合には、ホルダ３や駆動軸２１との接触を避けるように付勢部材の配置や取り付けの構造が制限されるのに対し、リンクアーム１に付勢部材を取り付ける場合には、このような制限がないからである。

以下、付勢部材を用いてクランクアーム１を下方へ付勢する変更装置１０の他の適用例を説明する。

（実施の形態３）
図１４及び図１５は、本実施形態のワイパー装置１００での変更装置１０の構成及び動作を示す概要図である。図１４（ａ）はクランクアーム１とリンクアーム１１との角度が０°から９０°になる間、（ｂ）は９０°の状態を示す。また、図１５（ａ）はクランクアーム１とリンクアームとの角度が１８０°から２７０°になる間、（ｂ）は２７０°の状態を示す。

本実施形態の変更装置１０は、上記実施の形態１の変更装置１０が、リンクアーム１１とボディＡとに架設された付勢部材５を備える構成を有する。付勢部材５は、例えばばね等の弾性体で構成され、リンクアーム１１の長さ方向の中央よりクランクアーム１側の部分に一端を、他端をほぼ同位置でリンクアーム１１よりも下側に位置するボディＡにそれぞれ連結されて、リンクアーム１１を下方に向けて常時付勢している。以下、変更手段４が作動していないと想定した場合のワイパー装置１００の動作を説明する。

図１４（ａ）に示すように、角度が０°から９０°まで時計回りに回転するクランクアーム１は、クランクアーム１並びにリンクアーム１１に働く重力、リンクアーム１１の引張力、及び付勢部材５の付勢力により、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部を駆動軸２１に接近させるように移動し、クランクアーム１の回転半径が大きくなる。図１４（ｂ）に示すように、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部が駆動軸２１に当接すると、クランクアーム１の回転半径が最大となる。

また、図１５（ａ）に示すように、角度が１８０°から２７０°まで時計回りに回転するクランクアーム１は、リンクアーム１１の引張力により、クランクアーム１並びにリンクアーム１１に働く重力及び付勢部材５の付勢力に抗して、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部を駆動軸２１に接近させるように移動し、クランクアーム１の回転半径が大きくなる。

リンクアーム１１に対するクランクアーム１の角度が２７０°に近づくと、付勢部材５の付勢力が増大すると共に、クランクアーム１並びにリンクアーム１１に働く重力及び付勢部材５の付勢力に抗してクランクアーム１を上方に移動させようと働くリンクアーム１１の引張力の影響が小さくなり、図１５（ｂ）に示すように、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部が駆動軸２１に当接するまで、クランクアーム１が下方に移動する。

このように、本適用例でも、実施の形態２の場合と同様に、クランクアーム１が駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する間に、連結軸１６を駆動軸２１よりも下側に移動させる際に１回目、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側に移動させる際に２回目の下方に向けた移動を行わせ、クランクアーム１の回転半径を最大と最小との間で確実に変化させることができる。従って、変更手段４を作動させると、係合片４１ａ、４２ａの位置と係合切欠き１ｂの位置とで定められるクランクアーム１の回転半径に変更することができる。

なお、付勢部材５によりクランクアーム１に働かせる付勢力は適宜設定でき、例えば、クランクアーム１が角度が１８０°から２７０°まで時計回りに回転する際に、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部を駆動軸２１に接近させずにそのまま下方に移動するように、付勢力を働かせてもよい。また、付勢部材５の取付位置も、リンクアーム１１を介してクランクアーム１に十分な付勢力を働かせることができるよ
うに、適宜設定できる。

（実施の形態４）
図１８は、本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置の他の実施の形態の説明図である。同図において、実施の形態１と共通する部分については、同一の名称・符号を用い、説明を省略する。

＜回転部材３４Ｂについて金属製軸受けの採用による強度向上＞
図１８の変更装置１０では、実施の形態１で説明した回転部材３４Ｂの一例として、ボールベアリング等の金属製の軸受けを採用することにより、回転部材３４Ｂの強度向上を図っている。かかる金属製の軸受けは、その内輪の内周面を回転軸部材３４Ａの外周面に固定し、その外輪の外周面がクランクアーム１の縁に接して回転できるように構成してある。

＜軸受け３４Ｂ−１の採用に伴う複数のコロ７の導入＞
また、図１８の変更装置１０においては、前記軸受け３４Ｂ−１の採用に伴い、回転軸部材３４Ａ軸線方向へのクランクアーム１の移動を拘束する構成として、第１及び第２の基板３１、３２の内面（クランクアーム１との対向面）に図１９のコロ７を複数設け、これらのコロ７外周面の一部がクランクアーム１の表裏面側からクランクアーム１に接触する構成を採用した。回転部材３４としての軸受けの外輪の外周面は凹部のないフラットな円弧面であるため、その軸受けだけで回転軸部材３４Ａ軸線方向へのクランクアーム１の移動を拘束することは困難だからである。

第１の基板３１に設けた複数のコロ７は、図１８（ａ）（ｂ）のようにクランクアーム長さ方向（矢印Ｙ方向）に沿って並べて配置してある。この点は第２の基板３２に設けた複数のコロ７についても同様である。各基板３１、３２の複数のコロ７のうち、クランクアーム１の先端側に位置するコロ７（７Ａ）は、クランクアーム１の幅方向ほぼ中央部に接触するように設けている。一方、クランクアーム１の後端側に位置するコロ７（７Ｂ、７Ｂ）は、クランクアーム１１の幅方向に並べて２つ配置することで、クランクアーム１の挿通孔１ａの両縁部に接触するように設けている。これは、コロ７（７Ｂ、７Ｂ）がクランクアーム１の挿通孔１ａを避けて、確実にクランクアーム１に接触できるようにするためである。

図１９は、図１８の変更装置１０で採用したコロ７の説明図である。

同図のコロ７は円柱形状で、上下の保持器７１、７２によって回転可能に保持されている。上側の保持器７１は、コロ７の径方向約上半分を収容するための凹部７１Ａと、この凹部７１Ａの底からコロ７の外周面を外部に露出させるための開口部７１Ｂと、コロ７の軸（以下、コロ軸７０という）を回転可能に支持する軸受け溝７１Ｃとを備えて構成される。一方、下側の保持器７２は、コロ７の径方向約下半分を収容するための凹部７２Ａを備えている。

そして、上側の保持器７１の凹部７１Ａと下側の保持器７２の凹部７２Ａとを互いに対向させ、その両凹部７１Ａ、７２Ａ間にコロ７を配置した状態で、上下の保持器７１、７２を図示しない固定手段で固定することにより、上下の保持器７１、１２は、一体化される。これにより、コロ７は、コロ軸７０を中心として回転可能に保持され、そのコロ外周面の一部が上側の保持器７１の開口部７１Ｂから外部に露出する。

図２０は、図１９のコロ７を採用する場合に使用する第１及び第２の基板３１、３２の平面図である。

図２０の基板３１、３２には、コロ７とその上側の保持器７１を挿入するための複数の窓８が開設されており、これらの複数の窓８はいずれも基板３１、３２の表裏面を貫通するように形成してある。

図２１は、図１９のコロ７を図２０の基板３１、３２の内面に設置するための設置板８Ａ、８Ｂに、当該コロ７を取り付けた状態の説明図である。

図２１の設置板８Ａ、８Ｂには、同図（ｃ）（ｆ）のように、図２０の窓８と対応するコロ取付け用凹部８０を複数形成してある。そして、その各コロ取付け用凹部８０にコロ７の下側の保持器７２を圧入で嵌め込むことによって、当該コロ７は、設置板８Ａ、８Ｂに一体に取り付けられるようになっている。コロ７を設置板８Ａ、８Ｂに取り付ける方式としては、前記のような圧入による嵌め込みとは別の方式を採用してもよい。

コロ７を取り付けた前記設置板８Ａは、コロ７とその上側の保持器７１を基板３１の窓８に挿入した状態で、同基板３１にネジ止め固定される。これにより、コロ７外周面の一部（上側の保持器７１Ａの開口部から露出している部分）が窓８から露出し、クランクアーム１に接触できるようになる。

コロ７を取り付けた設置板８Ｂも、先に説明した設置板８Ａと同様に、基板３２に固定される。以上のようにして２つの設置板８Ａ、８Ｂがそれぞれの基板３１、３２に取り付けられると、第１の基板３１のコロ７と第２の基板３２のコロ８は、図２１（ｃ）（ｆ）及び図１８（ｂ）のように対向して配置され、クランクアーム１の表裏両面側から当該クランクアーム１にコロ７外周面の一部が接触する。この接触によって回転軸部材３４Ａ軸線方向へのクランクアーム１の移動が拘束される。

＜コロ７とベアリングＢＲの比較＞
前記コロ７に代えて図２４のように市販のベアリングＢＲを採用することもできる。しかし、変更装置１０全体のコスト低減と薄型化を図るならば、コロ７を採用するのが好適である。コロ７とこれと同程度の耐荷重仕様のベアリング（市販品）とを比較すると、コロ７の方が、小径で基板３１、３２の厚み方向に嵩張らないし、部品点数も少なく安価だからである。

＜基板３１、３２の強度向上＞
図１８の変更装置１０においては、図５に示す基板３１、３２の挿入切欠き３１ｂ、３２ｂに代えて、その挿入切欠き３１ｂ、３２ｂと同じ方向性の長孔３１ｆ、３２ｆ（図２０（ａ）（ｂ）参照）を採用した。挿入切欠き３１ｂ、３２ｂや、長孔３１ｆ、３２ｆに直角に作用する曲げ力に対する基板３１、３２の強度は、長孔３１ｆ、３２ｆの方が強いため、長孔３１ｆ、３２ｆの採用によって基板３１、３２全体の強度向上を図ることができる。

＜係合部材４１、４２の動作のスムーズ化＞
図１８の変更装置１０においては、図６に示す係合部材４１、４２の他の実施の形態として、図２２に示す係合部材４１、４２を採用した。

図２２の係合部材４１、４２は、基板３１、３２の長孔３１ｆ、３２ｆ（図１８（ａ）と図２０（ａ）（ｂ）参照）に挿入されてクランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａと、係合片４１ａ、４２ａに一体に形成されてソレノイド４３の荷重を受ける伝達片４１ｃ、４２ｃと、係合片４１ａ、４２ａに取り付けられた回転体４１ｇ、４２ｇとからなる。

図２２の係合部材４１、４２も、図６の係合部材４１、４２と同様に、基板４１、４２の長孔３１ｆ、３２ｆ（図６の係合部材４１、４２では挿入切欠き３１ｂ、３２ｂ）に沿ってスライドでき、その係合片４１ａ、４２ａがクランクアーム１の係合切欠き１ｂ、１ｂに係合することで、クランクアーム１をその長さ方向に係止させる。なお、図２２の係合部材４１、４２は、係合片４１ａ、４２ａの端部に設けた凸部４１ｈ、４２ｈ側がクランクアーム１の係合切欠き１ｂ、１ｂに係合する構造になっているが、凸部４１ｈ、４２ｈのない形状でもよい。

前記係合部材４１、４２の回転体４１ｇ、４２ｇは、２枚の基板３１、３２間に配置される。そして、前記のように係合部材４１、４２が長孔３１ｆ、３２ｆに沿ってスライドするとき、この回転体４１ｇ、４２ｇは、両基板３１、３２の内面に接触しながら回転することによって、係合部材４１、４２のスライド動作を安定させる役割と円滑にする役割を果たし、係合部材４１、４２のスライド動作をスムーズなものにする。

前記係合部材４１、４２の回転体４１ｇ、４２ｇとしては、例えば金属製のボールベアリングや、それ以外の転がり軸受けを採用することができ、また、図１９に示すコロ７を採用することもできる。

＜付勢部材４５の分離＞
図１８の変更装置１０では、更に図４に示す付勢部材４５の他の実施の形態として、図１８に示すように、係合部材４１、４２ごとにその近傍に対応するキックバネ４５Ａ、４５Ｂを配置し、その各キックバネ４５Ａ、４５Ｂによって２つの係合部材４１、４２を個別に付勢する構成を採用した。なお、前記キックバネ４５Ａ、４５Ｂによる係合部材４１、４２の付勢方向などについては、図４に示す一つのばねからなる付勢部材４５と同様であるため、その詳細説明は省略する。

＜駆動軸２１とホルダ３の基板３１、３２との連結構造＞
図２３は、図１８の変更装置１０において、駆動軸２１とホルダ３の基板３１、３２との連結構造の一例を示した断面図である。

図２３の連結構造では駆動軸２１の端部に段差２１Ａ、２１Ｂを２段形成している。また、上下の段差２１Ａ、２１Ｂ間は、実施の形態１で説明した駆動軸２１（図４参照）と同じく、駆動軸２１の対極する外周両側を軸線方向に切断した形状とし（以下、この形状部分を第１の切断形状部２１Ｃという）、上段の段差から駆動軸２１の先端までは、同様に切断した形状（以下、この形状部分を第２の切断形状部２１Ｄという）と雄ねじ２１Ｅとを連続して形成してある。さらに、図２０（ａ）（ｂ）のように、第１の基板３１の挿通孔３１ａは、前記第１の切断形状部２１Ｃの径方向断面形状に合わせて形成し、第２の基板３２の挿通孔３２ａは、前記第２の切断形状部２１Ｄの径方向断面形状に合わせて形成してある。

駆動軸２１とホルダ３を連結する作業は、駆動軸２１の第２の切断形状部２１Ｄを第２の基板３２の挿通孔３２ａ（図２０（ｂ）参照）に嵌め込む作業、駆動軸２１の第１の切断形状部２１Ｃを第１の基板３１の挿通孔３１ａ（図２０（ａ）参照）に嵌め込む作業、及び、上下の基板３１、３２間にこれらを連結するスペーサ２２Ｆを介在させる作業を行った後、駆動軸２１の雄ねじ２１Ｅにナット２２Ｇを取り付け締め付ける。これにより、第１の基板３１がナット２２Ｇの締め付け力で駆動軸２１の上段２１Ａに固定され、駆動軸２１とホルダ３が堅固に連結し一体化される。

＜異物の混入防止＞
図２５は、図１８の変更装置１０にカバーＣ１〜Ｃ４を取付けた外観図である。図２５において、第１のカバーＣ１は、ソレノイド４３、付勢部材４５としてのキックバネ４５Ａ、４５ｂ及び基板３１の長孔３１ｆ（図１８参照）を覆う形状になっていて、ソレノイド４３やばね４５Ａに塵埃、水等の異物が直接接触するのを防止する役割と、長孔３１ｆから装置１０内部に異物が入り込むのを防止する役割を果たしている。また、第２のカバーＣ２は、第１と第２の基板３１、３２間にできる外周の隙間を覆うことにより、その外周の隙間から装置１０内部へ異物が入り込むのを防止している。第３のカバーＣ３は、クランクアームの往復移動に追従して伸縮可能な蛇腹形状になっていて、クランクアーム１の後端側外周を覆うことにより、クランクアーム１の後端側から基板３１、３２間の隙間を通じて装置１０内部に異物が入り込むのを防止している。第４のカバーＣ４は、基板３１、３２間から出没するクランクアーム１の先端側を覆うようになっている。また、図示は省略するが、塵埃や水などの浸入を確実に防止するため、更に基板３１、３２全体を覆うゴムなどによる保護カバーを取り付けても良い。

（実施の形態５）
図２６は、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）の変更装置１０において、係合部材４１、４２をクランクアーム１から離隔する向きに移動させる手段についての他の例として、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）に示すソレノイド４３の代わりに、モータ駆動装置４３０を採用した例の説明図である。

図２６において、モータ駆動装置４３０は、図２７に示す小型のモータＭ、モータＭの回転数を減速する減速ギアＤＧ、減速ギアＤＧに連結されたピニオンＰ、ピニオンＰに係合するラックＲ、並びに、これらを収容するハウジング４３Ｃから構成されている。

モータＭの回転力は、減速ギアＤＧを介してピニオンＰに伝達され、ピニオンＰの回転によりラックＲは直線移動する。その直線移動の方向は、係合部材４１、４２をクランクアーム１から離隔する向きである。

また、ラックＲは、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）に示すソレノイド４３の出力軸４３ａ、４３ｂと同様に、クランクアーム１の長さ方向に直交するように設けられており、そのラック両端Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ係合部材４１、４２の伝達片４１ｃ、４２ｃのいずれかに対向するように構成してある。この点も図１８（ａ）などのソレノイド４３の出力軸４３ａ、４３ｂと同様である。

ピニオンＰとラックＲの各ギアどうしの噛み合わせについて説明すると、図２６のモータ駆動装置４３０では、図２７（ａ）（ｂ）のようにラックＲの一部のみにピニオンＰのギアと噛み合うギアＧを設ける構成の採用により、ラックＲが所定距離移動した後は、ピニオンＰとラックＲの各ギアどうしの噛み合わせがフリーとなって、ピニオンＰが空転するように構成してある。

前記のような空転機構の採用により、モータＭには過負荷がかからず、モータＭの寿命が延びる、及び、ピニオンＰやラックＲのギア破損を防止できる等、モータ駆動装置４３０の信頼性、耐久性の向上を図ることができる。

図２６（ａ）は、ラックＲが右側に最大に直線移動したときの状態を示している。この図２６（ａ）のラックＲが左側へ直線移動するときの係合部材４１、４２の動作形態などは、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）において、ソレノイド４３の出力軸４３ａがハウジング４３ｃから左側へ突出するときの係合部材４１、４２の動作形態などと同様である。また、そのように左側へ直線移動した図２６（ａ）のラックＲが同図（ａ）のように右側へ最大に直線移動するときの係合部材４１、４２の動作形態などは、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）において、ソレノイド４３の出力軸４３ｂがハウジング４３ｃから右側へ突出するときの係合部材４１、４２の動作形態などと同様であるため、その詳細説明は省略する。

＜モータ駆動装置４３０とソレノイド４３との比較＞
モータ駆動装置４３０は、図１８（ａ）などのソレノイド４３に比べて、部品点数は増加するものの、係合部材４１、４２を移動させるストロークの調整が容易である。また、その係合部材４１、４２を移動させる力はモータ駆動装置４３０の方が強く、かつ、モータ駆動装置４３０は係合部材４１、４２を移動させた後の状態を強くキープできることから、モータ駆動装置４３０の方が好適である。

（その他の実施の形態）
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

なお、実施の形態１、２では、クランクアーム１の長さ方向において、係合切欠き１ｂ、１ｂが略同一の位置、係合片４１ａ、４２ａが異なる位置であるが、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、係合片５１ａ、５１ａが一の係合部材５１に形成され、クランクアーム１'の両縁側でクランクアーム１の長さ方向において同一の位置に配設されて、係合切欠き１'ｂがクランクアーム１の長さ方向において異なる位置に配設されるようにすることも可能である。また、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、クランクアーム１'と係止部材５１とを組み合わせて、クランクアーム１'の長さ方向において、係合切欠き１ｂ'が異なる位置、係合片４１ａ、４２ａも異なる位置とすることも可能である。

また、実施の形態１、２では、クランクアーム１の回転半径は最大と最小の２段階で変更できるが、これに限るものではなく、例えば最大、中間、最小と３段階でも、さらには４段階以上にも変更することも可能である。この場合、変更手段４又は係合切欠き（被係合部）１ｂを増設する。さらに、増設された変更手段４の電力供給源として例えば乾電池等を用いてホルダ３に設置し、リモコン操作で変更手段４を作動させてもよい。

上記各実施の形態では、クランクアーム１を移動自在に保持するために、クランクアーム１とホルダ３との摩擦抵抗を少なくすることが好ましい。例えば、クランクアーム１を箱型のホルダ３で移動自在に保持する場合は、金属よりも摩擦抵抗の小さなプラスチックでホルダ３を構成することが好ましい。また、クランクアーム１とホルダ３との摩擦抵抗をより小さくするために、上述のように回転体あるいはベアリングを用いる他に、クランクアーム１と接するホルダ３の４隅を丸形にしてもよい。

１………クランクアーム
１Ａ……連結部
１Ｂ……挿通部
１ａ……挿通孔
１ｂ……係合切欠き（被係合部）
１ｆ……挿入孔
２………モータ（駆動手段）
３………ホルダ（支持部材）
４………変更手段
１０……クランクアームの変更装置
１１……リンクアーム
１２，１２Ａ，１２Ｂ…リンクプレート
１３，１３Ａ，１３Ｂ…ワイパーアーム
１５……連結リンクアーム
１６……連結軸
２１……駆動軸
３１……基板（第１の基板）
３１ａ…挿通孔
３１ｂ…挿入切欠き
３２……基板（第２の基板）
３２ａ…挿通孔
３２ｂ…挿入切欠き
３４……回転体
４１……係合部材
４１ａ…係合片（係合部）
４１ｂ…挿通片
４１ｃ…伝達片
４１ｆ…連結伝達片
４２……係合部材
４２ａ…係合片（係合部）
４２ｂ…挿通片
４２ｃ…伝達片
４２ｆ…連結伝達片
４３……双安定型自己保持ソレノイド（移動手段）
４３ａ…出力軸
４３ｂ…出力軸
４４……固定部
４５，５……付勢部材
４６……拘束部材
１００…ワイパー装置
Ａ………ボディ
θ………クランクアームとリンクアームとの角度

【書類名】明細書
【発明の名称】クランクアームの回転半径変更装置と該変更装置を備えた駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクアームの回転半径変更装置と該変更装置を備えた駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク機構は、モータ等の駆動手段の回転駆動力を、クランクアームに連結されたリンクアームの往復直線運動に変換する。
【０００３】
リンクアームの往復直線運動の範囲（ストローク）は、クランクアームとリンクアームとの連結軸と、クランクアームの回転中心との距離によって定まるクランクアームの回転半径に起因する。このため、クランクアームの回転中に上記連結軸の位置を移動させてクランクアームの回転半径を可変するクランクアームの回転半径変更装置が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００４】
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】
特開２００６−１６１９９９号公報（段落０００９〜００１７、段落００２９、図１、図２）
【特許文献２】
特開２００５−８０９９３号公報（段落００４９〜００６７、図２〜４）
【特許文献３】
特表２００１−５１９６９０号公報（第９頁第２４行目〜第１１頁第１７行目、図２）
【特許文献４】
特開平１０−１６９７４５号公報（段落００１１〜００１５、図１〜４）
【特許文献５】
実開平３−１２５６５５号公報（第９頁第１０行目〜第１１頁第１７行目、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載のクランクアームの回転半径変更装置は、連結軸の位置を拘束する面が形成されたガイド部材を具備し、ガイド部材によって回転半径を変更する。しかし、ガイド部材は、クランク部材に対向し、クランク部材から離れて独立して設置されるため、設置するための空間が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献３〜５に記載の回転半径変更装置は、クランク部材を回転させる駆動装置とは別の駆動装置を用いて連結軸を強制的に移動させることで、回転半径を変更する。クランク部材、連結軸及びリンクアームの軸線上には大きな軸力が作用するので、クランク部材が回転し、リンクアームが往復直線運動しているときに、連結軸を強制的に移動させるには大きな動力を必要とする他、軸力に逆らって装置を作動させるので装置が故障し易いという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は斯かる課題に鑑みてなされたもので、クランクアームの回転半径を変更し、リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させるのにあたり、クランク機構に作用する自然の力を利用してクランクアームの回転中心位置を変更して連結軸との距離を可変することによって、必要な動力を削減し、構造を簡素にし、設置空間を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置は、クランクアームの回転により駆動軸の回転駆動力をリンクアームの往復直線運動に変換するクランク機構における当該クランクアームの回転半径変更装置であって、前記回転半径変更装置は、前記駆動軸に固定されて回転力を付与されるとともに、前記クランクアームを往復移動自在に支持する支持部材と、前記クランクアームの往復移動を規制して、前記支持部材に前記クランクアームを固定する固定位置を変更する変更手段と、からなり、前記変更手段は、前記支持部材に移動自在に支持された移動体と、前記移動体を前記クランクアームに係合する方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記クランクアームとの係合の解除方向に、前記移動体を移動させる移動手段とを備え、前記クランクアームと支持部材との係合位置を切り替えることで、支持部材に対するクランクアームの固定位置を変更し、クランクアームの回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させ、その変位によって、前記クランクアームの回転半径を変更し、前記リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させることを特徴とする。
【０００９】
前記支持部材については、前記クランクアームの縁に接して、前記クランクアームの移動をガイドする回転体を備える構成を採用することができる。
【００１０】
本発明に係る駆動装置は、上記クランクアームの回転半径変更装置と、前記支持部材の固定された駆動軸を回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記本発明に係る駆動装置は、前記クランクアームにおける回転力を伝達する連結軸と前記駆動軸との距離が長くなる程、前記駆動手段による前記駆動軸の回転速度を減少させ、前記連結軸と前記駆動軸との距離が短くなる程、前記駆動手段による前記駆動軸の回転速度を増加させる駆動制御手段を備えるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上記の通り、クランク機構に作用する自然の力を利用してクランクアームの回転中心位置を変更するため、構造が簡素で設置空間が抑制でき、連結軸の移動に必要な動力を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】
本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置を自動車のワイパー装置に適用した例の概要図である。
【図２】
クランクアームを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】
クランクアームの回転半径とワイパーアームの揺動範囲との関係を表す概要図であり、（ａ）はクランクアームの回転半径が最小の場合、（ｂ）は回転半径が最大の場合を示す。
【図４】
回転半径変更装置を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図５】
（ａ）は基板の平面図、（ｂ）は基板の平面図である。
【図６】
係止部材を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は底面図である。
【図７】
（ａ）は一方の係止部材が出力軸に係止している様子を表す平面図、（ｂ）は他方の係合片と係合切欠きとが対向した様子を表す平面図、（ｃ）は他方の係止部材がクランクアームに係合している様子を表す平面図である。
【図８】
（ａ）は他方の係止部材が出力軸に係止している様子を表す平面図、（ｂ）は一方の係合片と係合切欠きとが対向した様子を表す平面図、（ｃ）は他方の係止部材がクランクアームに係合している様子を表す平面図である。
【図９】
クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が０°、（ｂ）は０°から９０°になる間を示す。
【図１０】
クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が９０°、（ｂ）は９０°から１８０°になる間を示す。
【図１１】
クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が１８０°、（ｂ）は１８０°から２７０°になる間を示す。
【図１２】
クランクアーム様子を表す概要図であり、（ａ）はリンクアームとの角度が２７０°、（ｂ）は２７０°から３６０°になる間を示す。
【図１３】
本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置をノズル装置に適用した例を示す図である。
【図１４】
本発明のクランクアームの回転半径変更装置の更に他の適用例を示す第１の図である。
【図１５】
本発明のクランクアームの回転半径変更装置の更に他の適用例を示す第２の図である。
【図１６】
（ａ）はその他の実施の形態のクランクアームの回転半径変更装置の側面図、（ｂ）は図１６（ａ）のクランクアームの回転半径変更装置の平面図である。
【図１７】
（ａ）はその他の実施の形態のクランクアームの回転半径変更装置の側面図、（ｂ）は図１７（ａ）のクランクアームの回転半径変更装置の平面図である。
【図１８】
本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置の他の実施形態の説明図であり、（ａ）は同装置の平面図、（ｂ）は同装置の側面図、（ｃ）は同装置の正面図。
【図１９】
図１８の変更装置で採用したコロの説明図であり、（ａ）は保持器で保持されたコロの平面図、（ｂ）は当該コロの側面図、（ｃ）は当該コロの分解側面図、（ｄ）は当該コロの断面図。
【図２０】
（ａ）は図１９のコロを採用する場合に使用する第１の基板の平面図、（ｂ）は図１９のコロを採用する場合に使用する第２の基板の平面図。
【図２１】
図１９のコロを図２０の基板の内面に設置するための設置板に、当該コロを取り付けた状態の説明図であり、（ａ）（ｄ）は取付け状態の平面図、（ｂ）（ｅ）は取付け状態の側面図、（ｃ）（ｆ）はその設置板の内面に設置したときの概念図である。
【図２２】
係合部材の他の実施の形態の説明図であり、（ａ）は係合部材の正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２３】
図１８の変更装置において、駆動軸とホルダの基板との連結構造の一例を示した断面図。
【図２４】
図１８の変更装置において、図１９のコロ７に代えて市販のベアリングを採用した例の説明図であり、（ａ）はベアリングを適用した同装置の平面図、（ｂ）はベアリングを適用した同装置の側面図。
【図２５】
図１８の変更装置にカバーを取付けた外観図であり、（ａ）はカバー付き変更装置の平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ａ）中の矢印ＢＫ方向から同変更装置を見た図。
【図２６】
図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）の変更装置において、係合部材をクランクアームから離隔する向きに移動させる手段についての他の例として、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）に示すソレノイドの代わりに、モータ駆動装置を採用した例の説明図であり、図中（ａ）は当該モータ駆動装置を採用した変更装置の平面図、（ｂ）は同装置の側面図、（ｃ）は同装置の正面図。
【図２７】
図２６に示すモータ駆動装置の詳細説明図であり、図中（ａ）はモータ駆動装置の断面の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るクランクアーム１の回転半径変更装置（以下、変更装置１０という）を自動車のワイパー装置１００に適用した例の概要図である。本発明の変更装置１０は、自動車のワイパー装置１００以外にも、例えば、自動車のその他の装置、自動車以外の乗り物及び加工装置、遊戯装置等の種々の装置にも適用できる。
【００１５】
図１に示すように、ワイパー装置１００は例えば自動車のボディＡに設置されており、ボディＡのいずれかの部分に固定されたモータ（駆動手段）２の動力を、クランクアーム１に連結されたリンクアーム１１の往復直線運動に変換した後、ワイパーアーム１３の往復揺動に変換し、ワイパーアーム１３の先端部に接続された払拭体１４でフロントガラス１９を払拭する。
【００１６】
クランクアーム１は、連結軸１６によりリンクアーム１１に回転自在に連結されてホルダ（支持部材）３に支持され、モータ２の駆動軸２１に回転力を付与されたホルダ３と共に回転して、リンクアーム１１をその長さ方向に往復直線運動させる。
【００１７】
ワイパーアーム１３の基部には、リンクプレート１２が一体的に連結もしくは接合されている。リンクプレート１２は、ボディＡに固定されたピボット軸１７に回転自在に支持され、リンクアーム１１から直線運動を伝達されるとピボット軸１７の周りに揺動し、ワイパーアーム１３を揺動させる。
【００１８】
本実施の形態では、助手席側に配設されるワイパーアーム１３Ａと運転席側に配設されるワイパーアーム１３Ｂとが並設されている。各ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂに連結されている両リンクプレート１２Ａ、１２Ｂ間には、連結リンクアーム１５が架設されている。
【００１９】
リンクプレート１２Ａは、一端部においてリンクアーム１１にピン１８Ａで回転自在に支持され、他端部においてワイパーアーム１３Ａと一体化されてピボット軸１７ＡでボディＡに回転自在に支持されている。
【００２０】
リンクプレート１２Ｂは、一端部において連結リンクアーム１５にピン１８Ｂで回転自在に支持され、他端部においてワイパーアーム１３Ｂと一体化されてピボット軸１７ＢでボディＡに回転自在に支持されている。
【００２１】
連結リンクアーム１５は、リンクプレート１２Ｂと共にピン１８Ａで回転自在に支持されており、リンクアーム１１と共に直線運動し、リンクプレート１２Ａの揺動に連動してリンクプレート１２Ｂを回動させる。
【００２２】
次に、変更装置１０について説明する。図１に示すように、変更装置１０は、クランクアーム１の回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させる機能を有し、その変位によって、クランクアーム１の回転半径を変更し、リンクアーム１１の往復直線運動ストロークを変化させる。
【００２３】
変更装置１０の前記変位機能は、モータ２の駆動軸２１に固定されて回転力を付与されるとともに、クランクアーム１をその長さ方向に往復移動自在に支持する支持部材としてのホルダ３と、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置を変更する変更手段４と、により実現される。前記変更手段４は、電力供給源に電気的に接続された切り換え操作器２０の操作によって作動する。なお、ホルダ３の「幅方向」とは、平面視においてクランクアーム１の長さ方向に直交する方向（図において左右方向）のことを意味する。
【００２４】
クランクアーム１は、ホルダ３に挿通した状態で、ホルダ３に対する長さ方向の相対移動以外の移動が拘束されており、駆動軸２１の回転によってホルダ３と一体的に回転する。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、クランクアーム１には駆動軸２１に挿通される挿通孔１ａが、例えばクランクアーム１の長さ方向に長く形成されている。クランクアーム１は、駆動軸２１を中心に回転し、駆動軸２１に対しクランクアーム１の長さ方向に移動する。図面では、挿通孔１ａは、クランクアーム１の長さ方向の略中点と連結軸１６との間に形成されている。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、クランクアーム１の両縁には円弧状の凸部１ｃが形成されている。したがって、ホルダ３とクランクアーム１との摩擦が軽減され、クランクアーム１の長さ方向の移動が円滑に行われる。
【００２７】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、クランクアーム１は、連結軸１６を介してリンクアーム１１に連結される連結部１Ａと、ホルダ３に挿通する挿通部１Ｂとからなる。連結部１Ａは、例えばＬ字状を呈し、挿通部１Ｂの一端部からから立設される側壁１ｄと、側壁１ｄからクランクアーム１の中心に向かって形成される天壁１ｅとからなる。天壁１ｅには、連結軸１６が挿入される挿入孔１ｆが形成されている。本実施の形態では連結軸１６はボールジョイントからなっている。
【００２８】
挿通部１Ｂと連結部１Ａの天壁１ｅとは駆動軸２１の軸線方向に離れており、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結部１Ａに近い方の端部に位置するときには、天壁１ｅとホルダ３とが平面視において重なる。この結果、クランクアーム１の回転半径を小さくすることができるとともに、変更装置１０の設置空間を抑えることができる。これは、仮に連結部１Ａがなく、挿入孔１ｆが挿通部１Ｂに形成されていると、連結軸１６とホルダ３の挿入孔１ｆ側端面との間にリンクアーム１１を配設させる必要があることから、クランクアーム１の最小の回転半径が規制されてしまうと同時に、変更装置１０の設置空間が大きくなってしまうからである。
【００２９】
クランクアーム１の長さ方向の移動によって、駆動軸２１が挿通孔１ａの両端部間を相対的に移動する。これにより、クランクアーム１の回転中心位置はそのクランクアーム長さ方向に変位し、クランクアーム１の回転半径は、クランクアーム１に形成された挿通孔１ａにおける駆動軸２１の位置、つまり、連結軸１６と駆動軸２１との位置関係に応じて変更される。図３（ａ）に示すように駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６寄りに位置したときには、駆動軸２１から連結軸１６までの距離（回転半径）Ｌ１が最小になるため、クランクアーム１の回転半径は最小になる。このとき、リンクアーム１１の往復直線運動の距離（ストローク）が最小になるため、両ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂが揺動し、払拭体１４Ａ、払拭体１４Ｂが払拭する領域は最小になる。
【００３０】
一方、図３（ｂ）に示すように駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に位置したときには、駆動軸２１から連結軸１６までの距離Ｌ１が最大になるため、クランクアーム１の回転半径は最大になる。このとき、リンクアーム１１の往復直線運動の距離（ストローク）が最大になるため、両ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂが揺動し、払拭体１４Ａ、払拭体１４Ｂが払拭する領域も最大になる。
【００３１】
例えば、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に移行するように、駆動軸２１と連結軸１６との距離Ｌ１が２倍になると、クランクアーム１の回転半径変更後における両ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂの揺動範囲は、変更前の揺動範囲の２倍になる。したがって、挿通孔１ａの長さ及び形成位置に応じて、駆動軸２１と連結軸１６との距離（クランクアーム１の回転半径）が変更される最大範囲が決定される。このため、挿通孔１ａの長さ及び形成位置は、両払拭体１４Ａ、１４Ｂの目標の払拭範囲によって適宜に設定される。
【００３２】
クランクアーム１の幅方向に対する挿通孔１ａの形成位置は問われないが、図面のように幅方向の中央に形成されている場合には、駆動軸２１がクランクアーム１及びホルダ３に偏心しないことから、これらの回転よって通過する領域が同一の大きさのクランクアーム１及びホルダ３の中では最小となるので好適である。
【００３３】
クランクアーム１の縁（外側面）には係合切欠き１ｂが複数形成されており、係合切り欠き１ｂには、後述の変更手段４を構成する係合部材（移動体）４１、４２の係合片４１ａ、４２ａが係合する。本実施の形態では、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、クランクアーム１の外側から係合片４１ａ、４２ａが係合切欠き１ｂに挿入するので、係合切欠き１ｂは縁に形成されている。また、係合片４１ａ、４２ａがクランクアーム１の両側に分かれて配設されているので、係合切欠き１ｂも両縁に形成されている。つまり、係合切欠き１ｂの形状・位置と係合片４１ａ、４２ａの形状・位置とは対応している。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホルダ３は例えば、駆動軸２１に取り付けられた２つのボルト２２に狭持されて固定されており、駆動軸２１に挿通された状態で駆動軸２１の軸線方向（図において上下方向）に並設される２枚の平板状の基板３１、３２と、クランクアーム１の縁に接する回転体３４とを備える。
【００３５】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板３１、基板３２にはそれぞれ駆動軸２１に挿通される挿通孔３１ａ、３２ａと、係合部材４１、４２の係合片４１ａ、４２ａが挿入する挿入切欠き３１ｂ、３２ｂと、回転体３４の回転軸部材３４Ａに挿入される回転軸部材孔３１ｄ、３２ｄとが所定の位置に形成されている。駆動軸２１の回転をホルダ３に確実に伝えるために、駆動軸２１の先端から軸線方向に所定区間は、対極する両端が軸線方向に切断されている。基板３１の挿通孔３１ａは駆動軸２１に嵌合されるような形状に形成されている。
【００３６】
回転体３４は、基板３１、３２間に介在して固定されている回転軸部材３４Ａと、回転軸部材３４Ａに回転自在に支持された回転部材３４Ｂとを備える。回転体３４は、クランクアーム１の各縁に少なくとも一つは配設されている。本実施の形態では、回転軸部材３４Ａは、１組の雄螺子と雌螺子とで構成され、適宜にワッシャー３４Ｃが配設される。
【００３７】
図面では、回転部材３４Ｂの外周面には全周に亘って円弧状の凹部３４ａが内向きに形成されている。ここで、回転部材３４Ｂの凹部３４ａの壁面が、ホルダ３に挿通しているクランクアーム１に接しているので、クランクアーム１は、その幅方向への移動、及び回転軸部材３４Ａの軸線方向への移動が拘束される。
【００３８】
回転部材３４Ｂは、例えば、ボールベアリング等の軸受けからなる。したがって、クランクアーム１の長さ方向の移動が円滑に行われる。また、例えば軸受けを構成する内輪（図示せず）と基板３１、３２との間にワッシャーを介在させて、雄螺子と雌螺子とを螺合することによって、回転部材３４Ｂの回転自在の状態を維持しつつ、基板３１、３２を強固に固定してホルダ３の構造的安定性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、回転部材３４Ｂが軸受けからなることで、回転部材３４Ｂの、回転軸部材３４Ａの軸線方向のガタツキがなくなるので、回転部材３４Ｂに拘束されるクランクアーム１の、回転軸部材３４Ａの軸線方向の拘束も確実になる。ここで、クランクアーム１の凸部１ｃと回転部材３４Ｂの凹部３４ａとが嵌合すれば、クランクアーム１の回転体３４による拘束が一層確実になるので望ましい。
【００４０】
変更手段４は、係合片４１ａ、４２ａと係合切欠き１ｂとを切り替えて係合させることによって、駆動軸２１に対するクランクアーム１の往復移動を規制して、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置、つまりクランクアーム１の回転半径を変更する。変更手段４は、基板３１の上面に設置され、クランクアーム１をその長さ方向に係止させる係合部材４１、４２と、係合部材４１、４２をクランクアーム１から離隔する向きに移動させる双安定型自己保持ソレノイド（以下、ソレノイドという）（移動手段）４３と、ソレノイド４３をホルダ３に固定するための固定部４４と、係合部材４１、４２をクランクアーム１に係合する方向に付勢する付勢部材４５とを有する。
【００４１】
ソレノイド４３は、基板３１に固定された固定部４４に支持されて固定されている。固定部４４は、例えば複数（図において２つ）のＬ字形状を呈した固定部材４４Ａ、４４Ｂを備え、固定部材４４Ａ、４４Ｂは、その長さ方向がクランクアーム１の幅方向に一致した状態でクランクアーム１の長さ方向に並設されている。固定部材４４Ａ、４４Ｂはそれぞれ、底部４４ａと底部４４ａから連設される側部４４ｂとからなり、クランクアーム１の長さ方向の外側に底部４４ａが配設され、内側に側部４４ｂが配設されている。
【００４２】
両固定部材４４Ａ、４４Ｂは、底部４４ａで基板３１に固定され、側部４４ｂでソレノイド４３を挟んだ状態で支持している。図面では、固定部材４４Ａ、４４Ｂの底部４４ａはそれぞれ固定軸部材３４Ａの雌螺子と、基板３１とに挟まれて螺合によって固定されている。側部４４ｂには外側から所定の雄ねじ４４Ｃが嵌入して内側に突出しており、ソレノイド４３を収容するハウジング４３ｃに螺合してハウジング４３ｃを支持している。固定部材４４Ａの底部４４ａには切欠部４４ｃが形成されており、切欠部４４ｃ内に駆動軸２１が配設されている。これは、駆動軸２１と変更手段４とを集約することによってホルダ３の大きさを縮小するためである。
【００４３】
固定部材４４Ａ、４４Ｂ間にはＬ字形状を呈する拘束部材４６が、その長さ方向が固定部材４４Ａ、４４Ｂの長さ方向に一致した状態で配設されている。拘束部材４６は、ソレノイド４３と基板３１との間で基板３１から所定距離をおいて位置する底板４６ａと、底板４６ａから連設され、いずれか一方の固定部材４４Ａ、４４Ｂの側部４４ｂとハウジング４３ｃとの間に位置する側板４６ｂとからなり、雄ねじ４４Ｃによって支持されている。拘束部材４６の底板４６ａと基板３１との間の距離は、後述する係合部材４１、４２の挿通片４１ｂ、４２ｂの厚さに一致していることが望ましい。係合部材４１、４２の駆動軸２１の軸線方向の移動を拘束するためである。
【００４４】
本実施の形態では、変更手段４は、２つの係合部材４１、４２を有し、それぞれの形状と構造は同一である。一方の係合部材４１は他方の係合部材４２に平面視において１８０度回転した状態で配設されている。図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、各係合部材４１、４２は、拘束部材４６と基板３１との間に挿通する、例えば平面視矩形状の挿通片４１ｂ、４２ｂと、一端部で挿通片４１ｂ、４２ｂに連設され、クランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａと、係合片４１ａ、４２ａが形成されている端部で挿通片４１ｂ、４２ｂに連設され、ソレノイド４３の荷重を受ける伝達片４１ｃ、４２ｃとを有する。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、挿通片４１ｂ、４２ｂはその長辺方向とクランクアーム１の幅方向とが一致するように拘束部材４６と基板３１との間に挿通し、クランクアーム１の長さ方向に並設されている。固定部材４４Ａ、４４Ｂの側部４４ｂ、４４ｂ間距離が、並設された挿通片４１ｂ、４２ｂの短辺長さの総和に一致しているので、挿通片４１ｂ、４２ｂは、内側面でお互いに接し、外側面で対面する固定部材４４Ａ、４４Ｂの側部４４ｂに接するので、挿通片４１ｂ、４２ｂはクランクアーム１の長さ方向において拘束される。挿通片４１ｂ、４２ｂの厚さが、拘束部材４６の底板４６ａと基板３１との間の距離に一致していることから、挿通片４１ｂ、４２ｂは駆動軸２１の軸線方向においても拘束されるので、その長辺方向（クランクアーム１の幅方向）にのみ移動可能である。ここでは、挿通片４１ｂ、４２ｂの長辺方向の移動を円滑にするために、挿通片４１ｂ、４２ｂの両縁部に円弧状の凸部４１ｄ、４２ｄが外向きに形成されている。
【００４６】
挿通部４１ｂ、４２ｂが基板３１と拘束部材４６との間に挿通したときに、係合片４１ａ、４２ａはクランクアーム１の長さ方向外側に位置し、一方の係合部材４１の係合片４１ａと他方の係合部材４２の係合片４２ａとの間には所定距離が確保されている。また、係合片４１ａ、４２ａは駆動軸２１の基端部側に突出し、クランクアーム１の軸線方向に交差している。
【００４７】
本実施の形態では、係合片４１ａと係合片４２ａとはクランクアーム１の長さ方向に所定距離をおいて配設されているのに対して、係合切欠き１ｂはクランクアーム１の長さ方向において略同一の位置に形成されている。つまり、係合片４１ａ、４１ｂ間の位置関係と係合切欠き１ｂ、１ｂ間の位置関係は相違する。従って、２つの係合片４１ａ、４２ａが同時に係合切欠き１ｂに挿入することはない。また、係合切欠き１ｂと係合片４１ａ、４２ａとのクランクアーム１の長さ方向の位置関係によって、ホルダ３に対するクランクアーム１の固定位置、つまり駆動軸２１と連結軸１６との距離が決定される。
【００４８】
係合片４１ａ、４２ａは、ホルダ３の駆動軸２１の軸線方向長さより長く形成されて、両基板３１、３２の挿入切欠き３１ｂ、３２ｂ及びクランクアーム１の係合切欠き１ｂに挿入している。係合片４１ａ、４２ａは、クランクアーム１の係合切欠き１ｂに挿入して係合すれば、ホルダ３の駆動軸２１の軸線方向長さより短くてもよい。しかしながら、本実施の形態のように、係合片４１ａが所定距離をおいた２枚の基板３１、３２の挿入切欠き３１ｂ、３２ｂに挿入した方が、係合片４１ａ、４２ａの固定状態を確実にすることができるので好ましい。
【００４９】
係合片４１ａ、４２ａのクランクアーム１に対向する側面には円弧状の凸部４１ｅ、４２ｅが外向きに形成されており、係合片４１ａ、４２ａとクランクアーム１との摩擦係数が軽減される。
【００５０】
一方、伝達片４１ｃ、４２ｃは、係合片４１ａ、４２ａとは反対向き（図において上側）に突出しており、ソレノイド４３に対向している。伝達片４１ｃ、４２ｃは一枚で構成されていてもよく、また、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、伝達片４１ｃ、４２ｃに、例えば１組のボルト・ナット等によって連結伝達片４１ｆ、４２ｆを固定して一体的に形成させることも可能である。
【００５１】
伝達片４１ｃ、４２ｃは、クランクアーム１の長さ方向において両固定部材４４Ａ、４４Ｂの側壁４４ｂの位置より外側に突出しており、当該突出した部分（以下、突出部分という）には付勢部材４５が設置されている。付勢部材４５は例えばばね等の弾性体で構成され、対向する突出部分間に架設され、付勢部材４５の付勢方向は挿通片４１ｂ、４２ｂの長辺方向に一致している。したがって、係合部材４１、４２の挿通片４１ａ、４２ａの長辺方向移動が円滑に行われる。
【００５２】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ソレノイド４３は、可動鉄心（図示せず）に接続され、同軸線状に配設された出力軸４３ａ、４３ｂを有し、出力軸４３ａ、４３ｂはその軸方向に一体的に移動する。本実施の形態では、平面視において出力軸４３ａ、４３ｂの軸線方向はクランクアーム１の長さ方向に直交し、それぞれ係合部材４１、４２の伝達片４１ｃ、４２ｃのいずれかに対向している。
【００５３】
出力軸４３ａ、４３ｂは、可動鉄心や固定鉄心（図示せず）を収納するハウジング４３ｃの両端面から突出し、ソレノイド４３に流れる電流の方向が切り換えられると、流れた電流に対応する向きに出力軸４３ａ、４３ｂが移動して、出力軸４３ａ、４３ｂのいずれか一方がハウジング４３ｃの端面から偏って突出する。
【００５４】
ソレノイド４３への電力供給は、ソレノイド４３に接続されたリード線（図示せず）が駆動軸２１に形成された貫通孔（図示せず）内に挿入され、駆動軸２１の基端部（例えばウオームギア部）に設置された銅板・銅箔等の回転接触導体（ブラシ）（図示せず）に接続されることによって行われる。接続導体は、所定の電力供給源と、上記のソレノイド４３に流れる電流の向きを切り換える切り換えスイッチ等の切り換え操作器２０を介して電気的に接続されている。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）を用いて変更手段４の動作を説明する。初期状態として、図７（ａ）に示すように、出力軸４３ａがハウジング４３ｃの端面から偏って突出して、係合部材４１の伝達片４１ｃに当接し、係合部材４１の係合片４１ａを係合切欠き１ｂから引き抜いた状態を想定する。このとき、付勢部材４５は付勢状態にあり、係合部材４１をクランクアーム１の幅方向内向きに付勢している。
【００５６】
一方、係合部材４２の伝達片４２ｃは、出力軸４３ｂの先端から離れた位置にあり、係合片４１ａと係合切欠き１ｂとが対向していることから、係合片４２ａは係合切欠き１ｂとは対向しておらず、付勢部材４５に付勢されてクランクアーム１の縁に係止している。
【００５７】
つまり、係合部材４１は出力軸４３ａに、係合部材４２はクランクアーム１にクランクアーム１の幅方向外向きに係止すると同時に、付勢部材４５によってクランクアーム１の幅方向内向きに付勢されているので、ホルダ３に拘束されたクランクアーム１又はホルダ３に固定された移動手段４３に拘束されて、変更手段４からの係合部材４１，４２の脱着が阻止されている。
【００５８】
ここで、図７（ｂ）に示すように、係合部材４２の係合片４２ａ側に形成されている係合切欠き１ｂが、クランクアーム１の長さ方向において係合部材４２の係合片４２ａと同一の位置に移動すると、係合部材４１は出力軸４３ａに係止しているので、図７（ｃ）に示すように、係合部材４２のみが付勢部材４５によってクランクアーム１の幅方向内向きに移動し、係合片４２ａが係合切欠き１ｂに挿入して係合する。この結果、クランクアーム１が係合片４１ａに係合し、クランクアーム１の長さ方向の移動が拘束される。
【００５９】
この状態においても、両係合部材４１、４２の変更手段４からの脱着を阻止するために、付勢部材４５が付勢状態にあることが好適である。
【００６０】
移動手段４の電流の流れが切り換えられると、図８（ａ）に示すように、クランクアーム１に係合している係合部材４２の伝達片４２ｃに対向する他方の出力軸４３ｂがハウジング４３ｃの端面から偏って突出した状態になり、係合片４２ａが係合切欠き１ｂから引き抜かれる。
【００６１】
この時、出力軸４３ａはクランクアーム１の幅方向内向きに移動するので、出力軸４３ａの先端と係合部材４１の伝達片４１ｃとが離れる。したがって、係合片４１ａは、対向するクランクアーム１の縁に係止する。
【００６２】
ここで、図８（ｂ）に示すように、クランクアーム１が長さ方向に移動し、係合片４１ａと、係合片４１ａに対向するクランクアーム１の縁に形成されている係合切欠き１ｂとがクランクアーム１の長さ方向において同一の位置になるとき、図８（ｃ）に示すように、係合片４１ａは付勢部材４５の付勢力によって係合切欠き１ｂに挿入し、クランクアーム１に係合する。
【００６３】
次に、変更手段４が設置されていないと想定した場合のワイパー装置１００の動作を説明する。説明を容易にするために、ホルダ３は図示しない。駆動手段２の駆転軸２１の回転によるクランクアーム１の回転に連動してリンクアーム１１、ワイパーアーム１３Ａ、１３Ｂが往復運動をするので、クランクアーム１の１回転は、リンクアーム１１、ワイパーアーム１３の１往復に相当する。
【００６４】
クランクアーム１とリンクアーム１１とが連結軸１６を介して回転自在に連結されていることから、クランクアーム１はリンクアーム１１に対して連結軸１６を中心に回転する。つまり、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θは連結軸１６を頂点として０°〜３６０°まで変化する。
【００６５】
クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが０°（３６０°）の場合、クランクアーム１とリンクアーム１１とが同軸線状になって、ピン１８Ａと連結軸１６との間に駆動軸２１が位置し、クランクアーム１の回転半径が最小となっている。
【００６６】
駆動手段２が駆動され、クランクアーム１が時計回りに回転し始めると、図９（ｂ）に示すように、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に引っ張られるので、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部に移動するようにクランクアーム１がその長さ方向に移動する。これにより、クランクアーム１の回転中心位置はクランクアーム長さ方向（具体的には駆動軸２１が連結軸１６から相対的に離れる方向）に変位し、クランクアーム１の回転半径が大きくなっている。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが９０°になるとき、クランクアーム１の回転半径は最大となっている。クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが１８０°になるまでの間では、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に押されるので、図１０（ｂ）に示すように、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部に移動するようにクランクアーム１がその長さ方向に移動する。これにより、クランクアーム１の回転中心位置はクランクアーム長さ方向（具体的には駆動軸２１が連結軸１６に相対的に近づく方向）に変位し、クランクアーム１の回転半径が小さくなる。
【００６８】
図１１（ａ）に示すように、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが１８０°の場合、クランクアーム１とリンクアーム１１とが同軸線状になって、ピン１８Ａと駆動軸１６の間に連結軸２１が位置し、クランクアーム１の回転半径が最小となっている。クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが２７０°になるまでの間では、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に引っ張られるので、図１１（ｂ）に示すように、クランクアーム１は再度、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部に移動するように長さ方向に移動し、クランクアーム１の回転半径が大きくなる。
【００６９】
その後、同様に図１２（ａ）に示すように、クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが２７０°になるとき、クランクアーム１の回転半径は最大となっている。クランクアーム１とリンクアーム１１との角度θが３６０°（０°）になるまでの間、払拭体１４Ａ、１４Ｂとフロントガラス１９との摩擦力によってクランクアーム１が連結軸１６を介してリンクアーム１１に押されるので、図１２（ｂ）に示すように、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部に移動するように、クランクアーム１が長さ方向に移動し、クランクアーム１の回転半径が小さくなる。その後、クランクアーム１は同様の動作を繰り返す。
【００７０】
このように、本適用例の変更装置１０では、リンクアーム１１を介して伝達される抵抗力の影響で、クランクアーム１は、駆動軸２１よりも下側で連結軸１６を下方に移動させる際、及び、駆動軸２１よりも上側で連結軸１６を上方に移動させる際に、挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部を、駆動軸２１に接近する方向に移動させる。また、駆動軸２１よりも下側で連結軸１６を上方に移動させる際、及び、駆動軸２１よりも上側で連結軸１６を下方に移動させる際に、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部を、駆動軸２１に接近する方向に移動させる。
【００７１】
挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部が駆動軸２１に当接すると、クランクアーム１の回転半径が最大となり、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部が駆動軸２１に当接すると、クランクアーム１の回転半径が最小となる。つまり、クランクアーム１は、駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する度に、回転半径が最大となる位置と、最小となる位置との間で２回の往復移動を行う。
【００７２】
この往復移動を規制して、駆動軸２１を中心としたクランクアーム１の回転半径を固定することで、リンクアーム１を往復直線運動させるためのクランクアーム１の回転運動を用いて、クランクアーム１の回転半径を変更することが可能となる。この現象を利用して、クランクアーム１の回転半径を変更する場合には、リンクアーム１１を介して伝達する際の抵抗力が大きいことが好ましく、本適用例の自動車のワイパー装置１００等に最適である。
【００７３】
本適用例では、クランクアーム１が駆動手段２によって１回転して長さ方向の移動を２往復行う際に、上述した変更手段４を作動させると、係合片４１ａ、４２ａの位置と係合切欠き１ｂの位置とによって定められるクランクアーム１の回転半径に変更することができる。切り換え操作器２０によってクランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａを選択することができるので、外部から自動的にクランクアーム１の回転半径を変更することができる。
【００７４】
クランクアーム１の回転半径を変更するためには、付勢部材４５の付勢力による係合片４１ａまたは係合片４２ａとクランクアーム１との係合を解除するのみであるので、クランクアーム１の回転半径を変更する動力は小さい。また、ホルダ３に設置された変更手段４によってクランクアーム１の回転半径を変更することができるので、クランクアーム１の回転半径を変更するための設置空間を小さく抑えることができる。
【００７５】
また、駆動手段２の動力をリンクアーム１１へ伝達する既存のクランク機構と変更装置１０とを交換すれば、リンクアーム１１による動力伝達を行う既存のリンク機構を利用できるので経済的である。
【００７６】
また、切り換え操作器２０の操作で変更手段４を作動させるのに合わせて、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を変更することにより、駆動手段２に過負荷を生じさせずに払拭体１４による単位時間当たりの払拭回数を増加させることが可能となる。具体的には、クランクアーム１による回転力の伝達位置である連結軸１６と駆動軸２１との距離が長くなる程、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を減少させ、連結軸１６と駆動軸２１との距離が短くなる程、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を増加させることで、駆動手段２の負荷の大幅な増加を抑えつつ、リンクアーム１１の往復運動回数を増加させることができる。例えば、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態に移行して駆動軸２１と連結軸１６との距離Ｌ１が１／２倍になるのに伴い、駆動手段２による駆動軸２１の回転速度を２倍に増加させることで、駆動手段２の負荷をそのままに、単位時間当たりの払拭体１４の払拭回数を２倍に増加させることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
図１３は本発明に係るクランクアーム１の回転半径変更装置１０をノズル装置２００に適用した例を示す図である。同図において、実施の形態１と共通する部分については、同一の名称・符号を用い、説明を省略する。
【００７８】
図１３に示す本適用例のノズル装置２００は、自動車のフロントガラスに水を吹き付ける人工降雨装置であり、変更装置１０と、ホースに接続されて水を噴射させるノズル６１と、ノズル６１を移動させるための可動枠体６２と、可動枠体６２の移動方向を規制するレール６３と、クランクアーム１と可動枠体６２とを連結するリンクアーム１１とを備える。
【００７９】
レール６３は、その長さ方向が水平方向と一致するように配設されて、互いが連結されている。レール６３は同一規格の一対のアングル（等辺アングル又は不等辺アングル）からなり、それぞれのアングルの側板が外側に、底板が内側に配設されている。レール６３の側板の内面には、可動枠体６２を誘導するガイド部６４が、レール６３の長さ方向に形成されている。本実施の形態では、ガイド部６４は丸棒からなっているが適宜に設定される。
【００８０】
可動枠体６２は、ガイド部６４に沿って移動自在にするための滑車６２１を備える。可動枠体６２は、レール６３の備える一対のガイド部６４に滑車６２１を嵌め合わせ、ノズル６１の設置される平面が水平面に交差するように、レール６３の長さ方向に直線運動自在に載置されている。
【００８１】
変更装置１０は、クランクアーム１の回転面が水平面に交差するように、レール６３の一端部に配設されたモータ２の駆動軸２１にホルダ３を支持されている。リンクアーム１１は、一端部で連結軸１６によりクランクアーム１に回転自在に支持され、他端部でピン１８Ａを介して可動枠体６２に回動自在に連結されている。
【００８２】
本実施の形態では、運転席側に配設される可動枠体６２Ａ、６２Ｂ、ノズル６１Ａ、６１Ｂと助手席側に配設される可動枠体６２Ｃ、ノズル６１Ｃとが並設されている。可動枠体６２Ａ，６２Ｂ間、及び、可動枠体６２Ｂ，６２Ｃ間には連結リンクアーム６５が架設されて、各可動枠体６２Ａ〜６２Ｃが連結されている。
【００８３】
図面では、可動枠体６２Ｃとクランクアーム１とがリンクアーム１１を介して連結されており、クランクアーム１の回転に伴って可動枠体６２Ｃが往復直線運動を行う。したがって、可動枠体６２Ｃの往復直線運動に連動して可動枠体６２Ａ、６２Ｂが往復直線運動を行う。
【００８４】
変更手段４が作動していないとき、クランクアーム１は１回転する間に長さ方向に１往復移動する。これは、クランクアーム１の回転面が水平面に交差し、滑車６２１とガイド部６４とを用いて可動枠体６２が移動することから可動枠体６２が移動する際にほとんど抵抗が生じないので、クランクアーム１に作用する軸力がほとんどないからである。
【００８５】
すなわち、図９（ｂ）に示すように、クランクアーム１が水平面の上側を回転しているとき（連結軸１６が駆動軸２１より下側に位置するとき）は、クランクアーム１が自重で下向きに移動（落下）して、図１０（ａ）に示すように、駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に位置し、図１１（ｂ）に示すように、水平面の下側を回転しているとき（連結軸１６が駆動軸２１より上側に位置するとき）も、クランクアーム１の自重で下向きに移動して駆動軸２１が連結軸１６寄りの端部に位置する。
【００８６】
また、クランクアーム１の回転に伴って、リンクアーム１１はピン１８Ａを中心に揺動する。したがって、クランクアーム１はリンクアーム１１の自重によっても下向きに移動する。具体的には、連結軸１６が駆動軸２１より下側に位置するときは、図９（ｂ）に矢印で示すようにリンクアーム１１の自重で下向きに移動して駆動軸２１が挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に位置し、連結軸１６が駆動軸２１より上側に位置するときも図１２（ｂ）に矢印で示すようにクランクアーム１の自重で下向きに移動して駆動軸２１が連結軸１６寄りの端部に位置する。
【００８７】
このように、本適用例では、クランクアーム１を垂直回転あるいは水平方向に対して斜めに回転させると、クランクアーム１及びリンクアーム１１に働く重力の影響により、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側又は下側に位置させたクランクアーム１が、下方に移動する。このため、クランクアーム１は、駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する間に、連結軸１６を駆動軸２１よりも下側に移動させる際に１回目、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側に移動させる際に２回目の下方に向けた移動を行う。
【００８８】
１回目の下方へのクランクアーム１の移動では、挿通孔１ａの連結軸１６から遠い方の端部に駆動軸２１が当接して、クランクアーム１の回転半径が最大となる。また、２回目の下方へのクランクアーム１の移動では、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部に駆動軸２１が当接して、クランクアーム１の回転半径が最小となる。つまり、クランクアーム１は、駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する度に、回転半径が最大となる位置と、最小となる位置との間で１回の往復移動を行う。
【００８９】
この往復移動を規制して、駆動軸２１を中心としたクランクアーム１の回転半径を固定することで、リンクアーム１を往復直線運動させるためのクランクアーム１の回転運動を用いて、クランクアーム１の回転半径を変更することが可能となる。この現象を利用して、クランクアーム１の回転半径を変更する場合には、リンクアーム１１を介して動力を伝達する際の抵抗力が小さいことが好ましい。
【００９０】
本適用例では、上述した変更手段４を作動させると、係合片４１ａ、４２ａの位置と係合切欠き１ｂの位置とによって定められるクランクアーム１の回転半径に変更することができる。切り換え操作器２０によってクランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａを選択することができるので、外部から自動的にクランクアーム１の回転半径を変更することができる。
【００９１】
上記実施の形態１では、クランクアーム１を垂直回転あるいは水平方向に対して斜めに回転させることから、上記実施の形態２と同様に、クランクアーム１及びリンクアーム１１に働く重力の影響で、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側又は下側に位置させたクランクアーム１を、下方に移動させようとする力が働く。但し、リンクアーム１１を介して働く抵抗力が上記実施の形態２と比べて大きい場合は、この抵抗力によりクランクアーム１の下方への移動が阻害される虞がある。
【００９２】
抵抗力の影響は、クランクアーム１の回転数が多いほど大きくなる。これは、リンクアーム１１を介して伝達される抵抗力に抗してクランクアーム１が回転運動させられており、この抵抗力の影響をそれほど受けずにクランクアーム１が垂直方向に移動できるクランクアーム１の回転位置が制限されるため、回転速度が速すぎるとクランクアーム１が下方に十分に移動する前に、再び抵抗力の影響を大きく受ける回転位置までクランクアーム１が回転してしまうためであると考えられる。
【００９３】
このため、スプリングなどの付勢部材を用いて、クランクアーム１を常時下側に付勢して、クランクアーム１の下方への移動を確実に行えるようにしてもよい。クランクアーム１の下方への付勢は、リンクアーム１１を介して行うことが好ましい。これは、駆動軸２１を中心として回転運動を行うクランクアーム１に付勢部材を取り付ける場合には、ホルダ３や駆動軸２１との接触を避けるように付勢部材の配置や取り付けの構造が制限されるのに対し、リンクアーム１に付勢部材を取り付ける場合には、このような制限がないからである。
【００９４】
以下、付勢部材を用いてクランクアーム１を下方へ付勢する変更装置１０の他の適用例を説明する。
【００９５】
（実施の形態３）
図１４及び図１５は、本実施形態のワイパー装置１００での変更装置１０の構成及び動作を示す概要図である。図１４（ａ）はクランクアーム１とリンクアーム１１との角度が０°から９０°になる間、（ｂ）は９０°の状態を示す。また、図１５（ａ）はクランクアーム１とリンクアームとの角度が１８０°から２７０°になる間、（ｂ）は２７０°の状態を示す。
【００９６】
本実施形態の変更装置１０は、上記実施の形態１の変更装置１０が、リンクアーム１１とボディＡとに架設された付勢部材５を備える構成を有する。付勢部材５は、例えばばね等の弾性体で構成され、リンクアーム１１の長さ方向の中央よりクランクアーム１側の部分に一端を、他端をほぼ同位置でリンクアーム１１よりも下側に位置するボディＡにそれぞれ連結されて、リンクアーム１１を下方に向けて常時付勢している。以下、変更手段４が作動していないと想定した場合のワイパー装置１００の動作を説明する。
【００９７】
図１４（ａ）に示すように、角度が０°から９０°まで時計回りに回転するクランクアーム１は、クランクアーム１並びにリンクアーム１１に働く重力、リンクアーム１１の引張力、及び付勢部材５の付勢力により、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部を駆動軸２１に接近させるように移動し、クランクアーム１の回転半径が大きくなる。図１４（ｂ）に示すように、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部が駆動軸２１に当接すると、クランクアーム１の回転半径が最大となる。
【００９８】
また、図１５（ａ）に示すように、角度が１８０°から２７０°まで時計回りに回転するクランクアーム１は、リンクアーム１１の引張力により、クランクアーム１並びにリンクアーム１１に働く重力及び付勢部材５の付勢力に抗して、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部を駆動軸２１に接近させるように移動し、クランクアーム１の回転半径が大きくなる。
【００９９】
リンクアーム１１に対するクランクアーム１の角度が２７０°に近づくと、付勢部材５の付勢力が増大すると共に、クランクアーム１並びにリンクアーム１１に働く重力及び付勢部材５の付勢力に抗してクランクアーム１を上方に移動させようと働くリンクアーム１１の引張力の影響が小さくなり、図１５（ｂ）に示すように、挿通孔１ａの連結軸１６寄りの端部が駆動軸２１に当接するまで、クランクアーム１が下方に移動する。
【０１００】
このように、本適用例でも、実施の形態２の場合と同様に、クランクアーム１が駆動軸２１を中心としてホルダ３と共に１回転する間に、連結軸１６を駆動軸２１よりも下側に移動させる際に１回目、連結軸１６を駆動軸２１よりも上側に移動させる際に２回目の下方に向けた移動を行わせ、クランクアーム１の回転半径を最大と最小との間で確実に変化させることができる。従って、変更手段４を作動させると、係合片４１ａ、４２ａの位置と係合切欠き１ｂの位置とで定められるクランクアーム１の回転半径に変更することができる。
【０１０１】
なお、付勢部材５によりクランクアーム１に働かせる付勢力は適宜設定でき、例えば、クランクアーム１が角度が１８０°から２７０°まで時計回りに回転する際に、挿通孔１ａの連結軸１６と反対側の端部を駆動軸２１に接近させずにそのまま下方に移動するように、付勢力を働かせてもよい。また、付勢部材５の取付位置も、リンクアーム１１を介してクランクアーム１に十分な付勢力を働かせることができるよ
うに、適宜設定できる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図１８は、本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置の他の実施の形態の説明図である。同図において、実施の形態１と共通する部分については、同一の名称・符号を用い、説明を省略する。
【０１０３】
＜回転部材３４Ｂについて金属製軸受けの採用による強度向上＞
図１８の変更装置１０では、実施の形態１で説明した回転部材３４Ｂの一例として、ボールベアリング等の金属製の軸受けを採用することにより、回転部材３４Ｂの強度向上を図っている。かかる金属製の軸受けは、その内輪の内周面を回転軸部材３４Ａの外周面に固定し、その外輪の外周面がクランクアーム１の縁に接して回転できるように構成してある。
【０１０４】
＜軸受け３４Ｂ−１の採用に伴う複数のコロ７の導入＞
また、図１８の変更装置１０においては、前記軸受け３４Ｂ−１の採用に伴い、回転軸部材３４Ａ軸線方向へのクランクアーム１の移動を拘束する構成として、第１及び第２の基板３１、３２の内面（クランクアーム１との対向面）に図１９のコロ７を複数設け、これらのコロ７外周面の一部がクランクアーム１の表裏面側からクランクアーム１に接触する構成を採用した。回転部材３４としての軸受けの外輪の外周面は凹部のないフラットな円弧面であるため、その軸受けだけで回転軸部材３４Ａ軸線方向へのクランクアーム１の移動を拘束することは困難だからである。
【０１０５】
第１の基板３１に設けた複数のコロ７は、図１８（ａ）（ｂ）のようにクランクアーム長さ方向（矢印Ｙ方向）に沿って並べて配置してある。この点は第２の基板３２に設けた複数のコロ７についても同様である。各基板３１、３２の複数のコロ７のうち、クランクアーム１の先端側に位置するコロ７（７Ａ）は、クランクアーム１の幅方向ほぼ中央部に接触するように設けている。一方、クランクアーム１の後端側に位置するコロ７（７Ｂ、７Ｂ）は、クランクアーム１１の幅方向に並べて２つ配置することで、クランクアーム１の挿通孔１ａの両縁部に接触するように設けている。これは、コロ７（７Ｂ、７Ｂ）がクランクアーム１の挿通孔１ａを避けて、確実にクランクアーム１に接触できるようにするためである。
【０１０６】
図１９は、図１８の変更装置１０で採用したコロ７の説明図である。
【０１０７】
同図のコロ７は円柱形状で、上下の保持器７１、７２によって回転可能に保持されている。上側の保持器７１は、コロ７の径方向約上半分を収容するための凹部７１Ａと、この凹部７１Ａの底からコロ７の外周面を外部に露出させるための開口部７１Ｂと、コロ７の軸（以下、コロ軸７０という）を回転可能に支持する軸受け溝７１Ｃとを備えて構成される。一方、下側の保持器７２は、コロ７の径方向約下半分を収容するための凹部７２Ａを備えている。
【０１０８】
そして、上側の保持器７１の凹部７１Ａと下側の保持器７２の凹部７２Ａとを互いに対向させ、その両凹部７１Ａ、７２Ａ間にコロ７を配置した状態で、上下の保持器７１、７２を図示しない固定手段で固定することにより、上下の保持器７１、１２は、一体化される。これにより、コロ７は、コロ軸７０を中心として回転可能に保持され、そのコロ外周面の一部が上側の保持器７１の開口部７１Ｂから外部に露出する。
【０１０９】
図２０は、図１９のコロ７を採用する場合に使用する第１及び第２の基板３１、３２の平面図である。
【０１１０】
図２０の基板３１、３２には、コロ７とその上側の保持器７１を挿入するための複数の窓８が開設されており、これらの複数の窓８はいずれも基板３１、３２の表裏面を貫通するように形成してある。
【０１１１】
図２１は、図１９のコロ７を図２０の基板３１、３２の内面に設置するための設置板８Ａ、８Ｂに、当該コロ７を取り付けた状態の説明図である。
【０１１２】
図２１の設置板８Ａ、８Ｂには、同図（ｃ）（ｆ）のように、図２０の窓８と対応するコロ取付け用凹部８０を複数形成してある。そして、その各コロ取付け用凹部８０にコロ７の下側の保持器７２を圧入で嵌め込むことによって、当該コロ７は、設置板８Ａ、８Ｂに一体に取り付けられるようになっている。コロ７を設置板８Ａ、８Ｂに取り付ける方式としては、前記のような圧入による嵌め込みとは別の方式を採用してもよい。
【０１１３】
コロ７を取り付けた前記設置板８Ａは、コロ７とその上側の保持器７１を基板３１の窓８に挿入した状態で、同基板３１にネジ止め固定される。これにより、コロ７外周面の一部（上側の保持器７１Ａの開口部から露出している部分）が窓８から露出し、クランクアーム１に接触できるようになる。
【０１１４】
コロ７を取り付けた設置板８Ｂも、先に説明した設置板８Ａと同様に、基板３２に固定される。以上のようにして２つの設置板８Ａ、８Ｂがそれぞれの基板３１、３２に取り付けられると、第１の基板３１のコロ７と第２の基板３２のコロ８は、図２１（ｃ）（ｆ）及び図１８（ｂ）のように対向して配置され、クランクアーム１の表裏両面側から当該クランクアーム１にコロ７外周面の一部が接触する。この接触によって回転軸部材３４Ａ軸線方向へのクランクアーム１の移動が拘束される。
【０１１５】
＜コロ７とベアリングＢＲの比較＞
前記コロ７に代えて図２４のように市販のベアリングＢＲを採用することもできる。しかし、変更装置１０全体のコスト低減と薄型化を図るならば、コロ７を採用するのが好適である。コロ７とこれと同程度の耐荷重仕様のベアリング（市販品）とを比較すると、コロ７の方が、小径で基板３１、３２の厚み方向に嵩張らないし、部品点数も少なく安価だからである。
【０１１６】
＜基板３１、３２の強度向上＞
図１８の変更装置１０においては、図５に示す基板３１、３２の挿入切欠き３１ｂ、３２ｂに代えて、その挿入切欠き３１ｂ、３２ｂと同じ方向性の長孔３１ｆ、３２ｆ（図２０（ａ）（ｂ）参照）を採用した。挿入切欠き３１ｂ、３２ｂや、長孔３１ｆ、３２ｆに直角に作用する曲げ力に対する基板３１、３２の強度は、長孔３１ｆ、３２ｆの方が強いため、長孔３１ｆ、３２ｆの採用によって基板３１、３２全体の強度向上を図ることができる。
【０１１７】
＜係合部材４１、４２の動作のスムーズ化＞
図１８の変更装置１０においては、図６に示す係合部材４１、４２の他の実施の形態として、図２２に示す係合部材４１、４２を採用した。
【０１１８】
図２２の係合部材４１、４２は、基板３１、３２の長孔３１ｆ、３２ｆ（図１８（ａ）と図２０（ａ）（ｂ）参照）に挿入されてクランクアーム１に係合する係合片４１ａ、４２ａと、係合片４１ａ、４２ａに一体に形成されてソレノイド４３の荷重を受ける伝達片４１ｃ、４２ｃと、係合片４１ａ、４２ａに取り付けられた回転体４１ｇ、４２ｇとからなる。
【０１１９】
図２２の係合部材４１、４２も、図６の係合部材４１、４２と同様に、基板４１、４２の長孔３１ｆ、３２ｆ（図６の係合部材４１、４２では挿入切欠き３１ｂ、３２ｂ）に沿ってスライドでき、その係合片４１ａ、４２ａがクランクアーム１の係合切欠き１ｂ、１ｂに係合することで、クランクアーム１をその長さ方向に係止させる。なお、図２２の係合部材４１、４２は、係合片４１ａ、４２ａの端部に設けた凸部４１ｈ、４２ｈ側がクランクアーム１の係合切欠き１ｂ、１ｂに係合する構造になっているが、凸部４１ｈ、４２ｈのない形状でもよい。
【０１２０】
前記係合部材４１、４２の回転体４１ｇ、４２ｇは、２枚の基板３１、３２間に配置される。そして、前記のように係合部材４１、４２が長孔３１ｆ、３２ｆに沿ってスライドするとき、この回転体４１ｇ、４２ｇは、両基板３１、３２の内面に接触しながら回転することによって、係合部材４１、４２のスライド動作を安定させる役割と円滑にする役割を果たし、係合部材４１、４２のスライド動作をスムーズなものにする。
【０１２１】
前記係合部材４１、４２の回転体４１ｇ、４２ｇとしては、例えば金属製のボールベアリングや、それ以外の転がり軸受けを採用することができ、また、図１９に示すコロ７を採用することもできる。
【０１２２】
＜付勢部材４５の分離＞
図１８の変更装置１０では、更に図４に示す付勢部材４５の他の実施の形態として、図１８に示すように、係合部材４１、４２ごとにその近傍に対応するキックバネ４５Ａ、４５Ｂを配置し、その各キックバネ４５Ａ、４５Ｂによって２つの係合部材４１、４２を個別に付勢する構成を採用した。なお、前記キックバネ４５Ａ、４５Ｂによる係合部材４１、４２の付勢方向などについては、図４に示す一つのばねからなる付勢部材４５と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【０１２３】
＜駆動軸２１とホルダ３の基板３１、３２との連結構造＞
図２３は、図１８の変更装置１０において、駆動軸２１とホルダ３の基板３１、３２との連結構造の一例を示した断面図である。
【０１２４】
図２３の連結構造では駆動軸２１の端部に段差２１Ａ、２１Ｂを２段形成している。また、上下の段差２１Ａ、２１Ｂ間は、実施の形態１で説明した駆動軸２１（図４参照）と同じく、駆動軸２１の対極する外周両側を軸線方向に切断した形状とし（以下、この形状部分を第１の切断形状部２１Ｃという）、上段の段差から駆動軸２１の先端までは、同様に切断した形状（以下、この形状部分を第２の切断形状部２１Ｄという）と雄ねじ２１Ｅとを連続して形成してある。さらに、図２０（ａ）（ｂ）のように、第１の基板３１の挿通孔３１ａは、前記第１の切断形状部２１Ｃの径方向断面形状に合わせて形成し、第２の基板３２の挿通孔３２ａは、前記第２の切断形状部２１Ｄの径方向断面形状に合わせて形成してある。
【０１２５】
駆動軸２１とホルダ３を連結する作業は、駆動軸２１の第２の切断形状部２１Ｄを第２の基板３２の挿通孔３２ａ（図２０（ｂ）参照）に嵌め込む作業、駆動軸２１の第１の切断形状部２１Ｃを第１の基板３１の挿通孔３１ａ（図２０（ａ）参照）に嵌め込む作業、及び、上下の基板３１、３２間にこれらを連結するスペーサ２２Ｆを介在させる作業を行った後、駆動軸２１の雄ねじ２１Ｅにナット２２Ｇを取り付け締め付ける。これにより、第１の基板３１がナット２２Ｇの締め付け力で駆動軸２１の上段２１Ａに固定され、駆動軸２１とホルダ３が堅固に連結し一体化される。
【０１２６】
＜異物の混入防止＞
図２５は、図１８の変更装置１０にカバーＣ１〜Ｃ４を取付けた外観図である。図２５において、第１のカバーＣ１は、ソレノイド４３、付勢部材４５としてのキックバネ４５Ａ、４５ｂ及び基板３１の長孔３１ｆ（図１８参照）を覆う形状になっていて、ソレノイド４３やばね４５Ａに塵埃、水等の異物が直接接触するのを防止する役割と、長孔３１ｆから装置１０内部に異物が入り込むのを防止する役割を果たしている。また、第２のカバーＣ２は、第１と第２の基板３１、３２間にできる外周の隙間を覆うことにより、その外周の隙間から装置１０内部へ異物が入り込むのを防止している。第３のカバーＣ３は、クランクアームの往復移動に追従して伸縮可能な蛇腹形状になっていて、クランクアーム１の後端側外周を覆うことにより、クランクアーム１の後端側から基板３１、３２間の隙間を通じて装置１０内部に異物が入り込むのを防止している。第４のカバーＣ４は、基板３１、３２間から出没するクランクアーム１の先端側を覆うようになっている。また、図示は省略するが、塵埃や水などの浸入を確実に防止するため、更に基板３１、３２全体を覆うゴムなどによる保護カバーを取り付けても良い。
【０１２７】
（実施の形態５）
図２６は、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）の変更装置１０において、係合部材４１、４２をクランクアーム１から離隔する向きに移動させる手段についての他の例として、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）に示すソレノイド４３の代わりに、モータ駆動装置４３０を採用した例の説明図である。
【０１２８】
図２６において、モータ駆動装置４３０は、図２７に示す小型のモータＭ、モータＭの回転数を減速する減速ギアＤＧ、減速ギアＤＧに連結されたピニオンＰ、ピニオンＰに係合するラックＲ、並びに、これらを収容するハウジング４３Ｃから構成されている。
【０１２９】
モータＭの回転力は、減速ギアＤＧを介してピニオンＰに伝達され、ピニオンＰの回転によりラックＲは直線移動する。その直線移動の方向は、係合部材４１、４２をクランクアーム１から離隔する向きである。
【０１３０】
また、ラックＲは、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）に示すソレノイド４３の出力軸４３ａ、４３ｂと同様に、クランクアーム１の長さ方向に直交するように設けられており、そのラック両端Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ係合部材４１、４２の伝達片４１ｃ、４２ｃのいずれかに対向するように構成してある。この点も図１８（ａ）などのソレノイド４３の出力軸４３ａ、４３ｂと同様である。
【０１３１】
ピニオンＰとラックＲの各ギアどうしの噛み合わせについて説明すると、図２６のモータ駆動装置４３０では、図２７（ａ）（ｂ）のようにラックＲの一部のみにピニオンＰのギアと噛み合うギアＧを設ける構成の採用により、ラックＲが所定距離移動した後は、ピニオンＰとラックＲの各ギアどうしの噛み合わせがフリーとなって、ピニオンＰが空転するように構成してある。
【０１３２】
前記のような空転機構の採用により、モータＭには過負荷がかからず、モータＭの寿命が延びる、及び、ピニオンＰやラックＲのギア破損を防止できる等、モータ駆動装置４３０の信頼性、耐久性の向上を図ることができる。
【０１３３】
図２６（ａ）は、ラックＲが右側に最大に直線移動したときの状態を示している。この図２６（ａ）のラックＲが左側へ直線移動するときの係合部材４１、４２の動作形態などは、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）において、ソレノイド４３の出力軸４３ａがハウジング４３ｃから左側へ突出するときの係合部材４１、４２の動作形態などと同様である。また、そのように左側へ直線移動した図２６（ａ）のラックＲが同図（ａ）のように右側へ最大に直線移動するときの係合部材４１、４２の動作形態などは、図１８（ａ）、図２４（ａ）、図４（ｂ）において、ソレノイド４３の出力軸４３ｂがハウジング４３ｃから右側へ突出するときの係合部材４１、４２の動作形態などと同様であるため、その詳細説明は省略する。
【０１３４】
＜モータ駆動装置４３０とソレノイド４３との比較＞
モータ駆動装置４３０は、図１８（ａ）などのソレノイド４３に比べて、部品点数は増加するものの、係合部材４１、４２を移動させるストロークの調整が容易である。また、その係合部材４１、４２を移動させる力はモータ駆動装置４３０の方が強く、かつ、モータ駆動装置４３０は係合部材４１、４２を移動させた後の状態を強くキープできることから、モータ駆動装置４３０の方が好適である。
【０１３５】
（その他の実施の形態）
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１３６】
なお、実施の形態１、２では、クランクアーム１の長さ方向において、係合切欠き１ｂ、１ｂが略同一の位置、係合片４１ａ、４２ａが異なる位置であるが、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、係合片５１ａ、５１ａが一の係合部材５１に形成され、クランクアーム１'の両縁側でクランクアーム１の長さ方向において同一の位置に配設されて、係合切欠き１'ｂがクランクアーム１の長さ方向において異なる位置に配設されるようにすることも可能である。また、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、クランクアーム１'と係止部材５１とを組み合わせて、クランクアーム１'の長さ方向において、係合切欠き１ｂ'が異なる位置、係合片４１ａ、４２ａも異なる位置とすることも可能である。
【０１３７】
また、実施の形態１、２では、クランクアーム１の回転半径は最大と最小の２段階で変更できるが、これに限るものではなく、例えば最大、中間、最小と３段階でも、さらには４段階以上にも変更することも可能である。この場合、変更手段４又は係合切欠き（被係合部）１ｂを増設する。さらに、増設された変更手段４の電力供給源として例えば乾電池等を用いてホルダ３に設置し、リモコン操作で変更手段４を作動させてもよい。
【０１３８】
上記各実施の形態では、クランクアーム１を移動自在に保持するために、クランクアーム１とホルダ３との摩擦抵抗を少なくすることが好ましい。例えば、クランクアーム１を箱型のホルダ３で移動自在に保持する場合は、金属よりも摩擦抵抗の小さなプラスチックでホルダ３を構成することが好ましい。また、クランクアーム１とホルダ３との摩擦抵抗をより小さくするために、上述のように回転体あるいはベアリングを用いる他に、クランクアーム１と接するホルダ３の４隅を丸形にしてもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１………クランクアーム
１Ａ……連結部
１Ｂ……挿通部
１ａ……挿通孔
１ｂ……係合切欠き（被係合部）
１ｆ……挿入孔
２………モータ（駆動手段）
３………ホルダ（支持部材）
４………変更手段
１０……クランクアームの変更装置
１１……リンクアーム
１２，１２Ａ，１２Ｂ…リンクプレート
１３，１３Ａ，１３Ｂ…ワイパーアーム
１５……連結リンクアーム
１６……連結軸
２１……駆動軸
３１……基板（第１の基板）
３１ａ…挿通孔
３１ｂ…挿入切欠き
３２……基板（第２の基板）
３２ａ…挿通孔
３２ｂ…挿入切欠き
３４……回転体
４１……係合部材
４１ａ…係合片（係合部）
４１ｂ…挿通片
４１ｃ…伝達片
４１ｆ…連結伝達片
４２……係合部材
４２ａ…係合片（係合部）
４２ｂ…挿通片
４２ｃ…伝達片
４２ｆ…連結伝達片
４３……双安定型自己保持ソレノイド（移動手段）
４３ａ…出力軸
４３ｂ…出力軸
４４……固定部
４５，５……付勢部材
４６……拘束部材
１００…ワイパー装置
Ａ………ボディ
θ………クランクアームとリンクアームとの角度

前記目的を達成するために、本発明に係るクランクアームの回転半径変更装置は、クランクアームの回転により駆動軸の回転駆動力をリンクアームの往復直線運動に変換するクランク機構における当該クランクアームの回転半径変更装置であって、前記回転半径変更装置は、前記駆動軸に固定されて回転力を付与されるとともに、前記クランクアームを往復移動自在に支持する支持部材と、前記クランクアームの往復移動を規制して、前記支持部材に前記クランクアームを固定する固定位置を変更する変更手段と、からなり、前記変更手段は、前記支持部材に移動自在に支持された移動体と、前記移動体を前記クランクアームに係合する方向に付勢する第１の付勢部材と、前記第１の付勢部材の付勢力に抗して、前記クランクアームとの係合の解除方向に、前記移動体を移動させる移動手段とを備え、前記クランクアームと前記移動体との係合が解除されたときに、下記（１）から（６）のいずれかの力により、前記クランクアームが移動し、前記クランクアームと支持部材との係合位置を切り替えることで、支持部材に対するクランクアームの固定位置を変更し、クランクアームの回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させ、その変位によって、前記クランクアームの回転半径を変更し、前記リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させることを特徴とする。
（１）前記リンクアームを介して伝達される抵抗力。
（２）前記クランクアームに働く重力。
（３）前記リンクアームを介して伝達される抵抗力と、前記クランクアームに働く重力。
（４）前記リンクアームを介して伝達される抵抗力と、前記リンクアームに取り付けられた第２の付勢部材の付勢力。
（５）前記クランクアームに働く重力と、前記リンクアームに取り付けられた第２の付勢部材の付勢力。
（６）前記リンクアームを介して伝達される抵抗力と、前記クランクアームに働く重力と、前記リンクアームに取り付けられた第２の付勢部材の付勢力。

Claims (8)

1. クランクアームの回転により駆動軸の回転駆動力をリンクアームの往復直線運動に変換するクランク機構における当該クランクアームの回転半径変更装置であって、
   前記回転半径変更装置は、前記クランク機構に作用する自然の力によって前記クランクアームの回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させる機能を有し、その変位によって、前記クランクアームの回転半径を変更し、前記リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させること
   を特徴とするクランクアームの回転半径変更装置。
2. 前記変位機能は、
   前記駆動軸に固定されて回転力を付与されるとともに、前記クランクアームを往復移動自在に支持する支持部材と、
   前記クランクアームの往復移動を規制して、前記支持部材に前記クランクアームを固定する固定位置を変更する変更手段と、により実現されること
   を特徴とする請求項１に記載のクランクアームの回転半径変更装置。
3. 前記変更手段は、
   前記クランクアームと前記支持部材との係合位置を切り替えることで、前記支持部材に対する前記クランクアームの固定位置を変更すること
   を特徴とする請求項２に記載のクランクアームの回転半径変更装置。
4. 前記変更手段は、
   前記支持部材に移動自在に支持された移動体と、
   前記クランクアームとの係合方向に前記移動体を付勢する付勢手段と、
   前記付勢手段の付勢力に抗して、前記クランクアームとの係合の解除方向に、前記移動体を移動させる移動手段とを備えること
   を特徴とする請求項２又は３に記載のクランクアームの回転半径変更装置。
5. 前記支持部材は、前記クランクアームの縁に接して、前記クランクアームの移動をガイドする回転体を備えていること
   を特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のクランクアームの回転半径変更装置。
6. 請求項２乃至５のいずれかに記載のクランクアームの回転半径変更装置と、
   前記支持部材の固定された駆動軸を回転させる駆動手段と、を備えることを特徴とする駆動装置。
7. 前記クランクアームにおける回転力を伝達する連結軸と前記駆動軸との距離が長くなる程、前記駆動手段による前記駆動軸の回転速度を減少させ、前記連結軸と前記駆動軸との距離が短くなる程、前記駆動手段による前記駆動軸の回転速度を増加させる駆動制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. クランクアームの回転により駆動軸の回転駆動力をリンクアームの往復直線運動に変換するクランク機構における当該クランクアームの回転半径変更方法であって、
   前記回転半径変更方法は、前記クランク機構に作用する自然の力により前記クランクアームの回転中心位置をそのクランクアーム長さ方向に変位させることによって、前記クランクアームの回転半径を変更し、前記リンクアームの往復直線運動ストロークを変化させること
   を特徴とするクランクアームの回転半径変更方法。

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