JP2012505111A - 単体構造加熱式ワイパアッセンブリ及びこのアッセンブリを利用するシステム - Google Patents

Abstract

少なくとも１個の単体構造加熱式ワイパアッセンブリを有する加熱式ワイパシステムが提供される。各ワイパアッセンブリは、フレキシブルな支持部材と１対の離間したフレキシブルなスキージブレードを有する。アッセンブリは、電気エネルギー源（即ち、バッテリ）からの電気エネルギーを熱に変換するために、ブレードとそれぞれの支持部材の間に配置された少なくとも１個と、好ましくは１対のフレキシブルなヒータを有する。各ヒータは、それぞれの支持部材の実質的に長さ全体に亘るように十分に寸法決めされた加熱要素を有する。配線は、支持部材間でブレードとヒータと細長い弾性背骨とを接続する封止中央支持装置内を通ることによって、バッテリをヒータに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、単体構造加熱式ワイパアッセンブリ及びかかるアッセンブリを利用するシステムに関する。

本願は、２００７年４月２３日に出願された係属中の米国特許出願第１１／７３８，７３４号の一部継続出願である。

図４を参照すると、冬季の運転条件では、フロントガラスとワイパアッセンブリ上に雪と氷が蓄積する。この雪と氷の蓄積は、ワイパシステムがフロントガラスを適切にきれいにする性能を低下させる。その結果、運転者の視界が低下する。フロントガラスの視界をよくしようとする際、運転者は、一般に、ワイパシステムと共に車両のデフロスタシステムを作動させる。雪や氷が溶け始めると、その結果もたらされる液体の一部が、ワイパアッセンブリやフロントガラス表面に接触し再凍結する。風が車両の相対運動と相まって、この再凍結作用を増大させる。このサイクルが続くにつれ、ワイパアッセンブリとフロントガラスに蓄積する氷が増大し、その結果、ワイパシステムの性能と運転者の視界が更に低下する。この状態は、ワイパシステムが役に立たなくなるような程度にまで悪化し続け、それにより、運転者の視界が大幅に低下するため極めて危険な運転状況となる。

現在、この問題を解決する唯一の方法は、運転者が、ワイパブレードアッセンブリから雪と氷を手作業で除去することである。これは、運転者が道路の脇に寄るか停止灯で停車した後で行われる。停車後に、運転者は窓を下げて手をフロントガラスへと伸ばし、ワイパをフロントガラスに対してパチンとはじくことでワイパブレードアッセンブリから雪と氷を除去しようとする。しかしながら、車両が動き出すとすぐにまた着氷状態に戻るので、これを行うことはほとんど効果がなく、潜在的に危険な解決策である。

氷と雪がワイパアッセンブリ及び／又はフロントガラスに蓄積するのを防ぐ幾つかの加熱式ワイパブレードアッセンブリが特許されている。そのようなアッセンブリの例は、次の米国特許に開示されている。
特許文献１は、ブレードホルダ上の外部加熱要素とワイパブレードに埋め込まれた内部要素を含む加熱式ワイパアッセンブリを開示している。
特許文献２は、らせんコイル状抵抗線を利用する電気加熱式ワイパブレードを開示している。
特許文献３は、ワイパアーム、ブレード及びブレードキャリアの長さに沿って配置された抵抗加熱線の使用を開示している。
特許文献４は、ワイパブレードアッセンブリを開示している。
特許文献５は、加熱式ワイパ／スキージ及びフレームを開示している。
特許文献６は、ワイパアーム構造への熱の放射を開示している。
特許文献７は、ワイパのブレード支持体とフレキシブルなブレード本体内の加熱要素を開示している。
特許文献８は、加熱式ワイパアッセンブリを開示している。
特許文献９は、加熱式ワイパフレームを開示している。
特許文献１０は、ワイパブレード支持体及びブレード本体の加熱要素を開示している。
特許文献１１は、ワイパブレード用の伝熱装置を開示している。
特許文献１２は、加熱式ワイパブレードカバーを開示している。
特許文献１３は、ワイパの加熱装置を開示している。
特許文献１４は、ワイパ連結機構並びにブレード及びブレード保持具が加熱される加熱式ワイパブレードアッセンブリを開示している。
特許文献１５は、繊維状炭素加熱要素を利用する電気加熱式ワイパブレードを開示している。
特許文献１６は、加熱式ワイパブレード及びブレードホルダを開示している。
特許文献１７は、加熱式ワイパブレードアッセンブリを開示している。
特許文献１８は、ワイパブレードとその支持体に沿って延在するヒータを開示している。
特許文献１９は、加熱式ワイパ機構を開示している。
特許文献２０は、風防ワイパに取り外し可能に取り付けられた風防ワイパ加熱装置を開示している。

これらの加熱式ワイパは、様々な形態と設計で提供されている。これらの加熱式ワイパは、ワイパフレーム、アーム、ブレード、又はこれらの組み合わせを、或る要素或いは他の何らかのタイプの追加アッセンブリを加熱することによって加熱する。これらのタイプのワイパは、それなりに或る程度有効であるが、メーカーとエンドユーザにとって不便な点がある。そのようなタイプのワイパは、製造コストが極めて高く、それにより消費者に転嫁される製品コストが高くなるか、又は取り付けが極めて複雑で、それにより「自分で工作する(do-it-yourself、以下ＤＩＹと記載)」消費者の多くを失っている。また、これらの特許は、ワイパがフロントガラス霜取りシステムと協働し一体のものとして動作しなければならないとは述べていない。フロントガラス霜取りシステムがないと、フロントガラスは、蓄積する雪と氷が凍り付き、危険な状況になる。

要するに、先行技術の加熱式ワイパアッセンブリの主な欠点には、コストと、普通の「ＤＩＹ」消費者にとっての複雑さがある。多くの特許は、ワイパの動作範囲もワイパが生成する熱も示していない。これらの特許が１２ボルト以上で動作することは想定できない。全てでないにしてもほとんどの車両は、動作時に１３．５〜１４．５ボルトで動作する電気システムを有する。また、そのようなワイパの動作にとって車両速度は重要な事柄である。

米国特許第５，６３２，０５８号 米国特許第５，５０４，９６５号 米国特許第４，４９７，０８３号 米国特許第４，３２５，１６０号 米国特許第２，６２７，０１１号 米国特許第６，７５４，９３３号 米国特許第６，５９１，４４３号 米国特許第６，２３６，０１９号 米国特許第５，６０３，８５６号 米国特許第５，５５８，７９２号 米国特許第５，４８８，７５２号 米国特許第５，４１２，１７７号 米国特許第４，１５２，８０８号 米国特許第５，３２５，５６１号 米国特許第４，９２８，３４４号 米国特許第４，９２８，３４５号 米国特許第４，９６７，４３７号 米国特許第４，３８７，２９０号 米国特許第４，１９４，２６１号 米国特許第６，７７９，２２２号

本発明の目的は、改善された単体構造加熱式ワイパアッセンブリ、及び、そのようなアッセンブリの一以上を使用するシステムを提供して、ワイパアッセンブリとフロントガラス上の氷の蓄積をなくすか又は大幅に減少させ、それにより運転者の視界を改善すると同時に、次に列挙する利点中の少なくとも一利点を提供することである。
・製造のコスト効果が高い。
・高耐久性と高耐腐食性。
・平均的消費者に手頃な価格。
・ＤＩＹ消費者による取り付けが容易。
・あらゆる天候で有効な動作。
・低電流で既存の車両機能に影響を及ぼさない。
・既存の車両霜取りシステムとの併用。

本発明の以上の目的及び他の目的の実現において、単体構造加熱式ワイパアッセンブリが提供される。アッセンブリは、ワイパアームに取り付けられるように製作される。ワイパアームは、車両のフロントガラスを横切ってワイパアームを往復運動させるためのワイパモータに動作可能に接続される。アッセンブリは、車両の電気エネルギー源に電気的に結合されるように製作される。アッセンブリは、上部と、フロントガラスと接触するための下スキージ部分とを有する細長い弾性ブレードを有する。ブレードは、第１と第２の対向する端部を有する。アッセンブリはまた、ブレードの上部の上に位置決めされた離間した細長い弾性的な第１及び第２の支持部材を有する。各支持部材はそれぞれ、内側表面及び外側表面と、第１と第２の対向する端部とを有する。アッセンブリは、更に、第１と第２の離間した細長い弾性背骨を有する。背骨はそれぞれ、ブレードの端部間でブレードの上部と支持部材の内側表面との間に延在して、ブレードを支持部材に接続し、またアッセンブリがワイパアームによって往復運動するときにブレードと支持部材がフロントガラスの表面形状に弾性的に順応できるようにする。アッセンブリは更に、電気エネルギーを熱に変換する少なくとも１本の細長いフレキシブルなヒータを有する。この少なくとも１本のヒータは、ブレードの上部と第１の支持部材の内側表面との間に配置される。少なくとも１本のヒータは、第１の支持部材の端部間で背骨と隣接して延在する第１の加熱要素を有する。少なくとも１本のヒータは、ブレードの上部と第２の支持部材の内側表面との間に配置される。少なくとも１本のヒータは、第２の支持部材の端部間で背骨と隣接して延在する第２の加熱要素を含む。少なくとも１本のヒータは、ブレードの上部、第１と第２の支持部材、及び背骨を加熱して、アッセンブリとフロントガラス上の氷の蓄積をなくすか大幅に減少させる。アッセンブリは、支持部材間でブレードと背骨を接続し且つアッセンブリをワイパアームに接続する中央支持装置を有する。アッセンブリは、更に、中央支持装置内を通る少なくとも１本のヒータに電気的に結合されて、電源からの電気エネルギーを少なくとも１本のヒータに提供する配線を有する。

装置は、各支持部材の端部間で波状に延在する第１と第２のヒータを有することができる。

装置は、ヒータの汚れを防ぐために中央支持装置における配線を封止する封止部材を有することができる。

単体構造加熱式ワイパアッセンブリは、第１と第２のワイパエンドキャップを有することができる。第１のワイパエンドキャップは、ブレードの第１の端部と第１の支持部材を結合する。第２のワイパエンドキャップは、ブレードの第２の端部と第２の支持部材を結合する。ヒータの汚れを防ぐために、ワイパエンドキャップにおいてブレードと支持部材の端部を封止するための封止部材を備えることができる。

加熱要素はそれぞれ、長さ１フィート当たり約１８オーム〜約２２オームの範囲の電気抵抗を有する抵抗線加熱要素を有することができる。

ワイパアッセンブリは、加熱されたとき、車外周囲温度が２０°Ｆで車両速度が６０マイル／時間のとき、８０°Ｆの平均温度を有することができる。

加熱要素はそれぞれ、エッチドサーモフォイル（etched thermofoil）加熱要素又は巻線（wire wound）加熱要素を有することができる。

加熱要素はそれぞれ、ポリイミド／ＦＥＰ／ＷＡ／ＵＬＡ、ＰＴＦＥ、ポリエステル、マイカ、シリコーンゴム及びブチルゴムの内の少なくとも１種を含む絶縁材料を有することができる。

各支持部材の上部からスキージ部分の下部までの単体構造加熱式ワイパアッセンブリの厚さは、１インチより小さいものとすることができる。

電源からヒータへの電気エネルギーの流れを制御するために配線にコントローラが接続することができる。

コントローラは、スイッチ又は継電器と、継電器を制御する制御信号を生成する回路とを有することができる。

更に、本発明の上記の目的及び他の目的の実現において、加熱式ワイパシステムが提供される。このシステムは、第１のワイパモータに動作可能に接続された第１のワイパアームと、車両の電気エネルギー源とを有し、第１のワイパモータは、車両のフロントガラスを横切って第１のワイパアームを往復運動させる。システムはまた、第１のワイパアーム上に取り付けられ電源に電気的に結合された第１の単体構造加熱式ワイパアッセンブリを有する。アッセンブリは、細長い弾性ブレードを有し、この弾性ブレードは、上部と、フロントガラスと接触するための下スキージ部分と、第１と第２の対向する端部とを有する。アッセンブリはまた、ブレードの上部の上に位置決めされた離間した細長い弾性的な第１と第２の支持部材を有する。支持部材はそれぞれ、内側表面及び外側表面と、第１と第２の対向する端部とを有する。アッセンブリは更に、ブレードの端部間に延在する第１と第２の離間した細長い弾性背骨を有する。背骨はそれぞれ、ブレードの上部と支持部材の内側表面との間に配置されて、ブレードを支持部材に接続し、且つアッセンブリがワイパアームによって往復運動されるときにブレードと支持部材がフロントガラスの表面形状に弾性的に順応できるようにする。アッセンブリは、電気エネルギーを電源から熱に変換するための少なくとも１本の細長いフレキシブルなヒータを有する。少なくとも１本のヒータは、ブレードの上部と第１の支持部材の内側表面との間に配置される。少なくとも１本のヒータは、第１の支持部材の端部間に背骨と隣接して延在する第１の加熱要素を有する。少なくとも１本のヒータは、ブレードの上部と第２の支持部材の内側表面との間に配置される。少なくとも１本のヒータは、第２の支持部材の端部間に背骨と隣接して延在する第２の加熱要素を有する。少なくとも１本のヒータは、ブレード、第１と第２の支持部材、及び背骨の上部を加熱して、アッセンブリとフロントガラス上の氷の蓄積をなくすか大幅に減少させる。アッセンブリは、更に、支持部材間でブレードと背骨を接続し且つアッセンブリを第１のワイパアームに接続する中央支持装置を有する。配線は、電源と少なくとも１本のヒータとに電気的に結合され、中央支持装置内を通って少なくとも１本のヒータに電源からの電気エネルギーを提供する。

システムは、それぞれの支持部材の端部間で波状に延在する第１と第２のヒータを有することができる。

システムは、ヒータの汚れを防ぐために、中央支持装置における配線を封止するための封止部材を有することができる。

システムは、更に、第１と第２のワイパエンドキャップを有することができる。第１のワイパエンドキャップは、ブレードの第１の端部と第１の支持部材を結合する。第２のワイパエンドキャップは、ブレードの第２の端部と第２の支持部材を結合する。システムは、ヒータの汚れを防ぐために、ワイパエンドキャップにおいてブレードと支持部材の端部を封止するための封止部材を有することができる。

加熱要素はそれぞれ、長さ１フィート当たり約１８オーム〜約２２オームの範囲の電気抵抗を有する抵抗線加熱要素を有することができる。

アッセンブリは、加熱されたとき、車外周囲温度が２０°Ｆで、車両速度が６０マイル／時間のとき、８０°Ｆの平均温度を有することができる。

加熱要素はそれぞれ、エッチドフォイル加熱要素を有することができる。

各支持部材の上部からスキージ部分の下部までのアッセンブリの厚さは、１インチ未満とすることができる。

システムは、配線と電源に接続されて電源からヒータへの電気エネルギーの流れを制御するコントローラを有することができる。

コントローラは、スイッチ又は継電器と、継電器に通電する制御信号を生成する回路とを有することができる。

第２のワイパアームは、第２のワイパアームをフロントガラスを横切って往復運動させるために、第２のワイパモータに動作可能に接続させることができる。第２の単体構造加熱式ワイパアッセンブリは、第２のワイパアームに取り付けられ、電源に電気的に結合させることができる。

本発明の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、添付図面と関連して説明されるときに、本発明を実施するための最良の形態の以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。

本発明の一実施形態により構成された１対のワイパアッセンブリを含む加熱式ワイパシステムの環境図であり、自動車のワイパアッセンブリ自身とフロントガラスの両方の氷の蓄積をなくすか減少させる操作を示す。 図１の本発明の一実施形態により構成されたワイパアッセンブリの内の一方の分解斜視図である。 組立て後の図２のワイパアッセンブリの斜視図である。 図３の線３ａ−３ａに沿って切断された断面図である。 図３の線３ｂ−３ｂに沿って切断された断面図である。 自動車のフロントガラス上で動作中の１対の先行技術のワイパアッセンブリの環境図である。 本発明のワイパアッセンブリで使用されるらせん巻抵抗線を有するヒータの一実施形態の部分破断断面斜視図である。 ワイパアッセンブリで使用されるヒータの別の実施形態の上面図である。 エッチドフォイル加熱要素を示すために上層を部分的に折り曲げた状態のヒータの更に別の実施形態の斜視図である。 本発明の一実施形態により構成された加熱式ワイパシステムの概略ブロック図であり、手動スイッチを備えた典型的な配線設置を示す。 図６の流れ図と類似しているが、制御信号で動作可能な継電器を備えた接続モジュールを有するオプショナルの配線設置を示す図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態により構成された加熱式ワイパシステムの全体が１０で示されている。システム１０は、第１のワイパモータ（図示せず）に動作可能に接続された第１のワイパアーム１２を有し、第１のワイパモータは、車両１６のフロントガラス１４を横切って第１のワイパアーム１２を往復運動させる。システム１０は、更に、第２のワイパモータ（図示せず）に動作可能に接続された第２のワイパアーム１８を有し、第２のワイパモータは、フロントガラス１４を横切って第２のワイパアーム１８を往復運動させる。

システム１０はまた、車両１６のバッテリ２０等の電気エネルギー源と、全体が２２で示され第１のワイパアーム１２に取り付けられた第１の単体構造加熱式ワイパアッセンブリとを有し、第１の単体構造加熱式ワイパアッセンブリは、ヒューズ２４と、後で更に詳しく説明される接続モジュール２５（即ち、図６）又は接続モジュール８８（即ち、図７）とを介してバッテリ２０に電気的に結合されている。システム１０は、一般に、更に、全体が２６で示され第２のワイパアーム１８に取り付けられた第２の単体構造加熱式ワイパアッセンブリを有し、第２の単体構造加熱式ワイパアッセンブリは、やはりヒューズ２４と、接続モジュール２５又は８８とを介してバッテリ２０に電気的に結合される。幾つかの用途では、単一のワイパアッセンブリしか必要とされないことを理解されたい。

次に図２、図３、図３ａ及び図３ｂを参照すると、第２のアッセンブリ２６が第１のアッセンブリ２２と実質的に同一なので、第１の単体構造加熱式ワイパアッセンブリ２２だけが図示され説明される。

アッセンブリ２２は、全体が２８で示され、フロントガラス１４と接触するための上部３０と下スキージ部分３２とを有する細長い弾性ゴム／シリコーンブレードを有する。ブレード２８はまた、第１と第２の対向する端部３４と３６をそれぞれ有する。

アッセンブリ２２はまた、全体が３８と４０で示され、それぞれブレード２８の上部３０の上に位置決めされ固定された離間した細長い弾性的な第１と第２の支持部材を有する。支持部材３８及び４０は、それぞれ内側表面４２及び外側表面４４と、それぞれ対向する第１と第２の端部４６及び４８を有する。

アッセンブリ２２は、更に、それぞれ全体が５０と５２で示された第１及び第２の離間した細長い弾性ばね鋼背骨を有する。背骨５０及び５２はそれぞれ、ブレード２８の上部３０と支持部材３８及び４０の内側表面４２との間にブレード２８の端部３４と３６間に延在して、ブレード２８と支持部材３８及び４０を接続し、またアッセンブリ２２がワイパアーム１２によって往復運動されたときにブレード２２と支持部材３８及び４２がフロントガラス１４の表面形状に弾性的に順応できるようにしている。

アッセンブリ２２はまた、バッテリ２０からの電気エネルギーを熱に変換するために、少なくとも１本のヒータを、そして好ましくは、それぞれ全体が５４と５６で示された２本の細長いフレキシブルなヒータを有する。単一のヒータが使用される場合、そのヒータは、アッセンブリ２６の端から端まで延在する単一の連続したフレキシブルなヒータになる。第１のヒータ５４は、ブレード２８の上部３０と第１の支持部材３８の内側表面４２の間に配置される。図５ａに示すように、ヒータ５４は、背骨５０及び５２とすぐ隣接した第１の支持部材３８の端部４６と４８の間に波状に延在する抵抗線加熱要素５３を有することが好ましい。

図３を再び参照すると、第２のヒータ５６は、ブレード２８の上部３０と第２の支持部材４０の内側表面４２との間に配置される。第２のヒータ５６はまた、背骨５０及び５２とすぐ隣接した第２の支持部材４０の端部４６と４８の間に波状に延在する抵抗線加熱要素５３を有することが好ましい。ブレード２８の上部３０、第１と第２の支持部材３８及び４０、並びに背骨５０及び５２は、ヒータ５４及び５６によって加熱されて、アッセンブリ２２とフロントガラス１４上に蓄積した氷を除去するか又は大幅に減少させる。

アッセンブリ２２は更に、全体が５８で示され支持部材３８と４０の間でブレード２８と背骨５０及び５２とを結合し且つアッセンブリ２２をワイパアーム１２に接続する中央支持装置を有する。装置５８は、アーム１２をアッセンブリ２２に取り外し可能に固定するためのアダプタ６０を有する。装置５８はまた、カバー部材６２と中央コネクタ６４を含み、これらは両方とも、それぞれ支持部材３８及び４０の端部４８及び４６の隣りで背骨５０及び５２に組み立てられてアッセンブリ２２の固定を支援する。

アッセンブリ２２はまた、第１と第２のワイパエンドキャップ７２及び７４を有する。第１のワイパエンドキャップ７２は、ブレード２８及び第１の支持部材３８それぞれの第１の端部３４及び４６を結合する。第２のワイパエンドキャップ７４は、ブレード２８及び第２の支持部材４０それぞれの第２の端部３６及び４８を結合する。液状ゴム等の封止部材７６は、ヒータ５４、５６それぞれの汚れを防ぐために、ブレード２８の端部３４及び３６と、支持部材３８及び４０の端部４６及び４８とを、それぞれワイパエンドキャップ７２及び７４において封止する。

配線６６は、ヒータ５４及び５６の両端で電気的に結合され、支持部材３８及び４０の中空部分６７内と、部材６２とコネクタ６４の間の中央支持装置５８内とを通って、ヒータ５６及び５８にバッテリ２０からの電気エネルギーを提供する。配線６６の端部は、ヒータ５４及び５６の汚れを防ぐために、コネクタ６４内に配置されたシュリンクチューブ６８内で銀ろうによって接続され、封止部材７０で封止される。配線６６は、また、フレキシブルなヒータ（５６及び／又は５８）と合体されてもよい。ヒータ５６及び５８は、並列に接続されることが好ましいが、配線６６によって直列に接続されてもよい。

図５ａは、ヒータ５４（並びにヒータ５６）の一実施形態を示す。ヒータ５４は、ガラス繊維芯５７のまわりに巻き付けられた抵抗線加熱要素又は導体５３を含むワイヤ／コードらせん巻きケーブルである。シリコンゴム絶縁体５５が、導体５３と芯５７を封止する。加熱要素５３は、ニクロム抵抗線であることができる。

図５ｂは、アッセンブリ２２及び２６において使用されるヒータの別の実施形態を示し、ヒータ５４の部分と類似の構造又は機能を有するヒータ５４”の部分は、ダブルプライム符号を有する。ヒータ５４”は、ヒータ５４”の側部間に波状に延在し且つプラスチック基体５７”上に形成されたエッチドフォイル加熱要素５３”を有するカプトン式ヒータである。一般に、加熱要素５３”をプラスチックカバーが覆う。

図５ｃは、アッセンブリ２２及び２６で使用されるヒータの別の実施形態を示し、ヒータ５４の部分と同じか類似の構造又は機能を有する部分は、シングルプライム符号を有する。ヒータ５４’は、やはりヒータ５４’の側部間に波状に延在するエッチドフォイル加熱要素５３’を有するＰＥＴフィルム式ヒータである。加熱要素５３’は、ＰＥＴフィルム５７’上に形成され、ＰＥＴフィルムカバー５５’を有する。

電気ヒータの一方又は両方は、ワイヤケーブル式（図５ａ）、カプトン式（リボン／テープ）（図５ｂ）、ブチル式（線巻きパッド）、ワイヤテープ、単線式、スクリーン印刷、シリコン巻線パッド、ＰＥＴフィルム（図５ｃ）の方式のいずれかとすることができる。ヒータのタイプは、巻線、エッチドフォイル、ワイヤケーブル、シリコン／ｐｖｃ（ポリ塩化ビニル）の内の一種以上とすることができる。化合物ないし材料は、ニクロム線、箔、印刷、銅ニッケルの内の一種以上を含むことができる。

そのようなタイプのフレキシブルなヒータ要素としては、エッチドサーモフォイルや巻線を挙げることができる。使用できる絶縁材料としては、カプトン型ヒータとして知られている、ポリイミド／ＦＥＰ／ＷＡ／ＵＬＡ、ＰＴＦＥ、ポリエステル、マイカが挙げられる。シリコーンゴムやブチルゴムも使用できる。

上記のいずれを使用することも可能であるが、コストが重要な場合は他のものを使用してもよい。しかしながら、らせん巻ワイヤケーブル（即ち、図５ａ）のコストはかなり低い。らせん巻ワイヤケーブルヒータ５４は、市販の製品であり、他のものは全て、用途ごとに注文製作する必要がある。

図１を再び参照して、次にワイパシステム１０の動作を説明する。加熱式単体構造ワイパアッセンブリ２２及び２６は、車両のバッテリ２０から直流電圧を受け取る。バッテリ２０は、アッセンブリ２２及び２６に電力を送り、手動操作スイッチ８０等の制御装置が、バッテリ２０とアッセンブリ２２及び２６との間の回路を閉じる。スイッチ８０は、一般に、運転室内に配置される。運転者によって作動された後、スイッチ８０は、電力をバッテリ２０から、一般に車両のフードの下、エンジン室内に配置された接続モジュール２５に提供する。バッテリ２０からの電力は、接続モジュール２５から、ワイパアッセンブリ２２及び２６に導かれ、配線６６によってワイパアーム１２及び１８まで昇り、アッセンブリ２２及び２６のヒータ５４及び５６に流れる。

図１と図６を参照すると、一般に、この操作には４個の接続を行うだけでよい。接続モジュール２５で３個の接続が行われる。これは、２個のワイパアッセンブリ２２及び２６からの配線６６と、スイッチ８０からの配線８４とを、接続モジュール２５に単純に差し込むことによって行われる。別の接続は、接続モジュール２５からの配線８６によって車両のバッテリ２０に行われる。

後で詳細に述べる別のより自動的な実施形態では、温度センサ８２が、車両周囲温度を得るために車両１６内に配置され、図７に示すように配線９２によって接続モジュール８８に接続される。この実施形態では、モジュール８８は、継電器９０と組み合わされてバッテリ２０とアッセンブリ２２及び２６との間の回路を自動的に閉じる従来の回路を含む。そのような自動的な閉鎖は、車外温度が、センサ８２によって事前に決定されたレベルより低くなったときに行われてもよい。また、このオペレーティングシステムは、車両バッテリ電圧を監視してもよい。加熱式ワイパシステムが、長時間通電されたままにされ（例：車両が空港に放置された）、バッテリ電圧が既定の電圧設定より下がった場合、システムは自動的に遮断されてバッテリ切れを防ぐ。

次に図１と図６を参照して、本発明の一実施形態によるシステムを実現するためのワイパアッセンブリ２２及び２６の「標準」の設置を下に説明する。
・車両１６のエンジンルーム領域内、ワイパアーム１２と１８の間にフード接続モジュール２５を取り付ける。
・従来のワイパアッセンブリ（即ち、図４）を取り外し、新しい加熱式アッセンブリ２２及び２６を取り付ける。
・ワイパ給電ワイヤ６６をアッセンブリ２２及び２６からフード下接続モジュール２５まで配線しプラグ接続する。
・ワイパ給電ワイヤ６６をその対応するそれぞれのワイパアーム１２及び１８に取り付ける。
・スイッチ給電ワイヤ８４を車両１６の内部に配線し、手動スイッチ８０に取り付ける。
・手動スイッチ８０を運転者室内の所望の場所に取り付ける。
・給電ワイヤ８６とヒューズ２４をモジュール２５からバッテリ２０に配線する。

次に図１と図７を参照して、本発明の別の実施形態により構成された別のシステムを得るためのワイパアッセンブリ２２及び２６のより「高級」又は最適な設置を以下に示す。
・フード接続モジュール８８を、車両１６のエンジンルーム領域内、ワイパアーム１２と１８の間に取り付ける。
・従来のワイパアッセンブリ（即ち、図４の）を取り外し、新しい加熱式アッセンブリ２２及び２６を取り付ける。
・左及び右ワイパ給電ワイヤ６６をフード下接続モジュール８８まで配線しプラグ接続する。
・ワイパ給電ワイヤ６６をワイパアーム１２及び１８に取り付ける。
・給電ワイヤ８６とヒューズ２４をモジュール８８からバッテリ２０まで配線し接続する。
・操作給電ワイヤ９２をセンサ８２から車両１６の内部に配線し、ワイヤ９４を操作装置９６（本体制御モジュール、自動モジュール、電子制御装置、又はデフロスタフィード）からモジュール８８の継電器９０まで配線し接続して、アッセンブリ２２及び２６を自動で加熱できるようにする。

本発明の少なくとも一実施形態により構成された加熱式ワイパアッセンブリ２２及び２６並びに加熱式ワイパシステム１０は、次の利点の内の一以上を有する。
・腐食問題を引き起こす可能性のある外部配線接続がない場所にプラグアンドプレイ設置が提供される。
・フロントガラス１４の上に１インチ未満（即ち、好ましくは３／４インチ）しか突出しない低姿勢加熱式ワイパアッセンブリの設計が提供され、これは、フロントガラス１４上の雪と氷の蓄積を減らすのに役立つ。
・表面積を減少させる外付け加熱部品がなく、高速で運転しているときにワイパアッセンブリ２２及び２６が持ち上がることを防ぐ。
・ピボット／圧力点の凍結と摩耗をなくす封止された加熱式単体構造／無ヒンジワイパアッセンブリ設計が提供される。この加熱式ワイパアッセンブリの設計は、フロントガラス１４に対する可変屈曲作用によって、天候に関係なしに最大限のフロントガラス接触を可能にする。
・封止された単体構造加熱式ワイパアッセンブリ設計はまた、より効果的な加熱機能を可能にする。加熱要素即ちヒータは、標準フレームのピボット／圧力点を設けず、ワイパアッセンブリを極めて少ない電流供給で加熱することに重点を置くことによって、効果的且つ効率的な加熱を提供する。また、これにより、極めて細いリード線の使用が可能になり、またワイパアッセンブリの断面形状と表面積も小さくなる。この極めて少ない電流供給によって、単純な切り替え装置から、この設計に自動操作オプションを提供する本体制御モジュールからのＯＥＭ型装置まで、様々なタイプの電力供給が可能になる。この方式の加熱式ワイパアッセンブリによって、製造者と消費者にかかる総合コストが極めて少なくなる。加熱しなければならない表面積の大きさを減らし且つワイパアッセンブリの両側の雪と氷の蓄積を減少させる加熱要素即ちヒータのジグザグ又は波状配置を使用することによって、この製品を製作するのに必要な材料の量と製造工程が最小になる。前述したように、２本のヒータの代わりに、アッセンブリの一端からアッセンブリの他端まで直線的に延在する１本の連続したフレキシブルなヒータを使用してもよい。このジグザグ設計によって、ワイパアッセンブリの機能が妨げられることは全くない。標準の極めて高価な非加熱式ワイパアッセンブリの価格に対して、消費者は、加熱式ワイパアッセンブリの更なる利益を有することになる。
・本発明により構成されたこの方式の加熱式ワイパアッセンブリは、今日の道路上の事実上いかなる大きさや方式の車両にも適合する。この設計は、乗用車だけに限定されない。事実上いかなるフロントガラスワイパー装置をもこの設計と取り替えることができる。既存のワイパブレードアッセンブリ（アームではなく）を単純に交換し、幾つかの電気接続を行うことによって、消費者は、加熱式ブレードアッセンブリの更なる利益を有することになる。この方式は、更に、多数の応用例に適合するように多数のワイパアーム方式を作成する必要がないので、製造コストを極めて低くする。
・この方式の加熱式ワイパアッセンブリは、処理する加熱範囲を維持するために特別なタイプのコントローラを必要とせず、車両バッテリ等の電源しか必要としない。これにより、氷と雪を溶かすのに必要な加熱レベルを維持することができる。オプションとして、消費者が選択すればこの加熱式ワイパアッセンブリを多くの様々な方法で操作することができる。極めて少ない動作電流で動作するので、デフロストシステムと組み合わせた自動温度センサ８２及び／又は車両の本体制御モジュール（図７の９６）によってワイパ加熱動作を制御することができる。
・組み立てのない独立型の封止加熱式ワイパアッセンブリであるため、車両所有者に理想的な「自己取り付け（self-installed）」システムである。

前述の加熱式ワイパアッセンブリ及び加熱式ワイパシステムの一実施形態と関連したデータを次に示す。
・ワイパアッセンブリ１対当たりの平均動作電流は極めて少ない２〜３アンペア。
・封止された一体設計。
・直径０．００６インチの電熱線又は要素（即ち、図５ａ）。
・外気温２０°Ｆ、速度６０ｍｐｈのときの平均温度が８０°Ｆ。
・ピボット／圧力点のない加熱式封止単体構造／無ヒンジ設計。
・フロントガラス１４に対する可変的屈曲
・取り付けが容易。
・１２〜１４．５ボルトの適切な動作範囲。
・普遍的な適合。
・ヒータ線１フィート当たり１８〜２２オーム（図５ａ）。
・全ての面を効果的且つ効率的に加熱するジグザグ加熱要素設計（図５ａ、図５ｂ及び図５ｃ）。
・低姿勢。フロントガラス１４上で３／４インチ。
・低所有コスト。
・外付けの電気接続と発熱部品がない。

本発明の実施形態を図示し説明したが、これらの実施形態は、本発明の全ての形態を図示し説明するものではない。より正確に言うと、本明細書に使用される文言は、限定ではなく説明の文言であり、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができるものと理解されたい。

アッセンブリ２２はまた、バッテリ２０からの電気エネルギーを熱に変換するために、少なくとも１本のヒータを、そして好ましくは、それぞれ全体が５４と５６で示された２本の細長いフレキシブルなヒータを有する。単一のヒータが使用される場合、そのヒータは、アッセンブリ２２の端から端まで延在する単一の連続したフレキシブルなヒータになる。第１のヒータ５４は、ブレード２８の上部３０と第１の支持部材３８の内側表面４２の間に配置される。図５ａに示すように、ヒータ５４は、背骨５０及び５２とすぐ隣接した第１の支持部材３８の端部４６と４８の間に波状に延在する抵抗線加熱要素５３を有することが好ましい。

配線６６は、ヒータ５４及び５６の両端で電気的に結合され、支持部材３８及び４０の中空部分６７内と、部材６２とコネクタ６４の間の中央支持装置５８内とを通って、ヒータ５４及び５６にバッテリ２０からの電気エネルギーを提供する。配線６６の端部は、ヒータ５４及び５６の汚れを防ぐために、コネクタ６４内に配置されたシュリンクチューブ６８内で銀ろうによって接続され、封止部材７０で封止される。配線６６は、また、フレキシブルなヒータ（５４及び／又は５６）と合体されてもよい。ヒータ５４及び５６は、並列に接続されることが好ましいが、配線６６によって直列に接続されてもよい。

Claims (29)

1. ワイパモータに動作可能に接続されたワイパアームに取り付けられるようになされ、ワイパモータが、車両のフロントガラスを横切ってワイパアームを往復運動し、且つ車両の電気エネルギー源に電気的に接続されるようになされた単体構造加熱式ワイパアッセンブリにおいて、上部と、フロントガラスと接触するためのスキージ部分とを有し、且つ第１と第２の対向する端部を有する細長い弾性ブレードと；ブレードの上部の上に位置決めされた離間した細長い弾性的な第１と第２の支持部材であって、内側表面及び外側表面と、第１と第２の対向する端部とをそれぞれ有する第１と第２の支持部材と；第１と第２の離間した細長い弾性的な背骨であって、それぞれブレードの端部間でブレードの上部と支持部材の内側表面との間に延在してブレードと支持部材を接続し、且つアッセンブリがワイパアームによって往復運動されるときにブレードと支持部材がフロントガラスの表面形状に弾性的に順応できるようにする背骨と；支持部材間でブレードと背骨を接続し、且つアッセンブリをワイパアームに接続する中央支持装置とを有する単体構造加熱式ワイパアッセンブリであって、改良点が、
   電源からの電気エネルギーを熱に変換する少なくとも１本の細長いフレキシブルなヒータであって、ブレードの上部と第１の支持部材の内側表面との間に配置され第１の支持部材の端部間で背骨と隣接して延在する第１の加熱要素を含み、ブレードの上部と第２の支持部材の内側表面との間に延在し第２の支持部材の端部間で背骨と隣接して延在する第２の加熱要素を含み、ブレードの上部、第１と第２の支持部材、及び背骨を加熱して、アッセンブリとフロントガラス上の氷の蓄積をなくすか又は大幅に減少させる少なくとも１本のヒータと、
   少なくとも１本のヒータに電気的に結合され、中央支持装置内に延在して少なくとも１本のヒータに電源からの電気エネルギーを提供する配線とを含む、単体構造加熱式ワイパアッセンブリ。
2. 前記アッセンブリが、それぞれの支持部材の端部間に波状に延在する第１と第２のヒータを有する、請求項１に記載のアッセンブリ。
3. ヒータの汚れを防ぐために中央支持装置における配線を封止するための封止部材を更に有する、請求項２に記載のアッセンブリ。
4. 第１と第２のワイパエンドキャップであって、ブレードの第１の端部と第１の支持部材を結合する第１のワイパエンドキャップと、ブレードの第２の端部と第２の支持部材を結合する第２のワイパエンドキャップと、
   ヒータの汚れを防ぐためにワイパエンドキャップにおけるブレードと支持部材の端部を封止するための封止部材とを更に有する、請求項２に記載のアッセンブリ。
5. 前記加熱要素がそれぞれ、抵抗線加熱要素を有する、請求項１に記載のアッセンブリ。
6. 前記抵抗線加熱要素がそれぞれ、長さ１フィート当たり約１８オーム〜約２２オームの範囲の電気抵抗を有する、請求項５に記載のアッセンブリ。
7. 前記アッセンブリは、加熱されたとき、車外周囲温度が２０°Ｆで、車両速度が６０マイル／時間のとき、８０°Ｆの平均温度を有する、請求項１に記載のアッセンブリ。
8. 前記加熱要素がそれぞれ、エッチドサーモフォイル加熱要素又は巻線加熱要素を有する、請求項１に記載のアッセンブリ。
9. 各支持部材の上部からスキージ部分の下部までのアッセンブリの厚さが、１インチ未満である、請求項１に記載のアッセンブリ。
10. 電源からヒータへの電気エネルギーの流れを制御するために配線に接続された、或いは接続されることになる、コントローラを更に有する、請求項２に記載のアッセンブリ。
11. 前記コントローラがスイッチを有する、請求項１０に記載のアッセンブリ。
12. 前記コントローラが継電器を有する、請求項１０に記載のアッセンブリ。
13. 前記コントローラが継電器を制御する制御信号を生成する回路を有する、請求項１２に記載のアッセンブリ。
14. 第１のワイパモータに動作可能に接続され、第１のワイパモータによって車両のフロントガラスを横切って往復運動される第１のワイパアームと、車両の電気エネルギー源と、第１のワイパアームに取り付けられ且つ電源に電気的に結合された第１の単体構造加熱式ワイパアッセンブリとを有する加熱式ワイパシステムであって、上部と、フロントガラスと接触する下スキージ部分を有し、且つ第１と第２の対向する端部を有する細長い弾性ブレードと；
    ブレードの上部の上に位置決めされ、内側表面及び外側表面と、第１と第２の対向する端部とをそれぞれ有する離間した細長い弾性的な第１と第２の支持部材と；
    ブレードの端部間に延在する第１と第２の離間した細長い弾性的な背骨であって、それぞれブレードの上部と支持部材の内側表面との間に配置されてブレードと支持部材を接続し、且つアッセンブリがワイパアームによって往復運動されたときにブレードと支持部材がフロントガラスの表面形状に弾性的に順応できるようにする背骨と；
    支持部材間でブレードと背骨を接続し且つアッセンブリを第１のワイパアームに接続する中央支持装置とを有する加熱式ワイパシステムであって、改良点が、
    電源からの電気エネルギーを熱に変換する少なくとも１本の細長いフレキシブルなヒータであって、ブレードの上部と第１の支持部材の内側表面との間に配置され、第１の支持部材の端部間で背骨と隣接して延在する第１の加熱要素を有し、ブレードの上部と第２の支持部材の内側表面の間に延在し、第２の支持部材の端部間で背骨と隣接して延在する第２の加熱要素を有し、ブレードの上部、第１と第２の支持部材、及び背骨を加熱して、アッセンブリとフロントガラス上の氷の蓄積をなくすか大幅に減少させる少なくとも１本のヒータと、
    電源と少なくとも１本のヒータに電気的に結合され、且つ中央支持装置内に延在して電源からの電気エネルギーを少なくとも１本のヒータに提供する配線とを含む、加熱式ワイパシステム。
15. 前記システムが、それぞれの支持部材の端部間に波状に延在する第１と第２のヒータを有する、請求項１４に記載のシステム。
16. ヒータの汚れを防ぐために中央支持装置において配線を封止するための封止部材を更に有する、請求項１５に記載のシステム。
17. 第１と第２のワイパエンドキャップであって、ブレードと第１の支持部材の第１の端部を結合する第１のワイパエンドキャップと、ブレードと第２の支持部材の第２の端部を結合する第２のワイパエンドキャップと、
    ヒータの汚れを防ぐためにワイパエンドキャップにおいてブレードと支持部材の端部を封止するための封止部材とを更に有する、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記加熱要素がそれぞれ、抵抗線加熱要素を有する、請求項１４に記載のシステム。
19. 前記抵抗線加熱要素がそれぞれ、長さ１フィート当たり約１８オーム〜約２２オームの範囲の電気抵抗を有する、請求項１４に記載のシステム。
20. 前記アッセンブリは、加熱されたとき、車外周囲温度が２０°Ｆで、車両速度が６０マイル／時間のとき、８０°Ｆの平均温度を有する、請求項１４に記載のシステム。
21. 前記加熱要素がそれぞれ、エッチドフォイル加熱要素を有する、請求項１４に記載のシステム。
22. 支持部材の上部からスキージ部分の下部までのアッセンブリの厚さが、１インチ未満である、請求項１４に記載のシステム。
23. 配線と電源に接続されて電源からヒータへの電気エネルギーの流れを制御するコントローラを更に有する、請求項１５に記載のシステム。
24. 前記コントローラがスイッチを有する、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記コントローラが継電器を有する、請求項２３に記載のシステム。
26. 前記コントローラが継電器に通電する制御信号を生成する回路を有する、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記システムが更に、第２のワイパモータに動作可能に接続されて第２のワイパモータによってフロントガラスを横切って往復運動される第２のワイパアームと、第２のワイパアームに取り付けられ且つ電源に電気的に結合された第２の単体構造加熱式ワイパアッセンブリとを有する、請求項１４に記載のシステム。
28. 前記加熱要素がそれぞれ、ポリイミド／ＦＥＰ／ＷＡ／ＵＬＡ、ＰＴＦＥ、ポリエステル、マイカ、シリコーンゴム及びブチルゴムの少なくとも１種を含む絶縁材料を有する、請求項１に記載のアッセンブリ。
29. 前記加熱要素がそれぞれ、ポリイミド／ＦＥＰ／ＷＡ／ＵＬＡ、ＰＴＦＥ、ポリエステル、マイカ、シリコーンゴム及びブチルゴムの少なくとも１種を含む絶縁材料を有する、請求項１４に記載のシステム。

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