JPH04193650A - ワイパ駆動装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ワイパ駆動装置に関し、特に偏心歯車機構を
用いたものにあって出力トルク特性の改良に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来から用いられているワイパ装置としては、例えばワ
イパモータとワイパモータの出力軸に連結されたクラン
クアーム等から構成されるワイパ駆動装置によって回転
運動をリンク機構を介してピボット軸に与え、このピボ
ット軸にワイパアームを止着することで、ワイパの往復
揺動運動を得るようにしたものが公知となっている。と
ころで、このような構成を有するワイパ装置にあって、
ワイパ駆動装置からピボット軸へ伝達されるトルクがク
ランクアームとリンク機構を構成するリンクロッドとの
位置関係に伴い変動することは周知のことである。した
がって、クランクアーム、リンクロット、揺動レバー相
互の位置関係によって、ワイパの払拭域中央付近におい
て、ピボット軸へ伝達されるトルクが充分満足されない
で、ワイパかストールしてしまうおそれがある。

特に高速走行時、寒冷地等の大きなモータトルクを要す
る場合に問題があった。

そこで、ワイパの払拭域中央付近での払拭力の増大を図
るために、例えば、ワイパモータの回転を楕円歯車伝達
機構を介して出力し、ワイパの払拭域中央付近でのモー
タ出力軸からピボット軸への伝達トルクの増大を図った
ものが提案されている（例えば日本電装公開枝振１９８
６年９月１５日１ｈ４９−０３５参照）。

［発明か解決しようとする課題］ しかし、上述のように楕円歯車を用いたワイパ駆動装置
にあっては、トルクの伝達効率の向上は図れるものの、
ワイパモータのモータ軸における出力トルク及び回転数
の特性についてみれば、第４Ｂ図において実線で示され
るように、車両搭載における搭載スペースの制限による
リンク機構の振り分はバランスのずれによって、クラン
ク回転角に対する負荷トルクのアンバランスか生ずる。

また、回転数についてみれば同図において二点鎖線で示
されるように、トルクの変動に伴い変化するものとなる
。

この結果、トルク特性に突出部があるために、ワイパモ
ータとしてはこの突出値に対応し得るような定格を有す
るものを選定しなければならす、特定箇所における突出
したトルク値だけのために大きな定格を有するモータを
使用しなければならない。このため、装置構成に無駄か
生し、装置の価格を上昇させるという問題を生ずる。

また、ワイパモータの回転数が変動することにより、ワ
イパモータにうなり音を生じさせることとなり、騒音源
となるという問題を生じる。

そこで、本発明は、ワイパモータの出力軸からピボット
軸へ伝達されるトルクの変動を極力抑えてトルク特性の
平坦化を図ると共に、ワイパモータからの騒音発生か少
ないワイパ駆動装置を提供することを課題とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために成されたものてあり
、本発明に係るワイパ駆動装置は、ワイパモータと、こ
のワイパモータにより回転される第１の回転体と、この
第１の回転体と接合して回転する第２の回転体と、この
第２の回転体の回転中心となると共にクランクアームが
取付けられる出力軸と、具備するワイパ駆動装置であっ
て、前記第１の回転体と前記第２の回転体とは、前記第
２の回転体の角速度に対する前記第１の回転体の角速度
の比である角速比が、前記出力軸の一回転中、角速比が
最大値で一定である一定域と、この角速比一定域の両側
でそれぞれ角速比が略正弦波状に変化する変化域とから
なると共に、前記第１の回転体の回転角と前記第２の回
転体の回転角とが略一対一に対応する外形形状を有する
ものである。

［作用コ したがって、本発明に係るワイパ駆動装置においては、
第２の回転体の角速度、即ち出力軸の角速度に対する第
１の回転体の角速度の比である角速比が最大値で一定と
なる領域を出力軸の一回転中に有するために、この角速
比一定域ではワイパモータの出力軸からピボット軸に伝
達されるトルクが一定となる。即ち、従来のようにトル
クが突出した部分がなくなるために、上記トルクの変動
を極力抑えてトルク特性の平坦化を図るという本発明の
課題が達成できるものである。

また、上述のトルク一定の領域ではワイパモータの回転
速度も略一定となるために、従来のようにトルク変動に
伴ってワイパモータからうなりが生ずることが無くなく
なり、ワイパモータからの騒音発生を少なくするという
本発明の他の課題を達成できるものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面の簡単な説明する。なお
、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するもの
でなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することかで
きるものである。

第１図は本発明に係るワイパ駆動装置の一実施例を示す
ものであり、第１Ａ図は本装置Ｓの一部断面を含む平面
図、第１Ｂ図は本装置Ｓの一部断面を含む側面図である
。

また、第２図には本装置Ｓの使用状態における概略構成
図が示されている。

本装置Ｓは、ワイパモータ１と、つオームギヤ２と、偏
心歯車伝達機構３と、ハウジング４等とから構成される
もので、偏心歯車伝達機構３の出力軸１３に止着される
クランクアーム１６ａを介して、リンク機構１６及びワ
イパアーム１５ｂと連結されて、ワイパ１５に往復揺動
運動を与えるようになっている。

ワイパモータ１は、周知の構成を有するもので、モータ
ヨーク５内部に回転子６等が収納されて構成されている
。このワイパモータ１のモータヨーク５にはハウジング
４が連結されている。そして、このハウジング４内には
後述するつオームギヤ２等が収納されている。

ワイパモータ１の回転軸６ａは、モータヨーク５から上
述のハウジンク４内部へ突出しており、ハウジンク４内
で回転軸６ａの先端部にはつオーム２ａが形成されてい
る。

ハウジング４は、つオームギヤ２及び偏心歯車伝達機構
３を収納するものて、上部ハウジング４ａと、下部ハウ
ジング４ｂとから構成されており、下部ハウジング４ｂ
は、前述したワイパモータ１のモータヨーク５にねじ等
によって連結されている。下部ハウシンク４ａは、下部
ハウシンク４ｂに、適宜な箇所でねし止めされるように
なっており、この上部ハウジング４ａと下部ハウジング
４ｂとは第１Ｂ図上下方向で分割できるようになってい
る。

ハウジング４内において、先ず、ウオームギヤ２は、上
述したウオーム２ａと、このつオーム２ａに噛合するウ
オームホイール２ｂとから構成されている。つオームホ
イール２ｂは軸７に止着されており、この軸７の上端部
７ａは、上述した上部ハウジング４ａに形成された軸受
凹部８に、例えばラジアル軸受等の軸受９ａを介して支
持されている。一方、下端部７ｂは下部ハウジング４ｂ
に凹状に形成された軸支部１０ａにそれぞれ挿入されて
いる。

また、第１Ｂ図において、ウオームギヤ２の上方向には
偏心歯車伝達機構３が設けられている。

偏心歯車伝達機構３は、第１の回転体としての第１の歯
車１１ａと第２の回転体としての第２の歯車１１ｂとか
ら構成されているもので、本実施例において第１の歯車
１１ａは、ウオームホイール２ｂの一側１２で上述した
軸７に止着されている。

また、第２の回転体としての第２の歯車１１ｂは、出力
軸１３に止着されて、第１の回転体としての第１の歯車
１１ａと噛合するようになっている。この第２の歯車１
１ｂが止着された出力軸１３は、その上端部１３ａが上
部ハウジング４ａから、外部へ突出している。即ち、上
部ハウジング４ａには軸支持部１４か突出形成されると
共に、この軸支持部１４には出力軸１３を挿通する軸孔
１４ａが形成されており、この軸孔１４ａに設けられた
例えばラジアル軸受等の軸受９ｂ。

９ｃを介して出力軸１３が軸支持部１４に回転自在に支
持されている。また出力軸１３の下端部１３ｂは、下部
ハウジング４ｂに凹状に形成されり軸受部１０ｂに支持
されている。

出力軸１３の上端部１３ａにはネジ（図示せず）が形成
されており、後述するリンク機構１６の一部を構成する
クランクアーム１６ａの一端１９が、ナツト２ｏで止着
されている。

ここで、第１の歯車１１ａ及び第２の歯車１１ｂは、偏
心歯車の一種で、その外形形状は次のような観点から定
められているものである。

即ち、先ず、第２の歯車１１ｂの角速度に対する第１の
歯車１１ａの角速度の比（以下、単に「角速比」という
。）と両歯車１１ａ、ｌｌｂ間に伝達されるトルクとの
関係を考えると、歯車装置において一般的に知られてい
るように、角速比と伝達トルクとは反比例の関係になる
。例えば、角速比が最大の場合、第１の歯車１１ａから
第２の歯車１１ｂに伝達されるトルクは最小となる。

一方、両歯車１１ａ、ｌｌｂを共に円形とする従来装置
における、ワイパモータのモータ出力軸における出力ト
ルクは、例えば第４Ｂ図に示す例て言えば、モータ出力
軸の回転角度が略４０度及び略３２０度の箇所で最大値
となる。これら、トルクか最大となる箇所は、払拭域の
略中央付近に相当する。このような最大トルクを生ずる
第１の歯車１１ａの回転角度を各々α１．α２とすれば
、ワイパ駆動装置Ｓにおける歯車１１８゜１１ｂの角速
比は、ａｌ、α２において最小値を採るように設定され
る。これは、上述のように大きなトルクを要するα１．
α２において歯車１１ａから歯車１１ｂへ最も大きな力
を伝達できるようにするためである。そして、α１．α
２の前後ではトルクが徐々に小さくなっている（第４Ｂ
図参照）ことを考慮して角速比か略正弦波的に変化する
ようにする。

但し、θ、で言えば１８０度前後（ワイパ１５の上半転
位置の近傍）においては、トルクは小さくて済むが変動
を避けるため角速比を一定とする。このような観点に基
づいて定められる角速比のパターンは第３Ａ図に実線で
示されるものとなる。そして、第１の歯車１１ａと第２
の歯車１’ｌｂの外形形状は第３Ａ図に実線で示される
角速比のパターンを満足するように定められる。

さらに、上述の条件に加え、第１の歯車１１ａの回転角
θ１に対して第２の歯車１１ｂの回転角θ２は一対一に
対応するように、第１及び第２の歯車１１ａ、ｌｌｂの
外形は定められる。

斯る観点から定められる第１及び第２の歯車１１ａ、ｌ
ｌｂの外形形状は、角速比が一定となる部分は円形歯車
の一部から、角速比が略正弦波状に変化する部分は楕円
歯車の一部からそれぞれ形成されるものである。

次に、木製［Ｓとワイパ１５との連結について第２図を
参照しつつ概略的に説明すると、本装置Ｓは、例えばリ
ンク機構１６を介してワイパ１５と連結されて使用され
るようになっている。

リンク機構１６は、この種のワイパ駆動に用いられてい
る周知の構成を有するもので、本装置Ｓの出力軸１３に
止着されたクランクアーム１６ａと、リンクロッド１’
６　ｂと、揺動レバー１６ｃとから構成されている。そ
して、揺動レバー１６ｃの一端１７は、ピボット軸１８
に連結されると共に、このピボット軸１８にワイパアー
ム１５ｂの一端が止着されている。したがって、揺動レ
バー　１６　ｃが揺動運動すると、ピボット軸□１８を
介してワイパアーム１５ｂに揺動運動が伝達されるよう
になっている。

尚、ワイパ１５は、ワイパアーム１５ｂと、このワイパ
アーム１５ｂに取着されたワイパブレー）’：１５ａと
から構成されている。

以上の構成において、ワイパモータ１が図示しナイ始動
スイッチにより始動すると、ワイパモータ１の回転軸６
ａの回転が、つオームギヤ２を介して偏心歯車伝達機構
３の第１の歯車１１ａに伝達され、第１の歯車１１ａは
例えば第２図に示すように反時計方向に回転する。

一方、第２の歯車１１ｂは、第１の歯車１１ａの回転に
伴い時計方向（第２図参照）に回転し始める。この第２
の歯車１１ｂの回転と共に、クランクアーム１６ａも回
転を開始し、リンク機構１６の作用によってワイパーア
ーム１５ｂが第２図の下反転位置から同図に実線矢印で
示す方向へ揺動を始め、ワイパ１５による払拭が行なわ
れることとなる。

第１の回転体としての第１の歯車１１ａの回転に伴い、
第１の歯車１１ａと第２の歯車１１ｂとの角速比は第３
Ａ図において実線で示されるように、第１の回転体とし
ての第１の歯車１１の回転角θ□がＯｓＯ４〈α３及び
α４≦θ、５３６０度の領域では、略正弦波的に最大値
β１と最小値β３の間で変化することとなる（β、〉β
３）。

このＯ≦θ、〈α３の区間において、ワイパモータ１か
らクランクアーム１６ａに伝達されるトルクの大小を考
えると、ワイパアーム１５ｂに伝達されるトルクは角速
比が最小値β３のときに最も大きくなる。

これによってα５≦θ、≦α６ではワイパリンクのレバ
ー１６ｃとロッド１６ｂにょる略正弦波的トルクの変動
を相殺し、最大の払拭力でしかも一定して払拭が行なわ
れることになる。また、０くθ１〈α５．α６〈θ１く
α７．α８〈θ１〈３６０度においては、従来の真円に
対し相対的に速度を遅らせた分を取り戻す役目を果たし
ている。即ち、レバー１６ｃとロッド１６ｂのてこ比を
大きくし、従来の真円より堺度な進めている。

従って、ワイパの１払拭に要する回転数としては、従来
の真円モータと同等になっている。

尚、本装置Ｓは、上述したように、払拭域の略中夫の領
域でクランクアーム１６ａに伝達される力が最大となる
ようになっているので、「従来の技術」の欄で示した従
来装置（日本電装公開枝振１９８６年９月１５日発行先
４９−０３５）と同様に払拭域中央での伝達トルクの向
上という機能を併せ持つものである。

次に、第１及び第２の歯車１１ａ、ｌｌｂの一具体設計
例を示す。

先ず、第１Ｃ図に示すように、第１及び第２の歯車１１
ａ、ｌｌｂの軸間距離をで、第１の歯車１１ａの最大ピ
ッチ円半径をｒｌ、第２の歯車１１ｂの最大ピッチ円半
径なｒ２とすれは、これらρ、ｒｌ　、ｒ２の具体的設
計値の一例は、表１の通りである。

表１ 尚、第１Ｃ図において、ｒｉ、ｒ２で規定される部分以
外の部分の、第１及び第２の歯車１１ａ、１１ｂの回転
中心Ｃ１，Ｃ２からのピッチ円周上までの距離は、軸間
距離ｐが表１の値を満足するようにして各々定められる
ものである。　このような設計値の下で、第１の歯車１
１ａの回転角θ１に対する第２の歯車１１ｂの回転角θ
２の関係及び角速比は第３Ｂ図に示されるような特性と
なる。即ち、先ず、第１及び第２の歯車１１ａ。

１１ｂ相互の回転角の関係は、第３Ｂ図において、二点
鎖線で示されており、第１の歯車１１ａの回転角θ１て
言えば、１００度前後及び２７０゜前後でやや、理想特
性線（第３Ｂ図において点線で表わされた特性線で、第
１の歯車１１ａの回転角に対して第２の歯車１１ｂの回
転角θ２が同一となるもの）から外れるものの、全体と
しては略一対一の関係になる。　また、角速比について
は、第１の歯車１１ａの回転角θ１に対する関係でみる
と、回転角θ１が０乃至約１２０度の間及び約２４０乃
至３６０度の間においては、角速比は最大値１．１６０
４９、最小値０．７５６６１１の間で略正弦波状に変化
する。そして、回転角θ、が約１２０乃至２４０度の間
においては、角速比は最大値１．１６０４９で略一定と
なる。

上述した、第１及び第２の歯車１１ａ、ｌｉｂの寸法形
状の下で、ワイパモータ１の回転角に対する同モータ１
の回転軸６ａにおける出力トルクの変化特性及び回転速
度をみると、先ず、出力トルクについては、第４Ａ図に
おいて実線で表わされているように、回転軸６ａの回転
角で約４０度乃至約１２０度及び約２４０度乃至約３２
０度の間で、約３２ｋｇ−ｃｍの一定値となり、従来の
ようなトルクの突出部分はなくなっている（第４Ａ図参
照）。

一方、回転速度については、第４Ａ図において二点鎖線
で表わされているように、上述した出力トルクが略一定
の領域では、回転速度も略一定となる。

上述した、第１及び第２の歯車１１ａ、ｌｌｂの設計値
は一例にすぎず、これに限定されるものてはなく、第３
Ａ図に示された第１の歯車１１ａの回転角に対する第２
の歯車１１ｂの回転角の関係及び角速比の各々の基本特
性を満足する限り、他の値であっても同様な効果を得ら
れるものである。

［発明の効果］ 本発明は、以上述べたように構成されているので、ワイ
パを駆動するクランク機構のクランクアームに伝達され
るトルクの変動、特に突出値をなくして、少なくともワ
イパの払拭域の中央付近てのトルクが略一定となるので
、このため従来に比して小さな定格のワイパモータを使
用することかてき、ひいては装置のコストダウンに寄与
することができるものである。

また、クランクアームへの出力トルクが一定となる領域
ではワイパモータの回転速度が略一定となるのて、従来
の、ように回転速度の変動に伴うワイパモータのうなり
音が生ずることかなくなり、車両搭載機器に対する静粛
化の要請に応えることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係るワイパ駆動装置の一部断面を含
む平面図、第１Ｂ図は同上のワイパ装置の一部断面を含
む側面図、第１Ｃ図は本発明に係るワイパ駆動装置に用
いられる第１の歯車及び第２の歯車の一具体設計例を説
明するための説明図、第２図は本ワイパ駆動装置とワイ
パとの連結状態の概略を示す概略構成図、第３Ａ図は本
ワイパ駆動装置の第１の歯車の回転角に対する第２の歯
車の回転角の関係及び第２の歯車の角速度に対する第１
の歯車の角速度の比を表わす特性線図、第３Ｂ図は本ワ
イパ駆動装置の第１の歯車と第２の歯車の一具体設計例
における第３Ａ図に相当する特性線図、第４Ａ図は本ワ
イパ駆動装置の第１の歯車及び第２の歯車の一興体設計
例におけるワイパモータの回転角に対する同モータの出
力トルク及び回転速度を表わす特性線図、第４Ｂ図は従
来の装置におけるワイパモータの回転角に対する同モー
タの出力トルク及び回転速度を表わす特性線図である。 １・・・ワイパモータ、 １１ａ・・・第１の回転体（第１の歯車）、１１ｂ・・
・第２の回転体（第２の歯車）、１３・・・出力軸、　
　　　　　１５・・・ワイパ、１５ａ・・・ワイパブレ
ード、１５ｂ・・・ワイパアーム、１、６　ａ・・・ク
ランクアーム、Ｓ・・・ワイパ駆動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ワイパモータと、このワイパモータにより回転され
   る第１の回転体と、この第１の回転体と接合して回転す
   る第２の回転体と、この第２の回転体の回転中心となる
   と共にクランクアームが取付けられる出力軸と、を具備
   するワイパ駆動装置であって、前記第１の回転体と前記
   第２の回転体とは、前記第２の回転体の角速度に対する
   前記第１の回転体の角速度の比である角速比が、前記出
   力軸の一回転中、角速比が最大値で一定である一定域と
   、この角速比一定域の両側でそれぞれ角速比が略正弦波
   状に変化する変化域とからなると共に、前記第１の回転
   体の回転角と前記第２の回転体の回転角とが略一対一に
   対応する外形形状を有することを特徴とするワイパ駆動
   装置。