(57)【要約】【課題】車両に装着されたモニタカメラの前方を効率良く払拭可能な小型のワイパ装置を提供する。【解決手段】ワイパ装置４は自動車のリヤガラス３やボディに直接取り付けられ、ＣＣＤカメラ前方のリヤガラス３を払拭する。ワイパ装置４はアクチュエータ部１１と駆動回路部１２を有する。アクチュエータ部１１は、回転軸１４と、回転軸１４に固定され圧電素子を内蔵する駆動体１５を備える。駆動体１５にはリヤガラス３の表面３ａに接触するブレード部１５ｂが設けられている。回転軸１４には加圧スプリング２３によって回転抵抗力が付与される。圧電素子に鋸歯波形の電圧を印加すると駆動体が払拭面上にて往復払拭動作を行い、供給電圧波形を適宜制御することによりブレード部１５ｂの移動速度も自在に調整できる。【選択図】図４
2005319983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設置されたモニタカメラの前方に配置されるワイパ装置であって、
前記車両に取り付けられる装置本体と、
前記装置本体に揺動自在に取り付けられ、前記モニタカメラの視野を覆う払拭領域を有し、前記モニタカメラ前方の払拭面上にて往復払拭動作を行うワイパブレードとを有することを特徴とするワイパ装置。
【請求項２】
請求項１記載のワイパ装置において、前記ワイパ装置は、圧電素子を用いて形成され前記ワイパブレードを備えてなる駆動体と、前記駆動体が取り付けられる軸部材と、前記軸部材の回転に際し、前記軸部材に対して回転抵抗力を付与する抵抗力付与手段とを有することを特徴とするワイパ装置。
【請求項３】
請求項２記載のワイパ装置において、前記抵抗力付与手段は、前記軸部材に設けられたフランジ部の下面に形成された摺動面と、前記摺動面と対向し前記摺動面と接触する摺動板と、前記軸部材の上端部を押圧して前記摺動面を前記摺動板に押接させる弾性部材とを有することを特徴とするワイパ装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載のワイパ装置において、前記装置本体は、前記軸部材及び前記抵抗力付与手段と共に前記駆動体を制御する駆動回路が一体に収容されるケースを有することを特徴とするワイパ装置。
【請求項５】
請求項４記載のワイパ装置において、前記ケースは、前記駆動回路が収容される回路収容部と、前記軸部材と前記抵抗力付与手段及び前記駆動体が収容されるアクチュエータ収容部とを備え、前記回路収容部と前記アクチュエータ収容部は前記払拭面に沿って並んで配置されることを特徴とするワイパ装置。
【請求項６】
請求項４記載のワイパ装置において、前記ケースは、前記駆動回路が収容される回路収容部と、前記軸部材と前記抵抗力付与手段及び前記駆動体が収容されるアクチュエータ収容部とを備え、前記回路収容部と前記アクチュエータ収容部は前記払拭面に対し上下に配置されることを特徴とするワイパ装置。
【請求項７】
請求項６記載のワイパ装置において、前記回路収容部は、前記払拭領域の上方に配置されることを特徴とするワイパ装置。
【請求項８】
請求項１〜７記載のワイパ装置において、前記ワイパ装置は自動車後部に設置されるモニタカメラの前方に配置されることを特徴とするワイパ装置。
【請求項９】
請求項８記載のワイパ装置において、前記ワイパ装置は自動車のリヤガラス外面上に直接取り付けられることを特徴とするワイパ装置。
【請求項１０】
請求項８記載のワイパ装置において、前記ワイパ装置は自動車のリヤガラス上方の車体外面上に直接取り付けられることを特徴とするワイパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いたワイパ装置に関し、特に、自動車のリヤガラス等に装着される小型のワイパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全走行や快適走行確保のため、車体各部にモニタカメラを装着し、運転席前方に設けたモニタ画面にカメラ映像を表示するシステムを備えた自動車が登場している。図２６は、このようなモニタカメラを備えた自動車の一例であり、ここでは、運手席からの後方死角の低減のため、リアガラス101の上部にＣＣＤカメラ102が取り付けられている。図２７は、自動車の後方死角についての説明図であり、運手者がルームミラーとサイドミラーによって後方確認を行う場合、図２７にて斜線にて示した死角領域Ｘが存在する。これに対し、図２６のようにＣＣＤカメラ102を装着すると、自動車後方の死角領域Ｘは、カメラによる間接視界情報により図２８のように大幅に減少する。
【０００３】
一方、このようなモニタカメラにおいても、カメラ前方に雨滴や埃等が付着すると視界が遮られ画像認識の妨げとなるおそれがある。例えば図２６のＣＣＤカメラ102では、リアガラス101を介して車外の様子を撮影するため、雨天時の後方視界確保にはリアガラス101を払拭するリヤワイパが必要不可欠となる。このため、図２６のシステムでは、リアガラス101の下部にリヤワイパ103を配置し、これによりＣＣＤカメラ102の前方を払拭して視界の確保を図っている。
【特許文献１】特開2003-102184号公報
【特許文献２】特願2004-7320号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなリヤワイパ装置では払拭面積が大き過ぎるため、ＣＣＤカメラ102の前方をワイパブレードが通過するサイクルタイムが長くなってしまい、十分な払拭効果が得られないという問題があった。特に、ＣＣＤカメラはカメラの視野が小さいため視野内における水滴の影響が大きく、水滴が１滴付着しているだけでも画面の相当部分が影響を受けるおそれがある。このため、払拭サイクルが長いとカメラの視界が十分に確保できず、その改善が求められていた。また、従来のリヤワイパ装置では、払拭速度を自在に変更できず、モニタを見ている運転者がより頻繁な払拭を望んでも、それを実現できないという問題もあった。
【０００５】
さらに、従来のワイパ装置は、車体に孔を開けて取り付けられるため、車体とワイパ装置との間のシールが必要となり、ワイパ取付部の構造が複雑化する。また、ワイパ装置本体は車体内側に取り付けられるため、車体内にそのためのレイアウトスペースが必要となり、車室内のデザイン性にも影響を及ぼす。加えて、図２６のようなワイパ装置では、ワイパ装置のアーム及びブレードが長いため、曲率が大きく湾曲の大きいガラス面では払拭性能の確保が難しい。
【０００６】
本発明の目的は、車両に装着されたモニタカメラの前方を効率良く払拭可能な小型のワイパ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のワイパ装置は、車両に設置されたモニタカメラの前方に配置されるワイパ装置であって、前記車両に取り付けられる装置本体と、前記装置本体に揺動自在に取り付けられ、前記モニタカメラの視野を覆う払拭領域を有し、前記モニタカメラ前方の払拭面上にて往復払拭動作を行うワイパブレードとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、当該ワイパ装置を車両に取り付けるだけでモニタカメラ前方の払拭領域のみを払拭することが可能となる。この際、ワイパブレードは短いタクトにて前記払拭領域を払拭することができ、雨天時でもクリアな視界が確保される。
【０００９】
前記ワイパ装置において、圧電素子を用いて形成された前記ワイパブレードを備える駆動体と、前記駆動体が取り付けられる軸部材と、前記軸部材の回転に際し、前記軸部材に対して回転抵抗力を付与する抵抗力付与手段とを設けても良い。この場合、圧電素子に所定波形の電圧を印加すると、圧電素子の動作による慣性力と回転抵抗力とのバランスにより、駆動体は払拭面上にて往復払拭動作を行う。このため、当該ワイパ装置では、電磁モータやリンク機構を用いることなく、装置を車両に取り付けるだけでモニタカメラ前方の払拭面のみを払拭することができる。また、駆動体に対する供給電圧波形を適宜制御することにより、ワイパブレードの移動速度も自在に変えることができるので、短いタクトでの払拭が可能となり、雨天時でもクリアな視界が確保される。
【００１０】
前記ワイパ装置において、前記抵抗力付与手段として、前記軸部材に設けられたフランジ部の下面に形成された摺動面と、前記摺動面と対向し前記摺動面と接する摺動板と、前記軸部材の上端部を押圧して前記摺動面を前記摺動板に押接させる弾性部材を用いても良い。また、前記ワイパ装置において、前記軸部材及び前記抵抗力付与手段と共に前記駆動体を制御する駆動回路が一体に収容されるケースを前記装置本体に設けても良い。
【００１１】
前記ワイパ装置において、前記ケースに前記駆動回路が収容される回路収容部と、前記軸部材と前記抵抗力付与手段及び前記駆動体が収容されるアクチュエータ収容部とを設け、前記回路収容部と前記アクチュエータ収容部を前記払拭面に沿って並んで配置しても良い。
【００１２】
また、前記ワイパ装置において、前記ケースに前記駆動回路が収容される回路収容部と、前記軸部材と前記抵抗力付与手段及び前記駆動体が収容されるアクチュエータ収容部とを設け、前記回路収容部と前記アクチュエータ収容部を前記払拭面に対し上下に配置しても良い。これにより、ワイパ装置の小型化が図られ、装置の専有面積が低減する。この場合、前記回路収容部を前記払拭領域の上方に配置しても良く、これにより、払拭領域上のワイパブレードを回路収容部にて覆いワイパブレードの保護を図ることが可能となる。
【００１３】
さらに、前記ワイパ装置において、前記ワイパ装置を自動車後部に設置されるモニタカメラの前方に配置しても良く、その際、前記ワイパ装置を自動車のリヤガラス外面上に直接取り付けたり、自動車のリヤガラス上方の車体外面上に直接取り付けられるたりしても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のワイパ装置によれば、車両に取り付けられるワイパ装置本体に、モニタカメラの視野を覆う払拭領域を有し、モニタカメラ前方の払拭面上にて往復払拭動作を行うワイパブレードを設けたので、当該ワイパ装置を車両に取り付けるだけでモニタカメラ前方の払拭領域を払拭することが可能となる。また、ワイパブレードが短いタクトにて払拭領域を払拭するので、雨天時でもクリアな視界を得ることが可能となる。
【００１５】
本発明のワイパ装置によれば、ワイパブレードを備えた駆動体を圧電素子を用いて形成すると共に、駆動体が取り付けられた軸部材に対して回転抵抗力を付与する抵抗力付与手段を設けることにより、電磁モータやリンク機構を用いることなく、当該装置を車両に取り付けるだけでモニタカメラ前方の払拭面を払拭可能なワイパ装置を提供することができる。また、本発明のワイパ装置では、駆動体に対する供給電圧波形を適宜制御することにより、ワイパブレードの移動速度を自在に変えることができので、短いタクトでの払拭が可能となり、雨天時でもクリアな視界を得ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明のワイパ装置によれば、前記装置本体に、駆動回路が収容される回路収容部と、軸部材と前記抵抗力付与手段及び前記駆動体が収容されるアクチュエータ収容部とを備えるケースを設け、回路収容部とアクチュエータ収容部をワイパブレードの払拭面に対し上下に配置することにより、回路収容部とアクチュエータ収容部を効率良く配置でき、ワイパ装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１７】
さらに、回路収容部を払拭領域の上方に配置することにより、払拭領域上のワイパブレードを回路収容部にて覆いワイパブレードの保護を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の実施例１であるワイパ装置の取付位置を示す説明図、図２は図１のワイパ装置の取付状態を示す説明図である。図１に示すように、自動車（車両）１の後部にはＣＣＤカメラ（モニタカメラ）２が設置されている。ＣＣＤカメラ２はリヤガラス３の車室側に取り付けられており、リヤガラス３を介して自動車１の後方の様子を撮影する。ＣＣＤカメラ２にて撮影された映像は運転席前方に設けられたモニタ画面（図示せず）に表示される。
【００２０】
リヤガラス３の上部にはワイパ装置４が取り付けられている。図３はワイパ装置４の外観を示す斜視図、図４はワイパ装置４の内部構成を示す斜視図である。ワイパ装置４は、リヤガラス３上にフック部材や両面テープ等によって直接固定されており、ＣＣＤカメラ２の前方に配置される。なお、ワイパ装置４は、吸盤等によってリヤガラス３上に着脱自在に取り付けても良く、図１１のように、ワイパ装置４を自動車１のボディ上に直接取り付けても良い。
【００２１】
ワイパ装置４は、装置本体１０内にアクチュエータ部１１と駆動回路部１２を配設した構成となっている。アクチュエータ部１１と駆動回路部１２は、装置本体１０を形成する合成樹脂製のケース１３内に一体的に収容されており、モータや減速機構を使用しないコンパクトなユニット構造となっている。ケース１３は、図４に示すように、アクチュエータ収容部１３ａと、回路収容部１３ｂ及びブレード収容部１３ｃとから構成されている。各収容部１３ａ,１３ｂ,１３ｃはリヤガラス３の表面３ａ（払拭面）に沿って並んで配置されており、ケース１３全体は、概ね縦３０mm×横４０mm×高さ１５mmに形成されている。
【００２２】
図５はアクチュエータ部１１の構成を示す斜視図、図６はアクチュエータ部１１の断面図である。アクチュエータ部１１には、ステンレス製の回転軸（軸部材）１４と、回転軸１４に取り付けられた駆動体１５とが設けられている。駆動体１５は、回転軸１４に固定されたアーム部１５ａと、アーム部１５ａの下側に設けられ、リヤガラス表面３ａに接触するブレード部（ワイパブレード）１５ｂとから構成されている。アーム部１５ａの長さ（回転軸１４の中心からアーム端部までの長さ）は、約３５mmとなっている。図２７のようにワイパ装置４を取り付けると、ブレード部１５ｂはＣＣＤカメラ２のレンズ前方のリヤガラス３上に配置され、ＣＣＤカメラ２の視野２ａを覆う払拭領域Ｗにて往復払拭動作を行う。
【００２３】
駆動体１５のアーム部１５ａには、電気−機械変換素子の一つであるバイモルフ圧電素子１６が使用される。バイモルフ圧電素子１６は、薄い金属板の中心電極両面に圧電セラミックスを貼り合わせた構造となっており、ここでは、長さ３０mm×幅４mm×厚さ０.７mmのものが使用されている。バイモルフ圧電素子１６の基部１６ａは回転軸１４に固定され、端部１６ｂは自由端となっている。回転軸１４の内部は中空になっており、その中にバイモルフ圧電素子１６に対し電力を供給するリード線１８が配線されている。リード線１８は駆動回路部１２に接続されている。
【００２４】
バイモルフ圧電素子１６は、基部１６ａも含め、その全体がゴム製のブレードラバー１７にて被覆されている。駆動体１５は、全体がこのブレードラバー１７によって覆われた形となっており、バイモルフ圧電素子１６が収容されたアーム部１５ａの下にブレード部１５ｂが一体的に形成されている。そして、図２７のようにワイパ装置４を取り付けると、ブレード部１５ｂはＣＣＤカメラ２の前方のリヤガラス３上に配置され、ブレード部１５ｂが揺動運動することによりリヤガラス表面上の水滴や埃等が払拭される。
【００２５】
回転軸１４の下端部はベースプレート１９にて回動自在に支持されている。回転軸１４の下端には小径部１４ａが形成されており、ベースプレート１９に設けられた軸孔１９ａに回動自在に嵌合している。また、回転軸１４には円板状のフランジ部２１が設けられている。フランジ部２１の下面は摺動面２１ａとなっており、摺動面２１ａとベースプレート１９との間には、合成樹脂にて形成されたリング状の摺動板２２が介設されている。
【００２６】
回転軸１４の上端部には加圧スプリング（弾性部材）２３が当接している。回転軸１４の上端には小径部１４ｂが形成されており、加圧スプリング２３の端部が当接している。加圧スプリング２３はステンレス製の板バネであり、その一端側はベースプレート１９に設けられたバネ台座２４にネジ２５によって固定されている。加圧スプリング２３の他端側は自由端となっており、回転軸１４の小径部１４ｂに上方から当接し、回転軸１４を下方に押圧している。
【００２７】
加圧スプリング２３にて回転軸１４を下方に押圧すると、フランジ部２１の摺動面２１ａが摺動板２２に押接される。これにより、摺動面２１ａと摺動板２２との間には、回転軸１４の回転に際し摩擦力が発生し、回転軸１４に対し回転抵抗力（軸保持力）が付与される。すなわち、摺動面２１ａと摺動板２２及び加圧スプリング２３により、回転軸１４に対して回転抵抗力を付与する抵抗力付与手段が形成される。
【００２８】
なお、駆動体１５は、ワイパ装置４を使用しないときにはケース１３のブレード収容部１３ｃ内に収容保持される。ブレード収容部１３ｃには、駆動体１５が動作反転位置にて当接する突起１３ｄが形成されており、駆動体１５は、反転時や停止収容時にこの突起１３ｄに当接し、ケース側壁１３ｅから所定の間隔をあけて停止する。
【００２９】
一方、駆動回路部１２には、演算素子やトランジスタ、抵抗等の回路素子が実装された基板２６が配置されている。基板２６は図示しない電源（例えば、車載バッテリ）に接続されている。駆動回路部１２は、次に述べるような制御形態にてアクチュエータ部１１に電源供給を行い、リヤガラス３上にて駆動体１５のブレード部１５ｂを所望の速度で揺動させる。
【００３０】
アクチュエータ部１１は、次のようにして回転軸１４を中心とした揺動運動を行う。図７は駆動体１５の圧電素子に印加される電圧の波形を示す説明図、図８は図７の電圧が印加された場合の駆動体１５の挙動を示す説明図である。ここでは、駆動体１５は、＋電圧のときには図８において右方に変位し、−電圧のときには図中左方に変位する。
【００３１】
図７のように印加電圧を変化させると、まず図７の（１）のときは電圧は０であり、駆動体１５は初期位置Ｐ0にて停止状態にある。次に、図７（２ａ）の状態に電圧を変化させると、＋電圧であることから、図８（１→２ａ）のように駆動体１５は右方に変位する。その後、図７の（２ｂ→３ａ）のように電圧を＋から−に変化させると、駆動体１５もまたそれに応じて図８（２ｂ→３ａ）のように左方に変位する。
【００３２】
この場合、図７の（２ｂ→３ａ）の電圧変化が急激であるため、図７（１→２ａ）のようにゆっくりと電圧が変化する場合とでは駆動体１５の変形速度に差が生じる。すなわち、（１→２ａ）では駆動体１５はゆっくりと曲がり、（２ｂ→３ａ）では急激に曲がる。その際、駆動体１５には、その重量によってその場に残ろうとする慣性力が発生する。そして、駆動体１５の変形速度差から、（１→２ａ）のときの慣性力よりも（２ｂ→３ａ）のときの慣性力の方が大きくなる。
【００３３】
この慣性力に対しては、回転軸１４に付与される回転抵抗力が作用する。すなわち、駆動体１５の変形に伴い慣性力と摩擦力とが対抗する形となる。アクチュエータ部１１では、回転抵抗力Ｆrが、（１→２ａ）のときの慣性力Ｆ12よりも大きく、（２ｂ→３ａ）のときの慣性力Ｆ23よりも小さくなるよう設定されている（Ｆ12＜Ｆr＜Ｆ23）。従って、（１→２ａ）の場合の慣性力Ｆ12は、回転抵抗力Ｆrによって打ち消される形となり、駆動体１５は電圧値に応じた角度だけゆっくりと変位するが、回転軸１４は回転しない。これに対して、（２ｂ→３ａ）の場合には、慣性力Ｆ23は、回転抵抗力Ｆrによって打ち消されない。このため、駆動体１５が電圧変化に伴い急激に反対方向へに変位するに伴い、慣性力Ｆ23によって回転軸１４が駆動体１５の変形方向と逆の方向に回転する。
【００３４】
鋸歯状の印加電圧では、図７（２ｂ→３ａ）にて急激に電圧が変化した後、（３ｂ→４ａ）では電圧が徐々に＋側へと変化し、駆動体１５は、電圧変化に合わせて、図８（３ｂ→４ａ）のように右方に変位する。この場合は、電圧変化率が小さいため、駆動体１５の慣性の影響は小さく、電圧に応じた変位量だけ駆動体１５が右方に変位するものの回転軸１４は回転しない。電圧が図７（４ｂ）に至ると、電圧は再び急変して（５ａ）に至る。このときも前述のように、駆動体１５の変形の速度差に基づき大きな慣性力が発生し、それにより回転軸１４が反時計方向に回転する。
【００３５】
このように鋸歯状電圧を印加すると、駆動体変形の速度差に基づく慣性力の働きにより、駆動体１５は図８のように徐々に右方へと移動し、反時計回りに回転する。図８において線分Ｑは、１往復振動後における駆動体１５の中心位置を示しており、図８の（２ｂ→３ａ），（４ｂ→５ａ）に示すように、駆動体１５の振動と共にこの線分Ｑも右方へ移動していることが分かる（Ｑ1→Ｑ2）。なお、図８における一点鎖線Ｐ0は、図７（１）の場合の駆動体１５の位置（初期位置）を示している。
【００３６】
すなわち、駆動体１５は、ゆっくり曲げて急激に戻す動作の繰り返しにより、ゆっくり曲げたときの変位側に自走する。一方、電圧変化を図７とは逆に、ゆっくりと−側へと変化させ、急激に＋側へと変化させると、駆動体１５は図８において左方（時計回り）に回転する。つまり、アクチュエータ部１１では、この電圧変化パターンの切り換えにより駆動体１５を適宜往復動させることができる。また、電圧変化の周波数を変化させることにより、駆動体１５の移動速度も制御できる。
【００３７】
また、図７に示した印加電圧では、鋸歯波形の上下に電圧を一体に保持した休止時間ｔ1,ｔ2が設けられている。上側の休止時間1は１周期Ｔの１０％、下側の休止時間ｔ2は１周期Ｔの５０％に設定されている。鋸歯波形に休止時間を設けることなく電圧印加方向を即座に急転させると、急転時に駆動体１５が駆動方向とは逆方向にすべり、このすべり発生により駆動速度が低下する場合がある。
【００３８】
これに対し、図７に示すように鋸歯波形に休止時間を設け印加電圧を台形波形とすると、駆動方向に反する逆すべりが減少し、駆動速度低下を抑制することができる。実験によれば、上休止時間1を１周期Ｔの１０％とし、下休止時間ｔ2を１周期Ｔの２０％以上とすると逆すべりが減少し始める。一方、上下休止時間ｔ1,ｔ2の和が１周期Ｔの７０％を超えると、新たに逆すべりが発生し駆動速度が低下する。従って、この上下休止時間ｔ1,ｔ2は、上休止時間1を１周期Ｔの１０％程度設けた上で、下休止時間ｔ2を１周期Ｔの２０〜６０％程度の範囲に設定することが望ましい。
【００３９】
このようにワイパ装置４では、電磁モータやリンク機構を用いることなくリヤガラス３上にてブレード部１５ｂを揺動させることができ、小型の装置にてＣＣＤカメラ前方のリヤガラス表面に付着した水滴等を払拭することが可能となる。また、駆動体１５に対する供給電圧波形を適宜制御することにより、ブレード速度も自在に変えることができるので、短いタクトにて払拭動作が可能となる。このため、サイクルタイムの長い従来のリヤワイパ装置とは異なり、雨天時や降雪時においても常にクリアな視界を確保することが可能となる。
【００４０】
また、ワイパ装置４は、図２,３に示したように、リヤガラス３上や自動車１のボディ外部に直接取り付けられるので、ボディとワイパ装置との間のシール構造が不要である。さらに、ワイパ装置が車外に取り付けられるため、車体内にそのためのレイアウトスペースが不要となり、車室内のデザイン性にも影響を与えない。加えて、アーム及びブレードが短いため、曲率が大きく湾曲の大きいガラス面でも払拭性能の確保が容易である。
【実施例２】
【００４１】
図９は、本発明の実施例２であるワイパ装置の構成を一部破断して示した斜視図である。なお、以下の実施例では、実施例１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
ここで、実施例１のワイパ装置４では、アクチュエータ部１１と駆動回路部１２がリヤガラス表面３ａに沿って並設されており、しかも、駆動回路部１２はその専有面積が広いため装置全体の面積が広くなる傾向がある。また、ワイパ装置４では、駆動体１５が装置外に露出した形で往復払拭動作を行うので、小石等が衝突しワイパブレードが損傷を受けるおそれがある。特に、外力で破損しやすい圧電素子を使用した駆動体１５では、外部衝撃によってワイパブレードが損傷し易い。
【００４３】
そこで、実施例２のワイパ装置３１では、図９に示すように、アクチュエータ部１１と駆動回路部１２をリヤガラス表面３ａに対し上下に積層配置した構成とし、装置の小型化と駆動体１５の保護を図っている。ワイパ装置３１のケース３２では、下側（リヤガラス３側）にアクチュエータ部１１、その上方に駆動回路部１２が配置されている。駆動回路部１２には、図１０に示すような中央に窓孔３３が形成された基板３４が使用される。ケース３２の中央にも窓孔３３に合わせて窓孔３５が設けられており、ケース３２は全体的には円筒中空状に形成されている。
【００４４】
窓孔３３,３５はＣＣＤカメラ２の視野２ａよりも大径に形成されており、これにより、ＣＣＤカメラ２の視野を遮ることなく、払拭領域Ｗの上方に駆動回路部１２を配置できる。従って、前述のワイパ装置４に比して装置全体の専有面積が減少し、装置の小型化が図られ、装置のレイアウト性やデザイン性が向上する。
【００４５】
駆動体１５は、実施例１のワイパ装置４と同様に、回転軸１４を中心として払拭領域Ｗにて往復払拭動作を行う。駆動体１５の上方には、駆動回路部１２と共にケース３２が配置される。駆動体１５は窓孔３５の部分では装置外に露出するが、その以外の部位はケース３２に覆われた形となる。このため、駆動体１５が完全に露出している前述のワイパ装置４に比して、小石等が駆動体１５に衝突しにくい。すなわち、ワイパ装置３１では、圧電素子を使用した駆動体１５がケース３２にて保護される形となっており、外部衝撃によるワイパブレードの損傷を防止することができる。
【実施例３】
【００４６】
ところで、図３,９や図１２に示すワイパ装置では、図１３に示すように、時間の経過と共にブレードラバー１７が摩耗し、払拭部のエッジが取れ払拭性能が低下する。しかしながら、図１２のようなワイパ装置104では、ブレード部１５ｂのみをユーザが交換することは困難であり、特に、ブレードラバー１７にてバイモルフ圧電素子１６を包み込む一体成形構造を有するワイパ装置では、ブレード部１５ｂのみの交換は不可能である。このため、簡易かつ安価な手段でワイパ部のみを交換できる構成が求められていた。
【００４７】
そこで、本発明の実施例３では、図１４に示すように、ワイパ装置部分をモジュール化してＣＣＤカメラ本体側から独立した構造とし、ブレードラバー１７が摩耗した際には、ワイパ部のみを交換できる構成としている。図１４は本発明の実施例３であるワイパ装置３６の構成を示す斜視図であり、（ａ）はＣＣＤカメラ本体３７にワイパモジュール３８を取り付けた状態、（ｂ）はＣＣＤカメラ本体３７からワイパモジュール３８を取り外した状態を示している。また、図１５は、ワイパモジュール３８の構成を示す断面図である。
【００４８】
ワイパ装置３６では、ＣＣＤカメラ本体３７側に図示しないＣＣＤカメラや圧電ワイパドライバ等が収容されている。ＣＣＤカメラのレンズ３９の前面には、レンズカバーガラス４１（以下、ガラス４１と略記する）が嵌め込まれている。ＣＣＤカメラ本体３７の一隅には、ワイパモジュール３８が取り付けられている。ワイパモジュール３８のブレードラバー１７はガラス４１面上にて揺動運動し、面上の水滴や埃を除去する。当該ワイパ装置３６では、ワイパモジュール３８は、ＣＣＤカメラ本体３７のワイパ取付部４２に着脱自在となっている。ワイパ取付部４２は、ＣＣＤカメラ本体３７の角部に切欠形成され、その中央部にはモジュール装着孔４３が設けられている。
【００４９】
ワイパモジュール３８は、ブレードラバー１７内にバイモルフ圧電素子１６を内蔵した構成となっている。圧電素子１６の一端側は回転軸１４に固定され、他端側は自由になっている。回転軸１４の内部は中空になっており、その中に圧電素子１６に対し電力を供給するリード線１８が配線されている。回転軸１４の小径部４４には、合成樹脂製（例えば、ＳＫレジン等）のフリクションディスク４５が装着されている。フリクションディスク４５の下面側は、ステンレス製のベースプレート４６に密接している。
【００５０】
ベースプレート４６の図１５において下方側には、円筒形状のケース４７が取り付けられている。ケースの下端部には、エンドキャップ４８が嵌め込まれている。エンドキャップ４８には、リード線１８と接続される端子４９が取り付けられている。端子４９は、ＣＣＤカメラ本体３７に設けられた図示しないカプラと接続され、リード線１８が圧電ワイパドライバと電気的に接続される。
【００５１】
回転軸１４の下端には、引張ばねを用いた加圧スプリング５１が取り付けられている。加圧スプリング５１の下端部は、ブラケット５２を介してエンドキャップ４８に固定されている。この加圧スプリング５１によって回転軸１４は図中下方に引っ張られ、フリクションディスク４５がベースプレート４６に押接される。圧電素子１６が通電されると、フリクションディスク４５とベースプレート４６との間に生じる摩擦力によって、回転軸１４に対し回転抵抗力が付与される。これにより、前述同様、回転軸１４が所定方向に回転し、ブレードラバー１７がガラス４１面上にて揺動する。
【００５２】
このようなワイパ装置３６では、ブレードラバー１７が摩耗した場合には、ワイパモジュール３８をＣＣＤカメラ本体３７から取り外し、その部分のみを交換することができる。このため、圧電素子１６を損傷することなく、ワイパモジュール３８の交換だけで摩耗したブレードラバー１７を交換できる。従って、簡易かつ安価にブレード交換を行うことができ、安定した払拭性能を容易に維持することが可能となる。
【実施例４】
【００５３】
また、図３,９や図１６に示すワイパ装置では、大きな駆動トルクを得るべく、回転軸５３に対し回転抵抗力を付与する部分に外周接触駆動方式を採用し、フリクションディスク４５を配している。外周接触駆動方式における摺動接触部の組み合わせは、発明者らの実験によれば、ＳＫレジンとＳＵＳ３０４が適しているが、ＳＫレジンは導電性があるため、回転軸全体をＳＫレジンにて形成することができない。すなわち、軸全体をＳＫレジンにて形成すると、バイモルフ圧電素子がショートしてしまい、所定の駆動形態が得られない。このため、図１７,１８に示すように、回転軸５３には導電性のない合成樹脂を使用し、駆動力を発生させる摺動部５４にはＳＫレジン製のフリクションディスク４５を用いることにより、絶縁性と駆動性を両立させている。
【００５４】
ところが、回転軸５３をＳＫレジンと異なる合成樹脂にて形成すると、駆動時間の増加に伴い、ベースプレート４６（ＳＵＳ３０４製）と回転軸５３との間の摩擦力が変化し、安定した駆動力が得られなくなるという問題があった。また、ブレードラバー１７を射出成形する場合、成形時における固定部分が回転軸部しかなく、回転軸５３は真円度を成形後まで維持することが難しい。このため、ワイパ装置を駆動させると軸が偏心し、板ばね５５との接触位置が変化するため、回転軸５３に安定した圧力を加えることができず、回転抵抗力が不安定となる。このため、図１６〜１８のような従来のワイパ装置では、先の問題とも相俟って、安定した出力が得られないという問題があった。さらに、フリクションディスク４５は厚さが約１mm程度と薄く、回転軸５３との接触面積も非常に小さいことから、軸への固定が難しいという問題もあった。
【００５５】
そこで、実施例４のワイパ装置では、フリクションディスクの形態を円盤型からカラー型に改め、回転抵抗力の安定化や軸精度の向上、組付性の改善を図っている。図１９は、実施例４のワイパ装置５６における摺動部５４の構成を示す拡大断面図である。なお、ワイパ装置５６における図１９以外の部分は、図１６〜１８のワイパ装置と同様である。ここでは、図１６のワイパ装置におけるフリクションディスク４５に代えて、摺動部５４にフリクションカラー５７が使用されている。フリクションカラー５７は、円筒部５７ａとフランジ部５７ｂとからなり、ＳＫレジンによって一体に成形されている。
【００５６】
フリクションカラー５７は、回転軸５３の小径部５３ａに外装される。円筒部５７ａの内径は小径部５３ａの外径よりも若干小さくなっており、フリクションカラー５７は小径部５３ａに締まり嵌め状態で圧入固定される。小径部５３ａの先端側には抜け止め突起５８が形成されており、小径部５３ａに取り付けられたフリクションカラー５７は、その端部が抜け止め突起５８に係合し、軸方向への移動が規制される。なお、フリクションカラー５７の装着が容易となるように、抜け止め突起５８を先端に形成した片持ち梁状の係合片を小径部５３ａに複数個形成しても良い。その場合、フリクションカラー５７は、係合片間の円弧状の部分円筒部に締まり嵌め状態で固定される。
【００５７】
このように、フリクションカラー５７は、回転軸５３の小径部５３ａに外装するだけで容易に取り付けられ、しかも、締まり嵌めでかつ接触面積も大きいことから、フリクションカラー５７が回転軸５３にしっかりと固定される。従って、フリクションカラー５７と回転軸５３の固定を簡易かつ短時間に行うことができると共に、両者の結合強度の向上も図ることが可能となる。また、回転軸５３の先端に抜け止め突起５８が形成されているため、フリクションカラー５７の軸方向への抜け止めも可能となる。
【００５８】
一方、軸受となるベースプレート４６には、フリクションカラー５７の円筒部外周と嵌合する軸孔５９が形成されており、軸孔５９の内周面にはＳＫレジン製の円筒部５７ａの外周面が摺接する。また、フリクションカラー５７では、そのフランジ部５７ｂがベースプレート４６の軸孔５９の周囲表面に摺接する。このように、当該ワイパ装置５６では、摺動部材の組み合わせが全てＳＵＳ３０４とＳＫレジンとなるので、安定した回転抵抗力を長時間維持することができ、長時間の安定した駆動力を得ることが可能となる。さらに、フリクションカラー５７は高精度にて形成でき、成形後にそれを核としてブレードラバー１７が射出成形されることもないため、円筒部５７ａを高い真円度に維持できる。このため、軸孔５９と円筒部５７ａのクリアランスを高精度に制御でき、回転軸５３の偏心を抑えることができ、回転軸５３の位置決め精度が向上する。従って、板ばね５５との接触位置が安定し、回転軸５３に安定した圧力を加える可能となり、駆動力も安定する。
【実施例５】
【００５９】
一方、図１６のようなワイパ装置では、前述のように、フリクションディスク４５とベースプレート４６との間の摩擦力を駆動力として作動するが、そのためには両者の摺動面に垂直方向に圧力を付加する必要がある。このため、図１６のワイパ装置では、変位に比例して荷重を与えられるため加重設定が容易であり、構造が簡単であるなどの理由から、板ばね５５を用いてその圧力を付与している。しかしながら、板ばねはかかる利点の反面、一定の長さのスパンが必要なためその分のスペースが必要となり、装置の小型化が図りにくいという問題を有している。このため、超小型ワイパ装置としては、さらに省スペースで荷重を付加できるような荷重付与手段が求められていた。
【００６０】
図２０は本発明の実施例５であるワイパ装置の斜視図、図２１は図２０のワイパ装置の分解斜視図である。図２０,２１のワイパ装置６１では、図１６のワイパ装置における板ばね５５に代えて、荷重付与手段として、ウェーブワッシャ６２を使用して垂直方向の圧力を発生させている。ワイパ装置６１では、図２１に示すように、ベースプレート４６上にステンレス製（ＳＵＳ３０４）のウェーブワッシャ６２が載置され、その上にフリクションディスク４５が配置される。フリクションディスク４５とウェーブワッシャ６２の中央には回転軸５３が挿通され、回転軸５３はベースプレート４６の軸孔５９内に挿入される。
【００６１】
回転軸５３には、図示しないバイモルフ圧電素子の一端側が固定されている。バイモルフ圧電素子と回転軸５３の略上半分はブレードラバー１７内に内蔵されている。ブレードラバー１７の円筒部６３上方には、スチールディスク６４が取り付けられる。スチールディスク６４の中央部には半球状の凹部が形成されており、そこにはスチールボール６５が収容される。スチールボール６５の上方にはケース６６が取り付けられ、ケース６６内にはブレードラバー１７の円筒部６３や回転軸５３、スチールディスク６４、スチールボール６５が収容される。
【００６２】
ケース６６の下端部には、一対の固定部６７が設けられている。各固定部６７には取付孔６９が形成されている。ベースプレート４６の軸孔５９の両側には、取付孔６９に対応して雌ねじ孔６８が設けられている。取付孔６９を介して雌ねじ孔６８にねじ７１を取り付けることにより、ケース６６はベースプレート４６上に固定される。その際、ケース６６の上面内側面によってスチールボール６５が押圧され、それに伴いウェーブワッシャ６２が垂直方向に押圧される。ケース６６は、ねじ７１によって、ウェーブワッシャ６２の弾発力に抗してベースプレート４６上に取り付けられる。これにより、フリクションディスク４５とウェーブワッシャ６２、ウェーブワッシャ６２とベースプレート４６の上面がそれぞれ押接された状態となる。
【００６３】
図２２に示すように、ウェーブワッシャ６２には、上下に３箇所の凸部６２ａ,６２ｂが形成されている。各凸部６２ａ,６２ｂは周方向に等分に設けられており、その上面は平面となっている。フリクションディスク４５は、ウェーブワッシャ６２の上方の凸部６２ａと押接され、その上面が摺接面となる。そして、フリクションディスク４５とウェーブワッシャ６２との間に生じる摩擦力によって、回転軸５３に対し回転抵抗力が付与される。なお、ウェーブワッシャ６２では、そのディスク面側にてフリクションディスク４５と摺動し、それを保持することから、ウェーブワッシャ６２は、荷重付与手段としての機能に加えて、軸受としての機能も有している。
【００６４】
このように、当該ワイパ装置６１では、ウェーブワッシャ６２を荷重付与手段として用いたので、従来の板ばねタイプに比して、装置を大幅に小型化することができ、レイアウト性の向上を図ることが可能となる。また、ウェーブワッシャ６２の凸部６２ａとフリクションディスク４５が３点で接触する構成となるため、両者間の均一接触が可能となり、摺動効率の向上や回転ムラの低減も図られる。
【実施例６】
【００６５】
ウェーブワッシャ６２を用いた図２０,２１のワイパ装置６１では、ウェーブワッシャ６２とフリクションディスク４５との間の摺動面のすべり摩擦力が装置の駆動力となっている。ところが、ワイパ装置６１において、ウェーブワッシャ６２自身がこのすべり摩擦力によってワイパ回転方向とは逆方向に回転すると、回転速度の減少、ひいては回転不能の原因となるおそれがある。特に、バイモルフ圧電素子を用いたワイパ装置では、１パルス入力に対する回転軸５３の回転角度は０.１°程度であり、非常に微少であるため、ウェーブワッシャ６２自体が回転しないためには、ウェーブワッシャ６２が円周方向にガタなくベースプレート４６上に固定されている必要がある。
【００６６】
そこで、発明者らは、ウェーブワッシャ６２をベースプレート４６上にガタなく固定すべく、図２３に示すような３種類の固定方法について検討した。その結果、次のような不具合があることがわかった。(1)「爪付き」等すべての形状において、ベースプレート４６上に固定した場合、ウェーブワッシャ６２の半径方向の変形が拘束されてしまうため、設定荷重の実現が非常に困難である。(2)使用予定のウェーブワッシャ６２は外径８ｍｍ程度であり小さなものである。従って、大きなものなら格別、このようなものに、「爪」や「方向取り」をするのはプレス加工で製作するウェーブワッシャでは非常に困難である。まして「孔」をあけることは実質的には不可能である。
【００６７】
しかしながら、このような問題点はあるものの、ウェーブワッシャは板ばねを使用した場合に比してレイアウト性に優れており、通常形状のウェーブワッシャを用いながら、微小すべり摩擦による圧電ワイパの回転駆動を実現する構造の創出が求められていた。図２４は本発明の実施例６であるワイパ装置の斜視図、図２５は図２４のワイパ装置の分解斜視図である。図２４,２５のワイパ装置７２では、フリクションディスク４５に加え、第２のディスクであるフリクションディスク７３を追加使用する。第１のディスクであるフリクションディスク４５は、従来通り圧電ブレード側、すなわち、回転軸５３に固定する。これに対し、フリクションディスク７３は、接着等によりベースプレート４６上に固定する。
【００６８】
ウェーブワッシャ６２としては、図２２のような一般形状のものを使用し、回転自由な状態でフリクションディスク４５,７３間に設定高さで挟み込む。当該構造では、ウェーブワッシャ６２の上面は、フリクションディスク４５と第１摺動面を形成し、ウェーブワッシャ６２の下面は、フリクションディスク７３と第２摺動面を形成する。駆動時には、第１摺動面と第２摺動面のうちすべり摩擦力の小さい方ですべり、回転軸５３が回転する。
【００６９】
このようなワイパ装置７２では、ウェーブワッシャ６２に特殊な回転止め形状を持たせることなく、圧電ワイパ装置の回転駆動が可能となり、ウェーブワッシャ使用によるレイアウト性向上のメリット生かしつつ、ウェーブワッシャのガタやすべりによる不具合を防止することが可能となる。また、摺動面が２面存在することとなるため、一方の面が異常摩耗しても他方の面で摺動機能を確保することができ、装置の信頼性向上を図ることが可能となる。
【００７０】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例ではブレード部１５ｂをバイモルフ圧電素子１６を用いたアクチュエータにて揺動させる構成を示したが、ワイパブレードを小型の電磁モータによって揺動させる構成としても良い。また、前述のケース１３やアーム部１５ａ、バイモルフ圧電素子１６等の寸法はあくまでも一例であり、その寸法は適宜変更し得る。さらに、前述の実施例では基板２６を車載バッテリ等の電源に接続する形態を示したが、基板２６の裏面側に電池を配するなど、ケース１３内に電源を内蔵しても良い。
【００７１】
一方、前述の実施例では、本発明のワイパ装置を後方視界確認用のモニタカメラに適用した例を示したが、車両の他の部位に設置されたモニタカメラに使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１であるワイパ装置の取付位置を示す説明図である。
【図２】図１のワイパ装置をリヤガラスに取り付けた場合の取付状態を示す説明図である。
【図３】ワイパ装置の外観を示す斜視図である。
【図４】ワイパ装置の内部構成を示す斜視図である。
【図５】アクチュエータ部の構成を示す斜視図である。
【図６】アクチュエータ部の断面図である。
【図７】駆動体の圧電素子に印加される電圧の波形を示す説明図である。
【図８】図７の電圧が印加された場合の駆動体の挙動を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例２であるワイパ装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】図９のワイパ装置にて使用される駆動回路用基板の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明によるワイパ装置を自動車のボディに取り付けた場合の取付状態を示す説明図である。
【図１２】従来のワイパ装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２のワイパ装置におけるブレードラバーの摩耗を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施例３であるワイパ装置の構成を示す斜視図であり、（ａ）はＣＣＤカメラ本体にワイパモジュールを取り付けた状態、（ｂ）はＣＣＤカメラ本体からワイパモジュールを取り外した状態を示している。
【図１５】ワイパモジュールの構成を示す断面図である。
【図１６】従来のワイパ装置の構成を示す斜視図である。
【図１７】図１６のワイパ装置の断面図である。
【図１８】図１６のワイパ装置における摺動部の拡大断面図である。
【図１９】実施例４のワイパ装置における摺動部の構成を示す拡大断面図である。
【図２０】本発明の実施例５であるワイパ装置の斜視図である。
【図２１】図２０のワイパ装置の分解斜視図である。
【図２２】ウェーブワッシャの構成を示す斜視図である。
【図２３】ウェーブワッシャの固定方法の検討結果を示す表である。
【図２４】本発明の実施例６であるワイパ装置の斜視図である。
【図２５】図２４のワイパ装置の分解斜視図である。
【図２６】モニタカメラを備えた自動車の一例を示す説明図である。
【図２７】自動車の後方死角についての説明図である。
【図２８】リアガラスにモニタカメラを取り付けた場合の自動車の後方死角に関する説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    自動車
２    ＣＣＤカメラ
２ａ  視野
３    リヤガラス
３ａ  表面
４    ワイパ装置
１０    装置本体
１１    アクチュエータ部
１２    駆動回路部
１３    ケース
１３ａ  アクチュエータ収容部
１３ｂ  回路収容部
１３ｃ  ブレード収容部
１３ｄ  突起
１３ｅ  ケース側壁
１４    回転軸
１４ａ  小径部
１４ｂ  小径部
１５    駆動体
１５ａ  アーム部
１５ｂ  ブレード部
１６    バイモルフ圧電素子
１６ａ  基部
１６ｂ  端部
１７    ブレードラバー
１８    リード線
１９    ベースプレート
１９ａ  軸孔
２１    フランジ部
２１ａ  摺動面
２２    摺動板
２３    加圧スプリング
２４    バネ台座
２５    ネジ
２６    基板
３１    ワイパ装置
３２    ケース
３３    窓孔
３４    基板
３５    窓孔
３６    ワイパ装置
３７    ＣＣＤカメラ本体
３８    ワイパモジュール
３９    レンズ
４１    レンズカバーガラス
４２    ワイパ取付部
４３    モジュール装着孔
４４    小径部
４５    フリクションディスク
４６    ベースプレート
４７    ケース
４８    エンドキャップ
４９    端子
５１    加圧スプリング
５２    ブラケット
５３    回転軸
５３ａ  小径部
５４    摺動部
５５    板ばね
５６    ワイパ装置
５７    フリクションカラー
５７ａ  円筒部
５７ｂ  フランジ部
５８    抜け止め突起
５９    軸孔
６１    ワイパ装置
６２    ウェーブワッシャ
６２ａ  凸部
６２ｂ  凸部
６３    円筒部
６４    スチールディスク
６５    スチールボール
６６    ケース
６７    固定部
６８    雌ねじ孔
６９    取付孔
７１    ねじ
７２    ワイパ装置
７３    フリクションディスク
101     リアガラス
102     ＣＣＤカメラ
103     リヤワイパ
104     ワイパ装置
Ｆ12     慣性力
Ｆ23     慣性力
Ｆr      回転抵抗力
Ｐ0     初期位置
Ｔ      １周期
Ｗ      払拭領域
Ｘ      死角領域
ｔ1     休止時間
ｔ2     休止時間
【図１】
2005319983.tif 000003
【図２】
2005319983.tif 000004
【図３】
2005319983.tif 000005
【図４】
2005319983.tif 000006
【図５】
2005319983.tif 000007
【図６】
2005319983.tif 000008
【図７】
2005319983.tif 000009
【図８】
2005319983.tif 000010
【図９】
2005319983.tif 000011
【図１０】
2005319983.tif 000012
【図１１】
2005319983.tif 000013
【図１２】
2005319983.tif 000014
【図１３】
2005319983.tif 000015
【図１４】
2005319983.tif 000016
【図１５】
2005319983.tif 000017
【図１６】
2005319983.tif 000018
【図１７】
2005319983.tif 000019
【図１８】
2005319983.tif 000020
【図１９】
2005319983.tif 000021
【図２０】
2005319983.tif 000022
【図２１】
2005319983.tif 000023
【図２２】
2005319983.tif 000024
【図２３】
2005319983.tif 000025
【図２４】
2005319983.tif 000026
【図２５】
2005319983.tif 000027
【図２６】
2005319983.tif 000028
【図２７】
2005319983.tif 000029
【図２８】
2005319983.tif 000030