(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回ワイパアーム（１１０）と、
表面（１０２）を払拭するためのワイパブレード（１２０）と、
前記旋回ワイパアーム（１１０）を前記ワイパブレード（１２０）に連結する接続アセンブリ（１２８）と、
を有しており、
該接続アセンブリ（１２８）は、少なくとも１つの駆動歯車（１３２）と、少なくとも１つの位置決め歯（１３６）とを含む歯車伝動装置（１３０）を有しており、
該歯車伝動装置（１３０）は、前記旋回ワイパアーム（１１０）の角度位置に基づき前記ワイパブレード（１２０）を回動させ、
前記接続アセンブリ（１２８）はさらに、前記旋回ワイパアーム（１１０）に連結された旋回リンク（１４０）を有しており、
前記接続アセンブリ（１２８）はさらに、背板（１５０）を有しており、
前記背板（１５０）は、前記歯車伝動装置（１３０）と前記旋回リンク（１４０）との間に配置されており、
前記背板（１５０）は、前記旋回リンク（１４０）と前記旋回ワイパアーム（１１０）との間の結合をもたらし、
前記旋回ワイパアーム（１１０）は、第１のアーム部材（１１２）と、第２のアーム部材（１１４）とを有しており、
前記歯車伝動装置（１３０）は、第１の駆動歯車（１３２）と、第２の駆動歯車（１３４）とを有しており、前記第１の駆動歯車（１３２）は、前記第１のアーム部材（１１２）に連結されており、前記第２の駆動歯車（１３４）は、前記第２のアーム部材（１１４）に連結されており、
前記歯車伝動装置（１３０）は、第１の位置決め歯（１３６）と、第２の位置決め歯（１３８）とを有しており、
前記第１および第２の位置決め歯（１３６，１３８）は、前記第１および第２の駆動歯車（１３２，１３４）と噛み合っており、
前記旋回リンク（１４０）は、第１の旋回リンク部材（１４２）と、第２の旋回リンク部材（１４４）とを有しており、
前記第１の位置決め歯（１３６）は、前記第１の旋回リンク部材（１４２）を介して前記ワイパブレード（１２０）に連結されており、前記第２の位置決め歯（１３８）は、前記第２の旋回リンク部材（１４４）を介して前記ワイパブレード（１２０）に連結されており、
前記背板（１５０）は、実質的にダイヤモンド形または菱形の形状を有しており、
前記背板（１５０）は、互いに反対の側に位置した第１のコーナー（１５２）と、互いに反対の側に位置した第２のコーナー（１５４）とを有しており、
前記背板（１５０）の前記第１のコーナー（１５２）の一方に、前記第１のアーム部材（１１２）と前記第１の駆動歯車（１３２）とが回動可能に固定されており、かつ、前記第１のコーナー（１５２）の他方に、前記第２のアーム部材（１１４）と前記第２の駆動歯車（１３４）とが回動可能に固定されており、
前記背板（１５０）の前記第２のコーナー（１５４）の一方に、前記第１の旋回リンク部材（１４２）と前記第１の位置決め歯（１３６）とが回動可能に固定されており、かつ、前記第２のコーナー（１５４）の他方に、前記第２の旋回リンク部材（１４４）と前記第２の位置決め歯（１３８）とが回動可能に固定されており、
前記ウインドシールドワイパシステム（１００）の作動中、前記背板（１５０）は回動しない、
ウインドシールドワイパシステム（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のウインドシールドワイパシステム（１００）を有する、乗物（３００）。
【請求項３】
前記乗物（３００）は鉄道車両である、請求項２記載の乗物（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、２０１７年４月２４日に米国特許商標庁に提出された米国仮特許出願第６２４８８９５４号明細書（U.S. provisional application no. 62/488954）の利益を請求するものであり、該明細書の内容は、その全体を参照することにより、本明細書に組み込まれる。
【０００２】
１．分野
本開示の態様は、多くの異なる種類の乗物に関して利用され得る、円弧が低減されたウインドシールドワイパシステムに関する。本明細書において使用されるような乗物は、電動式または非電動式の乗物であり、例えば鉄道車両、自動車、船舶または航空機であってよい。
【０００３】
２．関連技術の説明
表面用ワイパとも呼ばれるウインドシールドワイパは、ウインドシールドのような表面から雨、雪、氷および屑を除去するために使用される装置である。乗用車やトラックのような自動車、列車用機関車のような鉄道車両、船舶およびいくつかの航空機を含むほとんど全ての乗物は、通常法的要件であるようなワイパを装備している。
【０００４】
ワイパは一般にワイパアームを有しており、ワイパアームは一方の端部において旋回するようになっており、ワイパアームの他方の端部の近傍には長いワイパブレードが取り付けられている。ワイパアームは、モータ、多くの場合は電動モータにより動かされるが、いくつかの乗物では空圧力も用いられる。ワイパブレードは、ウインドシールドにわたって前後に回動し、その表面から水または他の沈殿物を押し動かす。ワイパアームの速度は通常、いくつかの連続的な速度でもって、かつ多くの場合は１つ以上の間欠設定でもって調整可能である。大抵の自動車は、２本の同期したラジアルタイプのアームを用いるのに対し、多くの商用車は、１つ以上のパンタグラフアームを用いる。
【０００５】
概要
本開示の第１の態様は、ウインドシールドワイパシステムであって、旋回ワイパアーム、表面を払拭するためのワイパブレード、および旋回ワイパアームをワイパブレードに連結する接続アセンブリを有しており、接続アセンブリは、少なくとも１つの駆動歯車と、少なくとも１つの位置決め歯とを含む歯車伝動装置を有しており、歯車伝動装置は、ワイパブレードの移動経路の円弧が低減されるように、旋回ワイパアームの角度位置に基づきワイパブレードを回動させる、ウインドシールドワイパシステムを提供する。
【０００６】
本開示の第２の態様は、本明細書で説明するようなウインドシールドワイパシステムを有する乗物を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムの第１の斜視図である。
【図２】本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムの第２の斜視図である。
【図３】本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムの第３の斜視図である。
【図４】本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを含む鉄道車両の一部を示す斜視図である。
【図５】図５および図６は、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを、それぞれ異なる位置で示す図である。
【図６】図５および図６は、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステムを、それぞれ異なる位置で示す図である。
【０００８】
本開示の実施形態、原理および特徴の理解を容易にするために、以下にこれらを例示的な実施形態の実行手段を参照して説明する。特に、これらは乗物用のウインドシールドワイパシステムであるということに関連して説明する。ただし本開示の実施形態は、説明するシステムまたは方法での使用に限定されるものではない。
【０００９】
異なる実施形態を構成するものとして以下に説明するコンポーネントおよび材料は例示的なものであり、限定的なものではない。本明細書で説明する材料と同じまたは類似の機能を果たすはずの多くの適当なコンポーネントおよび材料は、本開示の実施形態の範囲内に含まれる。
【００１０】
図１、図２および図３にはそれぞれ、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステム１００の斜視図が示されている。図１には正面図が示されており、図２には背面図が示されており、図３にはウインドシールドワイパシステム１００の側面が示されている。
【００１１】
周知のウインドシールドワイパシステムにはワイパアームが含まれており、このワイパアームは、未払拭ゾーンを残すことがある。例えば、現行のワイパシステムは、ウインドシールドの中心領域、特に低い方の中心領域において最も必要とされる場所で視認性を悪いままにする傾向がある高い円弧を、ウインドシールドの中心領域に有する移動経路をたどることがある。
【００１２】
本開示は、多くの異なるタイプの乗物に関して利用可能な改良されたウインドシールドワイパシステム、具体的には円弧が低減されたウインドシールドワイパシステムを提供する。ワイパブレードが（ワイパストローク中に）移動経路を通過するときのワイパブレードの位置、具体的には高さを変更することにより、ワイパブレードにより形成される円弧を減少または下降させることができ、これにより、特にウインドシールドの低い方の中心領域に残される未払拭ゾーンが少なくなり、視認性が改善されることになる。
【００１３】
図１、図２および図３を参照すると、ウインドシールドワイパシステム１００は、旋回ワイパアーム１１０と、表面１０２を払拭するためのワイパブレード１２０とを有している。表面１０２は乗物のウインドシールドであり、例えば鉄道乗物のウインドシールドである。１つの例示的な実施形態では、ワイパアーム１１０は、平行に配置された第１のアーム部材１１２と第２のアーム部材１１４とを有している。ただし、ワイパアーム１１０は１つのアーム部材を有しているだけでもよい、ということに留意されたい。
【００１４】
ワイパアーム１１０とワイパブレード１２０とは、互いに連結されている。ワイパブレード１２０は、ワイパアーム１１０の一方の端部に連結されている。ワイパアーム１１０の他方の端部は、モータにより動かされる。作動中、ワイパアーム１１０はワイパブレード１２０と共に、ウインドシールドの表面１０２にわたって前後に回動または移動し、これにより、表面１０２から雨、雪、氷および屑等を除去する。
【００１５】
ワイパアーム１１０とワイパブレード１２０とを連結または接続するためには、接続アセンブリ１２８が用いられる。１つの例示的な実施形態では、接続アセンブリ１２８は、歯車伝動装置１３０を有している。歯車伝動装置１３０は、例えば駆動歯車および位置決め歯を含む、複数のコンポーネントを有している。
【００１６】
歯車伝動装置１３０は、少なくとも１つの駆動歯車１３２と、少なくとも１つの位置決め歯１３６とを有している。図１および図２に示すように、少なくとも１つの駆動歯車１３２は部分歯車、例えば半歯車として形成されており、つまり駆動歯車１３２は、その全周にわたり歯を有しているのではなく、歯車伝動装置１３０およびワイパシステム１００の適切な作動に必要とされる特定の区間にわたってのみ、歯を有している。よって、材料およびコストが節約され得る。ただし駆動歯車１３２は、その全周にわたって歯を備えた完全歯車として形成されてもよい、ということに留意されたい。
【００１７】
少なくとも１つの駆動歯車１３２は、旋回ワイパアーム１１０に連結されている。少なくとも１つの駆動歯車１３２は、ワイパアーム１１０に直に連結されてよい、またはアダプタ１６０を介してワイパアーム１１０に連結されてよい。ワイパアーム１１０が第１および第２のアーム部材１１２，１１４を有している、図１、図２および図３に示す例では、歯車伝動装置１３０は、第１および第２の駆動歯車１３２，１３４を有しており、駆動歯車１３２，１３４は、それぞれアーム部材１１２，１１４に連結されている。駆動歯車１３２はアーム部材１１２に、駆動歯車１３４はアーム部材１１４に、例えばそれぞれ直にまたは第１および第２のアダプタ１６０，１６２を介して連結されている。アダプタ１６０，１６２は、駆動歯車１３２，１３４がアダプタ１６０，１６２の形状に対応した開口または切除部を有しており、これにより駆動歯車１３２，１３４をアダプタ１６０，１６２上に押し込むまたは配置することができるように、形成されている。
【００１８】
少なくとも１つの位置決め歯１３６は、旋回リンク１４０を介してワイパブレード１２０に連結されている。少なくとも１つの位置決め歯１３６は、その全周にわたり歯を備えた完全歯車として形成されている。少なくとも１つの位置決め歯１３６は、駆動歯車１３２，１３４よりも小さく、駆動歯車１３２，１３４よりも小さな直径を有している。ワイパアーム１１０が第１および第２のアーム部材１１２，１１４、ならびに第１および第２の駆動歯車１３２，１３４を有している、図１、図２および図３に示す例では、歯車伝動装置１３０は、第１および第２の位置決め歯１３６，１３８を有しており、旋回リンク１４０は、第１および第２の旋回リンク部材１４２，１４４を有している。位置決め歯１３６，１３８は、旋回リンク１４０を介してワイパブレード１２０に連結されている。具体的には、第１の位置決め歯１３６は、第１の旋回リンク部材１４２を介してワイパブレード１２０に連結されており、第２の位置決め歯１３８は、第２の旋回リンク部材１４４を介してワイパブレード１２０に連結されている。
【００１９】
位置決め歯１３６，１３８および駆動歯車１３２，１３４は、位置決め歯１３６，１３８が駆動歯車１３２，１３４と噛み合うように配置されている。位置決め歯１３６，１３８は駆動歯車１３２，１３４の間に配置されており、両方の位置決め歯１３６，１３８は、両方の駆動歯車１３２，１３４に噛み合っている。ワイパシステム１００の作動中、駆動歯車１３２，１３４は第１の方向に回転し、位置決め歯車１３６，１３８は、第１の方向とは反対の第２の方向に回転する。
【００２０】
図２および図３において最も良く見られるように、旋回リンク１４０は、実質的に平行に配置された旋回リンク部材１４２，１４４を有している。一方の端部において、旋回リンク部材１４２，１４４はそれぞれ直にまたは取付け部材１４６を介してワイパブレード１２０に連結されている。例えば、旋回リンク部材１４２，１４４はボルト１４８により取付け部材１４６に固定されてよく、取付け部材１４６もまた、ワイパブレード１２０に固定されている。位置決め歯１３６，１３８は、旋回リンク部材１４２，１４４の他方の端部、つまり反対側の端部に配置されている。
【００２１】
図２にさらに示されているように、接続アセンブリ１２８は、歯車伝動装置１３０と旋回リンク１４０との間に配置されて位置決めされた背板１５０を有している。背板１５０は、支持および安定性を提供すると共に、さらに歯車伝動装置１３０の各コンポーネント（駆動歯車１３２，１３４および位置決め歯１３６，１３８）が常に正しい位置に位置して噛み合った状態を保ち続けるようにする。背板１５０は、多くの異なる形状を有することができるが、旋回リンク部材１４２，１４４とワイパアーム部材１１２，１１４とに連結されるように形成される。１つの例示的な実施形態では、背板１５０はダイヤモンド形または菱形に類似した形状を有していてよい。さらに、背板１５０は複数のコーナー、例えば丸み付けられたコーナー１５２，１５４を有していてよい。丸み付けられたコーナー１５２は互いに反対の側に位置しており、丸み付けられたコーナー１５４も互いに反対の側に位置している。丸み付けられたコーナー１５２，１５４はそれぞれ穿孔部を有しており、穿孔部は、背板１５０を旋回リンク部材１４２，１４４とワイパアーム部材１１２，１１４とにそれぞれ固定するために用いられる。例えば背板１５０は、旋回リンク部材１４２，１４４から背板１５０の丸み付けられたコーナー１５４を貫通して位置決め歯１３６，１３８に向かって延びるボルトにより、旋回リンク部材１４２，１４４に固定されていてよい。さらに背板１５０は、丸み付けられたコーナー１５２によりアダプタ１６０，１６２を介してワイパアーム部材１１２，１１４に固定されていてもよい。
【００２２】
ワイパシステム１００の作動とは、ワイパシステム１００がワイパストローク１０４を実施することを意味する（図４参照）。ワイパシステム１００の作動中、アダプタ１６０，１６２を含むワイパアーム部材１１２，１１４を備えたワイパアーム１１０と、駆動歯車１３２，１３４とは、第１の方向において第１の同じ速度で回動する。旋回リンク部材１４２，１４４を備えた旋回リンク１４０と、位置決め歯１３６，１３８とは、第１の方向とは反対の第２の方向において、ワイパアーム部材１１２，１１４および駆動歯車１３２，１３４の第１の速度よりも高い、第２の同じ速度で回動する。旋回リンク部材１４２，１４４は、ワイパストローク１０４中にボルト１４８の軸線を中心として回動するように形成されている。作動中、背板１５０は回動しない。
【００２３】
本明細書において用いるようなワイパストローク１０４は、ワイパシステム１００が作動状態にあるとき、ワイパブレード１２０を備えたワイパアーム１１０の、往復旋回移動サイクルを有している。旋回ワイパアーム１１０は、（ウインドシールド）表面１０２の一方の側から他方の側へ移動し、この場合、１回の往復旋回移動サイクルには、ワイパアーム１１０の、前記の一方の側から他方の側への１回の移動が含まれる。
【００２４】
本開示の１つの例示的な実施形態では、ワイパブレード１２０の移動経路３２０の円弧が低減されるように、ワイパストローク１０４の最中にワイパブレード１２０の高さを変更または修正するためには、旋回ワイパアーム１１０の角度位置が用いられる（図４参照）。ワイパブレード１２０の高さは、本明細書では鉛直方向Ｙにおける、表面１０２上のワイパブレード１２０の位置として用いられる。鉛直方向Ｙにおけるワイパブレード１２０の位置が低減または下降されると、ワイパブレード１２０はストローク１０４中に、表面１０２の低い方の中心領域において、より広い領域をカバーすることになる。
【００２５】
図４には、本開示の１つの例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステム１００を含む乗物３００の一部の斜視図が示されている。
【００２６】
乗物３００は、例えば鉄道車両、乗用車、長距離バスおよびバスを含む自動車、船舶、航空機、宇宙船等の電動式または非電動式の乗物であってよい。本明細書に開示された実施形態は主に、例えば路面電車、ライトレール車両、自動（エアポート）シャトル、地下鉄、通勤電車、ＥＭＵ（Electric Multiple Units）、ＤＭＵ（Diesel Multiple Unit）および高速列車等の鉄道車両に関して説明されている。
【００２７】
乗物３００は、図１、図２および図３を参照して詳しく説明したように、ウインドシールドワイパシステム１００を有している。表面１０２は乗物３００のウインドシールドである。接続アセンブリ１２８が、旋回ワイパアーム１１０をワイパブレード１２０に連結している。
【００２８】
図４には、従来のワイパシステムの従来の移動経路３１０と、本明細書に開示したような、改良されたワイパシステム１００の、円弧が低減された移動経路３２０とが示されている。ワイパストローク１０４の間、ワイパアーム１１０はワイパブレード１２０を水平方向Ｘ（すなわちウインドシールド表面１０２の一方の側から他方の側へ）と、鉛直方向Ｙとに移動させ、これにより、移動経路３２０が形成される。
【００２９】
ワイパシステム１００は、ワイパブレード１２０の移動経路３２０が変更され、従来の移動経路３１０の円弧に比べて低減された円弧を有するように形成されている。移動経路３２０の円弧のこのような変更および低減は、ワイパアーム１１０をワイパブレード１２０に連結する、歯車伝動装置１３０を含む接続アセンブリ１２８により達成される。
【００３０】
角度αに基づく旋回ワイパアーム１１０の角度位置は、移動経路３２０の円弧が低減されるように、ワイパストローク１０４中に接続アセンブリ１３０のワイパブレード１２０の高さを変更する。ワイパブレード１２０の高さは、本明細書では表面１０２上のワイパブレード１２０の、鉛直方向Ｙの位置として用いられる。ワイパブレード１２０の鉛直方向Ｙの位置が低減または下降されることにより、ワイパブレード１２０はストローク１０４中に、表面１０２の低い方の中心領域において、より広い領域をカバーすることになる。
【００３１】
図５および図６には、本開示の例示的な実施形態に基づくウインドシールドワイパシステム１００を、それぞれ異なる位置で示す図が示されている。
【００３２】
図５には、待機位置に位置するワイパシステム１００が示されている。待機位置では、ワイパアーム１１０と旋回リンク１４０とは、これらの最も遠い角度に位置している（図４の角度α参照）。歯車伝動装置１３０が旋回リンク１４０を、その最も高い、ウインドシールドの表面１０２において最も遠い外側の位置へ移動させる。ワイパアーム１１０が内側に向かって表面１０２の中心の方に戻るときに、歯車伝動装置１３０は旋回リンク１４０を表面１０２の下方に向かって回動させ、これにより、表面１０２の低い方の中心領域におけるカバー範囲およびクリーニングが改良されることになる。
【００３３】
図６には、中心位置に位置するワイパシステム１００が示されている。このときまでに、ワイパブレード１２０はウインドシールド表面１０２の中心にもたらされており、ワイパアーム１１０、ワイパブレード１２０および旋回リンク１４０は整列している。ウインドシールド表面１０２の低い方の中心領域に良好な払拭カバー範囲を提供するために、歯車伝動装置１３０はワイパブレード１２０を、鉛直方向Ｙにおいてその最も低い位置へ回動させているまたは引き寄せている。この時点でワイパブレード１２０は、従来の経路３１０より下の最大間隔を達成している。ワイパブレード１２０が中心位置を通過した後でワイパブレード１２０がウインドシールド表面１０２の側方に向かって移動する間、歯車伝動装置１３０は旋回リンク１４０を、鉛直方向Ｙにおいてその最も高い位置に向かって（上方に）回動させるまたは動かす。
【００３４】
改良されたワイパシステム１００を用いると、鉛直方向Ｙにおけるワイパブレード１２０の動きが変更される（鉛直方向の動きが少なくなるまたは低減される）。なぜならば、鉛直方向の動きの一部がワイパブレード１２０から接続アセンブリ１２８に伝達されるからである。これにより、ワイパは表面１０２の低い方の中心領域において、より広い範囲をカバーすることになり、これにより、乗物３００のオペレータの視認性が向上する。
【００３５】
本明細書に記載した例示的な実施形態は例示的なものであり、本開示の意図または添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの変更が導入され得る。例えば、本開示および添付の請求項の範囲内で、異なる例示的な実施形態の要素および／または特徴を互いに組み合わせ、かつ／または互いに置き換えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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