JP6343177B2 - ワイパアーム - Google Patents

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本発明は、基端側がピボット軸に固定され、先端側に払拭対象物を払拭するブレードが設けられるワイパアームに関する。
従来、自動車等の車両には、払拭対象物に付着した付着物を払拭するワイパ装置が搭載されている。ワイパ装置は、揺動運動するワイパアームを備え、ワイパアームの先端側にはブレードが設けられている。このようなワイパアームとしては、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1に記載されたワイパアームは、ピボット軸に固定されるアームヘッドと、アームヘッドに対して連結軸を介して取り付けられたアームシャンクと、を備えている。アームシャンクは、連結軸を支点として回動可能であり、ブレードがアームシャンクに取り付けられる。
アームシャンクに第1支持部が設けられ、アームヘッドに第2支持部が設けられている。また、引張りコイルばねが設けられており、引張りコイルばねの第1端部は第1支持部に掛けられている。さらに、フックが設けられており、フックの第1端部は、引張りコイルばねの第2端部に掛けられている。また、フックの第2端部は、第2支持部に掛けられている。連結軸は、引張りコイルばねの弾性力の作用線に沿った方向で、第1支持部と第2支持部との間に配置されている。
アームシャンクの回動位置として、引張りコイルばねの力の作用線が、連結軸と払拭対象物との間に位置する使用状態が選択されていると、引張りコイルばねの力でブレードが払拭対象物に押し付けられる。
アームシャンクの回動位置として、連結軸の中心が、引張りコイルばねの力の作用線と払拭面との間に位置するロックバック状態が選択されると、ブレードが払拭対象物から離れている状態で、アームシャンクが保持される。
また、連結軸に半月状の切り欠き部が設けられており、アームシャンクの回動位置として、ロックバック状態が選択された場合に、フックが切り欠き部に進入するため、フックと連結軸との干渉を防止できる。このため、アームシャンクがロックバック状態となった場合に、フックと連結軸との干渉を回避するために、フックを屈曲させる必要がない。このため、アームシャンクが基準状態にあるときに、フックが払拭対象物に接触することなく、ワイパアームの高さを低減することができる、
実願昭63−161961号(実開平2−82656号公報)のマイクロフィルム
しかし、特許文献1に記載されたワイパアームは、フックと連結軸との干渉を回避するために、連結軸に切り欠き部を設けており、連結軸の強度が低下する問題があった。
本発明の目的は、連結軸の強度が低下することを抑制できるワイパアームを提供することにある。
本発明は、ピボット軸を支点として動作するアームヘッドと、前記アームヘッドに設けられ、かつ、払拭対象物を払拭するブレードが取り付けられたアームシャンクとを備えたワイパアームであって、前記アームシャンクと前記アームヘッドとを、前記ブレードが前記払拭対象物に接近または離間する方向で回動可能に連結する連結軸と、前記アームシャンクを、前記ブレードが前記払拭対象物に接触する使用状態と、前記ブレードが前記払拭対象物から離れたロックバック状態とに切り替えて保持する保持部材と、前記連結軸を径方向に切り欠いて設けられ、かつ、前記アームシャンクが前記ロックバック状態で保持される場合に前記保持部材が配置される凹部と、前記連結軸の中心線に沿った方向で前記凹部を含む範囲に設けられ、かつ、前記連結軸の外周面から径方向で外側に向けて突出した補強部と、を備え、前記連結軸は、前記中心線と垂直な平面視で外周形状が円形であり、前記補強部は、前記中心線と垂直な平面視で前記連結軸の外径よりも大きく、前記補強部の中心は、前記中心線と垂直な平面視で前記中心線とは異なる位置に配置されている。
本発明の前記補強部は、前記中心線と垂直な平面視で外周形状が円形である。
本発明の前記保持部材は、引張りコイルばねであり、前記引張りコイルばねの伸縮方向における第1端部を支持する第1支持部が前記アームシャンクに設けられ、前記引張りコイルばねの伸縮方向における第2端部を支持する第2支持部が前記アームヘッドに設けられ、前記連結軸は、前記引張りコイルばねの伸縮方向で、前記1支持部と前記第2支持部との間に配置されている。
本発明の前記アームシャンクは、前記連結軸と前記ブレードとの間に配置された長尺の第1枠板と、前記第1枠板と平行に配置された長尺の第2枠板と、前記第1枠板と前記第2枠板とをつなぐ長尺の接続板と、を備え、前記引張りコイルばねは、前記第1枠板と前記第2枠板との間に配置されている。
本発明は、前記接続板から間隔をおいて配置され、かつ、前記第1枠板と前記第2枠板とをつなぐ梁部材が設けられ、前記引張りコイルばねの伸縮方向の一部が、前記接続板と前記梁部材との間に配置されている。
本発明のワイパによれば、保持部材が連結軸に接触することを回避でき、かつ、連結軸の強度を高めることができる。
本発明におけるワイパアームの実施の形態を示す斜視図である。 図1のワイパアームの分解斜視図である。 図1のワイパアームをフロントウィンド側から見た底面図である。 図1のワイパアームの要部を示す断面図である。 (A)は、図1のワイパアームに用いる連結ピンの斜視図、(B)は、図1のワイパアームに用いる連結ピンの正面図である。 図1のワイパアームのアームシャンクが使用状態にある正面断面図である。 図1のワイパアームのアームシャンクがロックバック状態にある正面断面図である。
本発明のワイパアームを、車両のウィンドシールドを払拭するワイパ装置に用いた実施の形態として、図面を参照して説明する。
図1〜図3、図6、図7に示すワイパアーム10は、車両に設けられたフロントウィンド11の表面を払拭するものであり、ワイパアーム10は、アームヘッド12及びアームシャンク13を有する。アームヘッド12は合成樹脂製、または金属製であり、アームヘッド12の長さ方向における第1端部にピボット軸14が連結され、アームヘッド12の長さ方向における第2端部にアームシャンク13が連結される。アームヘッド12は、ピボット軸14を支点として揺動可能である。ピボット軸14は、減速機構を介して電動モータに動力伝達可能に接続されている。電動モータの動力がピボット軸14に伝達されると、ピボット軸14は所定角度の範囲内で正回転及び逆回転する。
アームヘッド12の第2端部に、一対の支持部15,16が設けられており、支持部15,16同士の間に空間A1が形成されている。支持部15に軸孔17が設けられ、支持部16に軸孔18が設けられている。軸孔17,18の内径は同じであり、かつ、中心線B1を中心として同心状に配置されている。中心線B1は、ピボット軸14の中心線C1と交差せず、かつ、中心線C1に対して垂直な平面に沿った方向に延ばされている。中心線B1に対して垂直な平面視で、軸孔17,18は円形であり、また、アームヘッド12の長さ方向で、軸孔17,18とピボット軸14との間に支持ピン19が設けられている。支持ピン19の中心線は、中心線B1と平行である。支持ピン19は、一対の支持部15,16に固定されており、支持ピン19の長さ方向の一部は、空間A1に配置されている。
支持部15,16にガイド溝20がそれぞれ設けられている。ガイド溝20は、中心線B1に対して垂直な平面視で、中心線B1を中心として円弧形状に形成されている。ガイド溝20の両端にストッパ壁21,22がそれぞれ設けられている。
アームシャンク13の長手方向における第1端部13Aに、合成ゴム製のブレード23が取り付けられている。アームシャンク13は、金属または合成樹脂により成形されている。アームシャンク13は、互いに平行な第1枠板24及び第2枠板25と、第1枠板24及び第2枠板25の幅方向の両端を接続する接続板26とを有する。第1枠板24及び第2枠板25は長尺形状であり、第1枠板24と第2枠板25との間に、一対の支持部15,16が配置されている。また、アームシャンク13の長さ方向における第2端部13Bに、支持孔27,28が設けられている。支持孔27は第1枠板24を厚さ方向に貫通し、支持孔28は第2枠板25を厚さ方向に貫通している。
アームシャンク13とアームヘッド12とを連結する機構を説明する。図4のように、軸孔17にブッシュ29が配置され、軸孔18にブッシュ30が配置されている。ブッシュ29,30は金属製であり、かつ、円筒形状である。また、アームヘッド12とアームシャンク13とを回動可能に連結する連結ピン31が設けられている。連結ピン31は、アームシャンク13とアームヘッド12とを、ブレード23がフロントウィンド11に接近または離間する方向で回動可能に連結する。
連結ピン31は金属により一体成形されている。連結ピン31は、図5(A)のように、第1円柱部32及び第2円柱部33と、第1円柱部32と第2円柱部33とを接続する補強部34と、を備えている。第1円柱部32の外径と第2円柱部33の外径とは同じであり、第1円柱部32の外径は支持孔27の内径よりも大きく、第2円柱部33の外径は支持孔28の内径よりも大きい。第1円柱部32はブッシュ29内に回転可能に配置され、第2円柱部33はブッシュ30内に回転可能に配置されている。つまり、第1円柱部32及び第2円柱部33は、中心線B1を中心として同心状に配置されている。
第1円柱部32に、首部35を介して頭部36が設けられている。首部35の外径は、第1円柱部32の外径よりも小さく、頭部36の外径は、首部35の外径よりも大きい。首部35は支持孔27に配置されている。つまり、中心線B1に沿った方向で、第1枠板24は、頭部36と第1円柱部32との間に配置されている。第2円柱部33に、首部37を介して頭部38が設けられている。首部37の外径は、第2円柱部33の外径よりも小さく、頭部38の外径は、首部37の外径よりも大きい。首部37は支持孔28に配置されている。つまり、中心線B1に沿った方向で、第2枠板25は、頭部38と第2円柱部33との間に配置されている。また、首部35は支持孔27に配置され、かつ、首部37は支持孔28に配置されており、アームシャンク13及び連結ピン31は一体回転可能である。
連結ピン31は、アームヘッド12及びアームシャンク13に対して、中心線B1に沿った方向に移動しない。また、補強部34は、図5(B)のように、中心線B1に対して垂直な平面視で外周形状が円形であり、補強部34の外径は、第1円柱部32及び第2円柱部33の外径よりも大きい。そして、補強部34の中心D1は、中心線B1に対して垂直な平面視で、中心線B1とは異なる位置に配置されている。つまり、補強部34は、中心線B1に対して垂直な平面視で、第1円柱部32の外周面及び第2円柱部33の外周面から、連結ピン31の径方向で外側に向けて突出している。
さらに、連結ピン31に切り欠き部39が設けられている。切り欠き部39は、連結ピン31を径方向に切り欠いて設けられた凹部である。切り欠き部39は、中心線B1に沿った方向で所定の範囲に亘って形成されている。切り欠き部39は、中心D1に対して垂直な平面視で、中心D1を含む範囲に亘って形成されている。切り欠き部39の内壁40は、中心D1に対して垂直な平面視で直線状に配置されている。つまり、中心D1に対して垂直な平面視で、中心線B1と中心D1とを通る直線E1を想定すると、直線E1と内壁40とのなす角度は90度である。
そして、中心線B1に対して垂直な平面視で、直線E1上における中心D1は、内壁40と中心線B1との間に位置する。中心線B1に沿った方向における補強部34の配置範囲は、切り欠き部39の配置範囲を含む。このように、連結ピン31は、切り欠き部39により強度低下した分を、補強部34により補強している。
アームシャンク13において、第1端部13Aと第2端部13Bとの間に支持ピン41が取り付けられている。支持ピン41の中心線は中心線B1と平行であり、支持ピン41は、第1枠板24及び第2枠板25に固定されている。また、アームシャンク13の長さ方向において、支持ピン41と、支持孔27,28との間に、リベット42が設けられている。リベット42は、接続板26から間隔をおいて配置され、かつ、第1枠板24と第2枠板25とを接続している。リベット42は支持ピン41と平行である。リベット42の中心線は、中心線B1と平行である。
さらに、ワイパアーム10は、伸縮可能な引張りコイルばね43を備えている。引張りコイルばね43は金属製であり、引張りコイルばね43は、コイル部44と、コイル部44の第1端部につながる第1フック部45、コイル部44の第2端部につながる棒状部46と、棒状部46におけるコイル部44とは反対側の端部に形成された第2フック部47と、を備えている。棒状部46の外径は、切り欠き部39の中心線B1に沿った方向における配置範囲よりも小さい。第1フック部45は支持ピン41に掛けられ、第2フック部47は支持ピン19に掛けられている。引張りコイルばね43は、支持ピン19,41に掛けられた状態で、常に、引っ張り力を発生する。このため、アームシャンク13には、連結ピン31を中心とするモーメントが加わる。
図6及び図7のように、引張りコイルばね43の引っ張り力の作用方向を表す作用線F1は、支持ピン19と支持ピン41とを結ぶ直線となる。引張りコイルばね43の伸縮方向は、作用線F1に沿った方向である。また、図6及び図7のように、中心線B1に対して垂直な平面視で、棒状部46の一部は、リベット42と接続板26との間に配置されている。また、中心線B1と平行な平面視で、図4のように、棒状部46は、中心線B1に沿った方向で切り欠き部39の配置範囲内に位置している。
さらに、第1枠板24及び第2枠板25にそれぞれ突起48が設けられている。第1枠板24に設けた突起48は、第1枠板24から第2枠板25に向けて突出され、第2枠板25に設けた突起48は、第2枠板25から第1枠板24に向けて突出されている。突起48は、アームシャンク13の長さ方向で、支持孔27,28と同じ位置に配置されている。突起48は、ガイド溝20に配置されている。アームシャンク13をアームヘッド12に対して回動させると、突起48はガイド溝20内を円弧状の軌跡で移動する。
次に、ワイパアーム10を備えたワイパ装置の制御び作用を説明する。ブレード23が、フロントウィンド11の表面に接触している使用状態において、引張りコイルばね43の力の作用線F1は、図6のように、中心線B1とフロントウィンド11の表面との間にある。このため、アームシャンク13には、引張りコイルばね43の引っ張り力により、連結ピン31を中心として反時計回りのモーメントが加えられ、ブレード23がフロントウィンド11の表面に押し付けられる。
そして、ワイパスイッチがオンされて電動モータが駆動すると、ピボット軸14は電動モータの動力で所定角度の範囲内で正回転及び逆回転する動作を繰り返す。ピボット軸14が正回転及び逆回転すると、ワイパアーム10が所定の角度範囲内で往復動し、ブレード23によりフロントウィンド11の表面が払拭される。このように、ワイパアーム10は、ピボット軸14を中心として揺動する。フロントウィンド11の表面に対して、ワイパアーム10の位置が変化すると、フロントウィンド11の表面形状の変化に応じて、アームシャンク13が連結ピン31を中心として回動する。
一方、降雪時に車両を停止させ、かつ、ワイパスイッチをオフする場合は、積雪によりワイパアーム10に加わる荷重を低減するために、アームシャンク13を使用状態からロックバック状態に切り替えることができる。アームシャンク13を使用状態からロックバック状態に切り替える場合は、図6において、作業者がアームシャンク13を掴み、アームシャンク13を引張りコイルばね43の力に抗して、連結ピン31を中心に時計回りに回転させる。
そして、図7のように、中心線B1が、作用線F1とフロントウィンド11の表面との間に位置すると、アームシャンク13に対して、引張りコイルばね43の力により、中心線B1を中心として時計回りのモーメントが加えられる。このため、突起48がストッパ壁21に接触し、アームシャンク13が停止する。このように、突起48がストッパ壁21に接触し、かつ、アームシャンク13が停止した状態が、アームシャンク13のロックバック状態である。アームシャンク13がロックバック状態で保持されると、中心線B1と垂直な平面視で、引張りコイルばね43の棒状部46は、連結ピン31と重なる。
なお、アームシャンク13をロックバック状態から使用状態に切り替える場合は、作業者がアームシャンク13を掴み、図7で連結ピン31を中心として反時計回りに回転させる。すると、作用線F1が、中心線B1とフロントウィンド11の表面との間に位置した時点から、アームシャンク13に対して、引張りコイルばね43の力により、中心線B1を中心として反時計回りのモーメントが加えられる。そして、ブレード23がフロントウィンド11の表面に接触してから、作業者がアームシャンク13から手を放す。
アームシャンク13を使用状態からロックバック状態に切り替える場合、または、アームシャンク13をロックバック状態から使用状態に切り替える場合において、アームヘッド12に対するアームシャンク13の回動位置によっては、中心線B1に対して垂直な平面視で、棒状部46と連結ピン31とが重なる。本実施形態では、連結ピン31に切り欠き部39が設けられており、かつ、中心線B1と平行な平面視で、棒状部46は、切り欠き部39の配置範囲内に位置している。そして、連結ピン31はアームシャンク13と共に回動する。アームシャンク13が連結ピン31を支点として回動すると、棒状部46は切り欠き部39に出入りする。
このため、図7のように、中心線B1に対して垂直な平面視で、棒状部46が連結ピン31に接触することを防止できる。したがって、引張りコイルバネ43の形状を、棒状部46が連結ピン31に接触しないように屈曲せずに済む。このため、図6において、ワイパアーム10の下端に対する棒状部46の突出量を、相対的に少なくすることができ、ワイパアーム10とフロントウィンド11の表面との距離を、なるべく狭くすることができる。言い換えれば、図6において、フロントウィンド11の表面に対するワイパアーム10の上端の高さを、相対的に低くすることができる。したがって、車両の見栄えが向上し、かつ、ドライバの視認性が向上する。さらに、車両が走行した際に、ワイパアーム10が動作しても風の抵抗を受けにくくなり、ブレード23の払拭性が向上する。
また、フロントウィンド11の表面に対するワイパアーム10の上端の高さを、相対的に低くすることができるため、ブレード23の周囲における空気流が形成され、圧力差が大きくなることを防止できる。したがって、ワイパアーム10が往復動作して、ブレード23によりフロントウィンド11の表面を払拭する際に、水引き現象が発生することを抑制できる。
ワイパアーム10はピボット軸14を中心として所定角度の範囲内、つまり、上反転位置と下反転位置との間で往復動作する。水引き現象とは、ブレード23が上反転位置に到達して、ブレード23により払拭範囲の外側に掃き出された雨水等が、下反転位置に向けて反転移動するブレード23の背面側に生じた負圧により、再度、払拭範囲内に引き込まれる現象のことである。
また、アームシャンク13にリベット42が設けられており、ワイパアーム10の動作方向に沿って、アームシャンク13の強度が高められている。具体的には、第1枠板24と第2枠板25とがリベット42により接続されていることで、アームシャンク13の曲げ剛性が高められている。このため、図6の上下方向で、ワイパアーム10の高さを相対的に低くするために、第1枠板24及び第2枠板25の幅を狭く設定しても、ワイパアーム10の動作方向に沿って、アームシャンク13の強度を確保できる。第1枠板24及び第2枠板25の幅とは、図6の上下方向における寸法を意味する。
さらに、ワイパアーム10の動作方向に沿ってアームシャンク13の曲げ剛性を高めることができるため、ワイパアーム10の動作時に、ブレード23の払拭抵抗でワイパアーム10が変形する量を低減することができる。したがって、アームヘッド12とピボット軸14との連結箇所に、応力が集中することを抑制できる。
次に、ワイパアーム10の製造工程を説明する。ワイパアーム10の組み立て工程で、連結ピン31をアームシャンク13及びアームヘッド12に取り付ける前に、連結ピン31が、作業台や部品箱等のように平坦な場所に置かれると、重心に基づき、図5(B)のように、中心線B1が中心D1よりも下となって停止する。このため、作業者が複数の連結ピン31を取り扱う場合でも、全ての連結ピン31は、円周方向における向きが同じとなり、連結ピン31の取り扱い作業が容易となる。また、引張りコイルばね43を取り付ける工程では、第1フック部45を支持ピン41に掛け、かつ、第2フック部47を支持ピン19に掛けた後、リベット42をアームシャンク13に取り付けてリベット42にカシメを施す作業を行う。
ここで、本実施形態において説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、フロントウィンド11が払拭対象物であり、連結ピン31が連結軸であり、引張りコイルばね43が保持部材であり、第1フック部45が第1端部であり、支持ピン41が第1支持部であり、第2フック部47が第2端部であり、支持ピン19が第2支持部であり、切り欠き部39が凹部であり、リベット42が梁部材である。
本発明のワイパアームは、上記の実施形態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、本発明のワイパアームは、車両のフロントウィンドを払拭するワイパアームの他、車両のリヤウィンドを払拭するワイパアームを含む。この場合、連結軸は金属製ではなく合成樹脂製とすることができる。また、連結軸とアームヘッドとを別部材とせずに、連結軸とアームヘッドとを合成樹脂で一体成形することも可能である。さらに、本発明の凹部は、アームシャンクが連結軸を支点として回動した場合に、保持部材が連結軸に接触することを回避する機構であり、本発明の凹部は、切り欠き部、溝、窪み等を含む。
10 ワイパアーム
11 フロントウィンド
12 アームヘッド
13 アームシャンク
13A 第1端部
13B 第2端部
14 ピボット軸
15,16 支持部
17,18 軸孔
19 支持ピン
20 ガイド溝
21,22 ストッパ壁
23 ブレード
24 第1枠板
25 第2枠板
26 接続板
27,28 支持孔
29,30 ブッシュ
31 連結ピン
32 第1円柱部
33 第2円柱部
34 補強部
35,37 首部
36,38 頭部
39 切り欠き部
40 内壁
41 支持ピン
42 リベット
43 引張りコイルばね
44 コイル部
45 第1フック部
46 棒状部
47 第2フック部
48 突起
A1 空間
B1,C1 中心線
D1 中心
E1 直線
F1 作用線

Claims (5)

  1. ピボット軸を支点として動作するアームヘッドと、前記アームヘッドに設けられ、かつ、払拭対象物を払拭するブレードが取り付けられたアームシャンクとを備えたワイパアームであって、
    前記アームシャンクと前記アームヘッドとを、前記ブレードが前記払拭対象物に接近または離間する方向で回動可能に連結する連結軸と、
    前記アームシャンクを、前記ブレードが前記払拭対象物に接触する使用状態と、前記ブレードが前記払拭対象物から離れたロックバック状態とに切り替えて保持する保持部材と、
    前記連結軸を径方向に切り欠いて設けられ、かつ、前記アームシャンクが前記ロックバック状態で保持される場合に前記保持部材が配置される凹部と、
    前記連結軸の中心線に沿った方向で前記凹部を含む範囲に設けられ、かつ、前記連結軸の外周面から径方向で外側に向けて突出した補強部と、
    を備え
    前記連結軸は、前記中心線と垂直な平面視で外周形状が円形であり、
    前記補強部は、前記中心線と垂直な平面視で前記連結軸の外径よりも大きく、
    前記補強部の中心は、前記中心線と垂直な平面視で前記中心線とは異なる位置に配置されている、ワイパアーム。
  2. 請求項1記載のワイパアームにおいて、
    前記補強部は、前記中心線と垂直な平面視で外周形状が円形である、ワイパアーム。
  3. 請求項1または2に記載のワイパアームにおいて、
    前記保持部材は、引張りコイルばねであり、
    前記引張りコイルばねの伸縮方向における第1端部を支持する第1支持部が前記アームシャンクに設けられ、
    前記引張りコイルばねの伸縮方向における第2端部を支持する第2支持部が前記アームヘッドに設けられ、
    前記連結軸は、前記引張りコイルばねの伸縮方向で、前記1支持部と前記第2支持部との間に配置されている、ワイパアーム。
  4. 請求項3に記載のワイパアームにおいて、
    前記アームシャンクは、前記連結軸と前記ブレードとの間に配置された長尺の第1枠板と、前記第1枠板と平行に配置された長尺の第2枠板と、前記第1枠板と前記第2枠板とをつなぐ長尺の接続板と、を備え、
    前記引張りコイルばねは、前記第1枠板と前記第2枠板との間に配置されている、ワイパアーム。
  5. 請求項に記載のワイパアームにおいて、
    前記接続板から間隔をおいて配置され、かつ、前記第1枠板と前記第2枠板とをつなぐ梁部材が設けられ、
    前記引張りコイルばねの伸縮方向の一部が、前記接続板と前記梁部材との間に配置されている、ワイパアーム。
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