JP2004231058A

JP2004231058A - ワイパーブレード

Info

Publication number: JP2004231058A
Application number: JP2003022478A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Ooka; 直行大岡; Masuo Kuroda; 益夫黒田; Kazuyuki Kabe; 和幸加部; Nobuo Suzuki; 亘男鈴木
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】ブレードを所定の断面形状にすることで、長期間使用していてもその性能を維持し、ワイパーブレードの性能を維持しつつ、耐久性を向上させると共に、ノイズやビビリ音を軽減させることが出来るワイパーブレードを提供することを目的とする。
【解決手段】ワイパーブレード１ａのリップ部５の断面形状は、材料力学の曲げの考え方の一つにある「平等強さの梁」の概念を導入して形成したもので、ネック部３の下部から刃先４に行くに従って断面幅Ｈが連続的に漸減する略三角形状に形成してある。即ち、ワイパーブレード１ａの断面形状を、曲げモーメントが作用した際にネック部３の下部から刃先４までのリップ部５の各断面の曲げ応力が一様となる形状とすることで、リップ部５の剛性を高めることが出来、刃先４の摩耗を抑制させ、軽量で耐久性のあるワイパーブレードとすることが出来る。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両用のフロントガラスやリアガラス等に使用されるワイパーブレードに係わり、更に詳しくはワイパーブレードの性能を維持しつつ、耐久性を向上させると共に、ノイズやビビリ音を軽減させることが出来るワイパーブレードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のフロントガラスやリアガラス等の表面に付着した雨水，泥水，埃等をクリーニングする手段としてガスラ表面に沿って旋回するワイパーブレードが使用されている。
【０００３】
ところで、従来のワイパーブレードは、ガラス表面に沿ってを摺動する断面略三角形状のリップ部をブレード支持部と一体的に形成し、このブレード支持部を支持金具に係合保持させた構造になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして、ブレードの製造方法としては、ゴム材料または樹脂材料等のゴム状弾性材料をプレス成形により製造し、ワイパーの脈動を軽減させる目的から脂肪族ナイロン溶液を表面に被覆したり、またワイパーの低摩擦性及び耐久性の向上を図る目的から、前記リップ部に固体潤滑剤をコーティングしたり、ハロゲン処理を施したり、更にプラズマＣＶＤによるダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）膜を施す手段が行われていた。
【０００５】
このように、従来のワイパーブレードの発明としては、ブレードの材料に関するものが主流であった。
【０００６】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、ブレードを所定の断面形状にすることで、長期間使用していてもその性能を維持し、ワイパーブレードの性能を維持しつつ、耐久性を向上させると共に、ノイズやびびり音を軽減させることが出来るワイパーブレードを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、ブレード支持部にネック部を介して先端に刃先を一体的に形成したリップ部を揺動可能に連結して成るワイパーブレードであって、前記リップ部の断面形状を、ネック部下部から刃先に行くに従って断面幅が連続的に漸減する略三角形状に形成したことを要旨とするものである。
【０００８】
前記リップ部のネック部下部から刃先に向かう稜線の形状が、直線または外側に膨出する曲面であり、また前記ブレード支持部と、ネック部を介して一体的に連結されるリップ部及び刃先を、熱可塑性エラストマー組成物の材料により一体的に形成したり、或いはリップ部先端の刃先を、熱可塑性エラストマー組成物または熱可塑性組成物により形成するものである。
【０００９】
更に、前記ブレード支持部に、長手方向に沿って補強部材を埋設するものである。
【００１０】
本願発明者等は、ワイパーブレードの断面形状を、その挙動から解析し、力学的考察を加えることで、ブレード断面を所定の形状とするものである。
【００１１】
即ち、ブレードの各部の歪みを従来のブレード構造に比べて低くすることを主眼として検討を行った結果、その断面形状を材料力学の曲げの考えかたの一つにある「平等強さの梁」の概念を導入することにより解決したものである。即ち、ブレードの断面形状を、曲げモーメントが作用した際に各断面の曲げ応力が一様となる形状とすることで、材料の使用に無駄のない、かつ軽量で耐久性のあるワイパーブレードとすることが出来るのである。
【００１２】
このように、この発明ではブレード支持部にネック部を介して先端に刃先を一体的に形成したリップ部の断面形状を、ネック部下部から刃先に行くに従って断面幅が連続的に漸減する略三角形状、即ち、リップ部のネック部下部から刃先に向かう稜線の形状が、直線または外側に膨出する曲面に形成したことにより、長期間、特に使用末期の状態でもその性能を維持し、ワイパーブレードの性能を維持しつつ、耐久性を向上させると共に、ノイズやびびり音を軽減させることが出来るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、押出し成形されたタンデム形状（左右一対）ワイパーブレードの一部切欠した斜視図、図２は図１のワイパーブレードを中心線Ｘ−Ｘで切断した状態のワイパーブレードの一部切欠した斜視図、図３は図２のＡ−Ａ矢視の一部拡大断面図、図４はこの発明の第１実施形態を示すワイパーブレードの拡大断面図、図５はこの発明の第２実施形態を示すワイパーブレードの拡大断面図を示している。
【００１５】
前記タンデム形状のワイパーブレード１ａ，１ｂは、押出し機により一体的に成形され、このワイパーブレード１ａ，１ｂを、中心線Ｘ−Ｘで切断したものが図２に示す単体のワイパーブレード１ａである。
【００１６】
このワイパーブレード１ａは、図２〜図４に示すように、熱可塑性エラストマー組成物を素材として一体的に成形され、その構成は、ブレード支持部２に肉薄のネック部３を介して先端に刃先４を一体的に形成したリップ部５が揺動可能に連結されている。前記ブレード支持部２の上部には、長手方向に沿ってスチール材料等で構成した補強部材６が一体的に埋設してある。
【００１７】
前記リップ部５の断面形状は、上述したように、材料力学の曲げの考え方の一つにある「平等強さの梁」の概念を導入して形成したもので、ネック部３の下部から刃先４に行くに従って断面幅Ｈが連続的に漸減する略三角形状に形成してある。即ち、ワイパーブレード１ａの断面形状を、曲げモーメントが作用した際にネック部３の下部から刃先４までのリップ部５の各断面の曲げ応力が一様となる形状とすることで、リップ部５の剛性を高めることが出来、刃先４の摩耗を抑制させ、軽量で耐久性のあるワイパーブレードとすることが出来る。
【００１８】
この発明の第１実施形態では、前記リップ部５のネック部３の下部から刃先４に向かう稜線Ｓの形状を直線状に形成し、断面幅Ｈが連続的に漸減する略三角形状に形成したものである。
【００１９】
また、発明の第２実施形態では、図５に示すように、前記リップ部５のネック部３の下部から刃先４に向かう稜線Ｓａの形状を外側に膨出する所定の曲率半径Ｒ（例えば、４ｍｍ以上〜４０ｍｍ）で曲面に形成し、断面幅Ｈが連続的に漸減する略三角形状に形成したものである。
【００２０】
また、上記の実施形態１，２におけるネック部３の高さＬａとリップ部５の高さＬとの比率は、０．１５〜０．２５に設定するのが好ましい。また、この発明の実施形態では、上述したようにブレード支持部２と、ネック部３を介して一体的に連結されるリップ部５及び刃先４を、熱可塑性エラストマー組成物の材料により一体的に形成するか、またはリップ部５の先端の刃先４を、熱可塑性エラストマー組成物または熱可塑性組樹脂成物により形成することで、耐久性を向上させることが出来るものである。
【００２１】
なお、この実施形態における熱可塑性樹脂組成物中の熱可塑性樹脂成分としては、例えば、以下のような熱可塑性樹脂、及びこれらを含む任意の樹脂混合物を挙げることが出来る。
【００２２】
ポリオレフィン系樹脂〔例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ），低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ），超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ），アイソタチックポリプロピレン，エチレンプロプレン共重合体樹脂〕、ポリアミド系樹脂〔例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体〕、ポリエステル系樹脂〔例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリブチレンテレフタレート／テトラメチレングリコール共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸／ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル〕、ポリニトリル系樹脂〔例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体〕、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂〔例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレンメチルアクリレート樹脂（ＥＭＡ）〕、ポリビニル系樹脂〔例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体〕、セルロース系樹脂〔例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース〕、フッ素系樹脂〔例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）〕、イミド系樹脂〔例えば芳香族ポリイミドＰＩ）〕、ポリエ−テル系樹脂〔例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレイソフタレート（ＰＥＩ），ポリエステル共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリマクリレート（ＰＡＲ），ポリブチレンナフタレート（ＰＢＵ），液晶ポリエステル，ポリオキシアルキレンジイミド酸／ポリブチレートテレフタレート共重合体等の芳香族ポリエステル〕、ポリエーテル系樹脂〔例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ），ポリサルフォン（ＰＳＦ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）〕、ポリメタクリレート系樹脂〔例えば、ポリメタクリル酸メタル（ＰＭＭＡ），ポリメタクリル酸エチル〕などを挙げることができる。
【００２３】
また、この発明で使用される熱可塑性エラストマー組成物中のエラストマー成分としては、エラストマーの分散性や耐熱性などの改善のために補強剤、充填剤、架橋剤、軟化剤、老化防止剤、加工助剤などの配合剤を必要量添加したエラストマー組成物を用いることができる。
【００２４】
以下のようなエラストマー及びこれを含む任意の混合物とすることが出来るジエン系ゴム及びその水素添加物〔例えばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ〕、オレフィン系ゴム〔例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）〕、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アイオノマー、含ハロゲンゴム〔例えばＢｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＣ，ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）〕、シリコンゴム（例えばメチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム）、含イオウゴム（例えばポリスルフィドゴム）、フッ素ゴム（例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム）、熱可塑性エラストマー（例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー）などを挙げることができる。
【００２５】
これら熱可塑性樹脂成分（Ａ）とエラストマー成分（Ｂ）との組成比は、好ましい範囲は１５／８５〜８５／１５である。
【００２６】
この発明に係る熱可塑性エラストマー組成物には、上記必須成分（Ａ）及び（Ｂ）に加えて第三成分として、相溶化剤などの他のポリマー及び配合剤を混合することができる。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分との相溶性を改良するため、耐熱性向上のため、コストダウンのため等であり、これに用いられる材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ＳＢＳ、ポリカーボネート等が挙げられる。
【００２７】
上記熱可塑性エラストマー組成物は、予め熱可塑性樹脂とエラストマー（ゴムの場合は未加硫物）とを２軸混練押出機等で溶融混練し、連続相を形成する熱可塑性樹脂中にエラストマー成分を分散させることにより得られる。エラストマー成分を加硫する場合には、混練下で加硫剤を添加し、エラストマーを動的に加硫させても良い。また、熱可塑性樹脂またはエラストマー成分への各種配合剤（加硫剤を除く）は、上記混練中に添加しても良いが、混練の前に予め混合しておくことが好ましい。熱可塑性樹脂とエラストマーの混練に使用する混練機としては、特に限定はなく、スクリュー押出機、ニーダ、バンバリミキサー、２軸混練押出機等が挙げられる。中でも樹脂成分とゴム成分の混練およびゴム成分の動的加硫には２軸混練押出機を使用するのが好ましい。さらに、２種類以上の混練機を使用し、順次混練してもよい。溶融混練の条件として、温度は熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であれば良い。
【００２８】
また、混練時の剪断速度は５００〜７５００ｓｅｃ^−１であるのが好ましい。混練全体の時間は３０秒から１０分、また加硫剤を添加した場合には、添加後の加硫時間は１５秒から５分であるのが好ましい。
【００２９】
この発明は、上記のようにブレード支持部２にネック部３を介して先端に刃先４を一体的に形成したリップ部５の断面形状を、ネック部３の下部から刃先４に行くに従って断面幅Ｈが連続的に漸減する略三角形状、即ち、リップ部５のネック部３の下部から刃先４に向かう稜線ＳまたはＳａの形状が、直線または外側に膨出する曲面に形成したことにより、リップ部５の剛性を高めることが出来、刃先４の摩耗を抑制させ、長期間、特に使用末期の状態でもその性能を維持し、ワイパーブレードの性能を維持しつつ、耐久性を向上させるが出来る。
【００３０】
以下の表１は、従来のゴム状弾性材料を主材とするワイパーブレードと、この発明の熱可塑性エラストマー組成物または熱可塑性組成物を主材として形成したこの発明のワイパーブレード１，ワイパーブレード２とを比較実験した効果（ノイズ，びびり音）を示したものである。
【００３１】
【表１】

【００３２】
なお、実験条件は、以下の通りである。
温度：常温
荷重：１４ｋｇｆ／ｃｍ^３
湿度：６０％
ワイパー作動速度：４０±５ｒｐｍ
【００３３】
【発明の効果】
この発明は、上記のようにブレード支持部にネック部を介して先端に刃先を一体的に形成したリップ部を揺動可能に連結して成るワイパーブレードであって、前記リップ部の断面形状を、ネック部下部から刃先に行くに従って断面幅が連続的に漸減する略三角形状に形成したので、リップ部の剛性を高めることが出来、長期間使用していてもその性能を維持し、ワイパーブレードの性能を維持しつつ、耐久性を向上させると共に、ノイズやビビリ音を軽減させることが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】押出し成形されたタンデム形状（左右一対）ワイパーブレードの一部切欠した斜視図である。
【図２】図１のワイパーブレードを中心線Ｘ−Ｘで切断した状態のワイパーブレードの一部切欠した斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視の一部拡大断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態を示すワイパーブレードの拡大断面図である。
【図５】この発明の第２実施形態を示すワイパーブレードの拡大断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂタンデム形状のワイパーブレード
２ブレード支持部
３ネック部
４刃先
５リップ部
６補強部材
Ｘ−Ｘ中心線
Ｈ断面幅
Ｓ，Ｓａ稜線
Ｌａネック部の高さ
Ｌリップ部の高さ

Claims

ブレード支持部にネック部を介して先端に刃先を一体的に形成したリップ部を揺動可能に連結して成るワイパーブレードであって、
前記リップ部の断面形状を、ネック部下部から刃先に行くに従って断面幅が連続的に漸減する略三角形状に形成したことを特徴とするワイパーブレード。
前記リップ部のネック部下部から刃先に向かう稜線の形状が、直線または外側に膨出する曲面である請求項１に記載のワイパーブレード。
前記ブレード支持部と、ネック部を介して一体的に連結されるリップ部及び刃先を、熱可塑性エラストマー組成物の材料により一体的に形成した請求項１，２に記載のワイパーブレード。
前記リップ部先端の刃先を、熱可塑性エラストマー組成物または熱可塑性組成物により形成した請求項１または２に記載のワイパーブレード。
前記ブレード支持部に、長手方向に沿って補強部材を埋設した請求項１，２，３または４に記載のワイパーブレード。