JP2004501827A - ワイパー要素およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
【発明の分野】
本発明は、補強されたワイパーブレードおよびワイパーブレードの補強に適した皮膜付き金属ワイヤに関する。
【0002】
【発明の背景】
ワイパー要素は、ゴムのようなエラストマー材料によって形成されるワイパーブレードを備えている。従来のワイパーブレードは、そのワイパーブレードに設けられた長手方向に延在する2つの溝に挿入された2つの細長い要素によって補強されている。
【0003】
補強要素は、ワイピングに必要な力を均一化することによって、ワイピングされる面に容易に接触する部材である。ワイピングされる面は、典型的には湾曲されたガラス面である。補強要素は、ワイパー要素が風防ガラスの輪郭に倣って湾曲し、風防ガラスを効率的にワイピングすることができるように、風防ガラスの左右方向における全長にわたって容易に変形することができる柔軟性を有している必要がある。ただし、補強要素はガラスを左右に横切って駆動されるワイパー要素に一定の剛性を与えるために、横方向における柔軟性は制限されている。
【0004】
通常、補強要素は金属からなっている。ワイパー要素はあらゆる天候条件に対する耐性を備えている必要があるので、金属要素もまた高い耐食性を有している必要がある。この観点から、ワイパー要素は代表的にはステンレス鋼の帯片によって補強されている。また、ワイパーブレードを補強するために亜鉛めっきされたワイヤを用いる技術も知られている。しかし、亜鉛めっきワイヤは、過酷な耐食性の要件をすべて満たすことはできない。
【0005】
自動車産業界では黒色の金属要素が求められているので、ワイパーブレードの補強要素にもさらなる要件が課せられている。
【0006】
従来用いられているステンレス鋼および亜鉛めっき鋼ワイヤのいずれも黒色化することができないという欠点がある。
【0007】
【発明の要約】
本発明の目的は、高耐食性、従って、すぐれた耐候性によって特徴付けられる少なくとも1つの補強要素によって補強されるワイパーブレードを提供することにある。本発明の他の目的は、軽量、強靭、高信頼性および低製造コストによって特徴付けられるワイパーブレードを提供することにある。さらに他の目的は、黒色皮膜のような着色皮膜を有するワイパーブレード用の補強要素を提供することにある。また、金属要素に高耐食性と良好な耐候性を与え、かつ金属要素に対する高付着性および湿潤条件下における高付着保持性によって特徴付けられる皮膜を有する補強要素を提供することにある。
【0008】
本発明の第1態様によれば、ワイパー要素はゴムのようなエラストマー材料によって形成されるワイパーブレードを備えている。ワイパーブレードは多数の細長い要素によって補強されている。好ましくは、ワイパーブレードは、そのワイパーブレードの長手方向に延在する多数の溝内に長手方向に沿って対称的に挿入される多数の補強要素によって補強されるとよい。例えば、ワイパーブレードは1つまたは2つの補強要素によって補強されている。
【0009】
補強要素は、コアと皮膜系を備えている。コアは鋼ワイヤ、好ましくは、実質的に矩形の断面を有する鋼ワイヤからなっている。皮膜系は2つの皮膜層、すなわち、亜鉛合金皮膜層とポリエステル皮膜層からなっている。亜鉛合金層は鋼ワイヤに形成され、ポリエステル皮膜はこの亜鉛合金層の上面に形成されている。
【0010】
皮膜系によって被覆された後、補強要素は所定長さに切断される。この切断工程の後、補強要素は未被覆の切断端部を有している。
【0011】
補強要素を固定するために、多数の切欠きが皮膜付き補強要素に形成されるとよい。好ましくは、1つまたは多数の切欠きが補強要素の長手方向の外側の端部近傍の箇所に形成されるとよい。
【0012】
鋼ワイヤに皮膜系が形成された後、切欠きは材料切除処理によって鋼ワイヤに形成される。好適な材料切除処理として、切断、鋸引き、打抜き、プレス抜きなどが挙げられる。材料切除処理がなされた後、切欠きの側縁部は未被覆の状態にある。なお、材料切除処理の後、亜鉛−アルミニウム被膜の一部が未被覆の切断端部を横切って広がる可能性がある。
【0013】
好ましくは、鋼ワイヤは矩形または実質的に矩形の断面、例えば、端部が丸められた矩形断面を有しているとよい。また、好ましくは、鋼ワイヤは1mmから10mmの範囲内にある幅、例えば、2.5mmまたは4.10mmの幅を有しているとよい。さらに、好ましくは、鋼ワイヤは0.50から1.30mmの範囲内にある厚み、例えば、0.70mmの厚みを有しているとよい。
【0014】
鋼ワイヤは、好ましくは、少なくとも1500N/mm2の引張強度、さらに好ましくは、1700N/mm2よりも大きい引張強度、たとえば、1800または2000N/mm2の引張強度を有しているとよい。所定の引張強度を得るために、鋼ワイヤは0.40%よりも大きい炭素量、さらに好ましくは、0.60から0.85%の範囲内にある炭素量を有しているとよい。
【0015】
従来、鋼の腐食に対する耐性は、亜鉛めっきによって得られていた。耐食性を向上させるために、亜鉛−アルミニウム合金のめっきを鋼要素に形成することができる。亜鉛−アルミニウム合金層を有する鋼要素は亜鉛被覆鋼ワイヤよりも耐食性の寿命が長くなることがわかっている。しかし、亜鉛−アルミニウム合金によって被覆された鋼は、特に湿潤環境に晒される場合以外の環境において、常に高められている耐食性に対する要求を満たすことができない。亜鉛皮膜およびほとんどの亜鉛合金被膜に関連する問題として、白錆の発生が知られている。
【0016】
本発明によれば、鋼ワイヤの耐食性を改善することができる皮膜系が提供される。この皮膜系は、亜鉛合金層とこの亜鉛合金皮膜の上面に形成されたポリエステル皮膜を備えている。
【0017】
好ましくは、亜鉛合金層は2から15%の範囲内のアルミニウムを含んでいるとよい。溶融金属の流動性および濡れ性などの特性を改善するために、必要に応じて、0.1から0.4%の範囲内のセリウム(Ce)および/またはランタン(La)のような希土類元素が添加されるとよい。
【0018】
亜鉛合金の皮膜は、化学めっき、溶融めっき、溶射および電気めっきなどの従来技術による皮膜形成方法のいずれによって形成されてもよい。好ましい方法は、溶融めっきによって、亜鉛合金層が形成されるとよい。
【0019】
好ましくは、亜鉛合金層は50g/m2よりも大きい厚み、たとえば、70g/m2の厚みを有しているとよい。
【0020】
有機皮膜層が亜鉛合金層の上面に形成されている。有機皮膜は以下に述べる多くの要件を満たす必要がある。
【0021】
第1の要件として、有機皮膜は金属皮膜層に対して良好な付着性を有している必要がある。この付着性はさらに、ワイパー要素の寿命内において、特にワイパー要素が湿潤環境および/または水、雪、および氷などに晒されたときでも、維持される必要がある。また、他の要件として、有機皮膜は、補強要素の柔軟性を維持するために十分に変形可能である必要がある。
【0022】
ポリエステル皮膜は、これらの要件を満たすことができる。好適なポリエステル皮膜として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)の皮膜が挙げられる。なお、本出願において、「ポリエチレンテレフタレート」、「ポリエチレンナフタレート」および「ポリブチレンテレフタレート」という用語は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンテレフタレートのホモポリマーのみならず、20%を越すテレフタル酸以外の酸、たとえば、イソフタル酸またはエチレングリコール以外のグリコールから誘導された他の共重合ユニットを含むエチレンテレフタレートとの共重合体をも意味している。これらのポリマーは、特性の一部を改善するためにさらなるポリマーの混合物を含んでいてもよい。
【0023】
ポリエチレンテレフタレートは、例えば、水に対する良好なバリア特性および付着性を向上させるための下地を設けなくても、適切に準備された鋼ワイヤに対する良好な付着性を呈するという利点がある。ポリエチレンナフタレートは、ポリエチレンテレフタレートよりもさらに良好なバリア特性を有しているが、ポリエチレンテレフタレートよりも高価であるという欠点を有している。
【0024】
ポリエステル皮膜は、従来用いられているどのような皮膜形成技術によって形成されてもよい。好ましくは、ポリエステル皮膜は押出成形によって形成されるとよい。
【0025】
ポリエステル皮膜は、好ましくは、15から250μmの範囲内の厚み、さらに好ましくは、30から100μmの範囲内の厚みを有しているとよい。
【0026】
亜鉛合金層とポリエステル皮膜からなる皮膜系は、補強要素に優れた耐食性を付与することができる。本発明による皮膜系が補強要素の未被覆の表面、すなわち、切断端部および切欠きの側縁部に対して良好な耐食性を付与することは、判明している。亜鉛合金皮膜はこれらの未被覆の表面を電気防食するものである。この腐食に対する耐性は、亜鉛合金皮膜に形成されたポリエステル皮膜によってさらに改善される。ポリエステル皮膜は、亜鉛合金皮膜に対して優れた付着性を有している。本発明による補強要素の未被覆の表面における耐食性は、亜鉛合金皮膜のみが形成された鋼要素の未被覆の表面の耐食性よりも著しく高くなる。本発明による皮膜系を用いることにより、補強要素の未被覆部を保護するための高価でかつ時間の掛かる処理を省くことができる。
【0027】
他の実施形態として、補強要素はその端部またはその全長にわたって湾曲または折曲げられていてもよい。
【0028】
切欠きはどのような形状であってもよい。原理的には、爪の配置に適したどのような形状であってもよい。さらに、切欠きは矩形または三角形の形状であるとよい。あるいは、切欠きは、長手方向に切除することによって得られ、爪が嵌入される1対の当接部を有する凹部であるとよい。
【0029】
本発明の第2態様によれば、本発明に係るワイパー要素を製造する方法が提供される。本方法は、コアと皮膜系からなる補強要素を準備する工程であって、コアは実質的に平鋼ワイヤであり、皮膜系は亜鉛合金皮膜層とポリエステル皮膜層を備えている工程と、ワイパーブレードを準備する工程と、ワイパーブレードを多数の補強要素によって補強する工程とを含んでいる。
【0030】
補強要素を準備する上記の工程は、鋼ワイヤを準備する工程と、鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、得られた鋼ワイヤを平坦化する工程と、亜鉛合金皮膜の上面にポリエステル皮膜を形成する工程と、皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程とを含んでいるとよい。
【0031】
あるいは、補強要素を準備する上記の工程は、実質的に平坦な断面を有する鋼ワイヤを準備する工程と、鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、前記亜鉛合金皮膜にポリエステル皮膜を形成する工程と、皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程とを含んでいてもよい。
【0032】
補強要素を製造する方法は、補強要素の長手方向の外側に少なくとも1つの切欠きを形成する工程および/または補強要素を折り曲げるか、湾曲させるか、または屈曲させる工程をさらに含むとよい。
【0033】
好ましくは、切欠きはプレス抜きまたは打抜きによって形成されるとよい。
【0034】
本発明の第3態様によれば、ワイパーブレードを補強するのに適した細長い要素が提供される。この要素は、コアと皮膜系を備えている。好ましくは、コアは実質的に矩形断面を有する鋼ワイヤからなるとよい。皮膜系は亜鉛合金皮膜とポリエステル皮膜を備えている。亜鉛合金皮膜は鋼コアに形成され、ポリエステル皮膜は亜鉛合金皮膜の上面に形成されている。この要素は未被覆の切断端部を有している。皮膜付き補強要素を固定するために、1つ以上の切欠きが要素に形成される。好ましくは、1つまたは多数の切欠きが要素の長手方向における外側の端部近傍の箇所に形成されるとよい。
【0035】
以下、本発明を添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【0036】
【発明の好適な実施例の説明】
図1は本発明による風防ワイパー要素10の一部を示す斜視図である。図2は図1に示されるワイパー要素の断面図である。ワイパーブレード12はゴムからなり、そのワイパーブレードに設けられた長手方向に延在する2つの凹部に挿入された2つの補強要素14によって補強されている。
【0037】
補強要素は、湾曲した風防ガラスの表面に対応して湾曲可能なゴムの柔軟性を阻害することなく、ゴム製ワイパーブレードを強化している。フレーム17に固着された取付け爪16は、ワイパーブレードの上部を部分的に包囲している。爪は、1対の切欠き内に配置されている。この爪は、ワイパーブレードの凹部に挿入された2つの補強要素を互いに向き合う方向に圧縮し、それらの補強要素を固定している。
【0038】
他の実施例として、ワイパーブレードは、該ワイパーブレードに設けられている中心線に沿って長手方向に延在する1つの凹部に配置された1つのみの補強要素によって補強されている。好ましくは、このような補強要素の長手方向における両側には、切欠きが設けられているとよい。
【0039】
図3は、本発明による補強要素20の一部を示している。コアは、0.70mmの厚みと2.40mmの幅を有する平鋼ワイヤ32からなっている。鋼ワイヤは0.50から0.70%の範囲内の炭素量を有し、1600から1800N/mm2の範囲内の引張強度によって特徴付けられている。
【0040】
皮膜系は、亜鉛−アルミニウム皮膜34と、この亜鉛−アルミニウム皮膜の上面に形成されたPET皮膜36からなっている。亜鉛−アルミニウム皮膜は、95%の亜鉛と5%のアルミニウムを含んでいる。亜鉛−アルミニウム皮膜の厚みは60g/m2である。亜鉛皮膜によって被覆された鋼ワイヤは、押出成型法を用いることによって、PET皮膜が被覆されている。PET皮膜は黒色に着色されている。皮膜系によって被覆された後の皮膜付き補強要素は、0.80mmの厚みと2.50mmの幅を有している。
【0041】
最終的に、皮膜付き要素は所定の長さに切断される。この切断工程の後、切断端部は未被覆の状態にある。切断工程を経た後、亜鉛−アルミニウム皮膜の一部は、未被覆の端部を横切って広がる可能性がある。
【0042】
長手方向における端縁部には、プレス抜きによって、爪保持用切欠き38が形成されている。
【0043】
他の例において、補強要素は、0.90mmの厚みと7.00mmの幅を有する平鋼ワイヤからなっている。鋼ワイヤは1850から2050N/mm2の範囲内の引張強度を有している。40g/m2の厚みを有する亜鉛−アルミニウム皮膜は鋼ワイヤに形成され、最終的に、PET皮膜が亜鉛−アルミニウム皮膜の上面に形成されている。皮膜付きワイヤは最終的に1.00mmの厚みおよび7.20mmの幅を有している。
【0044】
さらに他の例において、補強要素は、0.70mmの厚みと4.10mmの幅を有する平鋼ワイヤからなっている。皮膜系が形成された後、皮膜付きワイヤは、0.80mmの厚みと4.35mmの幅を有している。
【0045】
図4および図5は縁部がプレス抜きされた補強要素の実施例を示している。
【0046】
前述の補強要素は、以下に述べる方法によって製造される。まず、鋼ワイヤを種々の継続的な工程を経て所定の径まで引き抜く。必要に応じて、継続的な引抜き工程の間に、パテンチング(鋼ワイヤを熱して急冷する処理)のような1つ以上の中間熱処理を挿入してもよい。次いで、溶融めっきによって、鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を被覆する。さらに、この皮膜付きワイヤを圧延して、次工程においてさらに処理される平ワイヤを得る。
【0047】
平ワイヤに50μmの厚みを有するPET皮膜を被覆する。最終的に、ワイヤを所定長さに切断し、プレス抜きによって、長手方向における端縁部に切欠き38を形成する。
【0048】
補強要素の耐食性を評価するために、この要素に対してASTM−B117またはDIN−5002SSに準じる塩水噴霧試験を行った。
【0049】
未被覆の表面に赤錆が最初に発生するまでの時間を測定した。表1および表2に示される3種類の異なる皮膜付き平鋼ワイヤ、すなわち、PET皮膜が形成された鋼ワイヤからなる第1ワイヤ、亜鉛−アルミニウム皮膜が形成された鋼ワイヤからなる第2ワイヤ、および本発明による皮膜系が形成された鋼ワイヤからなる第3ワイヤについて、比較試験を行った。表1は未被覆の切断端部における耐食性を示し、表2は切欠きの未被覆の側縁部の耐食性を示している。
【0050】
【表1】
【0051】
【表2】
【0052】
表1および表2から、亜鉛合金皮膜が優れた電気防食効果をワイヤに与えることがわかる。本発明による皮膜系によって被覆された鋼ワイヤは2000時間塩水噴霧に晒しても、赤錆は発生しなかった。未被覆の表面における耐食性は亜鉛合金皮膜の上面にPET皮膜を形成することによって著しく改善することができる。
【0053】
ポリエステル皮膜と引張部材間の付着性と接合性を評価するための標準試験を以下のように行った。図3に示される亜鉛合金皮膜34と、その亜鉛皮膜の上面に形成されたPET皮膜36を有する一定長さの鋼ワイヤ32を試験片として用いた。ワイヤの両側において、ポリエステル皮膜36を切断用ナイフの鋭利な側を用いて長手方向に沿って約5cmの長さにわたって剥がした。次いで、ポリエステル皮膜36を切断用ナイフの鋭利ではない側によってわずかに浮き上がらせた。最終的に、ポリエステル皮膜を鋼ワイヤから引き剥がすように指で引っ張った。ポリエステル皮膜の付着性と接合性に対する評価は、以下の観察基準に基づいて行った。
【0054】
【表3】
【0055】
試験に供した引張部材はすべて0、1、または2の格付けを有していた。その結果、ポリエステル皮膜と金属との間には強力な付着性があることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明による2つの補強要素を有するワイパーブレードからなるワイパー要素を示す図である。
【図2】
図1に示されるワイパー要素の断面図である。
【図3】
ワイパーブレードを補強するのに適した要素の部分斜視図である。
【図4】
補強要素の他の実施例を示す図である。
【図5】
補強要素のさらに他の実施例を示す図である。
Claims (14)
- エラストマー材料によって形成されるワイパーブレードを備えているワイパー要素において、前記ワイパーブレードは少なくとも1つの細長い要素によって補強され、前記細長い要素はコアと皮膜系を備えており、前記コアは鋼ワイヤであり、前記皮膜系は亜鉛合金皮膜とポリエステル皮膜を備えており、前記亜鉛合金皮膜は前記コアに形成され、前記ポリエステル皮膜は前記亜鉛合金皮膜の上面に形成され、前記皮膜が形成された細長要素は未被覆の切断端部を有していることを特徴とするワイパー要素。
- 前記鋼ワイヤは、実質的に矩形断面を有していることを特徴とする請求項1に記載のワイパー要素。
- 前記皮膜が形成された細長い要素は、少なくとも1つの切欠きを有していることを特徴とする請求項1または2に記載のワイパー要素。
- 前記切欠きの側縁部は未被覆であることを特徴とする請求項3に記載のワイパー要素。
- 前記亜鉛合金は、2〜15%のアルミおよび必要に応じて0.1〜0.4%の希土類元素を含むことを特徴とする先行する請求項のいずれか1つに記載のワイパー要素。
- 前記ポリエステル皮膜は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、またはポリブチレンテレフタレート(PBT)の皮膜であることを特徴とする先行する請求項のいずれか1つに記載のワイパー要素。
- 前記亜鉛合金皮膜は、少なくとも40g/m2の厚みを有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか1つに記載のワイパー要素。
- 前記ポリエステル皮膜は、25から250μmの範囲にある厚みを有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか1つに記載のワイパー要素。
- 請求項1ないし8のいずれか1つに記載のワイパー要素を製造する方法において、
コアと皮膜系からなる補強要素を準備する工程であって、前記コアは実質的に平鋼ワイヤであり、前記皮膜系は亜鉛合金皮膜層とポリエステル皮膜層を備えている工程と、
ワイパーブレードを準備する工程と、
前記ワイパーブレードを多数の補強要素によって補強する工程と
を含んでいることを特徴とする方法。 - 補強要素を準備する前記工程は、
鋼ワイヤを準備する工程と、
前記鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、
得られた前記鋼ワイヤを平坦化する工程と、
前記亜鉛合金皮膜の上面にポリエステル皮膜を形成する工程と、
前記皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程と
を含んでいることを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 補強要素を準備する前記工程は、
実質的に平坦な断面を有する鋼ワイヤを準備する工程と、
前記鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、
前記亜鉛合金皮膜にポリエステル皮膜を形成する工程と、
前記皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程と
を含んでいることを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記補強要素の長手方向の側に多数の切欠きを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項10または11に記載の方法。
- 前記補強要素を折り曲げるか、湾曲させるか、または屈曲させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1つに記載の方法。
- ワイパーブレードを補強する細長い要素において、前記要素はコアと皮膜系を備えており、前記コアは実質的に矩形断面を有する鋼ワイヤであり、前記皮膜系は亜鉛合金皮膜とポリエステル皮膜を備えており、前記亜鉛合金皮膜は前記コアに形成され、前記ポリエステル皮膜は前記亜鉛合金皮膜の上面に形成され、前記細長い要素は未被覆の切断端部を有することを特徴とする細長い要素。
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