JP2004518579A

JP2004518579A - 殊に自動車の窓ガラスを清浄化するためのワイパーブレードおよび該ワイパーブレードの製造法

Info

Publication number: JP2004518579A
Application number: JP2002575278A
Authority: JP
Inventors: オットー　クリッカウ; ペーター　ド　ブロック
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2004-06-24
Also published as: WO2002076798A1; EP1373034A1; DE10113657A1; US20040025280A1; DE10291197D2

Abstract

本発明は、自動車の窓ガラスを清浄化するためのワイパーブレードに関する。このワイパーブレードは、窓ガラス上に載置することができる長いゴム弾性ワイパーストリップを備えている。このワイパーストリップは、ばね鋼から形成された長いストリップ状の支持部材（１２）の窓ガラスに対向する下側ストリップ面（１３）上に配置されている。自動車上に載置されている駆動されるワイパーアーム（１６）の窓ガラスに負荷されている自由端部にワイパーブレードを結合させるための装置（１５）は、支持部材の中央範囲内で窓ガラスに対向する他の上側ストリップ面（１１）上で溶接されている。特に好ましい結果は、支持部材が合金化された調質鋼から形成されている場合に支持部材に対する要件に関連して得られ、この場合この合金成分は、次の通りである：炭素（Ｃ）０．１８％〜０．３６％；珪素（Ｓｉ）０．４０〜０．５０％；マンガン（Ｍｎ）１．１０％〜１．８０％；燐（Ｐ）０．０１５％〜０．０３５％および硫黄（Ｓ）０．０３５％〜０．０４％。

Description

【０００１】
技術分野
請求項１の上記概念に示された種類のワイパーブレードの場合、支持部材は、ワイパーブレードによって拭い取られるワイパーフィールドに亘って、ワイパーアームから出発する、窓ガラスに対するワイパーブレード押付圧力のできるだけ均一な分布を保証する。負荷されていない支持部材の相応して形状を与える曲率によって、即ちワイパーブレードが両端部でのみ窓ガラスに接する場合には、ワイパーブレードの運転の際に完全に窓ガラスに接したワイパーストリップの両端部は、球面状に湾曲した自動車の窓ガラスの曲率半径が全てのワイパーブレードの位置で変化する場合にも張設された支持部材によって窓ガラスに対して負荷される。即ち、ワイパーブレードの曲率は、ワイパーフィールドにおいて拭い取るべき窓ガラスについて測定される最も大きい曲率よりも若干大きくなければならない。それというのも、この曲率により、拭い取り運転の間にワイパーストリップまたはこのワイパーストリップの窓ガラスに接するワイパーリップを一定の力で窓ガラスに対して押圧しなければならないからである。しかし、この力が一定の大きさを超える場合には、運転装置−電気モーターおよび後接続された変速装置は過剰負荷され、僅かすぎる構成力の場合には、窓ガラスに対する清浄化品質は損害を蒙る。従って、支持部材に対する本質的な要求は、比較的狭い許容差内で予め定められて形状を与える曲率の可使時間が長いことであり、この曲率は、ワイパーアームから生じる押付圧力の規則的な分布に対して完成されている。更に、ゴム弾性のワイパーストリップの必要とされる横方向の補強は、支持部材によって生じている。従って、支持部材は、例えば従来のワイパーブレードの場合に実現されているようなワイパーストリップ中に配置されたスプリングレールを有する費用のかかる支持弓形構造の代替をしている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１５０５２５７号明細書）。即ち、このようなワイパーブレードの場合には、ワイパーアームによって主要な弓形部材上に発揮される、窓ガラスの方向に向けられた載置力は、２個の噛み合い弓形部材上に移り、この噛み合い弓形部材から４つの噛み合い部によりゴム弾性ワイパーストリップ上に分布している。このワイパーブレードの２個のスプリングレールは、第１にワイパーブレードが長手方向の延在部に対して横方向に窓ガラスに亘って移動する場合には、噛み合い部の間でワイパーストリップを横方向に補強するのに役立つ。
【０００２】
請求項１の上位概念において示された種類の公知のワイパーブレードの場合（ドイツ連邦共和国特許第１２４７１６１号明細書）には、ワイパーアームのための接続装置は、支持部材でリベット締めされている。そのために支持部材中で必要とされる穿孔は、抑制するのが困難な形式でのみばね特性に影響を及ぼす。それというのも、出発材料を製造する際に生じる材料構造は、しばしば妨害されるからである。
【０００３】
上記概念に記載された別の公知のワイパーブレードの場合（ドイツ連邦共和国特許第２６１４４５７号明細書）には、接続装置は、一片で支持部材と結合されている。それというのも、この接続装置は、支持部材に接して存在するように高く設置された布によって形成されているからである。そのために必要とされる比較的に鋭角の湾曲縁部の製造は、支持部材のために存在する材料について一定の要件を課しているが、しかし、この要件は、支持部材のばね特性の高い可使時間という要求と矛盾している。
【０００４】
前記種類の他の公知のワイパーブレードの場合（ドイツ連邦共和国特許出願第１９７１８４９０．１号）には、接続装置は、支持部材と溶接されている。しかし、このそれ自体簡単で安価で支持部材のばね特性のみに非本質的に影響を及ぼす溶接結合は、ばね用帯鋼の場合、例えば公知の上記の弓形部材のワイパーブレードのためのスプリングレールの製造に使用されるばね用帯鋼の場合に細孔の形成、溶接範囲内での脆化による微少亀裂、溶接継目中での新たな硬化帯域等をまねく。また、この欠陥は、高価な熱的中間処理で部分的にのみ排除されることができる。また、接続装置を備えた支持部材の製造法の他の工程、例えば露出した鋼の場合に支障のある鏡面化を回避させるラッカー塗布は、この鋼の場合には、満足な品質で殆んど達成することができない。更に、このばね用帯鋼の場合には、全ての窓ガラスの輪郭に対して特別に算出された形状を与える曲率の形状安定性および必要とされる許容差の維持は、継続的には保証されていない。即ち、前記の形状安定性および許容差の維持は、平らな窓ガラスのためのワイパーブレードの場合にのみ制限なしに使用可能であり、この場合支持部材は、静的にのみ負荷されている。
【０００５】
発明の利点
請求項１の特徴部を有する本発明によるワイパーブレードの場合には、支持部材が比較的に僅かな炭素含量のために良好に溶接可能であるようなワイパーブレードがもたらされている。この場合、溶接結合の範囲内には、脆化が生じておらず、したがってそれと結び付いた不利な作用は、回避される。また、そのために、僅かな含量の燐および硫黄が貢献する。この種の支持部材を有するワイパーブレードは、適度な球面状の曲率を有する窓ガラスの拭い取りに特に好適である。
【０００６】
本発明の他の実施形式において支持部材に使用される調質鋼がなお０．３０％〜０．６０％のクロム含量を有し、さらになお少なくとも０．０００８％の硼素含量を有している場合には、支持部材がばね方向に極めて僅かな弛緩作用を有し、さらに硬化可能性、溶接可能性および変形可能性に関連して改善された性質を有しているワイパーブレードが形成されている。
【０００７】
ワイパーブレードの支持部材に課された要件のもう１つの改善は、支持部材を製造するための調質鋼が次の合金含量：炭素０．２４％〜０．３６％；珪素０．４０％；マンガン１．１０％〜１．５０％；燐０．０３５％；硫黄０．４０％；クロム０．３０％〜０．６０％および硼素０．０００８％を有する場合に達成される。このような支持部材の場合には、既述した性質の改善と共に形状安定性、硬化可能性、溶接可能性および形状を与える曲率の高い可使時間ならびに問題とされる溶接結合帯域の問題のない構成に関連して良好なラッカー塗布可能性が達成される。
【０００８】
本発明の別の後形成によれば、支持部材の製造のために調質鋼には、次の他の合金含量：アルミニウム０．０４％およびニオブ０．０３％が添加される。また、この合金成分は、硬化可能性、溶接可能性およびワイパーブレードの支持部材の変形可能性を改善する。
【０００９】
選択的な提案により支持部材を製造するための調質鋼が次の合金含量：炭素０．１８％；珪素０．５０％；マンガン１．８０％；燐０．０１５％；硫黄０．００２％；アルミニウム０．０４％、ニオブ０．０３％を有することは、特に有利に作用する。また、この種の調質鋼の場合には、問題とされる溶接帯域の範囲内での上記欠陥は発生しない。また、この場合には、硬化可能性および変形可能性または形状を与える曲率の可使時間は、決定的に改善される。
【００１０】
ばね弾性材料から完成されストリップ状で長手方向に伸張された、ワイパーブレードに属する支持部材を製造する方法の場合には、支持部材のための出発材料として円形断面を有する線材を使用し、この線材を互いに対向する２つの面での冷間圧延によって廃棄物なしにストリップに変形することは、特に有利であることが判明した。この方法の場合、線材の引抜きの際に生じる材料構造は、破断されるのではなく、単に変形され、このことは、殊に支持部材の形状を与える曲率の可使時間にとって好ましい。
【００１１】
更に、本発明の好ましい後形成および実施形式は、以下、明細書において、それに属する、ワイパーブレードに課された要件を明示する図に示されている実施例によって記載される。
【００１２】
実施例の記載
図１に示されたワイパーブレード１０は、ストリップ状で長手方向に伸張されたばね弾性支持部材１２を有し（図２および３）、窓ガラスに対向したばね弾性支持部材の下側面には、長手方向に伸張されたゴム弾性ワイパーストリップ１４が長手方向の軸線と平行に固定されている。スプリングレールとも呼称される支持部材１２の下側面１１には、その中央区間で接続装置のワイパーブレード側の部材１５が配置されており、この部材によりワイパーブレード１０は、点線で示された駆動されるワイパーアーム１６と取り外し可能であるようにヒンジ結合されていてよい。このために、ワイパーアーム１６の自由端部には、接続装置の詳細には示されていないワイパーアーム側の部材１８が装備されている。ワイパーブレード１０は、拭い取るべき窓ガラス、例えば自動車のフロントガラスに対して矢印２０の方向に負荷されており、このフロントガラスの表面は、図１において点線で示された線２２によって示唆されている。線２２は、窓ガラス表面の最も強い曲率を表わしているので、両端部が窓ガラスに接している、なお負荷されていないワイパーブレードの形状を与える曲率が窓ガラスの最大の曲率よりも大きいことは、明らかなことである（図１）。ワイパーブレード１０のワイパーリップ２４は、その全長に亘って押付圧力（矢印２０）で拭い取るべき窓ガラス表面２２に押し当てられる。この場合、金属から完成されたばね弾性支持部材１２中には、応力が発生され、この応力は、窓ガラスに接するワイパーストリップ１４またはワイパーリップ２４の全長に亘ってのワイパーストリップ１４またはワイパーリップ２４の規則的な構成ならびに押付圧力（矢印２０）の均一な分布に役立つ。一般に球面状に湾曲した窓ガラスは、球面の一区間ではないので、ワイパーブレード１０は、ワイパーアーム１６に対して横方向または長手方向への拡がりを生じる、往復する拭い取り運動（図２の矢印２８および２９）の間に絶えず窓ガラス表面のそれぞれの位置に適合することができなければならない。従って、接続装置は、ワイパーブレードとワイパーアームとの間のヒンジ結合として同時に形成されている。更に、ワイパーブレード１０またはワイパーストリップ１４のワイパーリップ２４は、拭い取り運転の間に絶えず変化する、窓ガラスの曲率の経過に適合しなければならず、このことは、図１において２つの二重矢印２６によって示唆されている。この振動運動は、ワイパーブレード１０または支持部材１２の両端部から接続装置のワイパーブレード側の部材１５に到るまで絶えず少なくなるように拡がっている。この場合、溶接結合部は、持続的な相互負荷に晒されている。
【００１３】
ばね弾性鋼から完成された支持部材１２が、距離をもって互いに配置されかつ互いに平行に走る２個のスプリングレール４０を含むことは、図２および３の記載から明らかである。２個のスプリングレールの互いに対向した内側縁部は、点線で示されたワイパーストリップ１４の縁部が開いた長手方向の溝中に配置されている。２個のスプリングレールの両端部は、橋状のウェブ４２によって重なり合って固定されている。また、このためにワイパーブレード１０または支持部材１２の中央範囲内で配置された、接続装置の部材１５が貢献する。接続装置の部材１５ならびに橋状のウェブ４２は、上側のストリップ面１１で配置されており、２個のスプリングレール４０と溶接されている。従って、支持部材は、実施例の際に部材１５の範囲内で補強されており、一方で、支持部材の端部と部材１５との間の２つの区間は、必要とされる振動運動（二重矢印２６）を実施することができる。２個のスプリングレール４０は、これに相互配置された、側方で縁部が開いた、ワイパーストリップ１４の長手方向の溝１７中に存在し（図３）、したがってこれらのスプリングレールは、支持部材１２に接して維持されている。
【００１４】
ワイパーブレードの図４および５に記載の実施形式の場合には、支持部材１１２は、一片のストリップとして形成されており、この支持部材の中央区間で、窓ガラスから離れた上側ストリップ面４４には、接続装置のワイパーブレード側の部材１５が溶接されている。窓ガラスに対向した下側ストリップ面４６には、ゴム弾性ワイパーストリップ１１４が固定、例えば接着またはゴムコーティングされている。また、この場合には、部材１５と堅固に結合された、支持部材１１２の中央区間が補強されており、一方で、ワイパーブレードまたは支持部材の２個の自由区間は、必要とされる振動運動（二重矢印２６）を実施することができる。
【００１５】
ところで、支持部材４０、１５、４２または１１２、１５を製造する場合には、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１５０５２５７号明細書に記載のワイパーブレードのスプリングレールの場合と同様に有利にばね鋼を使用しながら重大な問題を生じうることが判明した。このような鋼は、例えばばね鋼Ｃ７５として公知である。しかし、この鋼は、本発明によるワイパーブレードの場合に避けることのできない溶接結合に不適当である。それというのも、この鋼は、溶接後に細孔、微少亀裂、溶接継目中での新たな硬化帯域およびそれによる強度の著しい減少を有するからである。更に、溶接位置の範囲内で腐食の問題が生じる。また、この欠陥は、事後の高価な後処理によって排除することができない。
【００１６】
その上、耐錆性のばね鋼の場合には、このばね鋼は劣悪にラッカー塗布され、したがって自動車の操縦を幻惑させかつ焦燥させるという危険が存在する。
【００１７】
即ち、前記の全ての欠点を回避させ、さらになお特に良好な変形特性を有する適当なばね鋼を見出すことが重要である。更に、形状を与える曲率（図１参照）は、できるだけ高い可使時間を有するべきである。接続装置の部材１５と支持部材１２または１１２との間の溶接結合またはウェブ４２と支持部材１２との間の溶接結合は、持続する振動運動（図１中の矢印２６）の間、拭い取りの動作中に溶接結合の範囲内で持続する破壊を生じないようにするために、細孔または亀裂なしに耐蝕性であるべきである。
【００１８】
前記要件は、次の合金含量：
炭素（Ｃ）０．１８％〜０．３６％；珪素（Ｓｉ）０．４０〜０．５０％；マンガン（Ｍｎ）１．１０％〜１．８０％；燐（Ｐ）０．０１５％〜０．０３５％および硫黄（Ｓ）０．０３５％〜０．０４％を有する調質鋼によって十分に満たされていることが判明した。この種の鋼は、少なくとも或る程度の範囲内で球面曲率を維持する、窓ガラスのためのワイパーブレードに適している。ばね鋼の望ましい性質に関連する明らかな改善は、前記ばね鋼になお次の合金含量：クロム（Ｃｒ）０．３０％〜０．６０％および硼素（Ｂ）少なくとも０．０００８％が添加される場合に達成される。弛緩作用は、クロム含量の添加によって著しく改善され、一方で、支持部材の硬化可能性、溶接可能性および変形可能性は、前記に課された要件に関連して硼素の添加によって著しく改善される。
【００１９】
比較的に狭い曲率半径を有する窓ガラスの拭い取りのためのワイパーブレードの製造に使用される支持部材のためには、支持部材の製造に使用される安価な調質鋼が次の合金含量：炭素（Ｃ）０．２４％〜０．３６％；珪素（Ｓｉ）０．４０％；マンガン（Ｍｎ）１．１０％〜１．５０％；燐（Ｐ）０．０３５％；硫黄（Ｓ）０．４０％；クロム（Ｃｒ）０．３０〜０．６０および硼素（Ｂ）０．０００８％を有する場合に特に有利であることが判明した。
【００２０】
また、しかし、単に合金成分の炭素、珪素、マンガン、燐および硫黄を有する上記の調質鋼は、必要とされる性質に関連して、この調質鋼がさらになお他の合金含量としてアルミニウム（Ａｌ）０．０４％およびニオブ（Ｎｂ）０．０３％を有する場合に明らかに改善されることが判明した。このような鋼のもう１つの利点は、前記鋼を欠点なしに半径＝４×材料の厚さで曲げることができることに認めることができる。それによって、例えばワイパーアームを接続するためのフックは、直接に支持部材に先端で引っ張られていてよい。
【００２１】
この場合、このような調質鋼が次の合金含量：炭素（Ｃ）０．１８％、珪素（Ｓｉ）０．５０％、マンガン（Ｍｎ）１．８％、燐（Ｐ）０．０１５％、硫黄（Ｓ）０．００２％、アルミニウム（Ａｌ）０．０４％およびニオブ（Ｎｂ）０．０３％を有することは、特に有利である。提案された添加剤がそれぞれ調質鋼の性質にどのように作用するのかは、当業者には公知であるのかもしれない。しかし、本発明により提案された添加剤は、個別成分およびその含量に関連して、ワイパーブレードの本明細書中で問題となっている支持部材にとって特に重要である。
【００２２】
ばね弾性鋼から完成されストリップ状に長手方向に伸張された、ワイパーブレードに属する支持部材を製造するための極めて有利な方法によれば、出発材料として円形断面を有する線材が使用されており、この線材は、互いに対向する２つの面での冷間圧延によって廃棄物なしにストリップに変形される。この方法は、２個のスプリングレール（図２）ならびにばねストリップ１１２（図４）に使用されてよい。従って、図６は、スプリングレール４０の断面の配置ならびに支持部材１１２の断面の配置を示す。変形の際に生じる内部材料構造は、特に有利に支持部材の動的に負荷された形状を与える曲率の可使時間に作用する。図６から明らかなように、図６には出発材料として使用される線材が点線で示されており、参照符号２１０で表わされている。冷間圧延後、今や支持部材の上面または下面を形成している、廃棄物なしに変形されたストリップ２１２の互いに対向する２つの平らな面２１１および２１３は、廃棄物なしに形成されている。更に、２つの互いに対向する長手方向面２１４は、丸みを付けられた縁部を有し、この縁部は、支持部材の強度特性を改善し、また、ワイパーブレードを用いて損傷の危険を回避させるのに有利である。
【００２３】
この製造方法の場合には、出発材料の前記変形を直接に線材ロールから実施することができ、その後にこうして得られたストリップを必要に応じてある一定の長さに切断することを可能にする。
【００２４】
しかし、線材素材をロールから切り取り、こうして得られた線材区間を相応して変形させることも可能である。
【００２５】
更に、支持部材を製造するための他の処理工程（準備、形状を与える曲率の作成、硬化、調質、溶接等）は、完成技術において重要な順序で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるワイパーブレードの原理を示す側面図。
【図２】
図１に記載のワイパーブレードを真っ直ぐに伸張させた第１の実施形式を部分的に平面図で示す斜視図。
【図３】
図２に示されたワイパーブレードを線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って示す拡大断面図。
【図４】
図２に記載の装置をワイパーブレードの別の実施形式の場合に示す略図。
【図５】
図４に示されたワイパーブレードを線Ｖ−Ｖに沿って示す拡大断面図。
【図６】
ワイパーブレードに属する支持部材を著しく拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１０ワイパーブレード、１１、１１１上側ストリップ面、１２、１１２支持部材、１３、１１３下側ストリップ面、１４ゴム弾性ワイパーストリップ、１５接続装置のワイパーブレード側の部材、１６ワイパーアーム、１７長手方向の溝、１８ワイパーアーム側の部材、２０矢印（押付圧力）、２２窓ガラス表面、２４ワイパーリップ、２６二重矢印、２８、２９矢印（往復する拭い取り運動）、４０互いに平行に走る２個のスプリングレール、４２橋状のウェブ、４４窓ガラスから離れた上側ストリップ面、４６窓ガラスに対向した下側ストリップ面、１１２支持部材、１１４ゴム弾性ワイパーストリップ、２１０円形断面を有する線材、２１１、２１３互いに対向する２つの面、２１２ストリップ、２１４２つの互いに対向する長手方向面、ＩＩＩ−ＩＩＩ線、Ｖ−Ｖ線

Claims

窓ガラスに取り付け可能なゴム弾性ワイパーストリップ（１４）を備え、このワイパーストリップが窓ガラスに対向した、ばね弾性鋼から完成されストリップ状で長手方向に伸張された支持部材（１２または１１２）の下側ストリップ面（１３または１１３）に配置され、窓ガラスから離れた、前記支持部材の別の上側ストリップ面（１１または１１１）には、殊に支持部材の中央区間でワイパーブレードをワイパーアーム（１６）に接続させるための装置（１５）が溶接されている、殊に自動車の窓ガラスを清浄化するためのワイパーブレード（１０）において、支持部材（１２または１１２）が次の合金含量：炭素（Ｃ）０．１８％〜０．３６％；珪素（Ｓｉ）０．４０〜０．５０％；マンガン（Ｍｎ）１．１０％〜１．８０％；燐（Ｐ）０．０１５％〜０．０３５％および硫黄（Ｓ）０．０３５％〜０．０４％を有する合金化された調質鋼から完成されていることを特徴とする、殊に自動車の窓ガラスを清浄化するためのワイパーブレード（１０）。
支持部材を製造するための調質鋼が次の他の合金含量：クロム（Ｃｒ）０．３０％〜０．６０％および硼素（Ｂ）少なくとも０．０００８％を有する、請求項１記載のワイパーブレード。
支持部材を製造するための調質鋼が次の合金含量：
炭素（Ｃ）０．２４％〜０．３６％；珪素（Ｓｉ）０．４０％；マンガン（Ｍｎ）１．１０％〜１．５０％；燐（Ｐ）０．０３５％；硫黄（Ｓ）０．４０％；クロム（Ｃｒ）０．３０％〜０．６０％および硼素（Ｂ）少なくとも０．０００８％を有する、請求項１の上位概念、殊に請求項２記載のワイパーブレード。
支持部材を製造するための調質鋼が次の他の合金含量：アルミニウム（Ａｌ）０．０４％およびニオブ（Ｎｂ）０．０３％を有する、請求項１または３記載のワイパーブレード。
支持部材を製造するための調質鋼が次の合金含量：
炭素（Ｃ）０．１８％；珪素（Ｓｉ）０．５０％；マンガン（Ｍｎ）１．８０％；燐（Ｐ）０．０１５％；硫黄（Ｓ）０．００２％；アルミニウム（Ａｌ）０．０４％およびニオブ（Ｎｂ）０．０３％を有する、請求項１の上位概念、殊に請求項４記載のワイパーブレード。
ばね弾性調質鋼から完成されストリップ状で長手方向に伸張された、請求項１から５までのいずれか１項に記載のワイパーブレード（１０）に属する支持部材（１２）の製造方法において、出発材料が円形断面を有する線材（２１０）であり、この線材を互いに対向する２つの面（２１１、２１３）での冷間圧延によって廃棄物なしにストリップ（２１４）に変形することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載のワイパーブレード（１０）に属する支持部材（１２）の製造方法。