JP2014235129A - ワイパブレードの倒れ形状計測方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパブレードの先端部の倒れ形状を定量的に且つ安定して把握することができるワイパブレードの倒れ形状計測方法を提供する。【解決手段】車両の室内側にガラス面と対向するように複数のレーザ変位センサを配置して、ガラス面上で作動しているワイパブレードの先端部までの距離をガラス越しに連続して測定する。上記レーザ変位センサによる測定データに基づいてワイパブレードの先端部の三次元の形状データを生成し、この三次元の形状データからワイパブレードの先端部の二次元の形状データを抽出し、ワイパブレードの先端部の倒れ角を算出する。【選択図】図８

Description

本発明は、車両のフロントガラスやリアガラス上にて摺動して雨水等を払拭・除去するためのワイパブレードの倒れ形状を計測する方法および装置に関する。

自動車等のワイパブレード（ワイパラバーまたはブレードラバーとも称される。）のうちガラスと直接接触することになる先端部（リップ部）の倒れ形状の解析に際しては、ワイパブレードの長手方向での端面を高速度カメラにて撮影し、撮影した画像に基づいて解析することが行われている。なお、ワイパブレードの倒れ形状の解析技術ではないものの、類似技術としてワイパブレードの断面形状の最適化のための設計方法が特許文献１に記載されている。

特開２００４−２４３９１７号公報

上記のような高速度カメラで撮影した画像に基づく解析では、（ａ）ワイパブレードの動的な先端部の倒れ形状を計測することができない、（ｂ）倒れ形状を解析する作業は手作業に依存するところが大きく、解析精度に限界があるとともに効率が悪い、（ｃ）ワイパブレードの先端部の倒れ形状を精度良く計測することができない、等の問題がある。

より詳しくは、上記（ａ）については、高速度カメラでの撮影で作動時のワイパブレードの先端部の形状を把握しようとする場合、ワイパブレードの長手方向での端面の形状を把握できるにすぎない。そのため、例えばワイパ作動時の代表的な不具合現象であるジャダーや拭き残し等を解析しようとしても、ワイパブレードの長手方向の特定位置での先端部の倒れ形状を直接的に計測することができない。

また、上記（ｂ）については、高速度カメラにて撮影した画像を用いて解析をしようとする場合、解析ツールソフト等が確立されていないため、例えばワイパブレードの先端部の倒れ角（ワイパブレードの先端部とガラス面とのなす角度）を求める場合には、分度器等を使用して手作業で実施せざるを得ない。そのため、作業者個々によるばらつきが発生しやすく、作業効率の低下とともに解析精度の向上に限界がある。

さらに、上記（ｃ）については、高速度カメラでの撮影では、ワイパブレードの形状を鮮明に映し出すために、ワイパブレードの長手方向での端面に白色塗料を塗り、その部分に照明光を当てて撮影している。この場合において、ワイパブレードが可動部であり、しかもその先端部は往動と復動とで向きが逆となる撓み変形を繰り返すことになるため、撮影中に塗料が剥がれてしまい、ワイパブレードの断面形状を鮮明に映し出すことができないことがある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ワイパブレードの先端部の倒れ形状を定量的に且つ安定して把握することができるようにしたワイパブレードの倒れ形状計測方法および装置を提供するものである。

本発明に係るワイパブレードの倒れ形状計測方法では、車両の室内側にガラス面と対向するように非接触式の変位センサを配置して、ガラス面上で作動しているワイパブレードの先端部までの距離をガラス越しに連続して測定する工程と、上記変位センサによる測定データに基づいてワイパブレードの先端部の三次元の形状データを生成する工程と、上記三次元の形状データからワイパブレードの先端部の二次元の形状データを抽出し、ワイパブレードの先端部の倒れ角を算出する工程と、を含むものとした。なお、上記非接触式の変位センサとしては例えばレーザ変位センサ（レーザ変位計）を用いるものとする。

本発明によれば、ワイパブレードの長手方向の任意の位置でそのワイパブレードの先端部の倒れ形状を的確に計測または把握することが可能となり、特に作動時に不具合現象が発生している部分の倒れ形状をピンポイントで計測または把握することが可能できる。そのため、ワイパブレードの先端部の倒れ形状を定量的に且つ安定して計測または把握することができ、効率的にも優れたものとなる。

本発明を実施するためのワイパブレード倒れ形状計測システムの概略説明図。 図１にフロントガラス回りの側面図。 ワイパブレードの断面形状を示す説明図。 ワイパブレードへの校正用治具の装着状態を示す説明図。 ワイパブレードと校正用治具の関係を示す斜視図。 ワイパブレードと校正用治具の測定データの説明図。 図６の要部拡大図。 図１のＣＡＤ端末での処理手順を示すフローチャート。 図８での処理を模式的に示した説明図。 同じく図８での処理を模式的に示した説明図。 ワイパブレードの加速度を算出するための説明図。 図８の処理での３Ｄデータの一例を説明図。

図１〜１２は本発明に係るワイパブレードの倒れ形状計測方法を実施すための具体的な形態を示し、特に図１，２は計測システム全体の概略を示している。

図１，２に示すシステムでは、自動車のフロントガラスＧについて２組のワイパアーム１Ａ，１Ｂおよびワイパブレード２で必要なワイパパターンＰ１，Ｐ２を形成するいわゆるタンデムタイプのワイパ装置の例を示している。そして、周知のように車体から突出しているワイパシャフト３にワイパアーム１Ａ，１Ｂが連結されているとともに、そのワイパアーム１Ａ，１Ｂの先端に図示しないプライマリレバーやセカンダリレバーおよびバッキング等を介してワイパラバー２がそれぞれに装着されている。なお、図１では、便宜上、一方のワイパアーム１Ａについてクローズ位置にある状態とオープン位置にある状態とを重ねて描いてある。また、図１，２の符号４はステアリングホイールを示す。

ワイパブレード２は、図３に示すように、大別して、セカンダリレバーへの取付基部として機能する略矩形厚肉形状のヘッド部５と、このヘッド部５に対し極細状のネック部６を介して連結された先端部としての断面略三角形状のリップ部７とからなり、リップ部７の先端のエッジ部８がフロントガラスＧに弾接するようになっている。そして、払拭方向に向かってフロントガラスＧとリップ部７とのなす角度であるところの接触角または倒れ角θは例えば３０〜５０°程度が適正とされている。なお、図３ではワイパブレード２そのものの断面形状のみを示し、そのワイパブレード２を支えているプライマリレバーやセカンダリレバーおよびバッキング等は図示省略してある。

自動車の室内側であって且つ例えば作動角αの一方のワイパブレード１Ａによる払拭面積範囲Ｐ１内に相当する位置に、非接触式の変位センサとして三つのレーザ変位センサ９をフロントガラスＧ側に向けて等距離で並べて配置してある。これらの三つのレーザ変位センサ９は該当するワイパブレード２の長手方向に沿って直列に配置するものとし、該当するワイパブレード２の長手方向の両端部に相当する位置と長手方向のほぼ中央部に相当する位置にそれぞれ配置してある。なお、レーザ変位センサ９としては微細測定タイプあるいはスポットタイプと称されるタイプのものが望ましい。また、レーザ変位センサ９の数は特に限定されるものではない。

それぞれのレーザ変位センサ９はコントローラ１０を経由して例えばパーソナルコンピュータをもって構成されたデータ収集装置１１に接続されている。そして、後述するように、それぞれのレーザ変位センサ９の検出出力（ワイパブレード２のリップ部７の変位量データ）はデータ収集装置１１に取り込まれた上で、例えばｃｓｖファイルの形式で出力される。このｃｓｖファイル形式のデータは解析ソフトウエアである所定のワイパブレード倒れ角検証ツールが予めインストールされている３Ｄ解析のためのＣＡＤ端末１２に取り込まれることになる。

本実施の形態では、三つのレーザ変位センサ９によりフロントガラスＧを通してワイパブレード２のリップ部７までの距離を連続して測定し、後述するように所定のツールソフトを使用してデータ処理を施すことによりそのリップ部７の倒れ形状を特定し、さらには図３に示したリップ部７の倒れ角θを算出することになる。

ここで、図３のほか図４，５に示すように、ワイパブレード２のうち各レーザ変位センサ９によって検出可能な位置にはブロック状の校正用治具１３を予めそれぞれに装着してある。なお、この校正用治具１３はワイパブレード２に対して直接取り付けられるものではなく、先に述べたように図示省略してあるセカンダリレバーやバッキングを介して装着される。校正用治具１３は、ワイパブレード２が等速度で移動するものではないため、基準距離と速度（加速度）測定のために使用される。

校正用治具１３はワイパブレード２をその幅方向で跨ぐように略矩形アーチ形状をなしていて、ワイパブレード２をはさんでその幅方向（払拭・反払拭方向）の両側に跨り且つ当該幅方向の両側のうち一方側から他方側に向かって所定角度で傾斜する傾斜面１３ａを有しているとともに、この傾斜面１３ａのうち一方側または他方側のエッジ部に段差部として矩形状の切欠部１４を形成してある。この切欠部１４は、ワイパの作動方向（払拭方向）とワイパブレード２におけるリップ部７の倒れ方向を識別するのと同時に、左右のワイパブレード２同士がラップするタイミングを識別するために使用される。なお、校正用治具１３の各部の寸法は既知である。

図１，２および３，４に示すように、ワイパ装置が連続して作動している状態、すなわちワイパブレード２が往復動を繰り返している状態において、室内側に配置した三つのレーザ変位センサ９によりフロントガラスＧを通してワイパブレード２までの距離を連続して測定すする。この場合において、ワイパブレード２には、傾斜面１３ａおよび切欠部１４を有する校正用治具１３を予め装着してあるので、校正用治具１３までの距離も同時に測定される。

これらの各レーザ変位センサ９の測定データは図１のコントローラ１０を経由してデータ収集装置１１に一旦取り込まれて蓄積される。そして、データ収集装置１１に蓄積された測定データは例えば所定の通信手段あるいは大容量記録媒体を介して例えばｃｓｖファイルの形式で出力され、データ収集装置１１から出力された測定データは上位のＣＡＤ端末１２に取り込まれることになる。ＣＡＤ端末１２側では、データ変換のための専用のツールソフト（ソフトウエア）を使用してワイパブレード２の断面形状が特定できるデータへと変換することになる。

概略的には、データ収集装置１１に収集された測定データには、図３に示すワイパブレード２の断面形状に関するデータのほか、校正用治具１３の断面形状に関するデータが含まれている。これらのデータを時系列的に変換・整理すると図６のような波形となり、この波形のなかには領域ａに示すように図３のワイパブレード２におけるリップ部７の側面の形状のほか、領域ｂに示すように図３の校正用治具１３の傾斜面１３ａの形状が含まれていることになる。そこで、図６の波形のなかから領域ａのワイパブレード２におけるリップ部７の側面の形状のみを抽出すすれば図７のようになり、後述するようにリップ部７の倒れ形状ひいては図３の倒れ角θを特定することが可能となる。なお、図６ではリップ部７および傾斜面１３ａの位置関係が図３に対して反転している。

図８は上記ＣＡＤ端末１２での処理手順を示していて、ステップＳ１で上記レーザ変位センサ９ごとの測定データに関する設定ファイルを読み込んだならば、続くステップＳ２では、いずれかのレーザ変位センサ９のデータファイルに基づいて、図９の（Ａ）に示すように校正用治具１３の傾斜面１３ａの形状データを含むワイパブレード２におけるリップ部７の形状データのみを抽出する。この場合において、図９の（Ａ）のように抽出した形状データには、図６と同様に図９（Ｂ）に示すように領域ａおよびｂ、すなわちワイパブレード２におけるリップ部７の側面の断面形状データのほか、校正用治具１３の傾斜面１３ａの形状データが含まれていることになる。

続くステップＳ３では、ステップＳ２で抽出した形状データから図１０に示すように図９の（Ｂ）の領域ａのみの形状データ、すなわちワイパブレード２におけるリップ部７の側面の断面形状データのみを抽出する。

ステップＳ４では、ワイパブレード２に予め装着されている校正用治具１３の既知の寸法データ等に基づいて速度を計算し、ワイパブレード２のうち治具装着部位に相当する部分の加速度を求める。

なお、ワイパブレード２が等速度で移動していないため、基準距離と速度（加速度）の測定のために校正用治具１３を併用していることは先に述べた通りである。また、ワイパブレード２の作動方向とリップ部７の倒れ方向を識別するために、校正用治具１３には切欠部１４を予め形成してある。さらに、図１，４の左右のワイパブレード２同士が一時的にラップすることがあり、レーザ変位センサ９の設置位置によっては双方のワイパブレード２を検出してしまうこともあるが、校正用治具１３の装着の有無によって測定対象となるワイパブレード２を特定することができる。これによって、校正用治具１３が装着されていないワイパブレード２のデータ取得を排除することができる。

具体的には、図１１に示すように、ワイパブレード２に予め装着してある校正用治具１３の傾斜面１３ａの寸法と各レーザ変位センサ９によるサンプリング周期（測定点数）とが判明しているので、これらの情報から、図１１に示すように校正用治具１３の傾斜面１３ａのうち速度Ｓ１として低位側の速度（初速）と速度Ｓ２として高位側の速度（終速）とを算出する。そして、速度Ｓ１と速度Ｓ２に基づいて、ワイパブレード２部分、すなわち校正用治具１３の低位側の部分と高位側の部分とに挟まれたワイパブレード２の加速度Ｓ３を算出する。

ステップＳ５では、Ｘ軸の設定とともに、三次元の形状データとして図１２のような３Ｄデータを作成する。３Ｄデータの作成にあたっては、レーザ変位センサ９で測定した変位量データのうちワイパブレード２までの距離が正しく測定できている部分だけのデータを抽出して別ファイルとし、これを図１２のＹ軸データとする。Ｘ軸データの作成にあたっては、レーザ変位センサ９で測定した変位量データのうちワイパブレード２までの距離が正しく測定できている部分だけのデータを抽出して別ファイルとした上で、先に算出した加速度Ｓ３を１サンプリング周期当たりの移動距離に変換し、これをＸ軸のスケールに反映して図１２のＸ軸データとする。さらに、Ｚ軸データとして図１２のように全てのデータ欄に「０」を入力することでこれをＺ軸データとして追加し、以上をもって図１２の３Ｄデータを作成する。

この場合において、並行してワイパブレード２の払拭開始方向での校正用治具１３の切欠部１４の有無をチェックし、切欠部１４の有無情報とＩＮＩファイルの情報とを突き合わせて払拭方向、すなわち図３，１１のようなワイパブレード２におけるリップ部７の倒れ方向の判断を行う。

つまり、先に述べた測定データのファイル形式であるｃｓｖファイルのフォームはＸ軸が時間軸であるので、先の加速度Ｓ３を１サンプリング周期当たりの移動距離に変換することは、校正用治具１３の既知の寸法データを使用してＸ軸を距離軸に変換することにほかならない。その際の補正として、上記のようにワイパブレード２の速度Ｓ１，Ｓ２と傾きを考慮するものとする。こうすることにより、測定データを連続データとして表示することによりワイパブレードの形状として捉えることができる。

ステップＳ６では、図１２の３Ｄデータを例えばｓｐＧａｕｇｅまたはＳ−ｖｉｓｉｏｎ等のソフトウエアで読み込み、３Ｄ−ＣＡＤシステムのもとで図１０のようにワイパブレード２のリップ部７の倒れ角θを算出する。すなわち、図１２の３Ｄデータに基づくＸ−Ｚ軸形状波形から倒れ角θを抽出する。そして、ステップＳ７では算出した倒れ角θと図１０の断面形状をファイルとして指定されてフォルダに保存する。

以上のような一連の処理は、それぞれのレーザ変位センサ９の測定データごとに実行する。

ここで、レーザ変位センサ９による測定データの収集は図１のデータ収集装置１１で行われ、図８の処理が同じく図１のＣＡＤ端末１２で行われる。この場合において、データ収集装置１１およびＣＡＤ端末１２での処理を共通の一台の大型コンピュータ等の情報処理装置で処理することもできる。

このように本実施の形態によれば、ワイパブレード２の長手方向の任意の位置でそのワイパブレード２の先端のリップ部７の倒れ形状を的確に計測または把握することが可能となり、特に作動時に不具合現象が発生している部分の倒れ形状をピンポイントで計測または把握することができるようになる。そのため、ワイパブレード２のリップ部７の倒れ形状を定量的に且つ安定して計測または把握することができ、効率的にも優れたものとなり、特にワイパブレード２のスキールノイズやびびり音、さらには反転音の発生を解析する上できわめて有効である。なお、スキールノイズとは、例えば１０００Ｈｚ付近の高周波数の音であり、キュッキュ音あるいはキュー音とも呼ばれているものである。びびり音は１００Ｈｚ以下の低周波数の音であり、ブー音とも呼ばれている。反転音はワイパ反転時の例えば５００Ｈｚ以下の衝撃音である。

２…ワイパブレード
７…リップ部（先端部）
９…レーザ変位センサ（非接触式の変位センサ）
１１…データ収集装置
１２…ＣＡＤ端末
１３…校正用治具
１３ａ…傾斜面
１４…切欠部
Ｇ…フロントガラス

Claims (5)

1. 車両の室内側にガラス面と対向するように非接触式の変位センサを配置して、ガラス面上で作動しているワイパブレードの先端部までの距離をガラス越しに連続して測定する工程と、
   上記変位センサによる測定データに基づいてワイパブレードの先端部の三次元の形状データを生成する工程と、
   上記三次元の形状データからワイパブレードの先端部の二次元の形状データを抽出し、ワイパブレードの先端部の倒れ角を算出する工程と、
   を含むことを特徴とするワイパブレードの倒れ形状計測方法。
2. 上記ワイパブレードの先端部とともに変位センサにて測定可能な校正用治具をワイパブレードに装着してある状態で、変位センサによるワイパブレードの先端部までの距離の測定を行うことを特徴とする請求項１に記載のワイパブレードの倒れ形状計測方法。
3. 上記ワイパブレードの長手方向の複数箇所に相当する位置に変位センサおよび校正用治具を個別に配置して、変位センサによるワイパブレードの先端部までの距離の測定を行うことを特徴とする請求項２に記載のワイパブレードの倒れ形状計測方法。
4. 上記校正用治具は、ワイパブレードをはさんでその幅方向の両側に跨り且つ当該幅方向の両側のうち一方側から他方側に向かって傾斜する傾斜面を有しているとともに、この傾斜面のうち一方側または他方側の端部に段差部を形成してあることを特徴とする請求項３に記載のワイパブレードの倒れ形状計測方法。
5. 車両の室内側にガラス面と対向するように配置されて、ガラス面上で作動しているワイパブレードの先端部までの距離をガラス越しに連続して測定する非接触式の変位センサと、
   上記変位センサによる測定データに基づいてワイパブレードの先端部の三次元の形状データを生成するデータ生成手段と、
   上記三次元の形状データからワイパブレードの先端部の二次元の形状データを抽出し、ワイパブレードの先端部の倒れ角を算出する倒れ角算出手段と、
   を備えたことを特徴とするワイパブレードの倒れ形状計測装置。

Images