JP6126161B2 - 軸受け装置 - Google Patents

Description

本願発明は、軸受け装置に関し、特に、リテーナをアームヘッドに枢動可能に取り付けるための、ワイパーアーム用の軸受け装置と、この軸受け装置を備えたワイパーアームに関する。

一般的に、ワイパーアームは、車両に固定されるアームヘッドと、フロントガラスを払拭するためのブレードを保持可能なリテーナと、リテーナをアームヘッドに枢動可能に取り付けるための軸受け装置とを備えている。アームヘッドは、ボルトを通して車体に固定できるようにネジ孔がその一端に設けられており、反対側の他端はヒンジ部が設けられている（例えば、特開２０１２−２１８５８８号参照）。

軸受け装置は、アームヘッドのヒンジ部に圧入されたアウタブッシングと、アウタブッシングのボア内に回転可能に挿入されたインナブッシングと、インナブッシングのボア内に挿入され、前記リテーナと前記インナブッシングとを一体的に固定したリベットとを備えている。このようにして、リテーナのヒンジ部、インナブッシング、及びリベットが、アームヘッドのヒンジ部及びアウタブッシングに対し枢動可能となっている。

アームヘッドは、軽量化を図るために、一般的にアルミで形成されている。一方、アームヘッドのヒンジ部に圧入されるアウタブッシングは、リテーナ、インナブッシング、及びリベット等を支持するために、強度が必要となっている。かかる強度を確保するために、一般的にアウタブッシングはステンレスで形成されている（例えば、特開２０１４−１１７９５８号の明細書段落番号［０００７］参照）。

特開２０１２−２１８５８８号 特開２０１４−１１７９５８号

このような軸受け装置を、例えば、車両用のワイパーに採用して、長期間使用をすると、アルミ製のアームヘッドに錆が発生することがあった。しかしながら、錆が発生する原因がわからず、アームヘッド等の部品全体を交換して対応せざるを得ない状況にあった。

本願発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、錆の発生を長期間に渡って抑止できる軸受け装置を提供するものである。

現在、ワイパアームのアームヘッドのヒンジ部に圧入されるアウタブッシングは、ステンレス鋼板を成形により丸めてアウタブッシング本体を構成し、そのアウタブッシング本体の内側をテフロンコートして形成されている。このように形成されたアウタブッシングが、アルミダイカスト製のアームヘッドのヒンジ部に圧入固定されている。そして、アームヒンジの軸受部では、アウタブシングの内側とインナブッシング外側で接触回転する構造となっている。このように、現在の仕様では、アームヘッドはアルミダイカストから構成され、アウタブッシングはステンレスから構成されている。

本願発明者が鋭意研究し、アルミ製のアームヘッドに錆が発生する原因を突きとめた。ステンレス製のアウタブッシングを、アルミ製のアームヘッドのヒンジ部に圧入固定するために、該アウタブッシングをヒンジ部のボア内に打ち込むときに、ヒンジ部のボアの最も外側に傷が発生することがわかった。これは、アルミ製のアームヘッドのヒンジ部が、ステンレスよりも強度の弱いため発生すると考えられる。また、この傷は、ヒンジ部のボアのアルマイト層に発生していることがわかった。そして、この傷つき部に塩水が浸入することがあり、傷つき部に塩水が浸入すると、アルミ製のアームヘッドとステンレス製のアウタブッシングとでは、圧入固定している部位で材質が異なり、その電位差で、電位が低いアルミ製のアームヘッドが錆びてしまうということがわかった。

一方、耐食性の向上策としてアウタブッシングの材質を、アームヘッドと同じアルミニウムにして、アームヘッドとの電位差を無くすこともできるが、アウタブッシングの機械的強度が下がりアームヒンジとして成立できない。

そこで本願発明においては、耐食性能と強度を確保するためにアウタブッシング材質を、ステンレスとアルミニュウムのクラッド材に変更した。すなわち、アウタブッシングは、外側層部と内側層部とを備え、外側層部はアルミニュウムで構成し、内側層部はステンレスで構成した。さらにステンレスで構成した内側層部のボア側面を、テフロンコートすることが好ましい。

アウタブッシングのクラッド材自体は、外側層部のアルミニュウムと内側層部のステンレスが原子間結合しているため、塩水が入ることは無く、錆びが発生する虞はない。

かかる課題を解決するために、本願発明は、第２の部材を第１の部材に枢動可能に取り付けるための軸受け装置であって、
前記軸受け装置は、
前記第１の部材のヒンジ部に圧入されたアウタブッシングと、
前記アウタブッシングのボア内に回転可能に挿入されたインナブッシングと、
前記インナブッシングのボア内に挿入され、前記第２の部材と前記インナブッシングとを一体的に固定したリベットとを備え、
これによって、前記第２の部材のヒンジ部、前記インナブッシング、及び前記リベットが、前記第１の部材のヒンジ部及び前記アウタブッシングに対し枢動可能となっており、
前記アウタブッシングは、内側ブッシング部と、該内側ブッシング部の外周に設けられ前記内側ブッシング部に接合された外側ブッシング部とを備え、前記内側ブッシング部の接合面と前記外側ブッシング部の接合面とは原子間結合されており、前記外側ブッシング部は前記第１の部材と同じ材質で形成されている軸受け装置を提供するものである。

前記軸受け装置において、前記外側ブッシング部と前記第１の部材は、アルミニウムから構成してもよい。

前記軸受け装置において、前記内側ブッシング部はステンレスから構成されてもよい。

かかる本願発明によれば、アウタブッシングの外側層部とアームヘッドは、同じ材質同士、例えば、同じアルミニュウム同士となり、電位差がなくなるため、仮に傷が発生して塩水が浸入しても、アームヘッドの錆び発生の防止できる。

図1は、本願発明の一実施形態に係るワイパーアームの斜視図である。 図２は、ワイパーアームの軸受け装置の断面図であって、図１に示したＡ−Ａに沿って破断した断面図である。 図３は、図２に示した軸受け装置のうち、アームヘッドとアウタブッシングの概略を示した概略図である。 図４は、アウタブッシングの概略平面図である。

以下、本願発明の一実施形態に係る軸受け装置が、ワイパーアームに適用された例について、図１乃至図４に基づいて説明する。

ワイパーアーム１０は、駆動モータ（図示せず）に連係されるアームヘッド１２と、アームヘッド１２に対して軸受け装置１４を介して枢動可能又は回動可能に連結されたリテーナ１６と、リテーナ１６に固定されたアームピース１８とを備えている。また、アームヘッド１２とリテーナ１６とは、図示しないスプリングによって連結されている。

ワイパーアーム１０の使用時において、リテーナ１６が図示しないスプリングにより図１の下方に回動する方向に付勢され、結果として、アームピース１８に保持されたワイパーブレード（図示せず）が、適度な押し付け力で被払拭面（例えば自動車のフロントガラス面）に押し付けられるようになっている。リテーナ１６は、通常使用状態においては、図１に示すようにアームヘッド１２と略一直線上に配置された状態にあるが、必要に応じて、上方に回動させられ、アームヘッド１２に対して角度を持って配置された起立状態にできる。

なお、アームヘッド１２は、耐蝕性を持たせるためにアルマイト処理をすることが好ましい。

軸受け装置１４は、第１の部材としてのアームヘッド１２と第２の部材としてのリテーナ１６との間に設けられており、軸受け装置１４によって、リテーナ１６がアームヘッド１２に枢動可能に取り付けられている。

軸受け装置１４は、アームヘッド１２のヒンジ部１２ａに形成されたボア１２ｂに圧入された円筒形状のアウタブッシング２０と、アウタブッシング２０のボア２０ａ内に回転可能に挿入されたインナブッシング２２と、インナブッシング２２のボア２２ａ内に挿入され、リテーナ１６とインナブッシング２２とを一体的に固定したリベット２４とを備えている。

アームヘッド１２は、長尺状に形成されており、一端部１２ｂと他端部１２ａとを備えている。一端部１２ｂは、自動車のフロントガラス面近傍の車体に回動可能に取り付けられる取付け部を構成しており、他端部は、リテーナ１６が枢動可能に取り付けられるヒンジ部１２ｂを構成している。

アームヘッド１２のヒンジ部１２ａには、該アームヘッドの長手方向に対し交差して延在する貫通ボア１２ｃが形成されている。この貫通ボア１２ｃには、クラッド材から構成された貫通ボア２０ａを有する円筒形状のアウタブッシング２０が圧入されている。アウタブッシング２０は、その貫通ボア２０ａがアームヘッド１２のヒンジ部１２ａの貫通ボア１２ｃと同軸になるように配置されている。

アウタブッシング２０の貫通ボア２０ａには、インナブッシング２２が回転可能に挿入されている。アウタブッシング２０の貫通ボア２０ａを形成する面は、インナブッシング２２との間の相対回転運動に対し高耐久性性能を与えることができるように、テフロンでコーティングされている。インナブッシング２２は、アウタブッシング２０と同様に円筒形状に形成されており、ＳＷＲＣＨ（スチールワイヤーロットコールドヘッド）材料を浸炭焼入れし、Ｎｉメッキを施して構成されている。

リテーナ１６は、天板部３０と、該天板部の両側端から延在する側壁部３２とを備えている。リテーナ１６は、アームヘッド１２に近接する側に、ヒンジ部３２ａを備えている。
リテーナの側壁部３２は、そのヒンジ部３２ａにおいて、アームヘッド１２の貫通ボア１２ｃに対向する位置に、孔３２ｂが形成されている。

インナブッシング２２の貫通ボア２２ａには、リベット２４が挿入されている。リベット２４は、棒状のリベット本体２４ａと、リベット本体２４ａの両端に形成されたかしめ部２４ｂとを備え、リテーナ１６の側壁部３２に形成された孔３２ｂと、インナブッシング２２の貫通ボア２２ａとを通して延在している。リベット２４は、インナブッシング２２の長手方向長さ、アームヘッド１２の横方向長さ、リテーナ１６の横方向長さよりも長く構成されており、このため、インナブッシング２２、アームヘッド１２のヒンジ部１２ａ、及びリテーナ１６のヒンジ部３２ａの両側壁部から突出している。そして、リベット２４のうちリテーナのヒンジ部３２ａの両側壁部から突出した部分がかしめられてかしめ部２４ｂが形成されている。かしめ部２４ｂによりリベット２４とリテーナ１６とが連結され、インナブッシング２２とリベット２４とリテーナ１６とが、一体的に接合されている。また、上述したように、リベット２４はインナブッシング２２の貫通ボアに挿入されている。このような構造によって、リベット２４とインナブッシング２２とリテーナ１６とが、アウタブッシング２０及びアームヘッド１２に対して、一体的に枢動できるようになっている。

アウタブッシング２０は、アームヘッド１２の横方向長さ、すなわち、アームヘッド１２のヒンジ部１２ａ、１２ａ間の長さよりも若干長くなっており、アームヘッドのヒンジ部の両側部から外方に突出している。そして、アームヘッド１２のヒンジ部１２ａの両側部から外方に突出したアウタブッシングの両端部２０は、リテーナ１６のヒンジ部３２ａの両側部の内壁面に当接している。

アウタブッシング２０は、図３、図４に示されているように、ステンレス製の内側ブッシング部４０と、該内側ブッシング部の外周に設けられ前記内側ブッシング部に接合されたアルミ製の外側ブッシング部４２とを備えており、内側ブッシング部の接合面と外側ブッシング部の接合面とは原子間結合されている。図２では、軸受け装置１４の構造が理解し易いように、アウタブッシング２０を簡略的に図示している。

アウタブッシング２０は、上述したようにクラッド材（ハイブリッド材とも言われている）から構成されている。アウタブッシング２０は、１つの金属（本実施形態ではステンレス）の表面と他の金属（本願発明においては、異種金属のアルミニウム）の表面を圧力を加えて圧延し、接合して構成されている。アウタブッシング２０は、クラッド材を製造する方法、すなわち、
（１）材料と材料の接合面を洗浄して汚れ、ほこり、酸化等を取り除き、表面をあらして接合しやすい状態にする洗浄工程と、
（２）２枚の材料、すなわち、ステンレス材とアルミ材とを圧力によって面接合する圧延接合工程（原子間接合により、相手側の材料の領域に入り込む状態になる）と、
（３）熱処理によって原子間接合をさらに強度なものにする熱処理工程と、
（４）必要な厚さへ材料を薄く延ばす圧延工程とを備えた製造方法により構成されている。

このようにして、ステンレス製の内側ブッシング部４０の接合面４１と、該内側ブッシング部の外周に設けられたアルミ製の外側ブッシング部４２の接合面４３は、圧力により圧延接合され原子間結合されている。これは、上述のように熱処理によって完全に密着し接合強度増加が図られている。そのため、結合面の原子は熱処理により相手材の領域まで拡散し相互拡散しあうことになり強固なものとなり、塩水が入ることは無く、錆びが発生する虞はない。

外側ブッシング部４２は、アームヘッド１２と同じ材質のアルミニウムから構成されている。このように、同じ強度あるいは剛性の材料から外側ブッシング部４２とアームヘッド１２とを構成できることから、アウタブッシングをアームヘッドに圧入するときに、従前と比較して傷が発生しにくくなっている。また、仮に、外側ブッシング部４０とアームヘッド１２のいずれかに傷が発生し、その傷に塩水が浸入したとしても、外側ブッシング部４０とアームヘッド１２は同じ材質、例えばアルミニウムから構成されているため、従来のような電位差が発生することがなくなり、錆の発生を抑制又は防止することができる。

上記実施形態においては、ワイパーアームに本願発明に係る軸受け装置を用いる例を示したが、ワイパーアーム以外の軸受け装置、例えば、本体にドアを軸支する構造、まどの開閉構造等の一般的なヒンジ構造に適用してもよい。

また、ワイパーアームに適用した場合でも、自動車に限らず、鉄道、航空機、船舶等の移動体のワイパーアームに用いることもできる。

上記実施形態においては、アルミニュウムとステンレスの例で詳述したが、この例に限定せずに他のあらゆる金属に本願発明を適用可能である。

以上、本発明の幾つかの実施形態のみを説明したが、本発明の新規の教示や利点から実質的に外れることなく例示の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には容易に理解できるであろう。従って、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含むことを意図する。

上記実施形態を任意に組み合わせても良い。

１０ ワイパーアーム
１２ アームヘッド
１２ａ アームヘッドのヒンジ部
１２ｂ ボア
１２ｃ 貫通ボア
１４ 軸受け装置
１６ リテーナ
１８ アームピース
２０ アウタブッシング
２０ａ アウタブッシングのボア
２２ インナブッシング
２２ａ インナブッシングのボア
２４ リベット
２４ａ リベット本体
２４ｂ かしめ部
３０ リテーナの天板部
３２ リテーナの側壁部
３２ａ リテーナのヒンジ部
３２ｂ リテーナの孔
４０ 内側ブッシング部
４２ 外側ブッシング部

Claims (4)

1. リテーナをアームヘッドに枢動可能に取り付けるための、ワイパーアーム用の軸受け装置であって、
   前記軸受け装置は、
   前記アームヘッドのヒンジ部に圧入されたアウタブッシングと、
   前記アウタブッシングのボア内に回転可能に挿入されたインナブッシングと、
   前記インナブッシングのボア内に挿入され、前記リテーナと前記インナブッシングとを一体的に固定したリベットとを備え、これによって、前記リテーナのヒンジ部、前記インナブッシング、及び前記リベットが、前記アームヘッドのヒンジ部及び前記アウタブッシングに対し枢動可能となっており、
   前記アウタブッシングは、内側ブッシング部と、該内側ブッシング部の外周に設けられ前記内側ブッシング部に接合された外側ブッシング部とを備え、前記内側ブッシング部の接合面と前記外側ブッシング部の接合面とは原子間結合されており、
   前記外側ブッシング部は前記アームヘッドと同じ材質で形成されており、
   前記外側ブッシング部は、前記内側ブッシング部とは異なる金属から構成されており、
   前記外側ブッシング部と前記アームヘッドは、アルミニウムから構成されていることを特徴とする、軸受け装置。
2. 請求項１に記載の軸受け装置において、前記内側ブッシング部はステンレスから構成されていることを特徴とする、軸受け装置。
3. ワイパーアームであって、
   車両に取付け可能なアームヘッドと、
   ブレードを保持可能なリテーナと、
   前記リテーナを前記アームヘッドに枢動可能に取り付けるための軸受け装置とを備え、
   前記軸受け装置は、
   前記アームヘッドのヒンジ部に圧入されたアウタブッシングと、
   前記アウタブッシングのボア内に回転可能に挿入されたインナブッシングと、
   前記インナブッシングのボア内に挿入され、前記リテーナと前記インナブッシングとを一体的に固定したリベットとを備え、これによって、前記リテーナのヒンジ部、前記インナブッシング、及び前記リベットが、前記アームヘッドのヒンジ部及び前記アウタブッシングに対し枢動可能となっており、
   前記アウタブッシングは、内側ブッシング部と、該内側ブッシング部の外周に設けられ前記内側ブッシング部に接合された外側ブッシング部とを備え、前記内側ブッシング部の接合面と前記外側ブッシング部の接合面とは原子間結合されており、
   前記外側ブッシング部は前記アームヘッドと同じ材質で形成されており、
   前記外側ブッシング部は、前記内側ブッシング部とは異なる金属から構成されており、
   前記外側ブッシング部と前記アームヘッドは、アルミニウムから構成されていることを特徴とする、ワイパーアーム。
4. 請求項３に記載に記載のワイパーアームにおいて、
   前記内側ブッシング部は、ステンレスからから構成されていることを特徴とする、ワイパーアーム。

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