JP6890034B2 - 疑似ガラス、疑似ガラスの製造方法、及び、ワイパーの耐久試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両のワイパーの耐久試験における試験コストを低減できる疑似ガラス、疑似ガラスの製造方法、及び、ワイパーの耐久試験装置に関する。

鉄道車両の前面窓に設けられるワイパーの耐久性を評価する耐久試験が知られている。この耐久試験では、鉄道車両に搭載される実物の前面窓（窓ガラス）を用いて試験が行われる。

しかしながら、鉄道車両に搭載される実物の前面窓（窓ガラス）は、サイズが大きく（例えば、２ｍ角）、量産されるものではないため、その製造コストが嵩む。即ち、かかる実物の前面窓をワイパーの耐久試験に使用すると、前面窓の製造自体のコストが高いことに加え、前面窓が破損すると（例えば、割れると）修繕が困難であり、新たな前面窓を製造する必要がある。よって、鉄道車両のワイパーの耐久試験における試験コストが増大するという問題点があった。また、破損した前面窓のガラスによって作業者が負傷する恐れがあるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、鉄道車両のワイパーの耐久試験における試験コストを低減できる疑似ガラス、疑似ガラスの製造方法、及び、ワイパーの耐久試験装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の疑似ガラスは、鉄道車両の前面窓のワイパーの耐久試験装置に用いられる疑似ガラスであって、金属、樹脂または木材から形成される母材と、前記母材の表面に形成され、前記ワイパーが摺動する摺動面と、を備え、前記摺動面は、前記鉄道車両の前面窓の外面に対応した形状に形成され、その表層にガラスを模擬する被膜が形成される。

請求項１記載の疑似ガラス、請求項４記載のワイパーの耐久試験装置、又は、請求項５記載の疑似ガラスの製造方法によれば、次の効果を奏する。疑似ガラスの母材の表面に形成される摺動面は、鉄道車両の前面窓の外面に対応した形状に形成されるので、鉄道車両に搭載される実物の前面窓（窓ガラス）の外面を摺動面によって模擬することができる。この摺動面の表層には、ガラスを模擬する被膜が形成されるので、ワイパーの耐久試験装置に疑似ガラスを固定し、摺動面に対してワイパーを繰り返し摺動させることにより、実物の前面窓を用いる場合と同様にワイパーの耐久性を評価することができる。

この場合、疑似ガラスの母材が金属、樹脂または木材から形成されるので、ガラスから形成される実物の前面窓に比べ、疑似ガラスを安価に製造することができると共に、破損し難く（割れにくく）することができる。よって、実物の前面窓を使用する場合に比べ、ワイパーの耐久試験における試験コストを低減できるという効果がある。更に、破損した疑似ガラスによって作業者が負傷することを抑制できるので、ワイパーの耐久試験における安全性が向上するという効果がある。

請求項２記載の疑似ガラスによれば、請求項１記載の疑似ガラスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。摺動面の被膜は、シリカを含有する液体ガラスが硬化した層として形成されるので、摺動面を実物の前面窓（窓ガラス）の外面と同等の性状に形成することができる。これにより、実物の前面窓を用いる場合と同等の摩擦力をワイパーと摺動面との間に生じさせることができるので、ワイパーの耐久性の評価を精度良く行うことができるという効果がある。

請求項３記載の疑似ガラスによれば、請求項１または２に記載の疑似ガラスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。母材は、金属から形成されるので、母材を打ち出し加工すること（叩き出し）によって母材の表面に湾曲面を容易に形成することができる。即ち、実物の前面窓の外面に対応した形状の摺動面を容易に形成することができると共に、その摺動面の修繕を容易に行うことができるので、ワイパーの耐久試験における試験コストを低減できるという効果がある。

（ａ）は、本発明の一実施の形態における疑似ガラスの斜視図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における疑似ガラスの断面図である。 ワイパーの耐久試験装置の斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、疑似ガラス１の構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施の形態における疑似ガラス１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における疑似ガラス１の断面図である。なお、以下の説明において、鉄道車両に搭載される実物の前面窓を「前面窓」と省略して記載する。

図１に示すように、疑似ガラス１は、ワイパーの耐久試験装置１００（図２参照）に用いられると共に、前面窓を模擬するための部材である。疑似ガラス１は、母材２と、その母材２の表面に形成される摺動面３と、その摺動面３を被覆するガラス被膜４とを備える。

母材２は、前面窓を模擬する形状に形成される板状体であり、その正面側の部位を形成する正面部２０と、その正面部２０の幅方向（図２（ｂ）の左右方向）両端部に接続される一対の屈曲部２１と、それら屈曲部２１の下端に形成される被固定部２２とを備える。

正面部２０は、母材２の正面側（図１（ｂ）の下側）に向けて凸形状に緩やかに湾曲して形成されると共に、その下端から上端にかけて母材２の背面側（図１（ｂ）の上側）に上昇傾斜する姿勢で形成される。屈曲部２１は、正面部２０の幅方向両端部から母材２の背面側に向けて延設され、その下端から上端にかけて母材２の幅方向中央側へ上昇傾斜する姿勢で形成される。この屈曲部２１が形成されることにより、母材２は断面略Ｕ字状に形成される。これにより、被固定部２２がボルトＢ（図２参照）によって固定されない状態であっても、板状体から構成される母材２を安定して載置面５（図２参照）に載置することができる。

被固定部２２は、ボルトＢによって母材２をワイパーの耐久試験装置１００の載置面５に固定するための部位である。被固定部２２は、ボルトＢを挿通可能な貫通孔を有する平板状に形成され、屈曲部２１の内面から母材２の幅方向中央側に突出して配設される。

摺動面３は、正面部２０の正面側の表面を構成する湾曲面であり、ワイパー６（図２参照）を摺動させるための摺動面として形成される。摺動面３は、前面窓の外面に対応した形状に形成され、この摺動面３の表面にガラス被膜４が形成される（図１（ｂ）参照）。

ガラス被膜４は、前面窓（ガラスから形成される窓）の外面を模擬するための被膜であり、シリカを含有する液体ガラス（ガラス塗料）が硬化した層として形成される。液体ガラスは、主成分をシリカ（二酸化ケイ素）とするシリカ溶液であり、公知の構成を採用可能であるのでその詳細な説明を省略する。

このガラス被膜４が形成されることにより、ガラス製の前面窓の外面を摺動面３によって模擬することができる。即ち、鉄道車両の前面窓の外面に対応した形状に形成される摺動面３の表層に、ガラスを模擬するガラス被膜４が形成されるので、疑似ガラス１によってガラス製の前面窓を模擬することができる。よって、ワイパーの耐久試験装置１００（図２参照）に疑似ガラス１を固定し、摺動面３に対してワイパー６を繰り返し摺動させることにより、前面窓を用いる場合と同様にワイパー６の耐久性を評価することができる。

更に、シリカを含有する液体ガラスが硬化した層としてガラス被膜４が形成されるので、摺動面３を前面窓の外面と同等の性状（摩擦係数や面粗度）に形成することができる。これにより、前面窓を用いる場合と同等の摩擦力をワイパー６と摺動面３との間に生じさせることができるので、ワイパー６の耐久性の評価を精度良く行うことができる。

また、疑似ガラス１をワイパーの耐久試験装置１００に固定する場合に、後述するワイパーの耐久試験装置１００の載置面５（図２参照）に対し、ボルトＢによって被固定部２２を固定することができるので、ワイパーの耐久試験装置１００に対して疑似ガラス１を確実に固定することができる。よって、例えば、ワイパーの耐久試験装置１００での試験時に疑似ガラス１が位置ずれすることを抑制し、ワイパー６と摺動面３との間に生じる圧力が試験途中に変化することを抑制できる。よって、ワイパー６の耐久性の評価をより精度良く行うことができる。

また、疑似ガラス１の母材２がアルミニウムから形成されるので、ガラス製の前面窓に比べ、疑似ガラス１を安価に製造することができる。更に、疑似ガラス１を製造する場合には、アルミニウムから形成される母材２を打ち出し加工すること（ハンマーによる叩き出し）によって母材２の表面に湾曲面を容易に形成することができる。よって、前面窓の外面に対応した形状の摺動面３を容易に形成することができるので、疑似ガラス１の製造コストを低減できる。

このように、疑似ガラス１の製造コストを低減することにより、例えば、ワイパーの耐久試験装置１００での試験時に疑似ガラス１が破損した場合であっても、新たに疑似ガラス１を製造する場合のコストを低減できるので、ワイパー６の耐久試験における試験コストを低減できる。

ここで、鉄道車両（前面窓）が設計段階である場合、その設計変更の度に（その設計に合わせて）ワイパー６の耐久試験用の前面窓をガラスで製造すると、製造コストが嵩むため、鉄道車両（前面窓）の設計とワイパー６の耐久試験とを並行して行うことが実質的に困難になる。また、ガラス製の前面窓は、その製造に時間（例えば、３か月）を要するため、ワイパー６の耐久試験を行うまでに長い時間が必要となる。

これに対して、本実施の形態の疑似ガラス１によれば、母材２がアルミニウムから形成されることで製造コストを低減できるので、鉄道車両（前面窓）の設計変更の度に疑似ガラス１を製造しても、製造コストが嵩むことを抑制できる。よって、鉄道車両（前面窓）の設計とワイパー６の耐久性の評価とを並行して行うことができる（並行して行っても、そのコストを低減できる）。更に、母材２がアルミニウムから形成されることにより、ガラス製の前面窓に比べて短時間で製造することができるので、ワイパー６の耐久試験を行う（鉄道車両の納品）までの時間を短縮できる。

また、ワイパー６の耐久試験にガラス製の前面窓を用いる場合、その試験時や前面窓の輸送時に前面窓が破損する（割れる）と、ワイパーの耐久試験装置１００での前面窓の取り換え時や、破損した破片の回収時にガラスの破片によって作業者が負傷する恐れがある。よって、ワイパー６の耐久試験や前面窓の輸送における安全性が低下する。また、ガラス製の前面窓が割れた場合にはその修繕が困難となる。

これに対して、本実施の形態の疑似ガラス１によれば、母材２がアルミニウムから形成されるので、疑似ガラス１が割れることを抑制できる。よって、ワイパー６の耐久試験や前面窓の輸送における安全性を向上できる。更に、母材２がアルミニウムから形成されるので、疑似ガラス１が破損した場合であっても、その修繕を容易に行うことができる。

即ち、衝撃によって摺動面３が凹んだ場合や、穴が開いた場合には、ハンマーで叩いて凹みを修繕することや、アルミニウムから形成されるリベットを穴に打ち込んで修繕することができる。よって、疑似ガラス１が破損した場合であっても、新たに疑似ガラス１を製造する頻度を低減させることができるので、ワイパー６の耐久試験における試験コストを低減できる。

次いで、疑似ガラス１の製造方法について説明する。疑似ガラス１の製造方法は、母材２の表面に、前面窓の外面に対応した形状の摺動面３を形成する第１工程と、その第１工程の後に摺動面３の表層にガラスを模擬する被膜を形成する第２工程とを主に備える。

第１工程では、アルミニウムから形成される板状体を打ち出し加工すること（ハンマーによる叩き出し）により、正面部２０及び屈曲部２１を形成する。即ち、正面部２０の背面側をハンマーによって叩くことにより、その正面部２０の正面側の面を湾曲する摺動面３として形成する。

摺動面３を形成した後、屈曲部２１の内面に被固定部２２を溶接固定することで、疑似ガラス１の骨格が形成される。この第１工程により、湾曲面として構成される摺動面３を打ち出し加工によって母材２の表面に容易に形成することができる。よって、例えば、アルミニウムから形成されるインゴッドを削り出して母材２（摺動面３）を形成する場合に比べ、疑似ガラス１の製造コストを低減できる。従って、かかる疑似ガラス１をワイパー６の耐久試験に用いることにより、その試験コストを低減できる。

第２工程では、第１工程で形成された摺動面３の表面に液体ガラスを塗布する。この液体ガラスは、主成分をシリカ（二酸化ケイ素）とする常温で液体のシリカ溶液であり、摺動面３に塗布した液体ガラスを乾燥させることにより、硬化したガラス層（ガラス被膜４）が摺動面３の表面に形成される。よって、例えば、ＵＶ硬化性や熱硬化性のコーティング剤によってガラス被膜を形成する場合に比べ、ガラス製の前面窓の外面を模擬する摺動面３を容易に形成することができる。従って、かかる疑似ガラス１をワイパー６の耐久試験に用いることにより、その試験コストを低減できる。

次いで、図２を参照して、ワイパーの耐久試験装置１００について説明する。図２は、ワイパーの耐久試験装置１００の斜視図である。なお、図２では、理解を容易にするために、ワイパーの耐久試験装置１００が模式的に図示される。

図２に示すように、ワイパーの耐久試験装置１００は、疑似ガラス１と、その疑似ガラス１が載置される載置面５と、疑似ガラス１の摺動面３に当接して配設されるワイパー６とを主に備え、鉄道車両に搭載されるワイパー６の耐久性を評価するための装置である。

載置面５は、疑似ガラス１の底面に対応した形状の水平面として形成され、疑似ガラス１の被固定部２２に挿通されるボルトＢを螺着させるためのめねじ部（図示せず）が形成される。この載置面５に疑似ガラス１を載置し、疑似ガラス１の被固定部２２をボルトＢによって固定することにより、ワイパーの耐久試験装置１００（載置面５）に疑似ガラス１が固定される。

ワイパー６は、載置面５に固定された状態の疑似ガラス１の摺動面３に対して摺動可能に配設されるワイパー装置であり、公知の構成が採用可能であるのでその詳細な説明を省略する。

このワイパーの耐久試験装置１００によれば、前面窓に比べて安価に製造可能な疑似ガラス１を用いることにより、疑似ガラス１が破損した場合であっても、新たに疑似ガラス１を製造する場合の製造コストを低減できる。また、疑似ガラス１は前面窓に比べて破損し難いため、耐久試験における安全性を向上させることができると共に、新たに疑似ガラス１を製造する頻度を低減させることができる。よって、ワイパー６の耐久試験における試験コストを低減できる。

以上、上記実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施の形態では、母材２がアルミニウムから形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、母材２をアルミニウム以外の金属（例えば、鉄、銅、ステンレス等の鋼板）、木材、又は、樹脂から形成しても良い。この場合には、母材２を金属または木材から形成することが好ましい。母材２が金属から形成される場合には、打ち出し加工によって摺動面３を容易に形成することができる。また、母材２が木材から形成される場合には、削り出しによって母材２（摺動面３）を形成する場合であっても、疑似ガラス１の製造コストを低減できる。

上記実施の形態では、摺動面３の表面に液体ガラスが硬化した層としてガラス被膜４が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。摺動面３の表層に少なくともガラスを模擬する（ガラスに近い性状を備える）被膜が形成される構成であれば良い。ガラスを模擬する被膜の形成方法の一例として、熱硬化型や常温硬化型のハードコート剤を塗布する方法が例示される。即ち、硬化後にガラス質の被膜が形成されるものであれば、公知のハードコート剤を用いることができる。

上記実施の形態では、固定手段の一例として、ボルトＢによって被固定部２２が載置面５に固定される構成を例示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、母材２及び載置面５にそれぞれ嵌合可能に構成される凹部や凸部を設け、それらの凹部及び凸部を嵌合させることで疑似ガラス１をワイパーの耐久試験装置１００に固定する構成でも良い。即ち、疑似ガラス１をワイパーの耐久試験装置１００に確実に固定できるものであれば、その手段は限定されない。

上記実施の形態では、第１工程において、アルミニウムから形成される板状体を打ち出し加工することで母材２を形成する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第１工程において、金属（例えば、鉄、銅、ステンレス等）、木材または樹脂を母材２として用いて、その母材２の表面に摺動面３を形成しても良い。この場合には、第１工程において、金属または木材を用いることが好ましい。第１工程において金属を用いる場合には、打ち出し加工によって母材２の表面に摺動面３を容易に形成することができる。また、第１工程において木材を用いる場合には、削り出しによって母材２（摺動面３）を形成する場合であっても、疑似ガラス１の製造コストを低減できる。

また、第１工程において、アルミニウムや、その他の金属（例えば、鉄、銅、ステンレス等）から形成される複数毎の板状体を打ち出し加工し、それら複数枚の板状体どうしを溶接することで母材２（摺動面３）を形成しても良い。この場合には、かかる溶接部分や板状体を研磨することで摺動面３を形成すれば良い。

１ 疑似ガラス
２ 母材
３ 摺動面
４ ガラス被膜（摺動面の被膜）
５ 載置面（固定部）
６ ワイパー
１００ ワイパーの耐久試験装置

Claims (5)

1. 鉄道車両の前面窓のワイパーの耐久試験装置に用いられる疑似ガラスであって、
   金属、樹脂または木材から形成される母材と、
   前記母材の表面に形成され、前記ワイパーが摺動する摺動面と、を備え、
   前記摺動面は、前記鉄道車両の前面窓の外面に対応した形状に形成され、その表層にガラスを模擬する被膜が形成されることを特徴とする疑似ガラス。
2. 前記摺動面の被膜は、シリカを含有する液体ガラスが硬化した層として形成されることを特徴とする請求項１記載の疑似ガラス。
3. 前記母材は、金属から形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の疑似ガラス。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の疑似ガラスと、
   前記疑似ガラスが固定される固定部と、
   前記固定部に固定された状態の前記疑似ガラスの前記摺動面に対して摺動可能に構成されるワイパーと、を備えることを特徴とするワイパーの耐久試験装置。
5. 鉄道車両の前面窓のワイパーの耐久試験装置に固定されると共に金属、樹脂または木材から形成される母材の表面に、前記鉄道車両の前面窓の外面に対応した形状の摺動面であって前記ワイパーが摺動する摺動面を形成する第１工程と、
   前記第１工程の後に前記摺動面の表層にガラスを模擬する被膜を形成する第２工程と、を備えることを特徴とする疑似ガラスの製造方法。
   

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