(57)【要約】【課題】車載状態及び動的な状態におけるワイパーブレードの荷重分布の測定方法を提供する。【解決手段】ワイパーブレード１２の形状を保持するバッキング４０に対し、長手方向に沿って複数のひずみゲージ４２を配置し、複数のひずみゲージ４２から取得される各ひずみ量に基づいて、ワイパーブレード１２の長手方向におけるウインドシールドガラス１８に対する荷重の分布を求める。【選択図】図２
2018177149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイパーブレードにおいて前記ワイパーブレードの形状を保持する保持部材に対し、長手方向に沿って複数のひずみ計測手段を配置し、
前記複数のひずみ計測手段から取得される各ひずみ量に基づいて、前記ワイパーブレードの長手方向における払拭対象に対する荷重の分布を求めるワイパーブレードの荷重分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイパーブレードの荷重分布測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ワイパーブレードの払拭性能を保証するためのワイパーブレードの分布圧測定を、高速かつ高精度に行うことが可能な分布圧測定方法が開示されている。この特許文献１に記載の測定方法は、ブレードラバーの先端部ではなく肩部を専用の測定治具（分布圧測定ユニット）の台座に載置し、ワイパーブレードの上方から荷重を加えることで、分布圧を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４０３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の測定方法では、専用の測定治具において静的な状態における荷重分布しか測定できない。すなわち、車載状態における荷重分布や、ワイパーを作動させた場合等の動的な状態における荷重分布を測定することはできない。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、車載状態及び動的な状態におけるワイパーブレードの荷重分布の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明に係るワイパーブレードの荷重分布測定方法は、ワイパーブレードにおいて前記ワイパーブレードの形状を保持する保持部材に対し、長手方向に沿って複数のひずみ計測手段を配置し、前記複数のひずみ計測手段から取得される各ひずみ量に基づいて、前記ワイパーブレードの長手方向における払拭対象に対する荷重の分布を求めるものである。
【０００７】
請求項１記載の発明において、「保持部材」とは、ワイパーブレードの長手方向に沿って設けられ、ワイパーブレード自体やブレードラバーの形状を払拭対象に対応する形状に保持する部材である。例えば、金属のばね材よりなる平板状のバッキングが該当する。また、「払拭対象」とは、ワイパーブレードの動作により払拭される対象物であり、例えば、ウインドシールドガラスのガラス面を払拭する場合は当該ガラスに相当する。また、ライトのレンズ面を払拭する場合は当該レンズのガラスに相当する。さらに、ミラーのミラー面を払拭する場合は当該ミラーに相当する。
【０００８】
請求項１記載の発明では、ワイパーブレードの形状を保持する保持部材に対し、長手方向に沿って複数のひずみ計測手段が配置されている。ここで、保持部材の各ひずみ計測手段の配置場所におけるひずみ量とワイパーブレードの各部で受ける荷重との間には、予め相関関係が求められている。そして、複数のひずみ計測手段から取得される各ひずみ量を上記の相関関係に基づいて変換することにより、ワイパーブレードが受ける荷重の分布を求めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の測定方法によれば、車載状態及び動的な状態におけるワイパーブレードの荷重分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のワイパー装置の外観を示す平面図である。
【図２】本実施形態のワイパー装置におけるワイパーブレードの断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図３】本実施形態のワイパーブレードにおけるバッキング及びひずみゲージの模式図（正面図）である。
【図４】本実施形態のバッキングに対する校正方法であって、（Ａ）はＦ１の測定点に荷重を掛けた例、（Ｂ）はＦ２の測定点に荷重を掛けた例である。
【図５】本実施形態のバッキングにおけるひずみ量の測定箇所と荷重の測定箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（ワイパー装置の基本構成）
図１〜図３に実施形態として、本発明の荷重分布測定方法が採用されるワイパー装置を示す。図１は車両のウインドシールドガラス１８の車外側に設けられたワイパー装置１０をウインドシールドガラス１８の上面側から観察した平面図である。同図では車両の方向に関係なく、図の左側をワイパー装置１０の左側とし、図の右側をワイパー装置１０の右側として説明する。本実施形態のワイパー装置１０は、ウインドシールドガラス１８のガラス面１８Ａの雨水等を払拭するワイパーブレード１２と、ワイパーブレード１２を車両に保持するワイパーアーム１６と、を含んで構成されている。ワイパー装置１０には、図示しないモータ及びリンク機構が設けられており、当該モータが駆動することにより、ワイパーアーム１６及びワイパーブレード１２が揺動制御されて、払拭対象であるウインドシールドガラス１８が払拭される。
【００１２】
図２は、ワイパーブレード１２の長手方向において、後述するひずみゲージ４２の装着部位を通過する断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。図２に示されるように、ワイパーブレード１２は、その外観部分を構成するカバー２０と、ワイパーブレード１２の下方側に設けられたブレードラバー３０と、ブレードラバー３０の上部に沿って設けられるバッキング４０と、を含んで構成されている。以下、各部の構造について詳述する。
【００１３】
カバー２０は、ワイパーブレード１２の外観部分を構成するものであり、ゴムや合成樹脂などの弾性材料で形成されている。このカバー２０はバッキング４０よりも幅広に形成されている。カバー２０の長手方向の断面において上部の一端側に凸部２２が設けられている。
【００１４】
ブレードラバー３０は、ワイパーブレード１２の下方において長手方向に沿って設けられている。このブレードラバー３０は、ウインドシールドガラス１８のガラス面１８Ａを払拭するものであって、ガラス面１８Ａを傷つけることのないように、弾性材料であるゴム製である。このブレードラバー３０は、ガラス面１８Ａを払拭する払拭部３２と、カバー２０への固定部分である頭部３４と、払拭部３２と頭部３４との間に設けられた
ネック部３６と、を含んで構成されている。
【００１５】
払拭部３２は、略逆三角形状に形成され、ガラス面１８Ａに対向する先端部から上方に向けて拡幅するように形成されている。払拭部３２は、その先端部が払拭部３２と接触することでガラス面１８Ａに付着した雨水、氷雪、汚れなどを払拭する。なお、図２に示されるように、ワイパーブレード１２がガラス面１８Ａに対して押し付けられた状態において、払拭部３２は先端に向かうにつれてワイパーブレード１２の進行方向と逆方向に向かうように傾斜している。
【００１６】
頭部３４は、ブレードラバー３０において払拭部３２と反対側の端部に設けられている。この頭部３４は、払拭部３２の頭部より幅の広い板状を呈している。
【００１７】
ネック部３６は、払拭部３２と頭部３４との間に設けられた縮幅部分である。このネック部３６は、頭部３４に対して払拭部３２が、ワイパーブレード１２の摺動方向（図２の左右方向）に揺動することを可能としている。図２は、ワイパーブレード１２が左方向に向かって進行する際の摺動状態を示している。
【００１８】
保持部材としてのバッキング４０は、ブレードラバー３０の上部に沿って設けられた平板状の部材である。なお、バッキング４０はワイパーブレード１２がガラス面１８Ａから離れた状態においては、長手方向において上方に湾曲した形状を呈している。そして、ワイパーブレード１２がガラス面１８Ａに接触した際、バッキング４０はブレードラバー３０に係る荷重を分散するように形成されている。
【００１９】
一方、バッキング４０の上面には、ひずみ計測手段としてのひずみゲージ４２が設けられている。このひずみゲージ４２は、弾性体であるバッキング４０の上面に生じるひずみの量を測定するものである。本実施形態では、図１及び図３に示されるように、ワイパーブレード１２の長手方向に対して９個のひずみゲージ４２が等間隔で設けられている。この９個のひずみゲージ４２のうち、長手方向の中央に位置する（両端から数えて５番目の）ひずみゲージ４２Ｓは、ワイパーブレード１２の長手方向の中央部に配置されている。そして、ひずみゲージ４２Ｓが配置されるワイパーブレード１２の長手方向の中央部は、ワイパーアーム１６による支持点Ｐ（図１参照）とされている。図３は、ひずみゲージ４２を配置したバッキング４０を正面側（側方）から観察した図である。図３に示されるように、各ひずみゲージ４２は後述する制御部５０に対して電気的に接続されている。なお、本実施形態のひずみゲージ４２はバッキング４０の上面に配置されているが、下面に配置してもよい。
【００２０】
制御部５０は、ひずみゲージ４２から取得される信号に基づいてひずみ量を算出すると共に、ワイパーブレード１２に掛かる荷重分布を求める機能を有している。この制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成されている。また、制御部５０は、ひずみゲージ４２の作動に要するブリッジボックスやブリッジ電圧供給用の電源装置を有している。制御部５０により求められた荷重分布は、図示しない表示装置に表示させたり、図示しない記録装置に記録させたりすることができる。
【００２１】
（荷重分布の測定方法）
（１）荷重とひずみ量の関係について
次に本実施形態のワイパーブレード１２における荷重とひずみ量の関係について説明する。本実施形態では、ワイパーブレード１２におけるワイパーアーム１６の支持点Ｐ（図１参照）を境に片側ずつの荷重分布を測定するものである。荷重分布の測定に際しては、事前に荷重とひずみ量の関係を求めるための校正を行う必要がある。この校正においては、例えば、ひずみゲージ４２が装着されたワイパーブレード１２を固定用の治具にセットし、荷重の測定点毎に校正用の荷重を掛けることで行われる。
【００２２】
まず図４（Ａ）に示されるように、ワイパーブレード１２の端部の測定点に対し荷重Ｆ１が掛かる場合のひずみ量を求めるとする。ここで、端部から支持点Ｐに至るまでひずみゲージ４２によるひずみの測定部位がｎ箇所ある場合、荷重Ｆ１により生ずるひずみ量には以下の関係がある。すなわち、端部から１番目のひずみゲージ４２にひずみε１１が、２番目のひずみゲージ４２にひずみε２１が、以下、ｎ番目のひずみゲージ４２にひずみεｎ１が測定される場合、バッキング４０の弾性領域においては、以下の式（１）が成立する。なお、Ｋ１１、Ｋ２１、・・・Ｋｎ１は、ひずみゲージ４２毎に与えられる係数である。
【００２３】
【数１】
2018177149.tif 000003
【００２４】
また図４（Ｂ）に示されるように、ワイパーブレード１２における端部から１番目のひずみゲージ４２と２番目のひずみゲージ４２との間の測定点に対し荷重Ｆ２が掛かる場合のひずみ量を求めるとする。上記と同様に端部から支持点Ｐに至るまでひずみゲージ４２によるひずみの測定部位がｎ箇所ある場合、荷重Ｆ２により生ずるひずみ量には以下の関係がある。すなわち、端部から１番目のひずみゲージ４２にひずみε１２が、２番目のひずみゲージ４２にひずみε２２が、以下、ｎ番目のひずみゲージ４２にひずみεｎ２が測定される場合、バッキング４０の弾性領域においては、以下の式（２）が成立する。なお、Ｋ１２、Ｋ２２、・・・Ｋｎ２は、ひずみゲージ４２毎に与えられる係数である。
【００２５】
【数２】
2018177149.tif 000004
【００２６】
以下同様に、荷重分布を求める測定点毎の荷重とひずみ量の関係を求める。すなわち、ワイパーブレード１２における端部からｎ−１番目のひずみゲージ４２とｎ番目のひずみゲージ４２との間の測定点に対し荷重Ｆｎが掛かる場合の関係を求める。
【００２７】
そして、式（３）に示されるように、各ひずみゲージ４２において、ｎ箇所の測定点に対するひずみ量を合算することで、ワイパーブレード１２の端部から支持点Ｐに至るまでの荷重により生じた総ひずみ量を求めることができる。なお、式（３）において、εｎは、端部からｎ番目のひずみゲージ４２におけるひずみ量を示す。
【００２８】
【数３】
2018177149.tif 000005
【００２９】
（２）荷重の算出式について
以上、式（１）から（３）に示されるように、事前に荷重とひずみ量との関係を求めた結果、ｎ箇所の測定点それぞれに荷重を加えた場合における、各ひずみゲージ４２のひずみ量は以下の式（４）で求めることができる。
【００３０】
【数４】
2018177149.tif 000006
【００３１】
そして、各ひずみゲージ４２により測定されたひずみ分布から各測定点における荷重分布を求める場合は、式（５）に示されるように係数に掛かる行列の逆行列とひずみ量に掛かる行列との積により求めることができる。
【００３２】
【数５】
2018177149.tif 000007
【００３３】
（まとめ）
本実施形態によれば、複数のひずみゲージ４２により測定された各ひずみ量を上記の式（５）を用いて変換することでワイパーブレード１２に掛かる荷重分布を求めることができる。例えば、図５に示されるように、ワイパーブレード１２に配置された９個のひずみゲージ４２により、支持点Ｐを境に片側ずつ荷重分布を測定する場合は次のとおりとなる。すなわち、ワイパーブレード１２の左側を測定する場合は、左側５箇所のひずみε１、ε２、ε３、ε４、ε５を測定することで、ワイパーブレード１２の左側端部から支持点Ｐにかけて設定された各測定点の荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の分布が求められる。また、ワイパーブレード１２の右側を測定する場合は、右側５箇所のひずみε１、ε２、ε３、ε４、ε５を測定することで、ワイパーブレード１２の右側端部から支持点Ｐにかけて設定された各測定点の荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の分布が求められる。以上、式（５）においては、５列５行からなる逆行列とひずみ量の行列との積により荷重分布を求めることができる。
【００３４】
本実施形態のワイパー装置１０では、バッキング４０にひずみゲージ４２を配置し、ブレードラバー３０がガラス面１８Ａから受ける反力によって生ずるワイパーブレード１２のひずみ分布を制御部５０において変換することで、荷重分布を求めることができる。このように本実施形態では、ブレードラバー３０により押し付けられた対象物における荷重分布を求めるのではなく、ブレードラバー３０における複数個所のひずみを測定することで荷重分布を求めることができる。そのため、車載状態におけるワイパーブレード１２が静止した状態の荷重分布や、払拭中などの動的な状態におけるワイパーブレード１２の荷重分布を求めることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、ワイパーブレード１２の長手方向において、支持点Ｐを境に片側ずつ荷重分布を測定しているが、これに限らず、ワイパーブレード１２の長手方向の全域にかけて一度に測定してもよい。
【００３６】
また、本実施形態のワイパーブレード１２は、バッキング４０がカバー２０及びブレードラバー３０を支持するものであったが、本発明の荷重分布の測定方法はこれに限らない。例えば、従来のワイパーブレードに見られるように、ブレードラバーが２本のバッキングにより挟持されている形態においても適用可能である。また、本発明は、本実施形態のようないわゆるフラットワイパーに限らず、トーナメント式ワイパーにおいても適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    ワイパー装置
１２    ワイパーブレード
１８    ウインドシールドガラス（払拭対象）
４０    バッキング（保持部材）
４２    ひずみゲージ（ひずみ計測手段）
【図１】
2018177149.tif 000008
【図２】
2018177149.tif 000009
【図３】
2018177149.tif 000010
【図４】
2018177149.tif 000011
【図５】
2018177149.tif 000012