(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー材料によって形成されるワイパーブレードを備えているワイパー要素において、前記ワイパーブレードは少なくとも１つの細長い要素によって補強され、前記細長い要素はコアと皮膜系を備えており、前記コアは鋼ワイヤであり、前記皮膜系は亜鉛合金皮膜とポリエステル皮膜を備えており、前記亜鉛合金皮膜は前記コアに形成され、前記ポリエステル皮膜は前記亜鉛合金皮膜の上面に形成され、前記皮膜が形成された細長要素は未被覆の切断端部を有していることを特徴とするワイパー要素。
【請求項２】
前記鋼ワイヤは、実質的に矩形断面を有していることを特徴とする請求項１に記載のワイパー要素。
【請求項３】
前記皮膜が形成された細長い要素は、少なくとも１つの切欠きを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のワイパー要素。
【請求項４】
前記切欠きの側縁部は未被覆であることを特徴とする請求項３に記載のワイパー要素。
【請求項５】
前記亜鉛合金は、２〜１５％のアルミおよび必要に応じて０．１〜０．４％の希土類元素を含むことを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載のワイパー要素。
【請求項６】
前記ポリエステル皮膜は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の皮膜であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載のワイパー要素。
【請求項７】
前記亜鉛合金皮膜は、少なくとも４０ｇ/ｍ2の厚みを有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載のワイパー要素。
【請求項８】
前記ポリエステル皮膜は、２５から２５０μｍの範囲にある厚みを有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載のワイパー要素。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載のワイパー要素を製造する方法において、
コアと皮膜系からなる補強要素を準備する工程であって、前記コアは実質的に平鋼ワイヤであり、前記皮膜系は亜鉛合金皮膜層とポリエステル皮膜層を備えている工程と、
ワイパーブレードを準備する工程と、
前記ワイパーブレードを多数の補強要素によって補強する工程と
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１０】
補強要素を準備する前記工程は、
鋼ワイヤを準備する工程と、
前記鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、
得られた前記鋼ワイヤを平坦化する工程と、
前記亜鉛合金皮膜の上面にポリエステル皮膜を形成する工程と、
前記皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程と
を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
補強要素を準備する前記工程は、
実質的に平坦な断面を有する鋼ワイヤを準備する工程と、
前記鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、
前記亜鉛合金皮膜にポリエステル皮膜を形成する工程と、
前記皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程と
を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記補強要素の長手方向の側に多数の切欠きを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補強要素を折り曲げるか、湾曲させるか、または屈曲させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
ワイパーブレードを補強する細長い要素において、前記要素はコアと皮膜系を備えており、前記コアは実質的に矩形断面を有する鋼ワイヤであり、前記皮膜系は亜鉛合金皮膜とポリエステル皮膜を備えており、前記亜鉛合金皮膜は前記コアに形成され、前記ポリエステル皮膜は前記亜鉛合金皮膜の上面に形成され、前記細長い要素は未被覆の切断端部を有することを特徴とする細長い要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、補強されたワイパーブレードおよびワイパーブレードの補強に適した皮膜付き金属ワイヤに関する。
【０００２】
【発明の背景】
ワイパー要素は、ゴムのようなエラストマー材料によって形成されるワイパーブレードを備えている。従来のワイパーブレードは、そのワイパーブレードに設けられた長手方向に延在する２つの溝に挿入された２つの細長い要素によって補強されている。
【０００３】
補強要素は、ワイピングに必要な力を均一化することによって、ワイピングされる面に容易に接触する部材である。ワイピングされる面は、典型的には湾曲されたガラス面である。補強要素は、ワイパー要素が風防ガラスの輪郭に倣って湾曲し、風防ガラスを効率的にワイピングすることができるように、風防ガラスの左右方向における全長にわたって容易に変形することができる柔軟性を有している必要がある。ただし、補強要素はガラスを左右に横切って駆動されるワイパー要素に一定の剛性を与えるために、横方向における柔軟性は制限されている。
【０００４】
通常、補強要素は金属からなっている。ワイパー要素はあらゆる天候条件に対する耐性を備えている必要があるので、金属要素もまた高い耐食性を有している必要がある。この観点から、ワイパー要素は代表的にはステンレス鋼の帯片によって補強されている。また、ワイパーブレードを補強するために亜鉛めっきされたワイヤを用いる技術も知られている。しかし、亜鉛めっきワイヤは、過酷な耐食性の要件をすべて満たすことはできない。
【０００５】
自動車産業界では黒色の金属要素が求められているので、ワイパーブレードの補強要素にもさらなる要件が課せられている。
【０００６】
従来用いられているステンレス鋼および亜鉛めっき鋼ワイヤのいずれも黒色化することができないという欠点がある。
【０００７】
【発明の要約】
本発明の目的は、高耐食性、従って、すぐれた耐候性によって特徴付けられる少なくとも１つの補強要素によって補強されるワイパーブレードを提供することにある。本発明の他の目的は、軽量、強靭、高信頼性および低製造コストによって特徴付けられるワイパーブレードを提供することにある。さらに他の目的は、黒色皮膜のような着色皮膜を有するワイパーブレード用の補強要素を提供することにある。また、金属要素に高耐食性と良好な耐候性を与え、かつ金属要素に対する高付着性および湿潤条件下における高付着保持性によって特徴付けられる皮膜を有する補強要素を提供することにある。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、ワイパー要素はゴムのようなエラストマー材料によって形成されるワイパーブレードを備えている。ワイパーブレードは多数の細長い要素によって補強されている。好ましくは、ワイパーブレードは、そのワイパーブレードの長手方向に延在する多数の溝内に長手方向に沿って対称的に挿入される多数の補強要素によって補強されるとよい。例えば、ワイパーブレードは１つまたは２つの補強要素によって補強されている。
【０００９】
補強要素は、コアと皮膜系を備えている。コアは鋼ワイヤ、好ましくは、実質的に矩形の断面を有する鋼ワイヤからなっている。皮膜系は２つの皮膜層、すなわち、亜鉛合金皮膜層とポリエステル皮膜層からなっている。亜鉛合金層は鋼ワイヤに形成され、ポリエステル皮膜はこの亜鉛合金層の上面に形成されている。
【００１０】
皮膜系によって被覆された後、補強要素は所定長さに切断される。この切断工程の後、補強要素は未被覆の切断端部を有している。
【００１１】
補強要素を固定するために、多数の切欠きが皮膜付き補強要素に形成されるとよい。好ましくは、１つまたは多数の切欠きが補強要素の長手方向の外側の端部近傍の箇所に形成されるとよい。
【００１２】
鋼ワイヤに皮膜系が形成された後、切欠きは材料切除処理によって鋼ワイヤに形成される。好適な材料切除処理として、切断、鋸引き、打抜き、プレス抜きなどが挙げられる。材料切除処理がなされた後、切欠きの側縁部は未被覆の状態にある。なお、材料切除処理の後、亜鉛−アルミニウム被膜の一部が未被覆の切断端部を横切って広がる可能性がある。
【００１３】
好ましくは、鋼ワイヤは矩形または実質的に矩形の断面、例えば、端部が丸められた矩形断面を有しているとよい。また、好ましくは、鋼ワイヤは１ｍｍから１０ｍｍの範囲内にある幅、例えば、２．５ｍｍまたは４．１０ｍｍの幅を有しているとよい。さらに、好ましくは、鋼ワイヤは０．５０から１．３０ｍｍの範囲内にある厚み、例えば、０．７０ｍｍの厚みを有しているとよい。
【００１４】
鋼ワイヤは、好ましくは、少なくとも１５００Ｎ／ｍｍ2の引張強度、さらに好ましくは、１７００Ｎ／ｍｍ2よりも大きい引張強度、たとえば、１８００または２０００Ｎ／ｍｍ2の引張強度を有しているとよい。所定の引張強度を得るために、鋼ワイヤは０．４０％よりも大きい炭素量、さらに好ましくは、０．６０から０．８５％の範囲内にある炭素量を有しているとよい。
【００１５】
従来、鋼の腐食に対する耐性は、亜鉛めっきによって得られていた。耐食性を向上させるために、亜鉛−アルミニウム合金のめっきを鋼要素に形成することができる。亜鉛−アルミニウム合金層を有する鋼要素は亜鉛被覆鋼ワイヤよりも耐食性の寿命が長くなることがわかっている。しかし、亜鉛−アルミニウム合金によって被覆された鋼は、特に湿潤環境に晒される場合以外の環境において、常に高められている耐食性に対する要求を満たすことができない。亜鉛皮膜およびほとんどの亜鉛合金被膜に関連する問題として、白錆の発生が知られている。
【００１６】
本発明によれば、鋼ワイヤの耐食性を改善することができる皮膜系が提供される。この皮膜系は、亜鉛合金層とこの亜鉛合金皮膜の上面に形成されたポリエステル皮膜を備えている。
【００１７】
好ましくは、亜鉛合金層は２から１５％の範囲内のアルミニウムを含んでいるとよい。溶融金属の流動性および濡れ性などの特性を改善するために、必要に応じて、０．１から０．４％の範囲内のセリウム（Ｃｅ）および/またはランタン（Ｌａ）のような希土類元素が添加されるとよい。
【００１８】
亜鉛合金の皮膜は、化学めっき、溶融めっき、溶射および電気めっきなどの従来技術による皮膜形成方法のいずれによって形成されてもよい。好ましい方法は、溶融めっきによって、亜鉛合金層が形成されるとよい。
【００１９】
好ましくは、亜鉛合金層は５０ｇ／ｍ2よりも大きい厚み、たとえば、７０ｇ／ｍ2の厚みを有しているとよい。
【００２０】
有機皮膜層が亜鉛合金層の上面に形成されている。有機皮膜は以下に述べる多くの要件を満たす必要がある。
【００２１】
第１の要件として、有機皮膜は金属皮膜層に対して良好な付着性を有している必要がある。この付着性はさらに、ワイパー要素の寿命内において、特にワイパー要素が湿潤環境および/または水、雪、および氷などに晒されたときでも、維持される必要がある。また、他の要件として、有機皮膜は、補強要素の柔軟性を維持するために十分に変形可能である必要がある。
【００２２】
ポリエステル皮膜は、これらの要件を満たすことができる。好適なポリエステル皮膜として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の皮膜が挙げられる。なお、本出願において、「ポリエチレンテレフタレート」、「ポリエチレンナフタレート」および「ポリブチレンテレフタレート」という用語は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンテレフタレートのホモポリマーのみならず、２０％を越すテレフタル酸以外の酸、たとえば、イソフタル酸またはエチレングリコール以外のグリコールから誘導された他の共重合ユニットを含むエチレンテレフタレートとの共重合体をも意味している。これらのポリマーは、特性の一部を改善するためにさらなるポリマーの混合物を含んでいてもよい。
【００２３】
ポリエチレンテレフタレートは、例えば、水に対する良好なバリア特性および付着性を向上させるための下地を設けなくても、適切に準備された鋼ワイヤに対する良好な付着性を呈するという利点がある。ポリエチレンナフタレートは、ポリエチレンテレフタレートよりもさらに良好なバリア特性を有しているが、ポリエチレンテレフタレートよりも高価であるという欠点を有している。
【００２４】
ポリエステル皮膜は、従来用いられているどのような皮膜形成技術によって形成されてもよい。好ましくは、ポリエステル皮膜は押出成形によって形成されるとよい。
【００２５】
ポリエステル皮膜は、好ましくは、１５から２５０μｍの範囲内の厚み、さらに好ましくは、３０から１００μｍの範囲内の厚みを有しているとよい。
【００２６】
亜鉛合金層とポリエステル皮膜からなる皮膜系は、補強要素に優れた耐食性を付与することができる。本発明による皮膜系が補強要素の未被覆の表面、すなわち、切断端部および切欠きの側縁部に対して良好な耐食性を付与することは、判明している。亜鉛合金皮膜はこれらの未被覆の表面を電気防食するものである。この腐食に対する耐性は、亜鉛合金皮膜に形成されたポリエステル皮膜によってさらに改善される。ポリエステル皮膜は、亜鉛合金皮膜に対して優れた付着性を有している。本発明による補強要素の未被覆の表面における耐食性は、亜鉛合金皮膜のみが形成された鋼要素の未被覆の表面の耐食性よりも著しく高くなる。本発明による皮膜系を用いることにより、補強要素の未被覆部を保護するための高価でかつ時間の掛かる処理を省くことができる。
【００２７】
他の実施形態として、補強要素はその端部またはその全長にわたって湾曲または折曲げられていてもよい。
【００２８】
切欠きはどのような形状であってもよい。原理的には、爪の配置に適したどのような形状であってもよい。さらに、切欠きは矩形または三角形の形状であるとよい。あるいは、切欠きは、長手方向に切除することによって得られ、爪が嵌入される１対の当接部を有する凹部であるとよい。
【００２９】
本発明の第２態様によれば、本発明に係るワイパー要素を製造する方法が提供される。本方法は、コアと皮膜系からなる補強要素を準備する工程であって、コアは実質的に平鋼ワイヤであり、皮膜系は亜鉛合金皮膜層とポリエステル皮膜層を備えている工程と、ワイパーブレードを準備する工程と、ワイパーブレードを多数の補強要素によって補強する工程とを含んでいる。
【００３０】
補強要素を準備する上記の工程は、鋼ワイヤを準備する工程と、鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、得られた鋼ワイヤを平坦化する工程と、亜鉛合金皮膜の上面にポリエステル皮膜を形成する工程と、皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程とを含んでいるとよい。
【００３１】
あるいは、補強要素を準備する上記の工程は、実質的に平坦な断面を有する鋼ワイヤを準備する工程と、鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を形成する工程と、前記亜鉛合金皮膜にポリエステル皮膜を形成する工程と、皮膜付き鋼ワイヤを所定の長さに切断する工程とを含んでいてもよい。
【００３２】
補強要素を製造する方法は、補強要素の長手方向の外側に少なくとも１つの切欠きを形成する工程および/または補強要素を折り曲げるか、湾曲させるか、または屈曲させる工程をさらに含むとよい。
【００３３】
好ましくは、切欠きはプレス抜きまたは打抜きによって形成されるとよい。
【００３４】
本発明の第３態様によれば、ワイパーブレードを補強するのに適した細長い要素が提供される。この要素は、コアと皮膜系を備えている。好ましくは、コアは実質的に矩形断面を有する鋼ワイヤからなるとよい。皮膜系は亜鉛合金皮膜とポリエステル皮膜を備えている。亜鉛合金皮膜は鋼コアに形成され、ポリエステル皮膜は亜鉛合金皮膜の上面に形成されている。この要素は未被覆の切断端部を有している。皮膜付き補強要素を固定するために、１つ以上の切欠きが要素に形成される。好ましくは、１つまたは多数の切欠きが要素の長手方向における外側の端部近傍の箇所に形成されるとよい。
【００３５】
以下、本発明を添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【００３６】
【発明の好適な実施例の説明】
図１は本発明による風防ワイパー要素１０の一部を示す斜視図である。図２は図１に示されるワイパー要素の断面図である。ワイパーブレード１２はゴムからなり、そのワイパーブレードに設けられた長手方向に延在する２つの凹部に挿入された２つの補強要素１４によって補強されている。
【００３７】
補強要素は、湾曲した風防ガラスの表面に対応して湾曲可能なゴムの柔軟性を阻害することなく、ゴム製ワイパーブレードを強化している。フレーム１７に固着された取付け爪１６は、ワイパーブレードの上部を部分的に包囲している。爪は、１対の切欠き内に配置されている。この爪は、ワイパーブレードの凹部に挿入された２つの補強要素を互いに向き合う方向に圧縮し、それらの補強要素を固定している。
【００３８】
他の実施例として、ワイパーブレードは、該ワイパーブレードに設けられている中心線に沿って長手方向に延在する１つの凹部に配置された１つのみの補強要素によって補強されている。好ましくは、このような補強要素の長手方向における両側には、切欠きが設けられているとよい。
【００３９】
図３は、本発明による補強要素２０の一部を示している。コアは、０．７０ｍｍの厚みと２．４０ｍｍの幅を有する平鋼ワイヤ３２からなっている。鋼ワイヤは０．５０から０．７０％の範囲内の炭素量を有し、１６００から１８００Ｎ／ｍｍ2の範囲内の引張強度によって特徴付けられている。
【００４０】
皮膜系は、亜鉛−アルミニウム皮膜３４と、この亜鉛−アルミニウム皮膜の上面に形成されたＰＥＴ皮膜３６からなっている。亜鉛−アルミニウム皮膜は、９５％の亜鉛と５％のアルミニウムを含んでいる。亜鉛−アルミニウム皮膜の厚みは６０ｇ／ｍ2である。亜鉛皮膜によって被覆された鋼ワイヤは、押出成型法を用いることによって、ＰＥＴ皮膜が被覆されている。ＰＥＴ皮膜は黒色に着色されている。皮膜系によって被覆された後の皮膜付き補強要素は、０．８０ｍｍの厚みと２．５０ｍｍの幅を有している。
【００４１】
最終的に、皮膜付き要素は所定の長さに切断される。この切断工程の後、切断端部は未被覆の状態にある。切断工程を経た後、亜鉛−アルミニウム皮膜の一部は、未被覆の端部を横切って広がる可能性がある。
【００４２】
長手方向における端縁部には、プレス抜きによって、爪保持用切欠き３８が形成されている。
【００４３】
他の例において、補強要素は、０．９０ｍｍの厚みと７．００ｍｍの幅を有する平鋼ワイヤからなっている。鋼ワイヤは１８５０から２０５０Ｎ／ｍｍ2の範囲内の引張強度を有している。４０ｇ／ｍ2の厚みを有する亜鉛−アルミニウム皮膜は鋼ワイヤに形成され、最終的に、ＰＥＴ皮膜が亜鉛−アルミニウム皮膜の上面に形成されている。皮膜付きワイヤは最終的に１．００ｍｍの厚みおよび７．２０ｍｍの幅を有している。
【００４４】
さらに他の例において、補強要素は、０．７０ｍｍの厚みと４．１０ｍｍの幅を有する平鋼ワイヤからなっている。皮膜系が形成された後、皮膜付きワイヤは、０．８０ｍｍの厚みと４．３５ｍｍの幅を有している。
【００４５】
図４および図５は縁部がプレス抜きされた補強要素の実施例を示している。
【００４６】
前述の補強要素は、以下に述べる方法によって製造される。まず、鋼ワイヤを種々の継続的な工程を経て所定の径まで引き抜く。必要に応じて、継続的な引抜き工程の間に、パテンチング（鋼ワイヤを熱して急冷する処理）のような１つ以上の中間熱処理を挿入してもよい。次いで、溶融めっきによって、鋼ワイヤに亜鉛合金皮膜を被覆する。さらに、この皮膜付きワイヤを圧延して、次工程においてさらに処理される平ワイヤを得る。
【００４７】
平ワイヤに５０μｍの厚みを有するＰＥＴ皮膜を被覆する。最終的に、ワイヤを所定長さに切断し、プレス抜きによって、長手方向における端縁部に切欠き３８を形成する。
【００４８】
補強要素の耐食性を評価するために、この要素に対してＡＳＴＭ−Ｂ１１７またはＤＩＮ−５００２ＳＳに準じる塩水噴霧試験を行った。
【００４９】
未被覆の表面に赤錆が最初に発生するまでの時間を測定した。表１および表２に示される３種類の異なる皮膜付き平鋼ワイヤ、すなわち、ＰＥＴ皮膜が形成された鋼ワイヤからなる第１ワイヤ、亜鉛−アルミニウム皮膜が形成された鋼ワイヤからなる第２ワイヤ、および本発明による皮膜系が形成された鋼ワイヤからなる第３ワイヤについて、比較試験を行った。表１は未被覆の切断端部における耐食性を示し、表２は切欠きの未被覆の側縁部の耐食性を示している。
【００５０】
【表１】
0004680475.tif 000002
【００５１】
【表２】
0004680475.tif 000003
【００５２】
表１および表２から、亜鉛合金皮膜が優れた電気防食効果をワイヤに与えることがわかる。本発明による皮膜系によって被覆された鋼ワイヤは２０００時間塩水噴霧に晒しても、赤錆は発生しなかった。未被覆の表面における耐食性は亜鉛合金皮膜の上面にＰＥＴ皮膜を形成することによって著しく改善することができる。
【００５３】
ポリエステル皮膜と引張部材間の付着性と接合性を評価するための標準試験を以下のように行った。図３に示される亜鉛合金皮膜３４と、その亜鉛皮膜の上面に形成されたＰＥＴ皮膜３６を有する一定長さの鋼ワイヤ３２を試験片として用いた。ワイヤの両側において、ポリエステル皮膜３６を切断用ナイフの鋭利な側を用いて長手方向に沿って約５ｃｍの長さにわたって剥がした。次いで、ポリエステル皮膜３６を切断用ナイフの鋭利ではない側によってわずかに浮き上がらせた。最終的に、ポリエステル皮膜を鋼ワイヤから引き剥がすように指で引っ張った。ポリエステル皮膜の付着性と接合性に対する評価は、以下の観察基準に基づいて行った。
【００５４】
【表３】
0004680475.tif 000004
【００５５】
試験に供した引張部材はすべて０、１、または２の格付けを有していた。その結果、ポリエステル皮膜と金属との間には強力な付着性があることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による２つの補強要素を有するワイパーブレードからなるワイパー要素を示す図である。
【図２】  図１に示されるワイパー要素の断面図である。
【図３】  ワイパーブレードを補強するのに適した要素の部分斜視図である。
【図４】  補強要素の他の実施例を示す図である。
【図５】  補強要素のさらに他の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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