Windshield Wiper
背景
フロントガラスのワイパーは、ドライバーが道路を遮るものがないように車のフロントガラスを掃除するために使用されます。乗用車の一般的なワイプ角度は約67度です。ブレードの長さは12〜30インチ（30〜76 cm）で、長さは2インチ（5 cm）ずつ増加します。
歴史
ワイパーの歴史は、自動車の発明から始まりました。ほとんどの輸送車両にはワイパーがありませんでした。馬車やトラックは低速で移動し、運転手や乗客を保護したり、防風林として機能したりするためにガラスは必要ありませんでした。
最初のワイパーはブラシでした。発明者JHアプジョンは、1903年に、垂直板ガラスのフロントガラス上で2つのブラシを上下に動かす方法を考案しました。同じ年、メアリーアンダーソンは、運転手がフロントガラスの内側にあるレバーを動かすと雨をフロントガラスから吹き飛ばすスイングアームを考案しました。車両。アンダーソンは1905年に機械式ワイパーの発明の特許を取得し、1913年までに標準装備になりました。自動車の必需品や付属品に電力を供給するために電気モーターはまだ使用されておらず、アンダーソンのデバイスには欠点がありました。別の電源がない場合、ドライバーは片手でレバーを動かす必要がありました。ドライバーのもう一方の手は、（ホイールまたはステアリングティラーのいずれかで）車を操縦し、車の床またはランニングボードの運転席側の外側に立っているスティックに取り付けられたギアシフトとブレーキグリップを操作しました。
1905年に、ワイパーのクリーニングツールとしてゴムストリップがブラシに取って代わりました。残念ながら、運転中にフロントガラスを拭くという危険な必要性は1917年まで解消されませんでした。解決策は、電気モーターを使用して、長いゴムブレードを備えた1つのワイパーを後ろに動かすことでした。前後に。ハワイの歯科医であるオーマンドウォール博士は、ワイパーが車のボンネットの上に半円形または虹の形で弧を描くように、フロントガラスの上部中央に電気モーターを配置することによって自動ワイパーを発明しました。ワイパーは、1912年に電気スターターが開発された後、自動車の最初の電気機器の1つでした。1930年以前の自動車のほとんどのワイパーは、ペアになってフロントガラスの上部から吊り下げられていました。電気システムがより複雑になるにつれて、それらはフロントガラスのベースに移動されました。
フロントガラスのオン/オフレバーにフロントガラスウォッシャーが追加され、これらにはフロントガラスの前にスプレーノズル、エンジンルーム内のウォッシャー液用のタンク、およびこれらの操作を調整するための電気接続が必要でした。 1962年、ボブカーンズは、ドライバーが変更できる間隔と速度を備えた断続的なワイパーを発明しました。電気部品を操作、調整、調整するためのヒューズと回路ブレーカーを備えた電子システムの出現により、より多様なワイパーの可能性が広がりました。ワイパーは1980年代にヘッドライトに追加され、照明とワイパーシステム間の接続が必要になりました。 1990年代には、フロントガラスにマイクロセンサーが組み込まれ、フロントガラスの雨を検出し、ワイパーを作動させ、雨量に応じて速度と断続的な使用を調整しました。
原材料
製造業者は、アルミニウムと鋼、ゴム製ブレード、リンケージ用のプラスチックブッシング、およびモーターから部品を製造することを専門とする会社からすべての部品を購入します。フロントガラスワイパーとフロントガラスワイパーシステム（モーター付き）は異なるアセンブリです。両方を製造しているメーカーもあれば、ワイパーのみを製造しているメーカーもあります。
ワイパーを動かす接続リンクとドライブリンク、およびピボットは、亜鉛メッキ鋼でできています。亜鉛メッキは、鋼を腐食から保護するために鋼に亜鉛コーティングを施すプロセスです。海洋産業で使用されるボートや車両のドライブアームは、塩水による損傷に耐えるステンレス鋼で作られています。ワイパーサスペンションと爪も亜鉛メッキ鋼です。亜鉛メッキ亜鉛コーティングは、コーティングされていない鋼よりも塗装が簡単です。スチールは、ワッシャー、ネジ、ナット、スプリング、ブラケットなどのワイパーの小さな部品の材料でもあります。
ブレードフレームはアルミ製です。ブレードは天然ゴムまたは合成コンパウンドで作られています。一部のゴムブレードは、拭き取りエッジ（スキージの表面）の柔らかいゴムと、ブレードの残りの部分の拭き取りエッジをサポートする固いゴムの複合材です。
フロントガラスのワイパーの部品を構成する他の材料は、ピボットのワッシャー用のゴムと、リンケージの部品を接続するための穴を裏打ちするプラスチックのブッシングです。ワイパーサスペンションは通常、黒く塗られています。ワイパーメーカーがワイパーシステムも構築している場合、モーターは下請け業者から購入します。モーターはスチール製のハウジングに収められており、銅線で巻かれた永久磁石モーターが含まれています。各ハウジングには、車両の一部である電線への接続があり、ワイヤーハーネスはワイパーの操作に固有に提供されています。各モーターには、モーターが制御するシステムの高度さに応じて、1つまたは複数の電子回路も含まれています。
デザイン
フロントガラスのワイパーは、フロントガラスから水を取り除くように設計および製造されています。ほとんどの車にはフロントガラスに2つのワイパーがあり、リアウィンドウに1つ、各ヘッドライトに1つある場合があります。車外から見えるワイパーパーツは、ラバーブレード、ブレードを保持するワイパーアーム、スプリングリンケージ、ワイパーピボットのパーツです。ワイパー自体には、ワイパーの下にある小さな腕である圧力ポイントまたは爪と呼ばれる最大6つの部分があります。爪は、ブレードの背面に沿ってワイパーからの圧力を分散します。これは、ワイパーがビームであり、爪がサスペンションコンポーネントであるサスペンションシステムを備えた平均台として説明されています。爪はフロントガラスに対してブレードを曲げたままにして、ブレード全体に沿ってガラスをきれいにするために均一な圧力を分散させます。より多くの爪は通常、圧力をよりよく分散し、大きなまたは高度に湾曲したフロントガラスに適しています。
ゴムはブレードのなじみのある部分ですが、ブレードには実際にはブレードフレームと呼ばれる金属ストリップが含まれており、フレームの長さに沿ってスロットがあり、フレームに交換用の穴があります。交換用の穴は、ラバーブレードをリフィルと交換するためのアクセスを提供します。アルミフレームの刃も一体で交換できます。
標準の2つのワイパーは通常、運転席側に1つ、乗客の視界を横切って移動するフロントガラスの中央近くに1つ配置された、単一モーターのタンデム方式として動作します。ワイパーはピボットに固定されています。ワイパーとピボットは、コネクティングリンクと呼ばれる長いロッドの両端のブラケットに取り付けられており、モーターからの力がコネクティングリンクのドライバー側を押すと、もう一方のワイパーが移動します。接続リンクは、ワイパーモーターの近くにあるドライブリンクと呼ばれる別の長いロッドに取り付けられています。細いスプリングリンケージがピボットをドライブリンクに結び付けて、ワイパーを静止位置またはパーク位置に戻し、ワイパーをフロントガラスの近くに抱き締め、リンクが損傷した場合は車に取り付けたままにします。
モーターとドライブリンクの間には、カム（別の短いロッド）とピボット、ギア出力シャフト、およびウォームギアで構成されるリンケージシステムが、ドライブアームに供給されるモーターの力を制御します。ウォームギアは、トルク（力）を増やしながらモーターの速度を遅くします。ギアにより、小さなモーターがガラスを横切ってブレードを動かすのに十分な力を生み出すことができます。この説明は、単一のモーターを使用して両方のワイパーを駆動することに基づいています。 1つのモーターが各ワイパーに電力を供給する場合、いわゆるユニット化されたモーターシステムで2つのワイパーを一緒に移動するには、より多くのリンクが必要です。
この倍増した力は、ブレードが両方で停止するのを加速するために必要です 
ワイパーシステム。ガラスに対するゴムの摩擦に抵抗し、ガラスの汚れに対するゴムの摩擦に抵抗し、フロントガラスへの風圧に対抗するために、それらの動きの終わり。
タンデム方式が最も一般的です。これは、ブレードがフロントガラス上にオーバーラップするクリアエリアを生成し、ドライバーの前で最大のオーバーラップが発生するためです。 2つのブレードを使用する反対のスキームは、フロントガラスの両方のブレードが車の側面に向かっている状態から始まり、両方のブレードがフロントガラスの中心に向かって回転するときにブレードが重なります。フロントガラスの中心から弧を描くようにスイングするシングルワイパーも使用されています。シングルアーム制御のワイパーは最も複雑です。ガラス越しにスイープすると、ワイパーアームは車の側面に向かって伸び、フロントガラスの中央をまっすぐ上に向けると再び引っ込みます。タンデムおよび対向動作方式の2つのワイパーとシングルワイパー方式の1つのワイパーはそれぞれ、単一の半径を持つ円弧を形成するため、ラジアルアームワイパーと呼ばれます。シングルアーム制御のワイパーは、複数の半径のアークを生成します。
電気モーター、ウォームギア、ギアシャフト、カム、ドライブリンク、およびピボットは、ダッシュの下側に組み込まれています。接続リンクとワイパーピボットは、フロントガラスの下とトリムモールディングの後ろにあります。押し下げワイパーと呼ばれるワイパーも、使用されていないときは成形品の後ろに置かれます。押し下げられていないワイパーは、静止時でもフロントガラスのトリムモールディングの上にあり、車の外や客室から見ることができます。車室内では、ワイパーのオン/オフレバーは通常ステアリングコラムに取り付けられています。ワイパーがオンになると、ワイパーモーター内の電子回路がワイパーを始動します。ワイパーがオフになると、回路はワイパーモーターへの電力を停止します。ワイパーの断続的な動作は、基本的に、回路も調整するワイパーモーターの短いオン/オフ期間です。
製造
プロセス
- ワイパーメーカーは、下請け業者から提供された大量の材料を扱っています。材料を受け取ると、受け取り側の検査官は部品の種類と数量が正しいことを確認し、在庫を作成して部品を保管します。
- 作業者は、各ワイパーのピボットシャフトを組み立てることから始めます。ピボットシャフトは、ワイパーアームをしっかりと保持しながら、設計ワイパー角度を回転およびスイープできるようにする一連のファスナーとスペーサーで構成されています。シャフトアセンブリには、ピボットシャフト自体と、（小さな接続リンクの近くの端からシャフトの先端まで）ゴムワッシャー、金属ワッシャー、ナット、ナットキャップ、刻み付きドライバー、ワッシャー、および袋ナットが含まれます。刻み付きドライバーは、アタッチメントをつかむ側面に隆起があるタイプのナットです。ワイパーアームは刻み付きドライバーに取り付けられ、シャフト上の位置からずれないようにします。ワッシャーとドングリナットがアームをシャフトに保持します。次に、ピボットシャフトがワッシャーとスプリングクリップで小さな接続リンクに取り付けられます。ピボットとリンクの設計に応じて、シャフトをリンクに取り付けるときに、ピボットシャフトのピンを3つのピン位置のいずれかに挿入できます。
- シングルアームワイパー方式の場合、U字型の亜鉛メッキ鋼製ブラケットが、2本のシャフトネジで唯一のピボットシャフトの小さな接続リンクに固定されます。ブラケットのもう一方の端は、後でドライブリンクに取り付けられます。 2つのワイパーを備えたスキームの場合、助手席側のワイパー用の小さな接続リンクは、シャフトネジで長い接続リンクの端にブラケットで結合されます。同様に、運転席側ワイパー用の小さな接続リンクにブラケットを取り付け、長い接続リンクの反対側の端に取り付けます。後で、この端もドライブリンクに接続されます。
- ドライブリンクは、次のステップでモーターに接続されます。ウォームギア減速などのリンケージを備えたモーターは、ベンダーから提供された在庫品であり、ワイパーシステムの製造元は変更を加えていません。ドライブリンクは、ワイパーが正しくスイープするだけでなく、車のモールディングの下の正しい位置に駐車できるように、ギアシャフトの端にあるカム（ドライブアーム）に正確に固定する必要があります。カムとドライブリンク間の接続は、ミラーブラケットと呼ばれる別のブラケットを使用して固定されます。
- ドライブリンクとカムおよびモーターの間の角度を設定するには、モーター、カム、ミラーブラケット、およびドライブリンクをダイセット内に配置します。ダイセットは、4つのパーツに合わせた領域を備えたスチール製の輪郭のようなパターンです。ワイパーシステムメーカーは、取り付け用のさまざまな角度のダイセットのコレクションを持っています
タンデムシステムモーター。モーターへのドライブリンク。ブラケットは、ネジのセットでドライブリンクに取り付けられます。次に、ブラケットがカムに取り付けられます。 - 角度を設定したら、カムがドライブシャフトに適合しているかどうかをチェックします。カムとドライブシャフトの間にスペーサーワッシャーが（必要に応じて）追加され、2つはモーターナットとネジのセットで接続されます。シングルワイパー方式の場合、単一の小さなリンクとピボットを備えたブラケットがドライブリンクにねじ込まれます。ワイパーが2つあるスキームの場合、運転席側のピボットと小さな接続リンクもサポートする長い接続リンクの端にあるブラケットがドライブリンクに固定されます。
- ワイパーシステムを組み立てる最後のステップでは、スプリングで作られたリンケージを追加して、各ピボットシャフトをドライブリンクに接続します。ワイパーアームとブレードはピボットに接続されています。モーターのスターターもパーク位置に移動し、ワイパーはパーク位置に配置されます。
- お客様がワイパーシステムを購入している場合は、アクセサリが含まれている場合があります。ウォーターボトル、チューブ、ダッシュボードのコントロールを備えたワッシャーのシステムは、最も一般的なアクセサリセットです。ワッシャーコントロールとワイパー用の他の電気接続を備えたワイヤーハーネスは、モーターに付属しています。
- 完成したワイパーは、以下に説明するように最終的な品質管理検査を受け、梱包エリアに移されます。注文したアイテムに応じて、ワイパー、モーターシステム、およびアクセサリで構成される各セットには、操作、メンテナンス、および返品に関する情報が同梱されています。
顧客が複数のアイテムを注文した場合、別々の箱は一緒に束ねられ、輸送用カートンに梱包されます。
品質管理
組み立て中、作業者は作業中の部品の状態を観察しますが、彼らの唯一の特定の品質管理活動は、モーターをオンにして始動することを確認し、モーターの音を聞いてモーターの動作をチェックすることです。パフォーマンス。
最後の検査は、アセンブリが完了し、ワイパーとシステムが梱包される前に実行されます。製造責任者または最終品質管理検査官は、アセンブリの全体的な外観を確認し、ワイパーがスイープに対して正しいサイズと角度になっていることを確認し、アセンブリがパーク位置にあることを確認します。ディレクターまたは検査官は、正しいアクセサリをアセンブリに梱包する準備ができていることも確認します。
副産物/廃棄物
トリミングや不良品、破損部品からの少量の鉄鋼やアルミニウムのスクラップはビンに集められ、サルベージディーラーに販売されます。サルベージディーラーは、スクラップを溶かしてリサイクルする金属メーカーに販売します。受け取った部品からの梱包も回収され、リサイクルされます。
未来
2002年現在、自動車やその他の車両の変化、技術の向上、消費者の需要により、ワイパーとワイパーシステムは進化しています。ワイパーブレードの長さは最大30インチ（76 cm）で、フロントガラスを掃除するときに抵抗が大きくなります。フロントガラス用の暗視スクリーンは開発中であり、これらはまた抵抗を増加させ、ワイパーに必要な寸法を変更します。ブレードは、氷や雪を防ぐためにブレードの周りにフィットするいわゆる「ブーツ」と、オイルやワックスが付着して老化するのを防ぐためにブレードのスキージエッジに焦げ付き防止コーティングを施すことで、ますます柔軟なゴムで改良されています。
モーターシステムの電圧も上昇しており、より長いワイパーやより多くのアクセサリに電力を供給しています。エンジニアは、ワイパーシステムを開始および停止するためにドライバーによるアクションを必要としない完全に自動化されたシステムを調査しています。発明者は、たとえば、1990年代後半に利用可能になった雨検知センサーの機能が広がり、ワイパーが汚れたフロントガラスを雨なしで掃除するように促すことを期待しています。フロントガラスのワイパーは、最も信頼性の高い自動車用デバイスの1つです。ワイパーシステムの設計寿命は、150万ワイパーです。
詳細情報
本
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ジリアン S. ホームズ
製造プロセス