KR100357573B1 - 와이퍼 부상량 측정방법 - Google Patents

Abstract

와이퍼 부상량 측정방법이 개시된다. 개시된 와이퍼 부상량 측정방법은, (a) 차량의 윈드 실드의 글라스 전면에 설치되어 상기 글라스상의 빗물을 제거하기 위한 와이퍼의 블레이드 일단부에 소정 반사물질을 코팅하는 단계와; (b) 상기 윈드 실드의 내주면에 상기 블레이드 측으로 레이저광이 주사되도록 레이저 변위계를 설치하는 단계와; (c) 무풍 조건에서 기준 변위량을 설정하기 위해 윈드 실드 전면에 테이프 부재를 부착하는 단계와; (d) 상기 레이저광을 주사하여 변위량 신호를 기록하는 단계와; (e) 상기 와이퍼의 블레이드를 작동하여 상기 기준 변위량이 동일한지를 비교하는 단계와; (f) 주행 조건에서 상기 와이퍼를 작동시켜 레이저 신호를 기록하는 단계와; (g) 상기 기록된 기준 변위량과 상기 단계 (f)에서 기록된 레이저 신호의 변위량을 비교하여 그 차이를 구하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 와이퍼의 부상량을 미세하게 측정할 수 있다.

Description

와이퍼 부상량 측정방법{METHOD FOR MEASURING THE LIFT AMOUNT OF A WIPER}

본 발명은 와이퍼(wiper) 부상량 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와이퍼의 부상량을 정확히 측정하여 이를 와이퍼의 품질 개선에 활용할 수 있도록 하는 와이퍼 부상량 측정방법에 관한 것이다.

와이퍼는 윈드 실드, 리어 윈도, 사이드 윈도, 사이드 미러, 헤드 램프 등에 묻은 눈, 비 또는 흙탕물 등을 닦아내는 것으로, 보통 와이퍼라고 하면 윈드 실드 와이퍼를 가리키는 것이 일반적이고, 이하에서도 윈드 실드를 일예로서 설명하기로 한다.

한편, 차량의 고속 주행시 와이퍼가 풍압에 의하여 윈드 실드 표면으로부터 떠오르는 현상인 고속부상(wiper lifting)이 발생한다. 이를 극복하기 위해 고성능 자동차에서는 와이퍼를 누르는 압력을 높이거나, 와이퍼에 휜(fin)을 부착하여 풍압을 제한하는 방법으로 와이퍼 부상을 방지한다.

이와 같은 와이퍼의 부상량을 측정하기 위한 측정 기술은 현재로서는 없는 실정이며, 다만 와이퍼의 텐션(tension) 측정을 통하여 윈드 실드와의 접촉력을 강화시키는 시험방법은 있다.

와이퍼의 텐션 측정방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 와이퍼(10)의 아암(11)에 설치된 스프링(미도시)의 복원력을 측정하여 와이퍼(10)가 윈드 실드의 글라스(20)를 누르는 힘으로 환산한다. 이러한 와이퍼(10)의 텐션 측정방법은 와이퍼(10)의 블레이드(12)에 작용하는 합력을 측정하는 데에는 유효하나, 와이퍼(10)의 작용은 글라스(20)에 맺힌 빗방울을 제거하여 운전자 및 탑승객의 전방 시계를 확보하는 것이 주요 목적이기 때문에 전체적으로 와이퍼(10) 성능이 부족한 것도 문제이지만 국소 영역의 와이퍼(10) 성능이 부족하여도 와이퍼(10) 본래의 기능을 상실하게 된다. 즉, 와이퍼(10)는 차량의 저속이나 고속 영역에서 동일한 성능을 발휘해야 하는데 주로 고속 주행시 와이퍼(10)의 부상 문제가 발생하게된다.

한편, 차량의 고속 주행시 와이퍼(10)는 윈드 실드를 매우 빠른 속도로 지나가는 유동에 의해 전체적으로 양력이 발생하고, 와이퍼(10)의 블레이드(12)에는 양력이 불균일하게 하여 와이퍼(10)의 아암(11) 및 블레이드(12) 부상을 초래하게 된다.

이러한 와이퍼(10)의 부상은 블레이드(12)가 윈드 실드에 일정한 눌림량(overlap)을 지속적으로 유지할 경우에는 와이퍼(10)의 기능 및 성능을 그대로 유지하기 때문에 문제가 되지 않는다.

다만, 블레이드(12)는 그 길이 방향에 대하여 국소 부분이 변형되어 들뜸(A)이 발생하게 되어 예컨대 빗물 등의 제거가 원활하게 일어나지 않는다. 그리고 블레이드(12)의 들뜸은 글라스(20)와의 눌림량 부족으로 매우 얇은 수막 형태가 나타나는 현상은 전술한 바와 같은 텐션 측정방법으로는 측정이 불가능하다.

그리고 와이퍼(10)의 성능을 시험하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 노즐장치로서 윈드 실드에 빗물처럼 물을 방사하고, 직접 와이퍼(10)를 구동한다. 이때 와이퍼(10)가 구동하면서 윈드 실드가 닦이는 현상을 눈으로 파악하거나, 사진을 촬영한다. 이와 같은 방법으로 와이퍼(10)의 작동 능력 즉, 성능을 파악하여 이를 개선에 반영하게 된다.

그런데, 와이퍼(10)의 시험시 차량을 주차한 상태에서 물을 분사하고, 와이퍼(10)를 작동하기 때문에 실제 조건과는 다른 상태이고, 차량의 실제 주행시 특히 고속 주행시에는 전술한 바와 같이 와이퍼(10) 부상과 같은 들뜸 현상이 발생하며,이 들뜸 현상은 와이퍼(10)의 성능을 판정한다. 그리고 전술한 바와 같이 육안에 의한 와이퍼(10) 성능 판정으로는 성능 평가가 거의 불가능하다.

다만, 비가 오는 날 주행중 와이퍼(10) 성능을 일시적으로 평가하나, 이 또한 전술한 육안 검사 이상의 성능 평가가 이루어지기는 어렵다.

상술한 바와 같이 종래의 와이퍼(10) 부상 및 와이퍼(10) 성능 시험방법은 와이퍼(10)의 전체적인 성능을 점검하는 데는 타당성이 있으나, 와이퍼(10)의 고유한 기능 및 와이퍼(10)의 빗물 제거 등의 성능을 높이는 데에는 한계가 있다. 즉, 국소 영역 및 블레이드(12)의 직접적인 성능을 평가하지 못한다. 왜냐하면, 이와 같은 간접적인 측정방법은 와이퍼(10)에 대한 전반적인 정보를 갖고 있지 못하기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 와이퍼 부상량을 정확하게 측정하여 와이퍼의 성능 개선에 반영할 수 있도록 하는 와이퍼 부상량 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 와이퍼를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 와이퍼 부상량 측정방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 플로우 챠트.

도 3 및 도 4는 와이퍼 부상량을 측정하기 위한 시스템의 구성 및 설치 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 와이퍼 부상량 측정방법을 나타낸 개략적인 신호도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30. 글라스 40. 와이퍼

41. 블레이드 51. 레이저 변위계

52. 레코더 53. 신호 분석기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 와이퍼 부상량 측정방법은, (a) 차량의 윈드 실드의 글라스 전면에 설치되어 상기 글라스상의 빗물을 제거하기 위한 와이퍼의 블레이드 일단부에 소정 반사물질을 코팅하는 단계와; (b) 상기 윈드 실드의 내주면에 상기 블레이드 측으로 레이저광이 주사되도록 레이저 변위계를 설치하는 단계와; (c) 무풍 조건에서 기준 변위량을 설정하기 위해 윈드 실드 전면에 테이프 부재를 부착하는 단계와; (d) 상기 레이저광을 주사하여 변위량 신호를 기록하는 단계와; (e) 상기 와이퍼의 블레이드를 작동하여 상기 기준 변위량이 동일한지를 비교하는 단계와; (f) 주행 조건에서 상기 와이퍼를 작동시켜 레이저 신호를 기록하는 단계와; (g) 상기 기록된 기준 변위량과 상기 단계 (f)에서 기록된 레이저 신호의 변위량을 비교하여 그 차이를 구하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (a)에서, 상기 반사물질의 코팅은, 알루미늄의 분말과 소정의 접착제를 혼합하여 이를 분무하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 와이퍼 부상량 측정방법을 순차적으로 나타낸 플로우 챠트가 개략적으로 도시되어 있고, 도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 측정방법을 실현하기 위한 시스템의 구성도가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 와이퍼 부상량 측정방법은 우선, 차량의 윈드 실드의 글라스(30) 전면에 설치되어 상기 글라스(30)상의 예컨대, 빗물을 제거하기 위한 와이퍼(40)의 블레이드(41) 일단부에 소정 반사물질(미도시)을 코팅한다.(단계 110)

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 글라스(30)의 내주면에 상기 블레이드(41) 측으로 레이저광이 주사되도록 레이저 변위계(51)를 설치한다.(단계 120)

그리고 무풍 조건에서 기준 변위량을 설정하기 위해 글라스(30) 전면에 테이프 부재(미도시)를 부착한다.(단계 130)

이어서, 상기 레이저광을 주사하여 변위량 신호를 기록한다.(단계 140) 여기서, 상기 변위량 신호의 기록은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 변위계(51)와 신호가 기록될 수 있도록 연결된 레코더(recorder)(52)에 기록한다.

상기 와이퍼(40)의 블레이드(41)를 작동하여 기준 변위량이 동일한지를 비교한다.(단계 150)

그리고 주행 조건에서 와이퍼(40)를 작동시켜 레이저 신호를 레코더(52)에 기록한다.(단계 160)

기록된 기준 변위량과 상기 단계 160에서 주행 조건에서 기록된 레이저 신호의 변위량을 비교하여 그 차이를 구한다.(단계 170) 여기서 구한 차이가 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 와이퍼(40)의 블레이드(41)의 부상량(d)이 된다.

한편, 상기 단계 110에서 반사물질의 코팅은, 알루미늄의 분말과 소정의 접착제를 혼합하여 이를 분무함으로서 이루어진다.

그리고 상기 단계 120에서, 상기 레이저광은 상기 글라스(30)에 수직한 방향으로 주사된다. 즉, 상기 레이저 변위계(51)를 글라스(30)의 곡률을 고려하여 이 글라스(30)의 내주면에 레이저광이 수직으로 입사되도록 설치하는 것이다.

이와 같이 레이저광이 수직으로 입사될 수 있도록 상기 레이저 변위계(51)에 소정의 접착제(61)를 부착한 후, 상기 접착제(61)에 의해 고정되도록 한다.

상기 단계 130에서, 상기 테이프 부재의 부착은 와이퍼(40)가 지나는 글라스(30) 전면에 부착한다.

한편, 도 3에서 설명되지 않은 참조부호 B는 전술한 바와 같은 수막이 발생한 형태를 개략적으로 나타낸 것이다. 이는 본 발명에 따른 방법에 의해 수막 두께 정도의 와이퍼(40) 부상량(d)까지도 측정할 수 있음을 나타낸다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 와이퍼(40) 부상량 측정방법은, 상기 레이저 변위계(51)에서 조사되는 레이저광의 송신파와 수신파의 시간 차이를 이용하여 거리를 계산하는 것으로, 이러한 레이저광의 송신파와 수신파의 시간 차이는 와이퍼(40) 부상량(d)과 비례하기 때문이다.

따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 측정의 원리는 신호의 최대 변위 차이로 부상량을 계산할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명에 따른 와이퍼(40) 부상량 측정방법에 이용된 레이저 변위계(51)는 이 레이저 변위계(51)가 가지고 있는 고유 기능 그대로 활용되고, 기타 다른 시스템 장비도 일반 계측기의 신호 처리와 동일한 방법을 이용한다.

그리고 레이저광이 유리와 같은 매질을 통과할 때 굴절로 인한 레이저 송신 및 수신이 불가능한 점을 해결하고, 와이퍼(40)의 블레이드(41)와 같이 레이저 반사 면적이 매우 협소하여 측정이 어려운 점을 간단한 반사 원리를 이용하여 레이저 변위계(51)의 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 하였다.

또한 블레이드(41)는 물론 와이퍼(40)의 아암(11; 도 1 참조) 등의 소정 위치에서의 와이퍼(40) 부상량을 측정할 수 있다.

그리고 상기 글라스(30)의 굴절에 의한 레이저광의 송신 및 수신이 가능토록 3차원 곡면을 가진 글라스(30)면에 수직하게 레이저 변위계(51)를 설치하는 것이다. 이러한 글라스(30)의 3차원 곡면에 수직하게 설치하기 위해서는 레이저 변위계(51)의 송수신부가 수직하게 글라스(30)면에 밀착되게 설치한다.

도 4에 도시된 바와 같이 레이저 변위계(51)의 둘레를 일정한 두께를 갖고 고무재의 접착제(61)를 부착하고 이를 글라스(30)면에 밀착되게 부착하여 레이저 변위계(51)의 자중에 의한 진동 및 차체 진동이 발생하지 않도록 한다.

그리고 와이퍼(40)의 블레이드(41)의 경우, 반사면은 블레이드(41)의 단부에서만 형성되고 실제 와이퍼(40)가 작동할 경우 블레이드(41)의 단부는 글라스(30)면과의 마찰에 의해 진행 방향과 반대로 휘어진다. 즉, 반사면이 넓어지는 효과가 있을 것 같으나, 실제로는 블레이드(41)의 단부의 휨에 의해 레이저광의 반사 경로는 수신 센서와는 다른 방향으로 진행되어 수신파가 감지되지 않는다.

이러한 이유로 블레이드(41)의 단부에 소량의 반사물질을 코팅하는 것이다. 이 반사물질은 육안으로 식별할 정도의 미세한 입자로 레이저광과 충돌할 경우, 여려 방향의 경로를 가진 반사파를 보낼 수 있고, 반사파의 일부가 수신될 경우 변위를 측정할 수 있다. 특히 상기 반사물질은 전술한 바와 같이, 상기 블레이드(41)의 재질 특성에 영향을 주지 않는 알루미늄 분말과 접착제의 혼합제로 이루어진다.

그리고 신호분석은 도 4에 도시된 바와 같이 신호분석 및 그래픽 처리 소프트웨어가 내장된 신호 분석기(53)에 의해 이루어지며, 도 5에 도시된 바와 같이 시간에 따른 변위량의 변화 신호를 이용한다. 신호에서 가장 중요한 것은 기준이 되는 신호를 검출하여 부상량의 변화가 발생하는 지를 비교 또는 검증한다. 즉, 와이퍼(40)의 부상이 일어나지 않은 조건에서는 변위량이 기준값(a)과 동일한 신호가나와야 한다.

여기서, 동일한 신호가 나오지 않는 다는 것은 레이저 변위계(51)의 설치가 잘못된 것으로 다음과 같이 기준값(a)의 설정 및 검정을 한다. 먼저, 기준값(a)을 설정할 때에는 전술한 바와 같이 블레이드(41)가 지나는 글라스(20)면에 테이프 부재를 밀착시켜 레이저 변위계(51)의 신호를 검출한 후 상기 테이프 부재를 제거한다. 그리고 와이퍼(40)를 작동시켜 기준값(a)과 동일한 값(b)이 검출되는 지 확인하고, 기준값(a) 이 기준값(a)과 동일한 값(b)의 검증 단계는 무풍 조건에서 실시한다. 따라서 b값과 주행시 와이퍼 작동할 때 검출된 변위량의 값(c)과 비교하여 부상량(d)을 구한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 와이퍼 부상량 측정방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

와이퍼 아암의 부상량 및 블레이드 및 아암 등 부위별로 변위량을 측정할 수가 있어 와이퍼의 적정 스프링 계수를 구하는데 활용할 수 있고, 전술한 바와 같이 와이퍼 부상은 블레이드가 글라스면에서 전체 또는 국소부위가 밀착되지 않는 현상이므로 임의의 블레이드 위치에서 부상량을 측정할 수 있다.

그리고 종래에는 블레이드의 미세한 들뜸에 대해서는 측정이 불가하였으나, 블레이드 부상량을 미세한 수막 두께 정도까지도 측정할 수 있다.

또한 실차 주행 또는 풍동에서 모두 적용이 가능하고, 와이퍼 설계를 위한 기준 데이터를 제공하므로 와이퍼의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. (a) 차량의 윈드 실드의 글라스 전면에 설치되어 상기 글라스상의 빗물을 제거하기 위한 와이퍼의 블레이드 일단부에 소정 반사물질을 코팅하는 단계와;

   (b) 상기 윈드 실드의 내주면에 상기 블레이드 측으로 레이저광이 주사되도록 레이저 변위계를 설치하는 단계와;

   (c) 무풍 조건에서 기준 변위량을 설정하기 위해 윈드 실드 전면에 테이프 부재를 부착하는 단계와;

   (d) 상기 레이저광을 주사하여 변위량 신호를 기록하는 단계와;

   (e) 상기 와이퍼의 블레이드를 작동하여 상기 기준 변위량이 동일한지를 비교하는 단계와;

   (f) 주행 조건에서 상기 와이퍼를 작동시켜 레이저 신호를 기록하는 단계와;

   (g) 상기 기록된 기준 변위량과 상기 단계 (f)에서 기록된 레이저 신호의 변위량을 비교하여 그 차이를 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 부상량 측정방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서,

   상기 반사물질의 코팅은, 알루미늄의 분말과 소정의 접착제를 혼합하여 이를 분무하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 부상량 측정방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,

   상기 레이저광은 상기 윈드 실드에 수직한 방향으로 주사되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 부상량 측정방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,

   상기 레이저 변위계는 상기 레이저 변위계의 일측에 소정의 접착제를 부착한 후 설치되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 부상량 측정방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 단계 (c)에서,

   상기 테이프 부재의 부착은, 상기 와이퍼가 지나는 상기 윈드 실드 전면에 부착하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 부상량 측정방법.