KR100444019B1 - 와이퍼 블레이드 교환시기 알림 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이퍼 구동모터의 회전력을 받아 정역회전하는 구동기어에 의해서 구동되어 자동차의 윈드실드의 표면을 와이핑하는 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 와이퍼 구동모터의 정역회전에 의해서 회동하는 와이퍼 구동기어의 회전수를 측정하는 회전수 감지부; 자동차의 외기 온도를 측정하는 온도 감지부; 그리고 상기 회전수 감지부 및 온도 감지부로부터 구동기어의 회전수 및 외기 온도의 정보를 입력받아 와이퍼 블레이드의 등가 회전수를 구한 후, 상기 등가 회전수가 미리 설정된 회전수 기준값 이상인지를 판단하여 조건이 만족되는 경우 경고장치에 신호를 전송하는 제어부로 구성되어 구동기어의 회전수 및 외기온도를 기초로 하여 정확한 와이퍼 블레이드의 마모상태를 측정하여 운전자에게 와이퍼 블레이드 교환시기를 알려줌으로써 불필요한 비용 낭비를 방지하고 안전상의 문제없이 최적의 시야를 확보할 수 있도록 한다.

Description

와이퍼 블레이드 교환시기 알림 장치 및 그 방법{System Informing Wiper Blade Exchange-Time and Method thereof}

본 발명은 자동차용 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이퍼 장치에서 구동모터의 회전력을 와이퍼 블레이드가 장착된 와이퍼 암에 전달하는 구동기어의 회전수를 기초로 하여 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 전면에는 주행 중에 전방에서 불어오는 바람이나 빗물의 유입을 막기 위해 윈드실드가 형성되어 있다. 상기 윈드실드에는 윈드실드 표면에 쌓이는 먼지나 흙, 또는 눈이나 비 등의 이물질을 제거하여 전방 시야를 확보하기 위해서 와이퍼 장치를 구비하고 있다. 도 1에서 도시한 바와 같이 와이퍼 장치는 구동부(1)와, 구동부(1)에 의해서 작동되어 일정한 각도로 회동하는 와이퍼 링크(2)와 이에 연결된 와이퍼 암(3), 그리고 상기 와이퍼 암(4)에 부착되어 윈드실드 표면의 이물질들을 제거하는 와이퍼 블레이드(4)로 구성된다.

상기 와이퍼 장치의 구동부(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 운전자가 와이퍼 스위치를 온 시키면 정역회전하는 구동모터(10), 구동모터의 회전축(12)에 고정 설치된 워엄(13), 상기 워엄(13)과 치합되어 워엄(13)의 정역회전에 따라 정역회전하는 워엄휠로 특정되는 구동기어(14)로 구성된다. 상기 구동기어(14)는 와이퍼 링크(2)와 연결되며, 정역회전에 의해서 와이퍼 링크(2)를 연동시키게 된다. 이에 따라 와이퍼 링크(2)에 연결된 와이퍼 암(3)이 일정한 범위 내의 각도로 연동되어 와이퍼 블레이드(4)가 윈드실드의 표면을 와이핑하게 된다.

와이핑시 윈드실드 표면과 접촉하는 부분인 와이퍼 블레이드(4)는 러버(고무)로 만들어지며, 윈드실드의 표면과 미끄럼접촉하게 된다. 따라서, 와이퍼 블레이드(4)를 장시간 사용하게 되면 윈드실드와의 마찰에 의해서 마모되어 접촉이 불량하게 되며, 이 경우 와이핑 능력이 저하되어 교체해야 하는 문제가 대두된다. 종래에는 운전자가 윈드실드의 닦임상태나 와이퍼 블레이드의 마모상태를 육안으로 판단하여 와이퍼 블레이드의 교체시기를 결정하거나, 또는 와이퍼 블레이드의 사용 기간이나 차량의 운행거리등을 기준으로 와이퍼 블레이드의 교체시기를 결정하였다.

하지만, 와이퍼 블레이드의 마모는 운행거리 또는 와이퍼 블레이드의 사용 기간 보다는 오히려 계절에 따라 변화하는 외기 온도, 와이퍼 블레이드의 작동횟수와 더 밀접한 관련이 있어 상기 종래의 와이퍼 블레이드 마모상태의 측정 방법은 정확한 와이퍼 블레이드의 마모상태와는 거리가 있었다. 따라서, 종래에는 정확한 교체시기를 파악하지 못하고 마모된 상태의 와이퍼 블레이드를 사용하는 경우 우천 등의 악천후시 안전운전상 문제를 야기하거나, 교환시기가 도래하지 않았는데도 불구하고 불필요하게 교환하여 비용을 낭비하는 등의 문제점이 있었다. 이에 따라, 실제 와이퍼 블레이드의 마모상태를 보다 정확한 방법에 의해서 측정하여 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치가 요구되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동모터의 회전력을 받아 와이퍼 블레이드를 구동시키는 구동기어의 회전수를 근거로 하여 와이퍼 블레이드의 마모상태를 측정하고 그 교환시기를 운전자에게 알려주는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 와이퍼 블레이드의 마모상태를 측정할 때 와이핑 시의 외기 온도를 반영하여 보다 정확한 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 와이퍼 장치를 나타내는 분해 사시도;

도 2는 도 1의 와이퍼 장치의 구동부를 확대한 단면도;

도 3은 본 발명에 따르는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치의 구성도;

도 4는 도 3의 회전수 감지부의 구성을 나타내는 도면; 그리고

도 5는 본 발명에 따르는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치의 작동 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 와이퍼 장치 4 : 와이퍼 블레이드

10 : 구동모터 14 : 구동기어

20 : 회전수 감지부 21 : 자석

22 : 홀(Hall) 소자 30 : 온도 감지부

40 : 제어부 50 : 경고등

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 와이퍼 구동모터의 회전력을 받아 정역회전하는 구동기어에 의해서 구동되어 자동차의 윈드실드의 표면을 와이핑하는 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치로서, 상기 와이퍼 구동모터의 정역회전에 의해서 회동하는 와이퍼 구동기어의 회전수를 측정하는 회전수 감지부; 자동차의 외기 온도를 측정하는 온도 감지부; 그리고 상기 회전수 감지부 및 온도 감지부로부터 구동기어의 회전수 및 외기 온도의 정보를 입력받아 와이퍼 블레이드의 등가 회전수를 구한 후 상기 등가 회전수가 미리 설정된 회전수 기준값 이상인지를 판단하여 조건이 만족되는 경우 경고장치에 신호를 전송하는 제어부로 구성되어 구동기어의 회전수 및 외기온도를 기초로 하여 정확한 와이퍼 블레이드의 마모상태를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 등가 회전수(N)는,

등가 회전수(N)=구동기어의 회전수(M) (외기온도 > 0℃ 일 경우)

등가 회전수(N)=구동기어의 회전수(M) ×k (외기온도 ≤0℃ 일 경우) (k>1)

의 관계에 의해서 구해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 회전수 감지부는 구동모터에 의해서 회전하는 구동기어의 일측에 고정설치된 자석과, 구동기어의 일부분에 내장된 홀(Hall) 소자로 구성되며, 상기 구동기어의 회전에 따라 회전하는 홀 소자와 자석간의 거리가 좁혀지거나 멀어짐에 따라 변화하는 자장의 변화를 측정하여 구동기어의 회전수를 측정할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 와이퍼 구동모터의 회전력을 받아 정역회전하는 구동기어에 의해서 구동되어 자동차의 윈드실드의 표면을 와이핑하는 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 방법으로서, 와이퍼 감지부에서 상기 구동기어의 회전수를 측정하는 단계; 온도 감지부에서 외기 온도를 감지하는 단계; 제어부에서 상기 구동기어의 회전수와 외기온도에 대한 정보를 입력받아 와이퍼 블레이드의 등가 회전수를 결정하는 단계; 그리고 상기 등가 회전수가 미리 설정된 회전수 기준값 이상일 경우 경고등을 점등시켜 운전자에게 와이퍼 교환시기임을 알려주는 단계로 구성되어 와이퍼 블레이드를 회동시키는 구동기어의 회전수와 외기 온도에 기초하여 보다 정확하게 와이퍼 블레이드의 마모상태를 측정할 수 있는 방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치를 보다 자세히 살펴본다. 도 3은 본 발명에 따르는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치의 구성도이며, 도 4는 도 3의 회전수 감지부의 구성을 나타내는 도면이며, 그리고 도 5는 본 발명에 따르는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치의 작동 순서도이다.

도 3에서 나타낸 것과 같이 본 발명의 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치는 구동기어의 회전수를 측정하는 회전수 감지부(20)와, 자동차 외기 온도를 측정하는 온도 감지부(30)와, 상기 측정된 구동기어의 회전수와 외기 온도를 입력받아 와이퍼 블레이드의 마모상태를 판단하는 제어부(40)와, 그리고 상기 제어부(40)에서 와이퍼 블레이드를 교환해야 할 시기로 판단될 경우 제어부(40)로부터 발생하는 경고신호를 받아 운전자에게 알려주는 경고장치(50)로 구성된다.

상기 회전수 감지부(20)는 도 2에 나타낸 구동부(1)의 구동기어(14)에 장착되어 구동기어의 회전수를 측정하게 된다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 구동모터(10)의 워엄(13)에 치합되어 회전하는 구동기어(14)의 외부 일측에 자장을 발생시키는 자석(21)이 고정 설치된다. 또한, 구동기어(14) 내측 일부분에는 홀(Hall) 소자(22)가 삽입 설치된다. 상기 홀 소자(22)는 상기 자석(21)에서 발생하는 자장을 감지하며, 감지되는 자장이 변화되어 미리 설정된 소정의 기준값 이상이 될 때 출력신호를 발생시키게 된다. 와이퍼 장치의 구동모터(10)가 정역회전을 하여 구동기어(14)가 A의 위치에서 정방향 혹은 역방향으로 회전하게 되면, 일정한 위치에 고정 설치된 자석(21)과, 구동기어와 함께 회전하는 홀 소자(22)와의 거리가 변화가 발생하게 된다. 상기 자석(21)과 홀 소자(22) 사이의 거리가 최대로 가까운 A'의 위치로 홀 소자(22)가 이동하게 되면 자석(21)으로부터 감지되는 자장은 최대가 된다. 미리 설정되는 소정의 기준값은 A'위치에서 홀 소자(22)가 감지하는 자장의 값 보다 작게 설정된다. 홀 소자(22)가 회전하면서 감지하는 자장의 값이 상기 기준값 이상이 되는 A'위치를 지나게 되면, 홀 소자(22)는 온 신호를 상기 제어부(40)에 전달하게 되며, 제어부(40)는 상기 신호에 의해서 구동기어(14)가 회전하였음을 감지하는 방식으로 구동기어의 회전수(M)를 측정하게 된다.

상기 온도 감지부(30)는 자동차의 외기 온도를 측정하기 위해서 자동차의 외측에 설치되며, 통상 종래에 자동차의 외기 온도를 측정하는 온도 센서를 사용할 수 있다. 또한, 와이퍼 블레이드(4)의 마모 상태를 보다 정확하게 판단하기 위해서 와이퍼 블레이드(4)와 최대한 가까운 위치인 와이퍼 블레이드 링크부(2)(도 1 참조) 등에 설치될 수 있다.

상기 제어부(40)는 상기 구동기어의 회전수(M) 정보와 상기 외기 온도 정보를 입력 받아 와이퍼 블레이드(4)의 등가 회전수(N)를 결정하여 미리 설정된 소정의 회전수 기준값과 비교하며, 등가 회전수(N)가 회전수 기준값 이상이 되면 와이퍼 블레이드가 마모되어 교환되어야 할 시기로 판단하여 경고신호를 출력하는 것으로, 통상의 자동차 ECU, 또는 와이퍼 장치를 위한 별도의 ECU를 사용할 수 있다. 상기 등가 회전수(N)는 다음의 관계식으로 판단한다.

등가 회전수(N)=구동기어의 회전수(M) (외기온도 > 0℃ 일 경우)

등가 회전수(N)=구동기어의 회전수(M) ×k (외기온도 ≤0℃ 일 경우) (k>1)

상기 k는 외기 온도가 0℃이하일 경우에는 와이퍼 블레이드와 윈드실드 표면과의 사이의 미끄럼 마찰저항이 크게 작용하게 되는 것을 고려한 것으로 1 보다 큰 값으로 설정된다. 또한, k는 와이퍼 블레이드의 재질에 따라 달라질 수 있으며, 와이퍼 블레이드가 러버인 경우 2인 것이 바람직하다.

또한, 제어부(40)는 상기 식에 의해서 외기 온도를 고려하여 구한 와이퍼 블레이드의 등가 회전수(N)를 미리 설정된 회전수 기준값과 비교하여 등가 회전수(N)가 회전수 기준값 보다 클 경우에는 경고장치(50)에 신호를 출력을 하여 경고장치(50)를 온 시키게 한다. 상기 회전수 기준값은 와이퍼 블레이드의 재질에따라 결정되며, 러버인 경우 통상 30,000인 것이 바람직하다. 상기 경고장치(50)는 경고등으로서 운전석 정면의 패널에 설치되어, 운전자가 용이하게 경고등의 점등을 확인할 수 있도록 한다.

도 5를 참조하여 본 발명에 따르는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 와이퍼 작동 스위치를 온시켜 와이퍼 장치를 작동시키면 구동모터(10)가 회전하게 되며, 이에 따라 회전하는 구동기어(14)의 회전에 의해서 구동기어에 설치된 회전수 감지부(20)의 홀 소자(22)가 회전하면서 자석(22)으로부터의 자장을 감지하게 된다. 홀 소자(22)가 도 4의 A위치에서 회전하여 A'위치에 도달하면 감지되는 자장의 값이 소정의 기준값 이상이 되고 이 경우 상기 홀 소자(22)는 신호를 제어부(40)에 출력하게 된다. 동시에 온도 감지부(30)의 온도 센서가 외기 온도를 측정하여 제어부(40)에 제공한다.

제어부(40)에서는 상기 회전수 감지부(20)의 신호와 온도 감지부(30)의 신호를 입력받아 외기온도가 0℃이하인 경우에는 회전수 감지부(20)로부터의 구동기어의 회전수(M)에 미리 설정된 k값을 곱하여 와이퍼 블레이드의 등가 회전수(N)를 결정하게 된다. 외기 온도가 0℃보다 큰 경우에는 구동기어의 회전수(M)는 그대로 등가 회전수(N)가 된다. 이후 제어부(40)에서는 상기 구해진 등가 회전수(N)를 미리 설정된 회전수 기준값과 비교하여 등가 회전수(N)가 회전수 기준값 이상이 되면 경고장치(50)에 신호를 보내 경고등을 점등시켜 운전자에게 와이퍼 블레이드를 교환할 시기가 되었음을 알려준다. 등가 회전수(N)가 회전수 기준값보다 작게 되면 등가 회전수(N)는 저장되고 다시 초기 상태로 돌아가 상기 구동기어의 회전수 및 외기 온도를 감지하여 등가회전수(N)를 구하는 과정을 반복하여 누적된 등가 회전수(N)를 회전수 기준값과 비교하게 된다.

상기 살펴본 바와 같이, 본 발명은 와이퍼블레이드 작동시의 외기 온도와 와이퍼 블레이드를 작동시키는 구동기어의 회전수를 근거로 와이퍼 블레이드의 등가 회전수를 구하여 보다 정확하게 와이퍼 블레이드의 마모상태를 측정함으로써 운전자에게 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려 주어, 불필요한 비용을 방지하고 안전상의 문제없이 최적의 시야를 확보할 수 있다.

Claims (4)

1. 와이퍼 구동모터의 회전력을 받아 정역회전하는 구동기어에 의해서 구동되어 자동차의 윈드실드의 표면을 와이핑하는 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 장치로서,

   상기 와이퍼 구동모터의 정역회전에 의해서 회동하는 와이퍼 구동기어의 회전수를 측정하는 회전수 감지부;

   자동차의 외기 온도를 측정하는 온도 감지부; 그리고

   상기 회전수 감지부 및 온도 감지부로부터 구동기어의 회전수 및 외기 온도의 정보를 입력받아 와이퍼 블레이드의 등가 회전수를 구한 후 상기 등가 회전수가 미리 설정된 회전수 기준값 이상인지를 판단하여 조건이 만족되는 경우 경고장치에 신호를 전송하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 등가 회전수(N)는,

   등가 회전수(N)=구동기어의 회전수(M) (외기온도 > 0℃ 일 경우)

   등가 회전수(N)=구동기어의 회전수(M) ×k (외기온도 ≤0℃ 일 경우) (k>1)

   의 관계에 의해서 구해지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전수 감지부는 구동모터에 의해서 회전하는 구동기어의 일측에 고정설치된 자석과, 구동기어의 일부분에 내장된 홀(Hall) 소자로 구성되며, 상기 구동기어의 회전에 따라 회전하는 홀 소자와 자석간의 거리가 좁혀지거나 멀어짐에 따라 변화하는 자장의 변화를 측정하여 구동기어의 회전수를 측정하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 블레이드의 교환시기 알림장치.
4. 와이퍼 구동모터의 회전력을 받아 정역회전하는 구동기어에 의해서 구동되어 자동차의 윈드실드의 표면을 와이핑하는 와이퍼 블레이드의 교환시기를 알려주는 방법으로서,

   와이퍼 감지부에서 상기 구동기어의 회전수를 측정하는 단계;

   온도 감지부에서 외기 온도를 감지하는 단계;

   제어부에서 상기 구동기어의 회전수와 외기온도에 대한 정보를 입력받아 와이퍼 블레이드의 등가 회전수를 결정하는 단계; 그리고

   상기 등가 회전수가 미리 설정된 회전수 기준값 이상일 경우 경고등을 점등시켜 운전자에게 와이퍼 교환시기임을 알려주는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 블레이드 교환시기 알림 방법.