KR100600114B1 - 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이퍼 모터의 회전력을 전달 받아서 와이퍼 블레이드를 종래와 같은 원호궤적 이동이 아닌 좌우 직선 수평방향으로 이동시키기 위한 구동력으로 변환시켜 주는 유성기어장치와 벨트장치를 채용한 차량용 와이퍼 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 와이퍼 장치에 의하면, 와이퍼 블레이드가 대체로 일정한 높이로 좌우 수평 왕복이동하여 글래스면을 닦으므로, 부채꼴 형상의 와이핑 영역을 가지는 종래 와이퍼 장치에 비해 상대적으로 넓은 직사각형 와이핑 영역을 가지며, 좌우 대칭의 윈드실드 접촉면 특성을 고려할 때 직선구간이 크게 늘어나면서 닦임각도가 개선되어 소음 및 진동이 감소되는 효과를 가지는 차량용 와이퍼 장치에 관한 것이다.

차량, 와이퍼, 유성기어장치, 벨트

Description

유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치{Wiper system for vehicle}

도 1은 종래 와이퍼 장치의 블레이드 이동궤적을 나타낸 개략도,

도 2은 본 발명에 따른 와이퍼 장치를 나타낸 구성도,

도 3은 도 2의 화살표 A 방향에서 본 구조를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 와이퍼 모터 20 : 유성기어장치

21 : 링기어 22 : 유성기어

24 : 선기어 32 : 피동풀리

34 : 주축 36 : 벨트

38a, 38b : 지지체 42a, 44a : 와이퍼 아암

42b, 44b : 와이퍼 블레이드

본 발명은 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이퍼 모터의 회전력을 전달 받아서 와이퍼 블레이드를 종래와 같은 원호궤적 이동이 아닌 좌우 직선 수평방향으로 이동시키기 위한 구동력으로 변환시켜 주는 유성기어장치와 벨트장치를 채용한 차량용 와이퍼 장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 차량의 안전운행을 위하여 무엇보다 중요한 것이 바로 운전자의 원활한 전후방 시야 확보이다.

이를 위하여, 통상의 차량에는 글래스 표면에 부착된 이물질을 제거하고 우중시 글래스 표면의 빗물을 닦아 주는 와이퍼 장치가 갖추어져 있다.

이러한 와이퍼 장치는 와이퍼 모터에서 발생한 회전운동이 와이퍼 링키지 시스템(wiper linkage system)을 거쳐 피봇기구 및 와이퍼 아암으로 전달되고, 이에 와이퍼 아암이 좌우 왕복회동을 하게 되면 와이퍼 블레이드가 소정의 와이핑 구간을 이동하여 글래스를 닦게 되는 구조로 되어 있다.

윈드실드 글래스 와이퍼 장치의 경우 운전석측과 조수석측으로 각각의 피봇기구와 와이퍼 아암, 와이퍼 블레이드를 구비하고 있으며, 이는 중앙에 위치된 하나의 와이퍼 모터로부터 링키지 시스템을 통해 구동력을 전달받아 작동하게 된다.

또한, 위와 같은 윈드실드 글래스 와이퍼 장치만 구비되는 일반 세단형 차량과는 달리 RV 차량을 비롯한 해치백형 차량이나 승합차의 경우에는 리어 글래스 또는 테일게이트 글래스를 닦아 주기 위한 리어 와이퍼 장치가 장착되기도 한다.

한편, 통상의 와이퍼 장치에서 와이퍼 블레이드의 운동경로를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 와이퍼 아암(2a) 및 와이퍼 블레이드(2)가 윈드실드 글래스(1)상에서 대체로 부채꼴 운동경로를 왕복하여 따르게 된다.

그러나, 윈드실드 글래스는 표면이 완만한 곡면 형태로 되어 있는 바, 전체적으로는 좌우 대칭 곡면 형상의 특성을 가진다.

그럼에도 불구하고, 기존의 와이퍼 장치에서는 와이퍼 블레이드가 부채꼴 운동경로를 따라 좌우 왕복운동을 하므로 와이퍼 블레이드와 윈드실드 글래스 표면 사이에 접촉면 특성이 일정하지 않아서 소음이나 떨림 현상이 발생하는 문제점이 있었다(윈드실드 글래스가 구(sphere) 표면 형상이 아니므로).

즉, 접촉면 형상과 상이한 운동 특성으로 인하여 진동 및 소음 측면에서 불리한 점이 많았다.

또한, 기존의 와이퍼 장치에서는 와이퍼 블레이드가 부채꼴 운동경로를 따름으로 해서 와이퍼 블레이드에 의해 닦이지 않는 부분이 많이 존재하는 등 윈드실드 글래스상의 와이핑 면적이 다소 제한적이라는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 와이퍼 블레이드가 대체로 일정한 높이로 좌우 수평 왕복이동하여 글래스면을 닦으므로, 부채꼴 형상의 와이핑 영역을 가지는 종래 와이퍼 장치에 비해 상대적으로 넓은 직사각형 와이핑 영역을 가지며, 좌우 대칭의 윈드실드 접촉면 특성을 고려할 때 직선구간이 크게 늘어나면서 닦임각도가 개선되어 소음 및 진동이 감소되는 효 과를 가지는 차량용 와이퍼 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 차량용 와이퍼 장치에 있어서,

정회전과 역회전의 반복 구동이 가능한 와이퍼 모터와;

이 와이퍼 모터로부터 회전력을 전달 받아 회전하도록 연결된 링기어와, 이 링기어 내측으로 치합된 유성기어들과, 이 유성기어들에 치합된 중앙의 선기어로 조합 구성된 유성기어장치와;

상기 링기어의 회전력을 선기어로부터 전달 받아 회전될 수 있도록 선기어의 풀리와 일정 거리를 두고 벨트 연결된 피동풀리와;

일단이 상기 선기어 중심에 회전 가능하게 삽입 장착된 중심축에 연결되고, 타단이 상기 피동풀리의 중심축에 연결되어 있으면서, 일측이 상기 링기어 일측과 결합되어, 상기 링기어 회전시 상기 선기어 중심축을 회동중심으로 하여 좌우 회동하도록 된 주축과;

상기 벨트에 고정된 지지체에 연결 지지되는 와이퍼 아암 및 이 와이퍼 아암 선단의 와이퍼 블레이드;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 벨트의 좌우 양측으로 각각 반대측에 위치되게 각 지지체가 고정되어 있고, 각 지지체에 와이퍼 아암 및 와이퍼 블레이드가 각각 설치되는 것을 특 징으로 한다.

또한, 상기 링기어 회전시 상기 주축의 좌우 회동과 동시에 상기 벨트가 구동되면서 상기 지지체가 벨트와 함께 위치 이동하여 와이퍼 블레이드가 글래스 표면에서 일정한 높이로 좌우 직선 수평방향 이동하게 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치에 관한 것으로서, 특히 와이퍼 블레이드가 종래의 부채꼴 운동경로가 아닌 직선형태의 좌우 수평 운동경로를 따르도록 개선한 것에 주안점이 있다.

즉, 와이퍼 블레이드가 원호를 그리면서 좌우 왕복이동하여 전체적으로는 부채꼴 형상의 와이핑 영역을 가지던 종래와는 달리, 본 발명에 따른 와이퍼 장치는 와이퍼 블레이드가 직선형태로 좌우 수평 왕복이동하여 대체로 직사각형의 와이핑 영역을 가지도록 개선된다.

이와 같은 와이퍼 블레이드의 좌우 왕복 직선 이동을 위하여 본 발명에서는 특히 유성기어장치와 벨트장치가 이용된다.

이하, 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 구성을 다음의 각 도면을 참조로 하여 좀더 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도 2은 본 발명에 따른 와이퍼 장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2의 화살표 A 방향에서 본 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 작동상태도이다.

도 3에서는 내측으로 물려 있는 유성기어(22)를 보이기 위하여 링기어(21)를 단면하여 도시하였으며, 지지체(도 2에서 도면부호 38b임) 및 와이퍼 아암(도 2에서 도면부호 44a임), 와이퍼 블레이드(도 2에서 도면부호 44b임)의 도시는 생략하였다.

먼저, 본 발명의 와이퍼 장치는 와이퍼 블레이드를 종래와 같은 원호궤적 이동이 아닌 좌우 직선 수평방향으로 이동시키기 위한 구동력으로 변환시켜 주는 유성기어장치와 벨트장치를 포함한다.

상기 유성기어장치(20)는 링기어(21)가 와이퍼 모터(10)의 회전력을 전달 받아 구동하도록 연결되어 있고, 이 링기어(21)가 회전하면 내측으로 치합된 각 유성기어(22)들이 같은 방향으로 회전함과 동시에 유성기어(22)들에 치합된 중앙의 선기어(24)는 반대방향으로 회전하도록 되어 있다.

도 2에서 도면부호 23은 캐리어로서, 이 캐리어(23)는 유성기어(22)들이 일체로 움직일 수 있게 유성기어(22)들을 함께 잡아주는 역할을 하며, 차체에 고정되어 있어, 링기어(21)가 회전하면 유성기어(22)들이 각 회전축(22a)을 중심으로 링기어(21)와 같은 방향으로 회전하도록 되어 있다.

또한, 상기 선기어(24)의 중심에 회전 가능하게 삽입 장착된 중심축(24a)은 일정 거리를 두고 떨어져 있는 외부 피동풀리(32)의 중심에 삽입 장착된 중심축(32a)과 주축(34)을 통해 일체로 연결된다.

이와 같이 상기 주축(34)은 일단이 상기 선기어(24)의 중심축(24a)에, 타단이 상기 피동풀리(32)의 중심축(32a)에 각각 일체로 연결되어 있으면서, 또한 일측 이 상기 링기어(21) 일측과도 결합되어 있는 바, 결국 링기어(21)가 정회전 또는 역회전하는 경우 주축(34)은 선기어(24)의 중심축(24a)을 중심으로 링기어(21)의 회전각도와 같은 각도만큼 좌우 회동하게 되며, 이때 선기어 중심축(24a)도 일체로 회전하게 된다.

또한, 이때 상기 피동풀리(32)는 선기어(24)의 회전력을 벨트(36)로써 전달 받아 그 중심축(32a)을 중심으로 하여 선기어(24)와 같은 방향으로 회전함과 동시에 상기 주축(34)의 회동에 의해 원호를 그리면서 좌우 위치 이동하게 된다.

또한, 상기 선기어(24)의 회전력은 선기어와 일체 회전하는 선기어 풀리(24b)와 상기 피동풀리(32) 사이에 연결된 벨트(36)를 통해 피동풀리로 전달되도록 되어 있고, 이 벨트(36)에는 좌우 양측으로 각각 반대측에 위치되게 각 지지체(38a,38b)가 고정되어 있으며, 각 지지체(38a,38b)에는 와이퍼 아암(42a,44a) 일단이 연결 지지되어 있다.

물론, 각 와이퍼 아암(42a,44a)의 반대쪽 타단(선단)에는 와이퍼 블레이드(42b,44b)가 설치되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 링기어(21)가 와이퍼 모터(10)에 의해 정회전과 역회전을 반복하게 되면, 유성기어(22)는 차체 고정된 캐리어(23)에 의해 그 위치는 고정된 상태에서 각 중심축(22a)을 중심으로 링기어(21)와 같은 방향으로 정회전과 역회전을 반복하게 된다.

또한, 유성기어(22)의 회전으로 중앙의 선기어(24) 또한 그 중심축(24a)을 중심으로 하여 정회전과 역회전을 반복하게 되며, 이때 피동풀리(32)와의 사이에 연결된 벨트(36)가 구동되면서 피동풀리(32) 또한 선기어(24)와 같은 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 링기어(21)가 회전하면서 주축(34)이 선기어 중심축(24a)을 중심으로 좌우 회동을 반복하게 되며, 이때 선기어 중심축(24a)은 주축(34)에 의해 링기어(21)와 연결되어 있기 때문에 링기어와는 같은 방향으로 회전하게 된다.

여기서, 상기 주축(34)은 링기어(21)와 같은 각도만큼 회전하게 되며, 결국 피동풀리(32)는 주축(34)의 왕복회동에 의해 반복적으로 좌우 위치 이동하는 동시에 선기어(24)의 회전력을 벨트(36)로써 전달 받아 선기어(24)와 같은 방향으로 회전하게 된다.

한편, 상기 벨트(36)는 선기어(24)와 피동풀리(32) 사이에 구동되는 바, 좌우 양쪽으로 고정된 지지체(38a,38b)가 벨트(36)와 함께 이동하게 되며, 결국 와이퍼 아암(42a,44a)이 전진 또는 후진하면서 와이퍼 블레이드(42b,44b)는 좌우 직선(수평) 운동경로를 따라 왕복이동하게 된다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 링기어(21)가 도 2와 도 4의 반시계방향으로 회전하게 되면, 유성기어(22)는 같은 반시계방향으로, 선기어(24)는 시계방향으로 회전하게 되며, 이때 벨트(36)가 구동되면서 피동풀리(32)도 시계방향으로 회전하게 된다.

또한, 링기어(21)와 선기어 중심축(24a)이 주축(34)에 의해 같은 반시계방향으로 회전하면서 이 주축(34)은 선기어 중심축(24a)을 중심으로 하여 링기어(21)와 함께 역시 반시계방향으로 회전하게 된다.

또한, 동시에 벨트(36)가 구동되면서 도 2의 좌측 지지체(38a)는 전진하게 되고, 우측 지지체(38b)는 후진하는 바, 주축(34)이 반시계방향, 즉 도면상의 좌측으로 회동하면서 좌측의 지지체(38a)와 와이퍼 아암(42a)은 좌측으로 이동함과 동시에 벨트(36)에 의해 주축(34)의 회동중심, 즉 선기어 중심축(24a)으로부터 점차 멀어지게 되고, 결국 지지체(38a) 및 와이퍼 아암(42a)의 높이는 주축(34)의 회동중심으로부터 낮아지지 않고 일정하게 유지된다.

이와 같이 좌측의 지지체(38a) 및 와이퍼 아암(42a)이 주축(34)에 의해 좌측으로 이동하되, 주축(34)의 회동중심으로부터는 높이가 낮아지지 않고 일정하게 유지되어, 결국 좌측 와이퍼 블레이드(42b)는 좌측으로 수평 직선 이동을 하게 되는 것이다.

또한, 이와 동시에 도 2의 우측 지지체(38b) 및 와이퍼 아암(44a)은 주축(34)이 좌측으로 회동하면서 함께 좌측으로 이동함과 동시에 벨트(36)에 의해 주축(34)의 회동중심, 즉 선기어 중심축(24a)으로 당겨져 후진하게 되고, 결국 지지체(38b) 및 와이퍼 아암(44a)의 높이는 주축(34)의 회동중심으로부터 높아지지 않고 일정하게 유지된다.

이와 같이 우측의 지지체(38b) 및 와이퍼 아암(44a)이 주축(34)에 의해 좌측으로 이동하되, 주축(34)의 회동중심으로부터는 높이가 높아지지 않고 일정하게 유지되어, 결국 우측 와이퍼 블레이드(44b) 역시 좌측으로 수평 직선 이동을 하게 된다.

요약컨대, 주축(34)이 좌측으로 회동하면서 좌측 와이퍼 블레이드(42b)의 높이가 낮아지는 것을 지지체(38a) 및 와이퍼 아암(42a)이 주축(34)의 회동중심으로부터 멀어지면서 보상하는 바, 좌측 와이퍼 블레이드(42b)의 높이는 낮아지지 않고 일정하게 유지된다.

또한, 주축(34)이 좌측으로 회동하면서 우측 와이퍼 블레이드(44b)의 높이가 높아지는 것을 지지체(38b) 및 와이퍼 아암(44a)이 주축(34)의 회동중심으로 당겨지면서 보상하는 바, 우측 와이퍼 블레이드(44b)의 높이도 높아지지 않고 일정하게 유지된다.

이와 같은 작동상태는 링기어(21)가 시계방향으로 회전될 경우 동일하게 적용되는 바, 이때 주축(34)이 우측으로 회동하면서 좌측과 우측의 지지체(38a,38b) 및 와이퍼 아암(42a,44a)이 반대로 이동하게 되며, 와이퍼 블레이드(42b,44b)의 높이는 앞서 설명한 바와 동일한 방식으로 일정하게 유지된다.

그리고, 상기 와이퍼 모터(10)의 정회전 및 역회전이 계속 반복되면서 상기한 바의 작동상태가 계속해서 반복되어지고, 결국 와이퍼 블레이드(42b,44b)는 좌우 왕복이동되면서 글래스(1)면을 계속해서 와이핑하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 와이퍼 장치에 의하면, 와이퍼 블레이드가 일정한 높이로 유지되어 좌우로 왕복 직선(수평) 이동하여 글래스면을 닦으므로, 대체로 직사각형의 와이핑 영역을 가지며, 결국 부채꼴 형상의 와이핑 영역을 가지는 기존 와이퍼 장치에 비해 상대적으로 넓은 면적을 닦을 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 와이퍼 장치에서는 와이퍼 블레이드의 부채꼴 운동경로를 윈드쉴드 글래스 접촉면 형상과 유사한 직선 왕복운동으로 변경함으로써, 와이퍼 블레이드가 원호궤적만을 그리던 기존 와이퍼 장치와 비교해 보면 좌우 대칭의 윈드실드 접촉면 특성을 고려할 때 직선구간이 크게 늘어나면서 닦임각도가 많이 개선되는 바, 이를 통해 소음 및 진동 감소의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 차량용 와이퍼 장치에 있어서,

   정회전과 역회전의 반복 구동이 가능한 와이퍼 모터와;

   이 와이퍼 모터로부터 회전력을 전달 받아 회전하도록 연결된 링기어와, 이 링기어 내측으로 치합된 유성기어들과, 이 유성기어들에 치합된 중앙의 선기어로 조합 구성된 유성기어장치와;

   상기 링기어의 회전력을 선기어로부터 전달 받아 회전될 수 있도록 선기어의 풀리와 일정 거리를 두고 벨트 연결된 피동풀리와;

   일단이 상기 선기어 중심에 회전 가능하게 삽입 장착된 중심축에 연결되고, 타단이 상기 피동풀리의 중심축에 연결되어 있으면서, 일측이 상기 링기어 일측과 결합되어, 상기 링기어 회전시 상기 선기어 중심축을 회동중심으로 하여 좌우 회동하도록 된 주축과;

   상기 벨트에 고정된 지지체에 연결 지지되는 와이퍼 아암 및 이 와이퍼 아암 선단의 와이퍼 블레이드;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 벨트의 좌우 양측으로 각각 반대측에 위치되게 각 지지체가 고정되어 있고, 각 지지체에 와이퍼 아암 및 와이퍼 블레이드가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 링기어 회전시 상기 주축의 좌우 회동과 동시에 상기 벨트가 구동되면서 상기 지지체가 벨트와 함께 위치 이동하여 와이퍼 블레이드가 글래스 표면에서 일정한 높이로 좌우 직선 수평방향 이동하게 된 것을 특징으로 하는 유성기어장치를 이용한 차량용 와이퍼 장치.

Images