KR100680522B1 - 와이퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두개의 말단 위치 사이로 이동 가능하며 전기 구동모터에 의해서 구동되는 하나 이상의 와이퍼를 포함하고, 입력값으로서 레인 센서의 출력 신호 및 수동으로 조작 가능한 스위칭 수단의 스위칭 신호를 처리하고 출력값으로서 전기 구동 모터의 공급 전압 및 이에 따른 와이퍼 속도를 제어하는 제어 장치를 포함하는 자동차 윈드실드의 세척을 위한 와이퍼 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따라, 하나 이상의 와이퍼(8)가 레인 센서(12)에 감지된 빗물의 양에 따라서 가변 인터벌 포우즈 시간 및 가변 와이퍼 속도로 작동될 수 있다.

구동모터, 와이퍼, 레인 센서, 제어 장치, 인터벌 포우즈 시간.

Description

와이퍼 장치{Windscreen wiper system}

본 발명은 청구항 1과 또한 청구항 14의 전제부에 따른 와이퍼 장치와 와이퍼 장치의 작동 방법에 관한 것이다.

상기 방식의 자동차 윈드실드의 세척을 위한 와이퍼 장치는 공지되어 있다. 공지된 와이퍼 장치에서는 비가 적게 올 경우에 미세한 수막이 세척될 윈드실드 위에 남아 있게 되는데, 이러한 현상은 주로 와이퍼가 고속으로 작동될 때 발생되며, 운전자의 시야를 방해한다는 단점을 갖는다. 이러한 소위 조흔(條痕) 형성(streaking)은 윈드실드의 습윤 정도 뿐만 아니라 와이퍼의 속도에 의존한다. 와이퍼 속도가 빠를수록 조흔 형성의 경향이 심해진다. 단 하나의 와이퍼를 포함한 와이퍼 장치는 조흔 형성에 대해 특히 임계적인데, 그 이유는 두개의 와이퍼와 동일한 세척 효과를 내기 위해서는 기본적으로 하나의 와이퍼가 매우 빨리 작동되어야 하기 때문이다.

공지된 와이퍼 장치는 대부분 단지 두개의 서로 다른 와이퍼 속도와 하나의 간헐 위치(intermittent position)를 갖는다. 간헐 위치에서 와이퍼 속도는 일반적으로 연속 모드에서 더 느린 위치에 해당한다. 그러나 윈드실드에 단지 미소한 빗물이 있을 경우, 가장 느린 와이퍼 속도도 너무 빠르고, 따라서 조흔 형성의 경향이 발생된다는 단점이 있다.

와이퍼 장치의 가변 제어를 위한 조치가 공지되어 있다. 독일 특허 DE 33 14 770 C2호에는 와이퍼 모터의 제어를 위한 장치가 공지되어 있으며, 상기 장치의 작용은 무엇보다도 광학 레인 센서의 측정신호를 평가하여 최소 빗물의 양이 측정되었을 때 와이퍼가 작동되도록 이루어진다. 또한, 적은 빗물의 양이 검출될 때 와이퍼 속도는 감소되어야 한다. 안전성(운전자의 시야 방해)의 이유로 와이퍼의 최소 속도 이하로 속도가 떨어져서는 안되기 때문에, 간헐 기간에서의 와이퍼 속도와 연속 모드에서 가장 느린 와이퍼 속도 사이에 갭이 발생하게 된다. 따라서 상기 발명의 대상에서도 조흔 형성의 기본적인 문제가 여전히 남아 있다.

또다른 공지된 조치는 제어장치를 이용해서 와이퍼의 속도를 연속적으로 제어하며, 상기 제어장치는 레인 센서의 신호를 입력값으로서 처리하게 된다. 독일 특허 DE 197 00 457 C1호에는 윈드실드 와이퍼 시스템의 장치와 방법이 공지되어 있으며, 이 경우 구동모터는 자신의 회전수와 이에 따른 와이퍼의 속도가 입력값에 따라 가변되도록 제어되고 있다. 그러나 여기서도 감지된 빗물의 양과 이에 따라 결정될 와이퍼 속도의 명확한 양적 할당이 이루어지지 않고 있다. 따라서 조흔 형성의 기본적인 문제를 피할 수 없게 된다.

청구항 1의 특징을 갖는 본 발명에 따른 와이퍼 장치는, 와이퍼의 고속 작동으로 인해 발생되는 조흔 형성이 확실하게 방지될 수 있다는 장점을 갖는다. 이는 특히 광학 레인 센서를 이용한 빗물 양의 검출에 의해 와이퍼 모터를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 여기서는 각각의 측정된 빗물의 양과 결정된 와이퍼 속도의 명확한 할당이 이루어지고, 빗물의 양이 적을 경우에는 와이퍼가 먼저 간헐 모드에서 가변 간헐 휴지 시간(variable intermittent interval times)으로 작동되며, 비가 심해지는 경우 연속 모드로 가변 와이퍼 속도로 작동된다. 일반적으로 사용되는 직류모터는 전압으로 제어되거나, 또는 예컨데 펄스폭 변조(PWM)에 의해 제어된다.

간헐 모드에서 와이퍼의 속도를 비교적 낮은 값으로 감속시키므로써, 조흔 형성을 방지할 수 있다. 비가 심하게 오는 경우에 예컨데 5초 정도의 간헐 휴지 시간에서 곧바로 연속 모드로 변환 작동시키는 것 보다는 와이퍼 속도가 일정하게 낮을 경우에 간헐 휴지 시간을 감소시키는 것이 유리하다. 간헐 휴지 시간을 0으로 감소시키는 것은 연속 모드에 해당한다. 연속 모드에서만 빗물의 양이 증가함에 따라 와이퍼 속도가 증가한다. 가장 느린 와이퍼 속도는 바람직하게도 운전자가 와이퍼 운동을 시야 방해로 느끼지 못하는 최저값을 갖는다. 윈드실드에서 측정된 상이한 습윤 정도에 따른 조정은 구동 모터의 연속적인 속도 변경으로 또는 불연속적인 스텝식 속도 변경으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 또다른 적합한 실시예에 있어서 적어도 하나의 와이퍼의 속도 제어 시스템이 퍼지 로직 알고리즘(fuzzy logic algorithm)을 가지며, 이로 인해 필연적으로 발생하는 광학 레인 센서의 출력 신호 변동시에 와이퍼 속도 또는 간헐 휴지 시간이 단시간에 심하게 변동되는 것이 확실하게 방지될 수 있다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예는 종속항의 특징에 제시된다.

본 발명을 첨부한 도면을 참고로 실시예로 상세히 설명한다.

도 1은 빗물의 양과 와이퍼 속도와의 관계를 도시한 다이어그램.

도 2는 본 발명의 와이퍼 장치의 전체 시스템을 도시한 도면.

도 1은 광학 레인 센서에 의해 감지된 빗물의 양과 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 와이퍼 속도와의 관계를 도시하고 있다. 다이어그램의 수평축은 레인 센서에 의해 감지된 빗물의 양을 나타내고, 수직축은 와이퍼 모터의 속도를 나타낸다.

수직축은 3개의 영역으로 분할되어 있으며, 이 영역은 와이퍼 장치의 3가지의 가능한 작동 상태를 나타낸다. 와이퍼 장치의 구동모터는 제 1 영역(1)에서는 차단되어 있으며, 제 2 영역(2)에서는 간헐 모드에서 가변 간헐 휴지 시간 및 일정한 회전수로 작동된다. 그러나, 제 3 영역(3)에서는 모터가 연속 모드에서 감지된 빗물의 양에 따라서 가변 회전수로 작동된다. 제 3 영역(3)은 간헐 휴지 시간의 값이 0인 모드라고도 할 수 있다.

다이어그램에서 알 수 있듯이, 각각의 측정된 빗물의 양에는 정확히 하나의 속도가 할당된다. 빗물의 평균 양까지 와이퍼 모터는 간헐 모드로 작동되며, 빗물 양의 증가에 따라 휴지가 점점 짧아진다. 간헐 휴지 시간은 예를 들어서 약 30rpm의 가능한 최소 와이퍼 속도의 경우 5초 내지 약 1초 사이에서 변동될 수 있다. 다이어그램은 이 영역에서 일정한 기울기의 곡선을 나타내며, 이는 측정된 빗물의 양과 점차적으로 짧아지는 간헐 휴지 시간과의 관계가 선형임을 의미한다.

종래의 와이퍼 모터에 있어서 제 1 속도는 약 40rpm이며, 제 2 속도는 약 60 rpm이다. 간헐 모드에서 구동모터는 마찬가지로 제 1 단계로 작동되며, 상기 제 1 단계는 이하, 정격 속도라 한다. 도시된 실시예에서 30rpm의 전기 구동모터의 회전 속도는 정격 속도보다 낮은 속도에 해당한다. 윈드실드가 더 심하게 젖는 경우, 구동모터가 40rpm보다 더 빨리 작동되므로, 이때의 회전 속도는 정격 속도보다 더 빠른 속도에 해당한다.

특정 빗물 양부터 와이퍼는 연속 모드(즉, 간헐 휴지 시간이 0)로 변환되며, 이때에도 측정된 빗물 양과 와이퍼 속도와의 명확한 관계가 주어진다. 감지된 빗물의 양이 최대일 경우에 와이퍼 모터는 최대 속도로, 도시된 실시예에서는 약 60 rpm으로 작동된다.

다음의 표는 0(즉, 건조한 윈드실드)에서 32(최대 비의 세기)까지 나뉘어 증분되는 빗물의 양과 와이퍼 장치의 구동모터의 회전수(rpm)와의 관계를 예시적으로 보여주고 있다. 아래 표에서 제시하고 있는 회전수 값은 적용되고 있는 제어 전략에 따라서 불연속 단계값으로서, 또는 연속하는, 즉 부단의 회전수 조정의 평균값으로서 모터 제어를 위해 사용된다.

빗물의 양(증분)	회전수(rpm)
0..5	26
5..7	29
7..9	32
9..12	34
12..16	38
16..20	42
20..24	47
24..28	53
28..32	60

상기 표에서는 다이어그램에서 알 수 있듯이 빗물의 양과 구동모터의 회전 속도와의 관계의 미미한 비선형성이 나타난다. 이러한 비선형성은 무엇보다도 시행착오법에 의해 확인되어야 하는 편의성을 따른 것이며, 고정적으로 규정된 또는 사용자에 의해 영향을 받는 프로그래밍에 의해 적절하게 실현될 수 있다.

도 2는 종래의 광학 레인 센서(12)를 포함하고 있는 본 발명의 전체 시스템을 나타내고 있으며, 상기 레인 센서(12)는 자동차 윈드실드(14)의 내부에 장치되어 있다. 레인 센서(12)는 광 송수신 구간을 가지며, 일정한 각도로 윈드실드(14) 내로 입사된 광이 외부의 건조한 경계면에서 전반사되어 일정 각도로 배치된 수신기에 부딪친다. 윈드실드(14)에 부착된 외측 물방울에 의해서 광의 일부가 유리와 물의 경계층의 변화된 굴절율 때문에 외부를 향해 굴절되며, 수신 신호를 약화시킨다.

따라서, 레인 센서(12)는 구동모터(16)에 할당된 조정 또는 제어장치(18)를 통해 적어도 하나의 와이퍼(8)을 구동하기 위해서 전기 구동모터(16)의 속도에 영향을 준다. 또한, 운전자가 소정 세척 프로그램을 수동으로 미리 선택하기 위해서 스티어링 휠 스위치(20)가 구비되어 있다. 예를 들어서 스티어링 휠 스위치(20)에 의해서 두 와이퍼 속도 간의 또는 간헐 모드와 전술한 자동 프로그램 간의 전환이 이루어진다. 스티어링 휠 스위치(20) 대신에 운전자에 의한 와이퍼 프로그램의 수동 조작은 예를 들어서 계기판, 스티어링 휠에 있는 선택 레버에 의해서 또는 이와 유사한 방식으로 이루어진다.

구동모터(16)의 회전수의 조정은 예를 들어서 펄스폭 변조 제어에 의해 이루어지며, 이러한 제어는 공급 전압의 상이한 길이의 장방형 펄스를 이용한 민감한 제어를 가능하게 한다. 모터(16)에 인가되는 전압과 이에 따른 회전수 사이의 고정 관계가 개별 모터 특성곡선으로부터 얻어질 수 있다.

Claims (14)

1. 두개의 말단 위치 사이로 변위 가능하며 전기 구동모터에 의해 구동되는 하나 이상의 와이퍼, 및 입력값으로서 레인 센서의 출력 신호 및 수동으로 조작 가능한 스위칭 수단의 스위칭 신호를 처리하고 출력값으로서 상기 전기 구동 모터의 공급 전압 및 이에 따른 와이퍼 속도를 제어하는 제어 장치를 포함하는 자동차 윈드실드를 세척하기 위한 와이퍼 장치로서,

   상기 하나 이상의 와이퍼(8)는, 레인 센서(12)에 의해 감지된 빗물의 양의 함수로서, 정확히 하나의 와이퍼 속도와 정확히 하나의 간헐 휴지 시간이 각각 감지된 빗물의 양에 할당되도록, 가변 간헐 휴지 시간과 가변 와이퍼 속도로 작동될 수 있으며,

   상기 하나 이상의 와이퍼(8)는 간헐 모드 및 하나 이상의 연속 모드로 이동될 수 있으며,

   상기 하나 이상의 와이퍼(8)는 상기 하나 이상의 연속 모드의 최저속 모드에서 작동할 때보다 상기 간헐 모드에서 낮은 속도로 이동하는 와이퍼 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 빗물의 양이 적은 경우에, 상기 하나 이상의 와이퍼(8)는 간헐 모드로 정격 속도보다 낮은 속도로 작동되는 와이퍼 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 빗물의 양이 적은 경우에, 상기 간헐 휴지 시간은 빗물 양의 증가에 따라서 짧아지는 와이퍼 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 특정 빗물양부터 하나 이상의 와이퍼(8)가 연속 모드로 정격 속도보다 낮은 속도로 작동될 수 있는 와이퍼 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 와이퍼(8)는 빗물의 양이 많을 때에 정격 속도보다 높은 속도로 작동될 수 있는 와이퍼 장치.
6. 삭제
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이퍼 속도를 측정된 빗물의 양에 할당하기 위한 프로그램이 제어 장치(18)의 ROM-메모리에 기억되는 와이퍼 장치.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 와이퍼(8)의 전기 구동 모터(16)의 제어는 펄스 폭 변조(PWM)에 의해서 이루어지는 와이퍼 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 하나 이상의 와이퍼(8)의 전기 구동 모터(16)의 제어는 전압 제어에 의해서 이루어지는 와이퍼 장치.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 구동 모터(16)는 역방향 모드로 작동되는 와이퍼 장치.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 구동 모터(16)는 로드를 통해 상기 하나 이상의 와이퍼(8)와 결합되는 와이퍼 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 전기 구동 모터(16)는 단 하나의 회전 방향만을 갖는 와이퍼 장치.
13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 와이퍼(8)의 속도 제어 시스템은 퍼지 로직 알고리즘을 갖는 와이퍼 장치.
14. 자동차 윈드실드를 세척하기 위한 와이퍼 장치의 작동 방법으로서,

    하나 이상의 와이퍼가 두개의 말단 위치 사이에서 변위 가능하도록, 전기 구동 모터에 의해 상기 하나 이상의 와이퍼를 구동하는 단계와;

    제어 장치에 의해, 입력값으로서 빗물의 양의 출력 신호 및 수동으로 조작 가능한 스위칭 수단의 스위칭 신호를 처리하는 단계와 출력값으로서 와이퍼 속도를 제어하도록 상기 전기 구동 모터의 공급 전압을 처리하는 단계와;

    상기 하나 이상의 와이퍼(8)를, 레인 센서(12)에 의해 감지된 빗물의 양의 함수로서, 정확히 하나의 와이퍼 속도와 정확히 하나의 간헐 휴지 시간이 각각 감지된 빗물의 양에 할당되도록, 가변 간헐 휴지 시간 및 가변 와이퍼 속도로 작동하는 단계; 및

    상기 하나 이상의 와이퍼(8)를 연속 모드에서보다 간헐 모드에서 낮은 속도로 이동시키는 단계를 포함하는 와이퍼 장치의 작동 방법.

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