KR100690232B1 - 와이퍼 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 모터 크랭크(12)와 두 개의 연결 로드(14, 16)를 통해 두 개의 윈드스크린 와이퍼의 구동 샤프트나 구동축(22, 24)을 구동시키는 와이퍼 모터를 구비한 와이퍼 시스템(10)에 관한 것이다. 상기 크랭크는 모터 샤프트에 위치된다. 본 발명에 따라서, 제 1 연결 로드(14)는 모터 크랭크(12)에 직접 연결된다. 제 2 연결 로드(16)는 크랭크 조인트(28)로부터 이격되어 조인트(26)를 통해제 1 연결 로드(14)에 연결된다.

모터 크랭크, 연결 로드, 윈드스크린 와이퍼, 구동축, 와이퍼 시스템, 모터 샤프트, 크랭크 조인트

Description

와이퍼 시스템{Wiper system}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 와이퍼 시스템에 관한 것이다.

다수의 차량용 윈드스크린 와이퍼를 구비한 와이퍼 시스템은 와이퍼 베어링에 의해 차체에 직접 또는 플레이트를 통해 간접적으로 고정된다. 상기 플레이트 또는 관형 플레이트는 와이퍼 캐리어가 관형 중공 프로파일을 포함하는 경우 와이퍼 모터를 구비한 와이퍼 구동 장치를 지지하는 모터 플레이트를 포함한다. 와이퍼 모터의 구동 샤프트는 모터 크랭크와 연결 로드를 통해, 각 윈드스크린 와이퍼용 구동 샤프트 또는 구동축과 견고하게 결합된 다른 크랭크들을 구동시킨다.

차량에 동일한 방향으로 작동하는 두 개의 윈드스크린 와이퍼가 제공되는 경우에, 일반적으로 운전석측 윈드스크린 와이퍼는 모터 크랭크에 의해서 이 모터 크랭크에 연결된 연결 로드와 다른 크랭크를 통해 구동되는 한편, 조수석측 윈드스크린 와이퍼는, 보통 구동 레버를 통해 연결 로드와 결합된 크로스 조인트 링키지와 연결 로드를 통해, 구동된다. 크로스 조인트 링키지의 운동은 윈드스크린 와이퍼의 조합식 왕복-선회 운동을 형성하기 때문에, 상기 윈드스크린 와이퍼는 더욱 양호하게 차량 윈도우의 모서리 윤곽을 따를 수 있고 특히 윈드스크린의 상부의 가장 자리 영역도 세척할 수 있다.

종래의 와이퍼 시스템에서는 두 개의 윈드스크린 와이퍼가 직접 또는 차례로 구동된다. 직접 구동하는 경우에, 다수의 볼 핀 또는 이중 볼 핀에 배치된 양 연결 로드가 모터 크랭크에 피봇식으로 연결된다. 연결 로드가 작은 힘만 받을 수 있도록, 모터 크랭크는 비교적 큰 길이를 갖는다. 따라서 크랭크의 경로는 큰 반경을 갖게 되고, 상기 크랭크 경로는 약 1/4 내지 1/7의, 로드의 길이에 대한 크랭크 반경의 비교적 작은 비율과 함께, 와이퍼 로드에 대한 상응하는 넓은 조립 공간 및 넓은 운동 공간을 필요로 한다.

유럽특허 제 EP 0 781 691 A1 호에는 와이퍼 모터와 레버 기어로 구성된 직렬 구동 장치로서 와이퍼 구동 장치가 공지되어 있다. 상기 와이퍼 모터의 출력 샤프트에는 구부러진 모터 크랭크가 부착된다. 크랭크 조인트를 통해 상기 모터 크랭크에 피봇식으로 연결된 연결 로드의 자유 단부는 마찬가지로 크랭크 조인트를 통해, 윈드스크린 와이퍼의 구동 샤프트에 고정되어 있는 크랭크 플레이트로서 형성된 크랭크에 피봇식으로 연결된다. 상기 크랭크 플레이트에는 추가의 크랭크 조인트를 통해 제 2 연결 로드가 맞물리는데, 상기 연결 로드의 자유 단부는 제 2 윈드스크린 와이퍼용 구동 샤프트에 고정된 크랭크에 피봇식으로 연결된다. 크랭크와 연결 로드로 구성된 레버 기어는 매우 고가이며 넓은 운동 공간을 필요로 한다. 또한, 제 1 윈드스크린 와이퍼까지의 와이퍼 로드 길이의 일부는 제 2 윈드스크린 와이퍼를 구동시키기 위해 필요한 힘을 추가로 전달할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서, 큰 중량과 재료 사용량을 수반하는 복잡한 구조의 와이퍼 로드가 제공된다.

또한, 역전 가능한 와이퍼 모터를 구비한 와이퍼 구동 장치가 공지되어 있으며, 이 와이퍼 구동 장치에서는 모터 크랭크가 대략 반원 형태의 선회 운동을 수행한다. 상기 와이퍼 구동 장치는 비교적 긴 모터 크랭크의 반원 형태의 운동에 의해 결정되는 모터 크랭크 용의 현저히 좁은 운동 공간을 필요로 한다.

또한, 뮌헨 소재의 카를 한저 출판사에서 1995년 출간한 잡지 "Werkstatt und Betrieb"의 812 내지 815쪽과 클라우스 단네르트 출판사에서 1994년 출간한 "금속 성형 기술"의 단행본에는 "고압 성형 방법에 의해 제조된 경량 구조의 정밀 공작물"이란 제목으로 파이프를 공작물로 변형시키는 방법이 공지되어 있다. 특히 자동차 산업에서 이용되는 상기 방법은 고압 처리 방식에 의해 이루어진다.

변형하고자 하는 파이프 부품은 분할형 공구 내에 삽입되고, 거기서 원하는 공작물 형태로 가공된다. 프레스 내에 조립된 공구는 수직 작동하는 프레스 램에 의해서 폐쇄된다. 폐쇄 공구에 의해 상기 파이프형 부품의 단부들이 폐쇄되고, 상기 폐쇄 공구를 통해 상기 압력 매질이 공급되어 내부 공구틀에 대해 파이프의 벽을 가압한다. 이때, 수평으로 작용하는 램에 의해, 내압에 중첩되는 축방향 압력이 파이프에 가하여진다. 따라서, 변형에 필요한 재료는 파이프 부품의 벽 두께로부터 얻을 수 있을 뿐만 아니라 파이프의 단축에 의해서도 제공된다. 폐쇄 공구는 변형 동안 축방향으로 이동된다.

본 발명에 따라 두 개의 윈드스크린 와이퍼를 구비한 와이퍼 시스템에서는 제 1 연결 로드가 와이퍼 모터의 출력축과 견고하게 결합된 모터 크랭크에 직접 피봇식으로 연결된다. 제 2 연결 로드는 크랭크 조인트로부터 이격되어 조인트를 통해 제 1 연결 로드와 연결된다. 상기 크랭크 조인트는 원형의 경로를 따라, 또는 가역 와이퍼 모터인 경우에는 반원의 경로를 따라 운동하는 한편, 제 2 연결 로드용 조인트는 다른 윈드스크린 와이퍼쪽으로 오프셋 타원형 또는 반타원형 경로를 따라 운동한다. 평면 구동 운동과 더 긴 연결 로드로 인해, 제 2 연결 로드는 더 작은 운동 공간을 필요로 한다. 이와 같이 바람직한 운동은 크로스 조인트 링키지에 의해서 더욱 개선된다. 또한, 와이퍼 베어링에 대한 와이퍼 모터의 위치는 조인트들의 거리를 변경시킴으로써 차량의 공간 상황에 따라서 자유롭게 조절할 수 있다.

제 1 연결 로드는 제 2 연결 로드용 힌지 핀까지 제 2 윈드스크린 와이퍼 구동 장치용 힘과 모멘트를 흡수해야 하기 때문에, 크랭크 조인트와 제 2 연결 로드용 조인트의 결합을 보강하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 제 1 연결 로드는 본 발명에 따라서 적어도 크랭크 조인트용 베어링 셸 영역과 제 2 연결 로드용 힌지 핀 영역에서 이중 벽으로 구현된다.

본 발명의 실시예에 따라, 연결 로드는, 실질적으로 U형 횡단면 프로파일을 가지며 베어링 셸의 영역에서 U-프로파일의 개방 경계부로 평탄하게 이어지는 박판 부품이고, 따라서 베어링 셸과 힌지 핀 사이에는 오프셋 굽힘부가 형성된다. 베어링 셸과 힌지 핀의 영역에서 연결 로드는 보강 부품을 갖는다. 이 보강 부품은 박판 부품에 대해 평행하게 연장되며, 바람직하게는 단부가 힌지 핀의 리벳 헤드에 의해 박판 부품에 리벳 고정된다. 오프셋 굽힘부의 영역에서, 보강 부품은 박판 부품으로부터 이격되어 연장하며, 이로 인하여 중공 공간이 형성되어 형태 강성이 개선된다. 연결 로드의 단부 상에서 보강 부품과 박판 부품은 중첩된 구멍들을 가지며, 이 구멍 내에 크랭크 조인트용 플라스틱 베어링 셸이 사출된다.

베어링 셸을 사출성형할 때, 보강 부품은 박판 부품에 물론 추가로 힌지 핀에 고정되는 것이 바람직하다. 상기 보강 부품은 길이방향으로 박판 부품에서 성형되며 U형 횡단면 영역에서 길이방향에 대해 횡으로 굽혀질 수 있다. 바람직하게, 보강 부품은 U형 프로파일의 레그 영역에 도달하며, 또한 상기 영역에서 U형 횡단면을 갖고, 보강 부품의 레그는 박판 부품의 레그를 적어도 부분적으로 덮는다. U형 프로파일의 레그들이 서로 빗나가며 보강 부품이 약간 더 크면, 상기 부품은 예비 응력 하에서 박판 부품에서 유격 없이 접촉될 수 있다. 이로써 더 개선된 지지 효과를 얻을 수 있다.

다른 방법으로서, 보강 부품은 베어링 셸용 상기 보강 부품의 구멍에 일체로 성형된 중심 설정 칼라를 가지며, 이 중심 설정 칼라는 박판 부품의 상응하는 구멍 내에 맞물려 센터링과 고정을 제공하므로 연결 로드 내에 더 양호하게 힘이 도입될 수 있다. 여기서, 보강 부품은 박판 부품에 일체로 성형되거나 별도의 부품일 수 있다. 보강 부품이 일체로 성형되면 부품의 개수를 줄일 수 있기 때문에 물류 비용에 있어서 장점을 갖는다.

또한, 상기 연결 로드는 바람직하게, 내부 고압 공정에 의해서 힌지 핀으로 부터 먼 보강 부품이 힌지 핀의 영역에서 다른 부품으로 변형되며 힌지 핀의 리벳 헤드에 의해서 상기 부품과 리벳 고정되는 중공 프로파일을 포함할 수 있다. 중공 프로파일은 스웨이징에 의해서도 제작될 수 있다. 이를 위한 방법으로서 스워시(swash) 리벳이 사용된다. 베어링 셸과 힌지 핀 사이에 제 1 연결 로드의 고부하 영역에는 중공 프로파일이 유지되므로, 형태 안정적인 결합을 얻을 수 있다.

본 발명에 따라, 보강이 베어링 셸과 힌지 핀의 주변 영역에서 제한되므로, 일반적인 횡단면을 갖는 와이퍼 로드가 제작된다. 이로 인하여, 중량과 재료가 절감된다. 모터가 와이퍼 베어링의 근처에 위치해야 함에도, 직접 구동 개념이 유지될 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참고로 설명한다. 도면, 실시예 및 청구항은 여러 가지 특징들을 조합한 형태로 포함한다. 본 기술분야의 당업자는 상기 특징들을 개별적으로 고려할 수도 있지만 의미 있는 다른 조합으로 통합할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 와이퍼 시스템을 도시한 사시도.

도 2는 모터 크랭크의 영역을 부분적으로 도시한 도면.

도 3 및 도 4는 피봇 위치에서 곡선 경로를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 연결 로드를 부분적으로 도시한 단면도.

도 6은 도 5의 선 VI-VI을 따른 연결 로드의 단면도.

도 7 내지 도 9는 도 5의 변형예를 도시한 도면.

도 10 및 도 11은 도 6의 변형예를 도시한 도면.

두 개의 윈드스크린 와이퍼용 와이퍼 시스템(10) 중, 본 발명의 주요 부품들이 도시된다. 도시되지 않은 와이퍼 모터의 모터 샤프트(30) 상에는 모터 크랭크(12)가 안착된다. 이 모터 크랭크의 크랭크 조인트(28)에는 제 1 연결 로드(14)가 피봇식으로 연결되며, 제 1 연결 로드의 반대편 단부에는, 운전석측 윈드스크린 와이퍼용 구동축(22)과 연결된 크랭크(18)가 피봇식으로 연결된다. 제 1 연결 로드(14)에는 제 2 연결 로드(16)가 조인트(26)를 통해 피봇식으로 연결된다. 제 2 연결 로드(16)의 자유 단부는 동시에 조수석측 윈드스크린 와이퍼용 구동축(24)과 연결된 크로스 조인트 링키지(20)의 구동 레버(72)를 형성한다(도 1).

상기 크랭크 조인트(28)와 조인트(26)는 조립 공간의 상황에 따라 조정될 수 있는 일정 간격(64)을 갖는다(도 2). 가역 와이퍼 모터가 사용될 수 있는지의 여부에 따라서, 모터 크랭크(12)는 반원 또는 원운동을 실시하며, 크랭크 조인트(28)는 직경(32)을 가지며, 원 또는 반원 형태인 곡선 경로(34)를 나타낸다(도 3). 따라서, 상기 곡선 경로(34)는 동시에 운전석측 윈드스크린 와이퍼의 구동 곡선이다. 조인트(26, 28) 사이의 간격(64)으로 인하여, 조인트(26)는 평탄한 타원형 곡선 경로(36) 상에서 운동한다(도 4). 이때, 길이(38)는 직경(32)과 동일하며 폭(40)은 현저히 작다. 일반적으로, 곡선 경로(36)는 조수석측 윈드스크린 와이퍼의 구동 곡선이다. 연결 로드(14)는 조인트(26)와 크랭크 조인트(28) 사이의 영역에서 오프셋 되어 굽혀짐으로써 서로에 대해서, 또는 다른 부품에 대해서 충분한 운동 자유도를 제공할 수 있다

연결 로드(14)는 모터 크랭크(12)에 피봇식으로 연결하기 위한 베어링 셸(46)과 제 2 연결 로드(16)에 피봇식으로 연결하기 위한 힌지 핀(50)을 갖는 박판 부품(42)이다(도 5). 상기 박판 부품(42)은 베어링 셸(46)과 힌지 핀(50)의 영역에서 역시 박판으로 구성된 보강 부품(44)을 포함한다. 박판 부품(42)과 보강 부품(44)은 연결 로드(14)의 단부에, 베어링 셸(46)을 사출성형하기 전에 상기 박판 부품과 보강 부품을 일치하게 결합하는 구멍(48)을 갖는다. 보강 부품(44)은 베어링 셸(46)의 영역에서 박판 부품(42)과 접촉하고, 이어서 길이방향으로 상기 박판 부품에 대한 중공 공간(52)을 형성하며, 힌지 핀(50)의 영역에서는 다시 박판 부품(42)쪽으로 휘어지도록 오프셋 되어 굽혀진다. 이 위치에서 양 부품(42, 46)들은 서로 리벳 고정된다. 중공 공간(52)은 가장 큰 부하가 걸리는 영역에서 연결 로드(14)를 보강하는 역할을 한다.

본 발명의 변형예에서, 보강 부품(44)은 그 구멍(48)에 일체로 성형된 중심 설정 칼라(54)를 가지며, 이 중심 설정 칼라에 의해서 상기 보강 부품은 박판 부품(42)의 구멍(48) 내에서 유지된다(도 7). 이로써, 박판 부품(42)과 보강 부품(44) 사이의 결합은 구멍(48)의 영역에서 형상 끼워 맞춤에 의해 보강되며 인장력과 압축력에 대한 저항력이 추가적으로 증가된다. 또한, 베어링 셸(46)에는 전단력이 작용하지 않는다. 도 8에 따른 실시예는 베어링 셸(46)의 영역에 일체로 성형된 보강 부품(56)을 구비한 박판 부품(42)을 도시한다. 베어링 셸(46)을 사출성형하기 전에, 보강 부품(56)은 중심 설정 칼라(54)가 박판 부품(42)의 구멍(48) 내에 맞물리도록 굽혀진다.

모든 실시예에서 적어도 힌지 핀(50)의 영역에서 U형 프로파일을 갖는 박판 부품(42)과 달리, 보강 부품(44)은 평탄한 박판 부품으로 구현되거나(도 6) 또는 U-프로파일을 포함할 수 있다(도 10). 각각의 경우에, 상기 보강 부품(44)은 박판 부품(42)의 U-프로파일의 내부에 존재한다. 양 부품이 U형으로 형성되는 경우에, 레그(60, 62)들은 서로 약간 빗나가며 보강 부품(44)의 레그(62)는 약간 더 큰 치수를 갖기 때문에 예비 응력 하에서 박판 부품(42)의 위치하는 것이 바람직하다. 예비 응력으로 인하여, 박판 부품(42)과 보강 부품(44) 사이에는 동적 부하에 의해서도 풀리지 않는 영구 결합이 이루어진다.

도 9에 따른 실시예에서, 연결 로드(14)는 중공 프로파일로 형성된 박판 부품(58)이다. 상기 박판 부품의 최종 형상은 내부 고압 공정에 의해서 얻어질 수 있다. 하부는 보강 부품(56)으로서 사용되며, 베어링 셸(46)의 영역은 대향 배치된 박판 부품(58)의 벽에 평탄하게 접촉한다. 구멍(48)들은 정렬된다. 힌지 핀(50)의 영역에서, 보강 부품(56)은 다른 벽을 향하여 굽혀지며 힌지 핀(50)의 리벳 헤드(70)에 의해서 상기 벽에 리벳 고정된다. 중간 영역에는 중공 프로파일이 길이 방향으로, 그리고 횡단면으로 볼 때 유지되며, 따라서 연결 로드(14)는 높은 굽힘 및 비틀림 강도를 갖는다(도 11). 상기 베어링 셸(46)과 힌지 핀(50) 사이의 오프셋 굽힘부(68)는 중공 프로파일의 상부벽이 베어링 셸(46)의 영역에서 중공 프로파일의 하부 경계부를 향해 변형됨으로써 이루어진다.

본 발명의 모든 실시예에서, 베어링 셸(46)은 플라스틱 부품이며 구형 지지면(66)을 갖는다. 또한, 상기 힌지 핀(50)도 볼 조인트로서 형성된다. 지지면(66)은 원통면으로서도 구현될 수 있다.

Claims (14)

1. 와이퍼 모터를 구비한 와이퍼 시스템(10)으로서, 상기 와이퍼 모터는 모터 샤프트(30)상에 놓인 모터 크랭크(12) 및 2개의 연결 로드(14,16)를 통해 2개의 윈드스크린 와이퍼의 구동 샤프트 또는 구동축(22,24)을 구동시키고, 상기 연결 로드중 제 1 연결 로드(14)는 상기 모터 크랭크(12)에 직접 연결되는, 와이퍼 시스템에 있어서,

   제 2 연결로드(16)는 크랭크 조인트(28)로 부터 이격되어 조인트(26)를 통해 상기 제 1 연결 로드(14)와 연결되고, 상기 제 1 연결 로드(14)는 U형 횡단면 프로파일을 가지며 적어도 베어링 셸(46)과 힌지 핀(50)의 영역에서 2중 구현되는 박판 부품(42,58)으로 형성되고, 상기 개방된 U-프로파일 내로 돌출한 보강 부품은 상기 힌지 핀(50)의 영역에서 상기 다른 박판 부품(42,58)쪽으로 굽혀져서 상기 박판 부품(42,58)과 리벳 고정되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 연결 로드(16)는 크로스 조인트 링키지(20)를 통해 제 2 윈드실드 와이퍼의 상기 구동축(24)을 구동시키는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지 핀(50)은 리벳 헤드(70)를 가지며, 상기 리벳 헤드에 의해 상기 보강 부품(44, 56)은 상기 다른 박판 부품(42, 58)과 리벳 고정되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 부품(44)은 상기 박판 부품(42)에 길이방향으로 일체로 성형되며 상기 연결 로드(14)의 단부에서 길이방향에 대해 횡으로 약 180^o 정도 굽혀지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 부품(44)은 상기 힌지 핀(50)의 영역에서 U형 프로파일을 가지며, 상기 프로파일의 레그(62)는 상기 박판 부품(42)의 레그(60)를 적어도 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 U형 프로파일의 상기 레그(60, 62)들은 약간 빗나가며 예비 응력에 의해 서로 지지되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 부품(44)은 상기 베어링 셸(46)용 구멍(48)에 중심 설정 칼라(54)를 가지며, 상기 중심 설정 칼라를 이용해서 상기 박판 부품(42)의 상응하는 구멍에 맞물리는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 박판 부품(58)은 관형 프로파일로 형성되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 박판 부품(58)은 내부 고압 공정에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결 로드(14)는 베어링 셸(46)과 힌지 핀(50)의 영역 사이에 오프셋 굽힘부(68)를 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 부품(44, 56)은 오프셋 굽힘부(68)의 영역에서 상기 박판 부품(42, 58)으로부터 이격되어 연장하여 중공 공간(52)을 형성하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 셸(46) 및/또는 상기 힌지 핀(50)은 볼 조인트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구동을 위해, 가역 와이퍼 모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.

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