KR100826461B1 - 2개의 윈드실드 와이퍼를 포함하는 와이퍼 장치 - Google Patents

2개의 윈드실드 와이퍼를 포함하는 와이퍼 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2 개의 윈드실드 와이퍼(12,14) 및 윈드실드 와이퍼(12,14)를 구동하는 2 개의 와이퍼 모터(26,28)를 포함하는 와이퍼 장치(10)에 관한 것이다. 적어도 하나의 제 1 와이퍼 모터(26)가 전자 제어 유닛(34)과 함께 구조 유닛을 형성한다. 제 2 와이퍼 모터(28)는 회전 모터로서 형성되고, 그의 출력 샤프트(32)의 절대 및 상대 회전 위치를 검출하기 위해 단 하나의 센서 시스템(36) 만을 포함하고, 상기 센서 시스템은 제 1 와이퍼 모터(26)의 제어 유닛(34)에 대한 관련 신호를 발생시키고, 제 1 와이퍼 모터(26)는 제어 유닛(34)에 의해 제 2 와이퍼 모터(28)의 출력 샤프트(32)의 회전 위치 및 회전 속도에 따라 그의 출력 샤프트(32)의 회전 속도 및 회전 위치로 조절된다.
Figure R1020027015723
윈드실드 와이퍼, 와이퍼 모터, 와이퍼 장치, 전자 제어 유닛, 출력 샤프트

Description

2개의 윈드실드 와이퍼를 포함하는 와이퍼 장치 {Wiper device with two windshield wipers}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 2개의 윈드실드 와이퍼를 포함하는 와이퍼 장치에 관한 것이다.
차량의 윈드실드를 세척하기 위해서 다양한 와이핑 필드의 유형 및 구동 장치가 공지되어 있다. 와이핑 필드는 주로 싱글 레버 와이핑 필드 및 2중 레버 와이핑 필드로 구분된다. 2중 레버 와이핑 필드의 경우 윈드실드 와이퍼의 와이핑 레버들은 동일 방향으로 또는 반대 방향으로 구동될 수 있다.
일반적으로 2개의 윈드실드 와이퍼용 구동장치도 단 하나의 와이퍼 모터를 포함하며, 상기 모터의 출력 샤프트의 회전 구동 운동은 입체적 크랭크 구동 장치를 통해 윈드실드 와이퍼 구동 샤프트의 진동 선회 운동으로 변환된다. 최신 와이퍼 모터들은 출력 샤프트의 가역 구동 운동을 조절하는 전자 장치를 포함한다. 또한 전자 장치는 동적이며, 부하에 의존하는 와이핑 각도 보정 및 와이핑 속도 조절을 포함하는 와이핑 각도 제어를 가능하게 한다. 그러므로 윈드실드 상에 더 큰 공칭 와이핑 영역이 생성될 수 있다. 또한 전자 장치는 다양한 와이핑 기능들 및 위치들, 예를 들어 확장된 파킹 위치, 와이퍼 블레이드의 교체를 위한 서비스 위치, 인터벌 파킹 위치 그리고 와이퍼 블레이드의 부하를 경감하기 위한 교대 파킹 위치를 가능하게 한다.
전자 장치를 포함하는 와이퍼 모터는 출력 샤프트의 위치 및 속도 조절을 위한 센서 및 출력 샤프트의 위치 검출을 위한 마이크로 콘트롤러를 구비한 제어 장치를 포함한다. 이러한 것은 제어 장치에 대한 비용을 높이며, 커버 내에 추가 조립 공간을 필요로 한다.
넓은 윈드실드를 와이핑하기 위해 종종 반대 방향으로 작동하는 와이퍼를 포함하는 와이퍼 장치가 사용된다. 상기 장치가 와이퍼 모터에 의해 구동되면, 차량폭에 상응하는 큰 크기 외에 차량 중앙에 큰 조립 공간이 필요하다. 또한 중간 베어링을 포함하거나 또는 포함하지 않는 운동학적 구조는 비용이 많이 들고, 대형의 고출력 와이퍼 모터를 필요로 한다. 다수의 개별 기계 부품들은 큰 정적 와이핑 각도 공차를 야기하고, 상기 정적 와이핑 각도 공차에, 기계 부품 및 캐리어- 및 고정 소자의 탄성율로 인해 발생되는 동적 와이핑 각도 공차가 추가된다.
간단한 운동학적 구조 및 이를 통해 더 적은 와이핑 각도 공차를 달성하기 위해, 2개의 와이퍼 모터를 포함하는 와이퍼 장치가 사용되고, 상기 와이퍼 모터는 와이퍼 베어링의 영역 내에 배치되며, 따라서 윈드실드의 중앙 영역 내에 어떠한 조립 공간도 필요하지 않다. 구동을 위해 전기 통신 시스템을 포함하는 2개의 동기식 와이퍼 모터가 사용된다. 동기 동작, 안전성, 신뢰성 및 충돌 방지와 관련한 와이퍼 장치에 대한 높은 요구 조건들, 그리고 안전성 컨셉 및 비상 기능에 대한 높은 요구 조건들을 충족하도록, 각각의 와이퍼 모터에 완전한 전자 장치가 제공된다. 특히 와이퍼 모터가 가역 작동으로 조절됨으로써, 이에 수반되는 장점이 얻어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 제 2 와이퍼 모터는 원형 회전자 모터로 형성되고, 모터의 출력 샤프트의 절대 및 상대 회전 위치를 검출하기 위한 단 하나의 센서 시스템을 포함한다. 센서 시스템은 통신 인터페이스를 통해 연결된, 제 1 와이퍼 모터의 제어 유닛에 대한 관련 신호를 발생시킨다. 제어 유닛은 바람직하게 신호들로부터 제 1 와이퍼 모터의 회전 위치 및 회전 속도의 조절을 위한 설정 값을 형성함으로써, 상기 제 1 와이퍼 모터는 제 2 와이퍼 모터의 출력 샤프트의 회전 위치 및 회전 속도에 따라 조절된다. 소위 "마스터(Master)"로 작동하는 제 1 와이퍼 모터는 차량의 운전자 측에 배치되는 것이 바람직하지만, 필수적이지는 않으며, 특히 가역 작동식으로 작동된다. 따라서, "슬레이브(Slave)"라고 하는 제 2 와이퍼 모터는 조수석 측에 배치된다.
본 발명에 따른 상기 조치에 의해 2개의 와이퍼 모터를 포함하는 전체 와이퍼 장치에 대한 비용과 복잡성이 매우 낮게 유지된다. 또한 제 2 와이퍼 모터는 고유의 전자 제어 유닛, 특히 마이크로 콘트롤러를 포함하지 않으므로, 더욱 작은 조립 공간을 필요로 한다. 그럼에도, 운전자 측에는 가역 모터의 완전한 기능, 예를 들어 와이핑 각도 보정, 확장된 파킹 위치 등이 제공된다. 따라서 특히 윈드실드 와이퍼들의 충돌이 방지되는 안전 컨셉이 가능하다. 제 1 와이퍼 모터는 제 2 와이퍼 모터의 통신 및 출력 제어를 위해, 제 2 와이퍼 모터의 센서 시스템의 신호도 전송될 수 있는 인터페이스 또는 직접 배선을 갖는다.
바람직하게는 제 2 와이퍼 모터의 와이핑 속도를 위해 파워 스위치가 제공되며, 상기 스위치는 제 1 와이퍼 모터의 제어 유닛에 의해 제어된다. 따라서 제 2 와이퍼 모터는 바람직하게 기어단을 포함하는, 영구자석 여자식 3 브러시-직류 모터이며, 제 2 와이퍼 모터의 와이핑 속도는 바람직하게는 브러시로의 전류 공급을 통해 스위칭된다. 제 2 와이퍼 모터의 출력 샤프트의 위치 및 회전 속도를 검출하는 센서 시스템은 디지털로 부호화된 신호를 생성하는, 관련 홀 센서를 구비하는 세그먼트화된 영구 자석을 포함한다. 따라서 홀 센서에 의해 윈드실드 와이퍼의 파킹 위치가 검출되고, 상기 위치는 영구 자석의 세그먼트의 위치로 표시되는 반면, 윈드실드 와이퍼의 순시 각도 위치는 증분 값을 더함으로써 산출되며, 상기 증분값은 영구 자석과 관련된 다른 홀 센서의 카운팅 펄스로부터 얻어지며, 상기 영구 자석은 회전하는 부품의 원주에 배치된다.
파킹 신호용 신호 송출기에 대한 대안으로서, 센서 시스템은 절대값 송출기, 바람직하게는 AMR(Anisotrop Magnetoresistiv)-센서를 포함할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 출력 샤프트의 위치 및 회전 속도를 검출하기 위한 센서 시스템은, 출력 샤프트와 함께 회전하는 부품, 예를 들어 웜 기어에 배치된 슬라이딩 콘택을 가진 세그먼트화된 3-트랙의 콘택 디스크를 포함한다. 중간 콘택 트랙은 슬라이더를 통한 전압 공급을 위해 사용되는 반면, 하나의 인접한 트랙은 다른 슬라이더에 의해 스캐닝되고 파킹 위치 신호를 발생시키는 접촉면을 가지며, 이 경우 회로는 중간 슬라이더에 대해 폐쇄된다. 다른 인접한 트랙은 원주에 균일하게 배분된 접촉면을 포함하며, 상기 접촉면은 동일하게 다른 슬라이더와 관련해서 증분 위치 검출을 위한 카운팅 펄스를 발생시킨다.
다른 장점들은 하기의 도면 설명에 나타난다. 도면에는 본 발명의 실시예가 도시된다. 도면, 하기 설명 및 청구범위는 다수의 특징을 조합해서 포함한다. 당업자는 상기 특징들을 개별적으로 그리고 조합해서 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 개략도.
도 2는 회전 위치 및 회전 속도에 대한 홀 센서를 포함한 센서 시스템의 부분 단면도.
도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 개략적인 단면도.
도 4는 회전 위치 및 회전 속도에 대한 3트랙 콘택 디스크를 포함한 센서 시스템의 부분 단면도.
도 5는 도 4에 따른 3트랙 콘택 디스크의 평면도.
와이퍼 장치(10)는 2개의 윈드실드 와이퍼(12, 14)를 포함한다. 상기 와이퍼들은 그 구동 샤프트(22, 24)를 중심으로 하는 선회 운동시, 도시되지 않은 차량의 윈드실드(16) 상의 와이핑 필드(18, 20)를 스쳐 지난다.
제 1 와이퍼 모터(26)는 그 출력 샤프트(30)를 통해 차량의 운전자측 상의 와이퍼(12)의 구동 샤프트(22)를 구동시키는 한편, 제 2 와이퍼 모터(28)는 그 출력 샤프트(32)를 통해 보조석측 상의 윈드실드 와이퍼(14)의 구동 샤프트(24)를 구동시킨다. 가역 모터로서 설계된 제 1 와이퍼 모터(26)는 출력 샤프트(30) 및 그에 따라 윈드실드 와이퍼(12)의 가역 작동, 회전 속도 및 회전 위치를 조절하기 위한 제어 소자(50)들을 가진 전자 제어 유닛(34)을 포함한다. 제어 소자(50)들은 입력 신호 및 저장된 특성 필드를 평가하기 위한 수단을 포함하고, 출력 샤프트(30)의 회전 위치 및 회전 속도를 검출하기 위한, 예를 들어 마이크로 콘트롤러, AMR-센서 등과 같은 센서 시스템을 포함한다.
하나의 기어단을 가진, 표준 영구자석 여자식 3 브러시 직류 모터이며 원형 회전자 모터로서 설계된 제 2 와이퍼 모터(28)는 그 출력 샤프트(32)의 절대 회전 위치 및 상대 회전 위치를 검출하기 위한 센서 시스템(36)만을 포함한다. 와이퍼 모터(26, 28)는 공급 라인(48)을 통해 차량의 전기 시스템에 접속된다. 와이퍼 장치(10)는 조작 레버(38)에 의해 작동되고, 상기 조작 레버는 중앙 전자 시스템(40)을 통해 제어 유닛(34)에 신호를 전송한다. 상기 신호에 따라 제어 유닛(34)이 출력 스위치(42)를 통해 제 2 와이퍼 모터(28)의 제 1 출력단(44) 또는 제 2 출력단(46)을 접속시키고, 이 경우, 바람직하게는 회전 속도가 브러시에 전류 공급에 의해 주어진다.
센서 시스템(36)은 제 2 와이퍼 모터(28)의 출력 샤프트(32)의 회전 위치, 특히 윈드실드 와이퍼(14)의 파킹 위치에 대응하는 회전 위치를 검출하고, 카운팅 펄스를 발생시킨다. 상기 카운팅 펄스에 의해 증분적 위치 검출이 가능하고 회전 속도가 결정될 수 있다. 발생된 신호들은 신호 라인(52)을 통해 제 2 와이퍼 모터(28)로부터 제 1 와이퍼 모터(26)의 제어 유닛(34)으로 전송된다. 상기 제어 유닛은 상기 신호로부터 제 1 와이퍼 모터(26)의 출력 샤프트(30)의 회전 위치 및 회전 속도에 대한 설정값을 결정한다.
도 2 및 도 3 그리고 도 4 및 도 5는 제 2 와이퍼 모터(28)의 출력 샤프트(32)의 회전 위치 및 회전 속도에 대한 센서 시스템(36)의 2가지 바람직한 실시예를 도시한다. 출력 샤프트(32)는 공지된 방식으로 전기 모터에 의해 웜 및 웜 기어(54)를 통해 구동된다. 웜 기어(54)상에는 원형 궤도 상에 세그먼트화된 영구 자석(62, 64)들이 배치되고, 영구 자석(62)들은 약 40°의 세그먼트(66)를 차지하고 파킹 위치의 결정을 위해 사용된다. 영구 자석(64)은 외측 원형 궤도상에 균등하게 배분되어 배치되고 작은 세그먼트(68)를 차지한다. 내측 원형 궤도의 영구 자석(62)은 홀 센서(60)와 협동하는 한편, 외측 원형 궤도의 영구 자석(64)들은 홀 센서(58)와 협동한다. 상기 2개의 홀 센서들은 하우징에 고정된 인쇄 회로 기판(56)상에 장착되고, 출력 샤프트(32) 또는 웜 기어(54)의 회전 운동시 작은 유격을 두고 영구 자석(62, 64)을 통과하면, 신호를 발생시킨다. 영구 자석(62)에 의해 발생된 신호는 윈드실드 와이퍼의 파킹 위치를 표시하는 반면, 외측 궤도 상의 영구 자석(64)에 의해 카운팅 펄스들이 발생된다. 상기 카운팅 펄스들은 제어 유닛(34) 내에서 증분 위치 검출 및 회전 속도 결정을 위해 평가된다.
도 4 및 도 5에 따른 센서 시스템(36)의 실시예는 3-트랙 콘택 디스크(70)를 포함하고, 이는 웜 기어(54)에 고정된다. 트랙들은 원형으로 출력 샤프트(32)의 회전축에 대해 동심으로 배치된다. 이 경우 슬라이더(74)에 의해 스캐닝되는 중간 트랙(80)은 연속 접촉면을 포함하고, 센서 시스템(36)의 전압 공급을 위해 사용된다. 외부 트랙(78)은 큰 세그먼트에 걸쳐 약 40°의 크기로 연장된 접촉면(84)을 포함하고, 슬라이더(72)와 협동한다. 슬라이더(72)가 접촉면(84)에 접촉하면, 슬라이더(74)에 대한 회로가 폐쇄되고, 윈드실드 와이퍼(14)의 파킹 위치를 나타내는 신호가 발생된다. 내부 트랙(82)은 원주에 걸쳐 배분된 다수의 접촉면(86)을 포함하고, 상기 접촉면은 슬라이더(76)에 의해 스캐닝되고, 출력 샤프트(32)의 증분 위치 검출 및 회전 속도 결정을 위해 사용되는 카운팅 펄스를 발생시킨다. 도 2 및 도 3 그리고 도 4 및 도 5에 따른 실시예에서 센서 시스템(36)은 저렴하고, 추가 조립 공간을 필요로 하지 않는다.

Claims (10)

  1. 2개의 윈드실드 와이퍼(12,14), 및
    상기 윈드실드 와이퍼(12,14)를 구동하는 2개의 와이퍼 모터(26,28)를 포함하고,
    상기 와이퍼 모터 중 제 1 와이퍼 모터(26)가 전자 제어 유닛(34)과 함께 하나의 유닛을 형성하는 와이퍼 장치(10)에 있어서,
    제 2 와이퍼 모터(28)는 원형 회전자 모터로서 형성되고, 그 출력 샤프트(32)의 절대 및 상대 회전 위치를 검출하기 위한 단 하나의 센서 시스템(36)을 포함하고, 상기 센서 시스템은 제 1 와이퍼 모터(26)의 제어 유닛(34)에 대한 관련 신호를 발생시키고,
    상기 제 1 와이퍼 모터(26)의 출력 샤프트(30)의 회전 속도 및 회전 위치는 상기 제어 유닛(34)에 의해, 상기 제 2 와이퍼 모터(28)의 상기 출력 샤프트(32)의 회전 위치 및 회전 속도에 의존해서 조절되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 와이퍼 모터(26)가 가역 모터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 샤프트(32)의 회전 위치 및 회전 속도를 검출하기 위한 상기 센서 시스템(36)은 관련 홀 센서를 가진 세그먼트화된 영구 자석(62,64)을 포함하고, 상기 영구 자석은 상기 윈드실드 와이퍼(12,14)의 파킹 위치용 신호, 그리고 회전 위치의 증분 검출 및 회전 속도 결정을 위한 카운팅 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 샤프트(32)의 회전 위치 및 회전 속도의 검출을 위한 센서 시스템(36)이 절대값 송출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 샤프트(32)의 회전 위치 및 회전 속도의 검출을 위한 센서 시스템(36)이 상기 출력 샤프트(32)와 함께 회전하는 부품에 배치된 슬라이딩 콘택을 구비한, 세그먼트화된 3-트랙 콘택 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 와이퍼 장치(10)의 작동 방법에 있어서,
    상기 제어 유닛(34)이 상기 제 2 와이퍼 모터(28)의 상기 출력 샤프트(32)의 회전 위치 또는 회전 속도로부터 상기 제 1 와이퍼 모터(26)의 출력 샤프트(30)의 회전 위치 또는 회전 속도에 대한 설정값을 산출하고, 실제값을 베어링 조절에 의해 설정값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치의 작동 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 와이퍼 모터(28)의 와이핑 속도에 대해 파워 스위치(42)가 제공되고, 상기 파워 스위치는 상기 제어 유닛(34)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 와이퍼 모터(28)가 하나의 기어단을 포함하는 영구자석 여자식 3 브러시-직류 모터인 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 와이퍼 모터(28)의 와이핑 속도가 브러시 전류 공급을 통해 조절되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 와이퍼 모터(26)가 차량의 운전자 측에 배치되고, 상기 제 2 와이퍼 모터(28)는 조수석 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
KR1020027015723A 2001-03-21 2001-12-14 2개의 윈드실드 와이퍼를 포함하는 와이퍼 장치 KR100826461B1 (ko)

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