KR100835302B1 - 와이퍼 암, 특히 차량에 사용되는 와이퍼 암 및 그 제조방법 - Google Patents

와이퍼 암, 특히 차량에 사용되는 와이퍼 암 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 와이퍼 암(10) 및 와이퍼 암(18)의 제조를 위한 방법이 제안된는데, 본 발명에서는 와이퍼 암(18)은 U-자 형태의 프로파일 부품(24) 및 바닥(34)으로 이루어지며, 이 바닥은 점 형태로 프로파일 부품(24)에 고정된다.

Description

와이퍼 암, 특히 차량에 사용되는 와이퍼 암 및 그 제조 방법{WIPER ARM, IN PARTICULAR FOR A MOTOR VEHICLE AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 특히 차량에 사용되는 와이퍼 암 및 독립항에 명시된 종류의 이런 와이퍼 암의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
앞 유리에서의 와이퍼 블레이드의 동작을 위해 필요한 힘을 와이퍼 샤프트에서 와이퍼 블레이드로 전달하고 와이퍼 블레이드의 요구되는 지지력을 앞 유리로 발생시키는 기능을 하고, 진자 운동을 하며 와이퍼 샤프트를 와이퍼 블레이드와 결합시키는 복수의 이런 종류의 와이퍼 암은 이미 잘 알려져 있다. 전달되어야 하는 높은 회전 토크로 인해, 조인트 부품은 가능한 한 가볍게 제작되어야 하지만, 그럼에도 불구하고 강한 휨 강성(flexural strength) 및 비틀림 강성(torsional strength)을 가져야 한다.
독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 와이퍼 암은, U-자 형태의 프로파일 부품에 바닥을 삽입함으로써 휨 강성 및 비틀림 강성을 갖는 밀폐된 직각 프로파일(angle profile)이 제작될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한 이와 관련하여 양측 부품, 즉 바닥과 U-자 형태의 프로파일 부품의 벽두께를 U-자 형태의 프로파 일 부품 만을 사용할 때보다 더 얇게 유지할 수 있다는 이점을 갖는다. 이외에도 바닥이 측면부의 특정한 점에서만 고정되는 경우에는 프로파일을 매우 경량으로 저렴하게 제작할 수 있다. 또한 와이퍼 암의 바닥을 매끈한 판형태로 제작할 수 있어 결과적으로 와이퍼 암의 물흐름 특성이 개선된다.
와이퍼 시스템의 가동 부품의 질량이 현저하게 감소되므로 와이퍼 샤프트의 베어링의 크기도 축소될 수 있다. 또한 감소된 질량으로 인해 베어링의 마모도 줄어든다.
와이퍼 암의 관찰 가능한 상단면이 역 U-자 형태의 프로파일 부품과 일체형으로 형성되므로 상단면에서의 위험한 모서리의 형성이 억제되고, 종래 방식의 와이퍼 암에 비해 본 발명에 따른 와이퍼 암의 디자인에도 부정적인 영향이 나타나지 않는다.
종속항에 기술된 조치를 통해 독립항에 기술된 특징의 바람직한 개선 및 변형이 가능하다.
바닥이 용접을 통해 측면부에 고정되는 것이 특히 바람직하다. 특히 단상 교류 용접 방법을 통해 모든 고정점이 저렴하고 신속하게 용접될 수 있다.
또한 측면부에 복수의 압입부가 형성되는 것이 바람직한데, 이 압입부에는 프로파일 부품으로의 삽입 시 바닥이 접촉된다. 이로 인해 양산 시 바닥은 U-자 형태의 프로파일 부품의 내측 공간으로 돌출되지 않으면서 프로파일 부품으로 삽입될 수 있으므로, 접합판 또는 기타 다른 접합 부재가 필요치 않다.
바람직하게도 바닥에는 프로파일 부품의 측면부의 대향측 세로면을 따라 노 우즈가 형성되어 있는데, 이 노우즈는 측면부의 압입부로 삽입될 수도 있다.
또한 단상 교류 용접 시 낮은 전류를 사용하고, 그럼에도 불구하고 양호한 결합력을 유지하기 위해, 측면부와 바닥 사이에는 적어도 하나의, 바람직하게는 두 개의 대향 틈새가 형성되는 것이 특히 바람직하다.
또한 바닥에는 스프링 장치를 위한 수용부가 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이렇게 함으로써 조인트 부품과 고정 부품 사이에 인장 스프링을 고정하기 위한 별도의 브래킷 및 별도의 볼트가 필요치 않기 때문이다. 이렇게 함으로써 현저한 비용 절감 및 무게 감소를 달성할 수 있다. 스프링의 현수를 위한 별도의 브래킷이 필요치 않으므로 제조 공정을 단축할 수 있고 윤곽(contour)을 현저하게 개선할 수 있으므로 절단 폐기물(cutting waste)을 최소화하고 이로서 재료를 절감할 수 있다.
다른 이점은, 바닥의 결합 위치가 프로파일 부품 측면부의 베이스 반대쪽 모서리보다 베이스에 더욱 인접하게 배치되는 것이다. 이렇게 함으로써 바닥이 프로파일 부품으로 삽입되고 와이퍼 암의 측면에서는 관찰되지 않는데, 그 이유는 측면부가 바닥보다 더욱 돌출되기 때문이다. 이외에도 용점 위치와 바닥이 염분 함유 안개(salt fog) 등과 같은 환경 영향으로부터 보호된다.
또한 내부식성을 개선하기 위해 와이어 암을 아연 도금된 판재 또는 아연 도금된 강판으로 제작하는 것이 바람직하다. 아연의 부식물질 제거 효과로 인해 용접 위치 및 절단 모서리도 부식으로부터 보호된다. 또한 와이퍼 암의 도색 전에 별도의 표면 처리가 필요치 않다.
바닥에 의해 프로파일 부품의 견고성이 개선되도록 바닥에 구멍이 형성되는 것이 특히 바람직한데, 이 경우 와이퍼 암의 무게는 단지 최소한으로 증가된다. 구멍의 배치는 예를 들어 유한요소법(finite element method)을 통해 결정될 수 있다.
제11 청구항의 특징으로 갖는 와이퍼 암의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 이점을 갖는다. 스탬핑하고 바닥을 프로파일 부품으로 삽입함으로써 프로파일 부품의 견고성 및 와이퍼 암의 견고성이 개선되는데, 이때 와이퍼 암의 무게는 증가되지 않는다. 바닥을 단상 교류 용접 방법을 통해 적어도 하나의 측면부에 바닥을 고정함으로써 프로파일 부품의 견고성을 개선하기 위한 간단하고 저렴한 방법이 제시된다.
간단한 실시예의 경우 물론 용접 공정이 생략될 수 있으며 바닥은 단지 억지 끼워맞춤을 통해 측면부에 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되어 있으며, 다음 내용을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.
도 1 은 와이퍼 암의 개략적 도시,
도 2 는 종래 방식에 따른 와이퍼 암의 사시도,
도 3 은 본 발명에 따른 와이퍼 암의 조인트 부품에 대한 사시도,
도 4 는 본 발명에 따른 와이어 장치의 와이퍼 암에 대한 사시도,
도 5 는 와이퍼 암의 고정 단부에 대한 사시도,
도 6 는 와이퍼 암의 고정 단부의 변형에 대한 사시도,
도 7 는 와이퍼 암의 내부 공간에 대한 사시도,
도 8 는 와이퍼 암의 측면부에 형성된 압입부에 대한 사시도,
도 9 는 개략적으로 도시된 본 발명에 따른 방법의 각 단계,
도 10 는 본 발명에 따른 방법의 압입 단계에 대한 세부적 설명이다.
도1에는 본 발명에 따른 와이퍼 장치(10)가 도식적으로 도시되어 있다. 와이퍼 모터(11)와 기어(gear, rod)(14)를 통해 와이퍼 샤프트(16)가 진자 운동될 수 있도록 구동되는데, 이 기어는 예를 들어 크랭크 기어로서 형성된다. 와이퍼 샤프트(16)는 회전 가능한 형태로 와이퍼 암(18)에 고정되어 있는데, 이 와이퍼 암은 자신의 와이퍼 암(18) 반대쪽 단부에서 와이퍼 블레이드(20)를 지지한다. 와이퍼 암(18)은 주로 고정 부품(22) 및 조인트 부품(24)으로 구성되는데, 여기에서 고정 부품(22)은 와이퍼 샤프트(16)를 조인트 부품(24)과 회전 가능한 상태로 결합하는 기능을 한다.
와이퍼 모터(12)의 크랭크 운동을 통해 기어(14)에서는 와이퍼 암(18)의 진자 운동이 발생한다. 이것은 와이퍼 암(18) 구간에서 지속적인 부하 교체(부하 변동, load change)를 야기시키는데, 그 이유는 와이퍼 암(18)의 일측 단부와 결합된 와이퍼 블레이드(20)에는 여기에 도시되지 않은 유리와의 마찰로 인해 진자 운동에 대한 저항력이 가해지기 때문이다.
도2에는 종래 방식의 와이퍼 암이 도시되어 있다. 조인트 부품(24)은 볼트(26)를 통해 회전 가능한 형태로 고정 부품(22)에 결합되어 있다. 이외에도 고정 부품(22) 및 조인트 부품(24)은 스프링 장치(28)를 통해 조여지는데, 이 스프링 부품은 예를 들어 인장 스프링으로서 형성된다. 이를 위해 스프링 장치(28)는 조인트 부품(24)의 브래킷(bracket)(30)에 걸려지는데, 이 브래킷은 측면부(lateral flank)의 베이스 반대쪽 모서리를 래핑(lapping)함으로써 형성된다. 스프링 장치(28)의 다른 쪽 단부는, 고정 부품(22)과 조인트 부품(24) 사이의 회전축의 외측에 배치된 고정 부품의 고정점에 고정된다.
도3에는 제작 공정 중인 본 발명에 따른 와이퍼 장치(10)의 조인트 부품(24)이 도시되어 있다.
와이퍼 암(18)의 조인트 부품(24)은 프로파일 부품(profile part)(32) 및 바닥(34)으로 구성된다. 프로파일 부품(32)은 대개 U-자 형태이므로 두 개의 측면부(38)를 포함하는 하나의 베이스를 갖는다. 측면부(38)에는 베이스 반대쪽 모서리에 압입부(요홈)(40)가 배치되어 있다. 바닥(34)은 평평한 판재로서 스탬핑 가공에 의해 제작되며, 측면부(38)의 윤곽에 거의 일치하도록 형성된다. 이렇게 함으로써 바닥(34)은 U-자 형태의 프로파일 부품에 정확하게 삽입되는데, 더욱 상세하게는 바닥(34)이 프로파일 부품(32)으로 삽입될 때 바닥이 프로파일 부품의 압입부(40)와만 접촉되도록 삽입된다. 지지면을 확대하기 위해 바닥(34)은 자신의 측면부(38) 대향측 세로면(41)에 노우즈(42)를 갖는다.
도4에는 본 발명에 따른 와이퍼 장치(10)의 조인트 부품(24)이 도시되어 있는데, 여기에는 바닥(34)이 삽입된 상태이다. 바닥(34)이 압입부(40) 구간에서만 측면부(38)와 접촉하게 되므로 두 개의 대향 틈새(44)가 형성된다. 바닥(34)의 압입부(40)는 프로파일 부품(32)과 용접된다.
도5에는 조인트 부품(24)의 고정 단부(46)가 사시도로서 도시되어 있다. 바닥(34)은 구멍으로서 형성된 수용부(48)를 갖는다. 이 수용부에서는 스프링 장치(28)(도2)의 단부가 고정된다. 이외에도 스프링 장치(28)를 위한 충분한 공간을 확보하기 위해 바닥(34)은 홈(50)을 갖는다.
하지만 스프링 장치(28)는 또한 완전히 와이퍼 암(18) 내에 배치될 수도 있다. 도6에서 도시된 바와 같이 이를 위해 바닥(26)에서 브래킷(30)이 형성될 수도 있는데, 이 브래킷은 바닥(34)의 면에서 반원 형태로 프로파일 부품(32)의 내부로 돌출된다. 본 발명의 이런 변형은 도7에 재차 도시되어 있다.
도7에는 와이퍼 암(18)의 고정 단부(46)가 사시도로서 도시되어 있다. 여기에서는 바닥(34)이 완전히 프로파일 부품(32)의 내부로 배치되도록 또는 달리 표현하자면, 바닥(34)의 외측면이 양측 측면부(38)의 베이스 반대쪽 모서리를 통해 형성된 면보다 베이스(36)에 더 가깝게 배치되도록 압입부(40)가 베이스(36) 방향으로 진행되는 것을 명확하게 관찰할 수 있다.
도8에는 측면부(38)의 압입부(40)가 상세하게 도시되어 있다. 스탬핑된 재료에 베이스 방향으로 턱(plateau)(52)이 형성되도록, U-자 형태의 프로파일 부품(32)의 내측면 상에서 측면부(38)의 일부가 코이닝 다이(coining die)를 통해 스탬핑 가공되었다. 이 턱(52)에의해 바닥(34)이 지지될 수 있다.
도9에는 본 발명에 따른 방법의 각 단계가 세부적으로 도시되어 있다. 제1 스탬핑 단계(60)에서는 평평한 판재에서 프로파일 부품(32)이 스탬핑된다. 제2 벤딩 단계(62)에서는 아직 판 형태인 스탬핑된 프로파일 부품(32)이 U-자 형태로 벤딩된다. 이어지는 압입 단계(64)에서는 턱(52)과 함께 압입부(40)가 고정점에 형성된다. 그 다음 바닥 스탬핑 단계(66)가 이어지는데, 이 단계에서는 바닥판이 노우즈(42)와 함께 스탬핑된다. 다음 삽입 단계(68)에서는 바닥(34)이 프로파일 부품(32)으로 삽입되며, 이어지는 다음 용접 단계(70, 누락됨)에서는 단상 교류 용접 방법(projection welding method)을 통해 바닥(34)과 프로파일 부품(32) 사이에 전압을 가함으로써 압입부에서 용접이 이루어진다.
도10에서는 압입 단계(64)가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 측면부(38)의 베이스 반대쪽 모서리에서 코이닝 다이(54)가 스탬핑된다. 이 코이닝 다이는 압입부(40)의 폭에 상응하는 폭을 가지며 베이스 반대쪽 모서리에서 측면부의 횡면의 거의 중앙에 스탬핑된다. 코이닝 다이(54)에 작용하는 힘(F)을 통해 측면부(38)의 재료는 베이스 방향으로 압착되며, 이로 인해 코이닝 다이(54)에 통해 압착된 재료에 의해 턱(52)이 형성된다. 압입부(40)의 깊이(T)는 측면부(38)의 베이스 반대쪽 모서리와 턱(42) 사이의 간격이며, 이 간격은 적어도 바닥(34)의 두께여야 한다.
물론 조인트 부품(24) 뿐 아니라 고정 부품(22)에도 이런 종류의 바닥(34)이 형성될 수 있다. 또한 압입부(40)를 생략하고 단지 노우즈(42)를 이용해서 바닥(34)을 측면부(38)의 베이스 반대쪽 모서리에 올려 놓고 용접하는 것도 고려될 수 있다.
본 발명의 간단한 변형에서는 바닥(34)이 단지 억지 끼워맞춤(squeezing)을 통해 측면부(38)에 고정될 수 있다. 이 경우 제조 과정에서는 예를 들어 매 두 번째 위치에서 압입부(40)를 형성하고, 그 다음 바닥(34)을 삽입하여, 바닥(34)이 압입부(40)에 의해 내측 및 외측에서 교차적으로 고정되도록 압입부(40)를 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명은 와이퍼 암 특히 차량에 사용되는 와이퍼 암 및 그 제조 방법에 사용가능하다.

Claims (12)

  1. 진자 운동을 하는 와이퍼 샤프트(16)와 와이퍼 블레이드(20)를 결합시킬 수 있으며, 하나의 베이스(36)와 두 개의 측면부(38)를 갖는 부분적으로 역 U-자 형태인 하나의 프로파일 부품(32)으로 구성되는, 차량에 사용되는 와이퍼 암에 있어서,
    상기 프로파일 부품(32)에는 부분적으로 하나의 바닥(34)이 형성되어 있으며, 상기 바닥은 측면부(38)에 점 형태로 고정되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측면부(38)는 쌍으로 대향하는, 복수의 압입부(40)를 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바닥은 단상 교류 용접 방법을 통해 상기 측면부(38)에 용접 고정되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바닥(34)은 상기 측면부(38)에 대향하는 세로면(41)을 따라 노우즈(nose)(42)를 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측면부(38)와 상기 바닥(34) 사이에는 하나 또는 두 개의 대향하는 틈새(44)가 형성되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바닥(34)은 스프링 장치(28)를 위한 하나의 홈(50)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바닥(34)은 상기 스프링 장치(28)를 위한 하나의 수용부(48)를 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측면부(38)는 상기 바닥(34)보다 돌출되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 와이퍼 암(18)은 아연 도금된 판재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바닥(34)은 무게 감소를 위해 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 암.
  11. 다음과 같은 단계:
    베이스(36)와 두 개의 측면부(38)를 갖는 U-자 형태인 프로파일 부품(32)의 스탬핑 및 벤딩 단계;
    상기 측면부(38)에 압입부를 형성하는 단계;
    바닥(34)의 스탬핑 단계;
    상기 바닥(34)을 상기 프로파일 부품(32)에 삽입하는 단계; 및
    용접을 통해 상기 바닥을 하나의 상기 측면부(38)에 고정하는 단계
    를 갖는, 와이퍼 암(18)인 제1항 또는 제2항에 따른 와이퍼 암의 제조를 위한 방법.
  12. 다음과 같은 단계:
    베이스(36)와 두 개의 측면부(38)를 갖는 U-자 형태인 프로파일 부품(32)의 스탬핑 및 벤딩 단계;
    상기 측면부(38)에 압입부를 형성하는 단계;
    바닥(34)의 스탬핑 단계;
    상기 바닥(34)을 상기 프로파일 부품(32)에 삽입하는 단계; 및
    다른 압입부(40)를 통해 바닥을 하나의 상기 측면부(38)에 고정하는 단계
    를 갖는, 와이퍼 암(18)인 제1항 또는 제2항에 따른 와이퍼 암의 제조를 위한 방법.
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