KR100946468B1 - 자동차 와이퍼용 직구동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이퍼 암을 모터축에 직접 연결하여 구동시키는 직구동 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터축의 유동을 강제로 구속하는 클러치를 장착한 자동차 와이퍼용 직구동 모터에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 회전력 발생원인 로터를 포함하여 구성되고, 이 로터의 상단에 연결된 선기어가 동력전달부로 회전력을 전달하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터에 있어서,

상기 로터의 내측 상단면에 락킹부를 장착하고, 상기 락킹부와 체결되는 클러치를 설치하여 상기 로터의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터를 제공한다.

와이퍼, 모터, 모터축, 기어, 로터, 클러치

Description

자동차 와이퍼용 직구동 모터{Direct driving motor for wiper of vehicle}

본 발명은 와이퍼 암을 모터축에 직접 연결하여 구동시키는 직구동 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터축의 유동을 강제로 구속하는 클러치를 장착한 자동차 와이퍼용 직구동 모터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 와이퍼의 구동을 위해 장착되는 구동원으로 4절 링키지 구조로 구성되어 작동하는 일반 DC 모터와, 카울 패키지(cowl package) 부분이 개선된 전자제어 DC 모터가 있다.

상기 일반 DC 모터는 모터축이 360°회전하게 되어 내부에 브러시가 비교적 빠르게 마모되어 내구성이 저하되며 중량이 과다하여 NVH 성능이 저하되는 문제가 있었다.

그리고, 상기 전자제어 DC 모터의 경우는 모터축이 180°회전하도록 구성되어 브러시의 마모가 줄어들긴 하지만 브러시의 마모로 인해 내구성이 저하되었다.

이와 같은 링키지 동력 전달방식의 종래 모터는 기계적 메카니즘에 의해 단 순히 링키지 구속에 의한 동작으로 정교한 제어가 불가하였으며 기계적 연결부의 과다에 의한 손실이 발생되어 효율이 저하되는 문제가 있었다.

이에 반해 모터축의 구동력을 구동부에 직접 연결하여 작동하게 하는 직구동 모터는 저속 모터로 관성을 최소화하여 정교한 제어가 가능하며, 기계적 연결부를 최소화한 구성으로 인해 효율이 개선되는 등의 장점이 있다.

또한, 상기 직구동 모터는 브러시를 삭제한 구조로 이루어져 내구성이 향상되며 NVH 성능이 향상되는 효과를 얻었다.

그러나, 이러한 직구동 모터는 모터축의 유동을 방지하여 강제로 고정시키는 수단이 구비되어 있지 않기 때문에 외부에서 와이퍼 암에 힘을 가하면 로터가 회전되어 와이퍼가 움직이게 되는 문제가 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 모터축의 유동을 방지하여 고정시키는 수단으로 클러치를 구성 설치하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 회전력 발생원인 로터를 포함하여 구성되고, 이 로터의 상단에 연결된 선기어가 동력전달부로 회전력을 전달하는 자 동차 와이퍼용 직구동 모터에 있어서,

상기 로터의 내측 상단면에 락킹부를 장착하고, 상기 락킹부와 체결되는 클러치를 설치하여 상기 로터의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터를 제공한다.

상기 클러치는, 전원인가에 따라 발생되는 자기력을 통해 동작되어 상기 락킹부의 동작을 구속하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 바람직하게 상기 클러치는, 상단이 일부 개구되어 개구부가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내측에 구성되어 승강 동작하는 금속판; 상기 금속판에 설치되어 극성을 부여하는 와이어; 상기 금속판의 동작방향으로 설치되어 자력을 발생하는 마그넷; 상기 금속판과 연결되어 일체로 동작하는 내측 하우징; 상단부가 상기 락킹부와 기어결합되는 톱니부로 형성되고, 상기 내측 하우징에 장착되어 일체로 동작하는 액츄에이터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측 하우징과 액츄에이터 간에 장착되어 후킹하는 후크가 더 포함 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 와이어는 적절한 극성의 전원을 공급하는 PCB와 터미널을 통해 연결되는 것을 특징으로 하며,

더욱 바람직하게, 상기 금속판과 마그넷 중 적어도 어느 하나는 상기 하우징의 내주면을 따라 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차 와이퍼용 직구동 모터는 모터축의 유동을 강제로 구속할 수 있는 클러치를 장착하여 로터의 임의적인 회전으로 인해 모터의 유동이 발생시 로터를 고정시켜 모터축의 유동을 방지하는 효과가 있다.

이에 따라, 자동차의 와이퍼가 외부에서 가해지는 임의의 힘에 의해 유동되는 것을 방지할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 고정부가 설치된 직구동 모터를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 클러치를 도시한 외형 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 클러치의 일실시예를 도시한 개략적인 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 클러치의 동작상태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따라 바람직하게 구현된 자동차용 와이퍼의 직구동 모터는 로터의 유동을 방지하여 모터축을 강제적으로 고정하기 위한 수단으로 클러치를 포함하여 구성하게 된다.

본 발명의 일실시 예에 따라 모터의 출력을 와이퍼 암으로 직접 전달하는 방식으로 동작하는 직구동 모터(DDM, Direct Drive Motor)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터의 회전력을 발생하는 회전부와, 이 회전부의 제어를 위한 전자제어부와, 상기 회전부에 의해 발생된 동력을 전달하는 동력전달부 및 상기 회전부의 동작을 구속하는 고정부로 구성된다.

첨부한 도 2는 상기와 같이 구성되는 직구동 모터의 구성을 개략적으로 도시한 결합 단면도로서, 상기 회전부는 모터의 회전력 발생원인 로터(200)와, 이 로터(200)의 내측에 장착되는 자력발생원인 자석(210)과, 상기 자석(210)과 일정 간격 이격되어 구비되는 아마추어(220)를 포함하여 구성되고, 상기 로터(200)의 상단부에는 상기 동력전달부와 연결되어 로터(200)의 회전력을 전달하는 선기어(240)가 연결되며, 상기 로터(200)의 내측 상단면에는 상기 고정부와 기어결합되는 락킹부(230)가 장착된다.

상기 전자제어부는 도 2와 같은 PCB(Printed Circuit Board) (300)를 포함하여 구성되며, 상기 PCB(300)는 외부 환경 즉 와이퍼의 동작상태에 따라 터미널(310)을 통해 상기 고정부로 알맞은 극성의 전원을 공급한다.

상기 고정부는 본 발명에 따른 클러치(100)를 포함하여 구성되는 부분으로서, 상기 클러치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널(310)과 연결되어 전원을 공급받는 와이어(140)와, 이 와이어(140)에 감겨 극성을 부여받고 자성을 띠게 되는 금속판(150)과, 상기 금속판(150)의 하측에 배치되어 인력 및 척 력이 작용하도록 하는 마그넷(magnet) (130)을 포함하며, 상기 금속판(150)과 마그넷(130)은 원통형의 하우징(120) 내주면을 따라 구성된다.

즉, 상기 PCB(300)가 터미널(310)을 통해 (+),(-) 극성을 달리하여 와이어(140)로 전원을 공급하면 상기 와이어(140)로 둘러싸인 금속판(150)은 'N','S' 극을 갖게 된다.

또한, 상기 클러치(100)는 상기 금속판(150)의 내측에 구성 연결되어 일체로 동작하는 내측 하우징(160)을 포함하며, 상기 내측 하우징(160)은 상기 하우징(120)의 상단부가 일부 개구되어 형성된 개구부를 통해 승강 동작하게 된다.

상기 내측 하우징(160)의 상단부에는, 원판형의 상단부와 원통형의 하단부가 일체로 성형되며 그 상단부가 상기 회전부의 락킹부(230)와 기어결합할 수 있도록 그에 대응되는 기어 모양의 톱니부(111)로 형성되는 액츄에이터(110)가 장착되고, 이 액츄에이터(110)의 하단부는 상기 내측 하우징(160)의 상단부를 관통한다.

상기 액츄에이터(110)는 내측 하우징(160)과의 사이에 후크(170)를 개재하여 연결되며, 상기 후크(170)는 상기 내측 하우징(160)이 승강 동작시 상기 액츄에이터(110)도 함께 승강하도록 후킹(Hooking)하는 역할을 한다.

본 발명의 실시 예에서 상기 금속판(150)과 마그넷(130)은 다수로 구성되어 상기 하우징(120)의 내주면을 따라 배열장착되는 것이 가능하지만, 상기 액츄에이터(110)의 승강을 위한 인력과 척력을 최적화하기 위하여, 상기 하우징(1120)의 내주면을 따라 상단과 하단이 개구된 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 일실시 예의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

와이퍼를 동작시키고자 제어유닛이 작동 온(ON) 신호를 송출하면, PCB(300)가 와이퍼의 작동 온(ON) 신호를 감지하여 마그넷(130)과 금속판(150) 사이에 인력이 작용하도록 적절한 극성의 전원을 발생시키게 되고, 터미널(310)이 동작하여 와이어(140)로 상기 PCB(300)의 전원을 공급한다.

그럼, 상기 와이어(140)에 전류가 흐르게 되면서 상기 금속판(150)이 상기 마그넷(130)과 상이한 극을 띠게 되고, 상기 마그넷(130)과 금속판(150) 사이에 인력이 작용하여 상기 금속판(150)이 마그넷(130)을 향해 하강하게 된다.

이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 내측 하우징(160)과 액츄에이터(110)도 상기 금속판(150)과 일체로 하강하게 되며, 상기 액츄에이터(110)의 하강에 따라 톱니부(111)와 락킹부(230)가 분리되어 회전부의 로터(200)는 자유상태가 된다.

상기 로터(200)는 아마추어(220)와 자석(210) 간에 작용하는 척력에 의해 회전하게 되고, 이렇게 발생되는 회전력은 로터(200) 상단의 선기어(240)에 의해 동력전달부로 전달되어 모터축이 회전하도록 한다. 이러한 모터축의 회전력은 와이퍼 암에 직접 전달되어 와이퍼가 구동하게 한다.

한편, 상기 로터(200)는 아마추어(220)와 자석(210) 간에 척력에 의해 계속해서 회전하게 되며, 이러한 와이퍼의 동작을 멈추기 위해서 제어유닛은 와이퍼 작동 오프(OFF) 신호를 송출하고 상기 PCB(300)가 이 신호를 감지하여 마그넷(130)과 금속판(150) 사이에 척력이 작용하게 적절한 극성의 전원을 발생시킨다.

여기서, 상기 마그넷(130)은 일정한 극을 갖기 때문에 상기 PCB(300)는 와이 퍼의 작동 온(ON) 신호를 감지한 때와 다른 극성의 전원을 발생시키게 되고, 터미널(310)이 동작하여 와이어(140)로 전원을 공급한다.

그럼, 상기 와이어(140)에 와이퍼의 작동시와 반대 방향으로 전류가 흐르게 되고, 상기 금속판(150)이 마그넷(130)과 동일한 극을 갖게 되어 척력이 작용하게 된다.

이에 따라 상기 금속판(150)이 상승 동작하게 되고, 상기 내측 하우징(160)과 액츄에이터(110)도 상기 금속판(150)과 일체로 상승하여 락킹부(230)까지 도착하게 되며, 상기 액츄에이터(110)의 톱니부(111)는 상기 락킹부(230)와 기어결합되어 로터(200)를 고정한다.

이에 따라, 모터축이 고정되고 사용자가 손으로 와이퍼 암을 움직이더라도 와이퍼는 움직이지 않게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

도 1은 고정부가 설치된 직구동 모터를 도시한 분해 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 클러치를 포함하는 직구동 모터를 개략적으로 도시한 구성 단면도,

도 3은 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 클러치를 도시한 외형 사시도,

도 4는 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 클러치의 일실시예를 도시한 개략적인 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 클러치의 동작상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 클러치 110 : 액츄에이터

111 : 톱니부 120 : 하우징

130 : 마그넷 140 : 와이어

150 : 금속판 160 : 내측 하우징

170 : 후크 200 : 로터

210 : 자석 220 : 아마추어

230 : 락킹부 240 : 선기어

300 : PCB 310 : 터미널

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 회전력 발생원인 로터(200)를 포함하여 구성되고, 이 로터(200)의 상단에 연결된 선기어(240)가 동력전달부로 회전력을 전달하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터에 있어서,

   상기 로터(200)의 내측 상단면에 락킹부(230)를 장착하고, 상기 락킹부(230)와 체결되는 클러치(100)를 설치하여 상기 로터(200)의 유동을 방지하며,

   상기 클러치(100)는, 전원인가에 따라 발생되는 자기력을 통해 동작되어 상기 락킹부(230)의 동작을 구속하고,

   상기 클러치(100)는,

   상단이 일부 개구되어 개구부가 형성되는 하우징(120);

   상기 하우징(120)의 내측에 구성되어 승강 동작하는 금속판(150);

   상기 금속판(150)에 설치되어 극성을 부여하는 와이어(140);

   상기 금속판(150)의 동작방향으로 설치되어 자력을 발생하는 마그넷(130);

   상기 금속판(150)과 연결되어 일체로 동작하는 내측 하우징(160);

   상단부가 상기 락킹부(230)와 기어결합되는 톱니부(111)로 형성되고, 상기 내측 하우징(160)에 장착되어 일체로 동작하는 액츄에이터(110);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 내측 하우징(160)과 액츄에이터(110) 간에 장착되어 후킹하는 후크(170)가 더 포함 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 와이어(140)는 전원을 공급하는 PCB(300)와 터미널(310)을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 금속판(150)과 마그넷(130) 중 적어도 어느 하나는 상기 하우징(120)의 내주면을 따라 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 와이퍼용 직구동 모터.

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