KR100972584B1 - 와이퍼 장치의 작동 방법과 관련 와이퍼 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 독립적으로 구동될 수 있고, 와이퍼 블레이드(14, 16)에 결합되는 2개 이상의 모터 유닛(22, 24)과, 모터 유닛(22, 24)을 제어하는 제어기(26), 그리고 제어기(26)에 연결되어 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각위치(φ1, φ2)를 결정하는데 사용되는 센서 유닛(28, 32, 30, 34)을 구비하는 와이퍼 장치(10), 특히 카운터 로테이션 또는 버터플라이 와이퍼 장치와, 이 와이퍼 장치(10)의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도(α1, α2)는 복수의 각도 영역으로 분할되고, 각 와이퍼 블레이드(14, 16)를 수용하는 영역은 그 영역 내에 있는 와이퍼 블레이드의 각도와 함께 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

와이퍼 장치의 작동 방법과 관련 와이퍼 장치{METHOD FOR OPERATING A WIPER SYSTEM, AND CORRESPONDING WIPER SYSTEM}
본 발명은 와이퍼 장치의 작동 방법과 와이퍼 장치에 관한 것이고, 구체적으로는 서로 독립적으로 구동될 수 있고, 와이퍼 블레이드를 유지하는 와이퍼 아암에 결합되는 2개 이상의 모터 유닛과, 모터 유닛을 제어하는 제어기, 그리고 와이퍼 아암의 각위치를 결정하며 제어기에 연결되는 센서 유닛을 구비하는, 카운터 로테이션(counter-rotation) 또는 버터플라이(butterfly) 와이퍼 장치에 관한 것이다.
이러한 방법과 와이퍼 장치는 당업계에 공지되어 있다. 특히, 제어기에 의해 제어되는 가역 모터가 모터 유닛으로 사용된다. 이러한 와이퍼 장치는, 복잡하고 큰 와이퍼 로드 장치를 와이퍼 블레이드의 각각의 회전축 사이에서 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 따라서, 와이퍼 블레이드는 공간을 절약하는 방식으로 배치될 수 있고, 그리고 와이핑되는 앞유리 상의 임의의 위치에서 서로 독립적으로 배치될 수 있다. 또한, 와이퍼 블레이드는 미리 정해놓을 수 있는 임의의 와이핑 각도를 커버할 수 있고, 또한 와이핑 블레이드는 비사용시에는 보호 대기 위치로 이동될 수 있다.
이러한 와이퍼 기구의 한 가지 문제점은, 와이퍼 블레이드의 충돌을 방지하기 위해 필요한 와이퍼 블레이드의 각(角)위치 결정에 관한 문제이다. 공지된 와이퍼 장치에서, 개개의 와이퍼 블레이드의 와이핑 영역은 대개 중첩된다. 카운터 로테이션 또는 버터플라이 와이퍼 장치에서, 최상위 와이퍼 아암 혹은 최상위 와이퍼 블레이드가 운동하는 동안에는, 최하위 와이퍼 블레이드와의 접촉이 일어나지 않도록 보다 큰 가속이 있어야 한다는 다른 문제점이 있다. 하향 운동 중에, 최하위 와이퍼 아암은 상응하게 보다 빨리 이동하여야 한다. 이러한 이유로, 모터 유닛의 적절한 제어가 요구된다.
와이퍼 블레이드의 각위치를 결정할 수 있는 여러 가능성이 존재한다. 아날로그 회전각 센서, 예컨대 사인 혹은 코사인 출력 신호를 갖는 자기장 센서를 와이퍼 축 상에 사용하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 이 경우에는 송신기 자석의 신호가 온도에 따라 변화한다는 단점이 있는 것으로 확인되었다. 그 결과, 모터의 온도 또는 외부 온도가 높은 경우에, 와이퍼 아암의 각위치의 결정이 부정확해지며, 이는 와이퍼 블레이드의 충돌로 이어질 수 있다. 이러한 문제를 완화시키기 위해, 온도 교정이 요구되지만, 이는 비교적 부정확하고 오류를 일으키기 쉽다.
와이퍼 아암 또는 와이퍼 블레이드의 각위치를 결정하기 위한 다른 가능성은, 증분 센서(incremental sensor), 특히 사각 TTL 신호를 갖는 디지털 자기장 센서를 사용하는 것이다. 그러나, 계산을 시작하기 위해서는 기준점을 미리 정하여야 하므로, 상기 센서의 사용은 불리하다. 예컨대, 와이퍼 장치가 꺼져 있거나, 혹은 와이퍼 장치가 차량의 배터리 등과 같은 전원으로부터 단절되어 있는 동안에, 와이퍼 아암을 손으로 조절한다면, 이는 증분 센서에 의해 계산될 수 없다. 따라서, 상기 장치가 시작될 때, 와이퍼 아암 또는 와이퍼 블레이드의 잘못된 각위치가 기초 정보로서 사용된다.
따라서, 본 발명은 와이퍼 블레이드의 각위치가 신뢰 가능하게 그리고 간단한 방식으로 결정될 수 있는 와이퍼 장치과 이 와이퍼 장치의 작동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도가 복수의 각도 영역 내에 위치하고, 한편으로는 각 와이퍼 블레이드가 위치하는 각도 영역이 절대 센서에 의해 결정되며, 다른 한편으로는 각각의 각도 영역 내에서의 각 와이퍼 블레이드의 각도가 상대 센서에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전술한 타입의 방법을 제공한다.
이 방법은, 절대 센서를 사용함으로써, 와이퍼 블레이드 또는 와이퍼 아암이 어느 각도 영역 내에 위치하는가를 신뢰 가능하게 결정할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 각각의 각도 영역 내에서의 와이퍼 블레이드의 각도도 결정된다. 따라서, 각 와이퍼 블레이드의 실제 각위치는, 첫째 각각의 각도 영역으로, 그리고 둘째 이 각도 영역 내에서의 각각의 각도로 구성된다. 소정 각도 영역 내에서의 각도가, 예컨대 일시적인 전원 차단으로 인하여 정확하게 결정되지 않더라도, 각 와이퍼 블레이드가 위치하는 각도 영역을 통하여, 각 와이퍼 블레이드가 어떤 와이퍼 각도의 영역, 즉 각도 영역에 위치하는가를 결정할 수 있다.
여기서, 와이퍼 블레이드가 하나의 각도 영역으로부터 인접 각도 영역으로 가로지르를 때, 제2 각도 영역 내에서의 각도가 다시 세팅되는 것이 유익하다. 따라서, 2개의 각도 영역 사이의 경계선을 가로지를 때, 각각의 각도 영역 내의 각도는 0으로부터 시작하도록 결정된다. 따라서, 모든 경우에 있어서 2개의 각도 영역 사이의 경계는, 소정의 각도 영역 내에서의 각도를 결정하기 위한 기준점을 형성한다.
와이퍼 장치 및/또는 차량이 시동되는 경우에, 각 와이퍼 블레이드가 어느 각도 영역에 위치하는지가 결정된다면, 매우 유익한 방법이 될 것이다. 이 경우에, 각각의 각도 영역 내에서의 각도는 결정적인 사항이 아니다. 이 경우에, 각각의 각도 영역으로부터 시작되는 제어 순서는 제어기에 저장되며, 이 제어기는 와이퍼 블레이드 사이의 충돌 없이 와이퍼 블레이드가 각각의 인접 각도 영역으로 이동하게 되도록 모터 유닛을 제어한다. 그 후, 2개의 각도 영역 사이의 경계선을 가로지를 때, 와이퍼 블레이드가 진입하는 각도 영역과 관련하여, 이 각도 영역 내에서의 각도를 결정한다. 따라서, 각 와이퍼 블레이드의 실제 각위치는, 와이퍼 블레이드가 새로운 각도 영역에 진입하는 순간으로부터 인지된다. 이러한 방법은, 차량의 시동이 정지되거나 혹은 전원이 차단된 경우에, 와이퍼 블레이드 또는 와이퍼 아암이 수동으로 조절되더라도, 각 와이퍼 블레이드가 위치하고 있는 각도 영역으로부터 그에 인접하는 각도 영역으로, 와이퍼 블레이드가 충돌 없이 이동할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 와이퍼 블레이드의 실제 각위치는 와이퍼 장치 또는 차량이 시동된 직후에, 즉 와이퍼 블레이드가 하나의 각도 영역으로부터 다른 각도 영역으로 가로지를 때 결정될 수 있다.
다른 유익한 방법에 있어서, 상기 제어 순서는 와이퍼 블레이드가 대기 위치로 안내되도록 와이퍼 블레이드를 이동시키는 것을 특징으로 한다. 이 경우에, 차량이 시동될 때, 각 와이퍼 블레이드가 어느 각도 영역에 위치하는가를 확인하기 위한 점검이 실시되는 것이 유익하다. 와이퍼 블레이드가 예정된 각도 영역, 예컨대 대기 위치에 위치하고 있지 않다면, 와이퍼 블레이드는 저장된 제어 순서를 통하여 그 대기 위치로 안내된다.
또한, 전술한 목적은 본 발명에 따른 방법을 실시하기에 적합한 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치에 의해 달성된다.
한 가지 유익한 장치는, 각 와이퍼 아암에 센서 유닛이 마련되고, 이 센서 유닛은 각각의 각도 영역을 결정하기 위한 절대 센서와, 소정의 각도 영역 내에서의 각도를 결정하기 위한 상대 센서를 구비하며, 2개의 인접하는 각도 영역 사이의 경계는 모두 상대 센서에 대한 기준점을 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 실제 각위치는 각각의 각도 영역과, 소정 각도 영역 내에서의 각도로 구성된다. 2개의 인접 각도 영역 사이의 경계를 가로지르는 모든 경우에, 증분 센서는 0으로 세팅되고, 다시 계산을 시작한다. 그 결과, 정말로 신뢰할 수 있는 실제 각위치의 결정이 수행된다. 이와 같이 와이퍼 블레이드의 위치가 정확하게 결정되기 때문에, 정확한 제어에 의해 와이퍼 블레이드의 충돌을 크게 배제시킬 수 있다.
절대 센서는 각도 영역을 각 와이퍼 아암의 피봇축에서 검출한다면 유익할 것이다. 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도는 대개 기껏해야 160°내지 180°이므로, 절대 센서는 충돌이 일어나지 않는 각도 영역을 피봇축의 각도 범위에 할당할 수 있다.
여기서, 상기 절대 센서는 피봇축에 배치된 자석 바퀴를 포함하는 디지털 자기장 센서이고, 상기 자석 바퀴는 서로에 대해 오프셋되어 배치된 2개 이상의 센서 요소에 의해 스캐닝된다면 유익할 것이다. 유익하게는, 4개의 서로 다른 디지털 출력 신호가 아래와 같은 구성으로 마련된다.
각도 영역 Z1 : 센서 요소 H1 : 남쪽, 그리고 센서 요소 H2 : 남쪽;
각도 영역 Z2 : 센서 요소 H1 : 북쪽, 그리고 센서 요소 H2 : 남쪽;
각도 영역 Z3 : 센서 요소 H1 : 북쪽, 그리고 센서 요소 H2 : 북쪽;
각도 영역 Z4 : 센서 요소 H1 : 남쪽, 그리고 센서 요소 H2 : 북쪽;
이러한 센서에 있어서, 자석 바퀴의 극성과 관련한 각도 섹션의 구조, 수량 및 크기와, 자기장 센서의 수량 및 각도 간격은, 각 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도에 알맞게 정해지는 것이 유익하다. 모든 와이핑 각도에 있어서, 와이핑 각도를 4개의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)으로 분할하면 충분한 것으로 확인되었다. 3개의 자기장 센서가 2개의 극에 마련된다면, 최대 8개의 각도 영역이 검출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상대 센서가 기어 변속기의 상류에서 모터 샤프트의 회전 속도를 검출하는 장치가 제공된다. 이는 모터의 피동 샤프트의 회전 속도가 기어 변속기의 피동 샤프트의 회전 속도에 비해 곱절 이상으로 크다는 장점이 있다.
상대 센서는 증분식 디지털 자기장 센서인 것이 유익하다. 소정 각도 영역 내에서의 각도의 필요 정확도에 따라, 각 각도 영역에 있어서 적절하게 많은 수의 신호가 상기 디지털 자기장 센서에 의해 검출될 수 있다.
와이퍼 블레이드의 와이핑 각도가 각각 3개 이상, 바람직하게는 4개의 각도 영역에 위치한다면, 유익한 와이퍼 장치가 얻어진다. 이 경우에, 개개의 각도 영역은 서로 다른 각도 범위를 커버할 수 있다. 이들 각도 영역은 동일한 크기일 필요가 없다. 최대 와이핑 각도가 하나의 영역 내에 위치하는 것이, 즉 와이퍼 블레이드의 역전 위치가 영역의 경계가 아니라 하나의 영역 내에 위치하는 것이 유익하다. 따라서, 명확한 할당이 가능하다.
충돌이 일어날 수 있는 각각의 각도 범위(충돌 영역)는 바람직하게는 3개의 각도 영역으로 분할되는 것이 유익한 것으로 확인되었다.
본 발명의 한 가지 바람직한 실시예에서는, 제어기에 있어서 복수 개의 와이퍼 블레이드의 각도 영역은 매트릭스로 나타내어지며, 하나의 와이퍼 블레이드의 하나의 각도 영역과, 다른 와이퍼 블레이드의 하나의 각도 영역은 각각 매트릭스의 하나의 필드를 형성하는 와이퍼 장치가 제공된다. 이를 위해, 예컨대 하나의 와이퍼 블레이드의 각각의 각도 영역에 관한 와이핑 각도는 x축 상에 플롯팅되고, 다른 와이퍼 블레이드의 각각의 각도 영역에 관한 와이핑 각도는 y축 상에 플롯팅된다. 2개의 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도가 각각 4개의 각도 영역으로 분할된다면, 매트릭스는 총 16개의 각도 필드를 갖는다.
와이퍼 블레이드의 충돌 영역은 상기 매트릭스 상에 놓이는 것이 유익하다. 이를 통해, 와이퍼 블레이드의 충돌이 어느 필드 그리고 어느 각위치에서 발생하는 가를 간단한 방식으로 확인할 수 있다.
또한, 상기 매트릭스의 필드는, 충돌 영역의 경계선이 소정 필드를 1회만 통과하도록 선택되는 것이 유리하다. 이러한 장치는, 경계선이 통과하는 필드가 2개의 서브-영역, 즉 충돌이 일어나는 영역과 충돌이 일어나지 않는 영역으로 명확하게 분할될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로, 와이퍼 블레이드가 충돌 없이 이동하게 되도록 모터 유닛을 제어하는 운동 순서가 각 필드마다 명확하게 정해질 수 있다.
충돌 영역이 총 9개의 필드에 의해 커버된다면 매우 유익한 매트릭스가 얻어지는 것으로 확인되었다.
각각의 각도 영역 내에서의 각도가 인지되어 있지 않은 매트릭스 내의 임의의 필드로부터 시작하고, 와이퍼 블레이드가 충돌 영역을 통과하는 일 없이, 와이퍼 블레이드를 소정 필드 내의 임의의 지점으로부터 시작하여 인접하는 필드로 이동시키는 제어 순서가 저장되어 있다. 따라서, 예컨대 소정의 와이핑 영역 내에서의 각도가 인지되어 있지 않은 상태에서 와이퍼 장치 또는 차량이 시동될 때, 와이퍼 블레이드는 인접 필드 안으로 안내되고, 충돌은 일어날 수 없다는 유익이 있다. 그 후, 인접 필드에 대한 경계선을 가로지를 때, 증분 센서는 각도 영역 내에서 각도를 결정하기 시작하고, 그 결과 와이퍼 아암의 실제 각위치는 결정될 수 있다.
본 발명의 유익한 개량 및 세부 사항은 도면을 참조로 하여 본 발명을 보다 상세하게 기술 및 설명하고 있는 이하의 상세한 설명에서 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 개략적인 다이어그램이고,
도 2는 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 와이퍼 블레이드의 각도 영역을 결정하는 센서의 개략적인 다이어그램과, 관련 신호 평가용 표를 함께 보여주는 도면이며,
도 3은 와이핑 각도의 다양한 각도 영역과, 관련 각도 필드를 갖는 매트릭스를 보여주는 도면이고,
도 4는 도 3의 매트릭스와 제어 순서를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 와이퍼 장치(10)를 보여준다. 이 와이퍼 장치는 버터플라이 와이퍼 장치으로서 설계되어 있고, 앞유리(12) 상에 배치되는 2개의 와이퍼 블레이드(14, 16)를 구비한다. 와이퍼 블레이드(14, 16)는 각각의 피봇축(20)을 중심으로 각 와이퍼 아암(18)을 매개로 하여 각 와이핑 각도(α1, α2)로 피봇될 수 있다. 와이퍼 블레이드(14)는 각도 범위(γ1)에 있어서 와이퍼 블레이드(16)와 충돌할 위험이 있다. 따라서, 와이퍼 블레이드(16)도 각도 범위(γ2)에 있어서 와이퍼 블레이드(14)와 충돌할 위험이 있다.
또한, 와이퍼 장치(10)는 2개의 모터 유닛(22, 24)을 포함하는데, 모터 유닛(22)은 와이퍼 블레이드(14)를 구동하기 위해 마련되어 있고, 모터 유닛(24)은 와이퍼 블레이드(16)를 구동하기 위해 마련되어 있다. 2개의 모터 유닛(22, 24)은 각각 가역 전기 모터(M1, M2)와, 이 가역 전기 모터(M1, M2)의 하류에 위치하는 기어 변속기(G1, G2)를 구비한다. 모터 유닛(22, 24)은 제어기(26)에 의해 와이퍼 블레이드(14, 16) 각각의 각위치의 함수로서 제어된다. 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각위치를 결정하기 위하여, 절대 센서(28, 30) 및 상대 센서(32, 34)를 각각 구비하는 센서 유닛이 마련된다.
2개의 와이퍼 블레이드(14, 16)의 와이핑 각도(α1, α2)는 각각 4개의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4) 내에 위치한다. 이들 각도 영역은, 충돌 각도(γ1, γ2)가 각각 3개의 각도 영역(Z1, Z2, Z3) 내에 위치하고 와이퍼 블레이드(14, 16)의 최대 와이핑 각도 혹은 역전 위치가 각도 영역(Z4) 내에 위치하도록 선택된다.
와이퍼 아암(18)의 피봇축 영역에 배치되는 절대 센서(28, 30)는 각 와이퍼 아암(18) 또는 각 와이퍼 블레이드(14, 16)가 위치하는 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)을 결정하는 데 사용된다. 상대 센서(32, 34)는 각각의 각도 영역 내에서의 각도(δ)를 결정하기 위해 마련된다. 그 후, 각각의 실제 각위치(φ)는 φ= Z + δ에 의해 결정된다. 상대 센서(32, 34)는, 유익하게는 모터의 피동 샤프트 또는 기어 변속기의 입력 샤프트 상에 배치되는 증분 센서로서 구성되는 것이 유익하다. 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)의 영역 경계를 가로지를 때, 상대 센서는 0으로 다시 세팅된다. 각각의 센서 유닛 혹은 센서(28, 30, 32, 34)의 신호는 제어기(26)의 입력 신호이다.
절대 센서(28, 30)는 디지털 자기장 센서인 것이 유익하다. 상대 센서(32, 34)는 증분식 디지털 자기장 센서인 것이 유익하다. 자기장 센서 대신에, 상응하는 디지털 측정 결과를 제공하는 임의의 다른 타입의 센서를 사용할 수도 있다.
도 2에 도시된 것과 같은 절대 센서(28, 30)가 고려될 수 있다. 자화된 자석 바퀴(36)에 의해 둘러싸인 피봇축(20)을 단면도로 보여준다. 자석 바퀴는 대략 70°인 각도 θN에 걸쳐 연장되는 N극 세그먼트와, 대략 290°인 각도 θS에 걸쳐 연장되는 S극 세그먼트를 갖는다. 자석 바퀴(36)는, 대략 20°인 각도 θH로 서로에 대해 오프셋되어 배치된 2개의 센서 요소(H1, H2)에 의해 스캐닝된다. 센서 요소(H1, H2)에 의해 검출된 신호는, 라인(44)을 통해 제어기(26)에 결합된 평가 유닛(42)으로 급송된다. 평가 유닛(42)은 센서 요소(H1, H2)에 의해 검출된 디지털 신호(N극 : + ; S극 : - )를 평가한다. 이렇게 검출된 신호로부터, 피봇축(20)의 각각의 각도 영역과 관련 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각각의 각도 영역이 결정된다.
도 2에 나타낸 평가표에서, 양 센서 요소(H1, H2)가 S극을 검출하는 경우에 와이퍼 블레이드(14 또는 16)는 각도 영역(Z1) 내에 있다는 것을 알 수 있다. 피봇축(20)이 시계방향(화살표 45)으로 회전하는 경우, 센서 요소(H1)는 N극을 검출하고, 센서 요소(H2)는 S극을 검출한다. 해당 와이퍼 블레이드(14, 16)는 각도 영역(Z2) 내에 위치한다. 추가 회전시에, 와이퍼 블레이드는 각도 영역(Z3)으로 들어가고, 양 센서 요소(H1, H2)는 N극을 검출한다. 각도 영역(Z4)에서, 센서 요소(H1)는 S극을 검출하고, 센서 요소(H2)는 N극을 검출한다.
자석 바퀴(36)의 극성과 관련한 각도 섹션(38, 40)의 구조, 수량 및 크기(θS, θN)는 와이핑 각도(α1, α2)에 따라 서로 다르며, 또한 홀 센서의 각도 간격(θH)에 따라서도 서로 다르다.
도 3은 와이퍼 블레이드(14)의 각위치(φ1)가 x축 상에 플롯팅되어 있고, 각위치(φ2)가 y축 상에 플롯팅되어 있는 매트릭스를 보여준다. 도 3에서 확인할 수 있듯이, 와이핑 각도(α1)는 대략 105°이고 와이핑 각도(α2)는 대략 90°이며, 와이핑 각도(α1, α2) 또는 와이퍼 블레이드(14, 16)의 역전 위치는 각도 영역(Z4 ) 내에 위치한다. 각도 영역(Z4)의 종결 영역과 각도 영역(Z3)의 시작 영역 사이의 명확한 구별이 가능하도록, 각도 영역(Z4)의 종결부는 와이핑 각도 또는 앞유리를 우회하여 위치한다. 하나의 와이퍼 블레이드(14)의 각도 영역(Z4)은 φ1, 즉 대략 110°에서 종결되고, 다른 와이퍼 블레이드(16)의 각도 영역(Z4)은 φ2, 즉 대략 95°에서 종결된다.
각도 영역(Z4)의 종결 영역이 와이핑 각도(α1, α2)를 우회하여 위치할 수 없다면, 추가 영역, 즉 무(無)충돌 영역을 제공하기 위해 추가 홀 센서(H3)가 사용 될 수 있다. 따라서, 총 8개에 이르는 영역, 즉 이후에 64 개의 필드로 이루어진 매트릭스가 되는 영역 내에 각 와이핑 각도(α1, α2)가 위치할 수 있도록, 앞유리가 전체적으로 분할될 수 있다.
와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌이 일어날 수 있는 각도(γ1, γ2)는 다음과 같은 값을 갖는다. γ2 : 약 40°, γ1 : 약 80°. 와이핑 각도(α1, α2)는 각각 4개의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)에 위치한다. 이 경우에, 각도 영역(Z1, Z2, Z3)이 각도(γ1, γ2)를 3개의 부분으로 분할하도록 구획이 존재한다. 각도 영역(Z4)은 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌이 일어날 수 없는 각도 범위를 항상 포함한다. 하나의 와이퍼 아암에 할당된 하나의 영역과 다른 와이퍼 아암에 할당된 하나의 영역은 각각 매트릭스의 필드를 형성한다. 전체적으로, 16개의 필드(x, y)(x = 1, 2, 3, 4이고, y = 1, 2, 3, 4임)가 제공되는데, x 및 y는 각 와이퍼 아암 또는 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각각의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)의 지수이다.
또한, 도 3은 2개의 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌 영역(46)을 빗금친 부분으로 보여준다. 이 충돌 영역 내에 위치하는 각위치(φ1, φ2)의 각도 쌍은 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌을 초래한다. 따라서, 이 충돌 영역(46)은 회피되어야 한다. 충돌 영역(46)은 상부 경계선(48)과 하부 경계선(50)으로 둘러싸여 있다. 필드(x, y)(x = 1, 2, 3이고, y = 1, 2, 3임)는 충돌 영역(46)이 이들 9개의 필드 내에 위치하도록 배치된다. 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각도 영역(Z4)이 커버하는 나머지 7개의 필드는 충돌 영역(46)과 겹치지 않는다.
2개의 절대 센서(28, 30)에 의해, 각 와이퍼 블레이드(14, 16)가 위치하는 곳이 결정될 수 있다. 구체적으로, 와이퍼 장치(10) 또는 차량이 시동되자마자, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 위치하고 있는 필드를 절대 센서(28, 30)를 사용하여 즉시 검출할 수 있다. 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌이 일어날 수 없게 하면서 와이퍼 블레이드를 이동시키며 각각의 필드에서 시작되는 제어 순서가, 제어기(26)에 저장된다. 도 4는 이와 관련한 다양한 예를 보여준다.
도 4는 충돌 영역(46)이 위치하는 9개의 필드를 확대하여 보여준다. 또한, 예로서 도시된 위치(P1, P2, P3, P3 ')는, 예를 들어 와이퍼 장치(10)가 시작될 때 와이퍼 블레이드(14, 16)가 위치하는 각위치이다.
예컨대, 와이퍼 장치(10)가 시작된 경우에, 지점(P1)이 위치하는 필드(2, 2)에 와이퍼 블레이드(14, 16)가 위치하게 된다는 것이 확실하다면, 제어기(26)에 저장된 제어 순서는 다음과 같을 것이다.
즉, 지점(P1)에서의 φ2는 일정하게 유지되는 반면에, 와이퍼 블레이드(14)의 φ1은 감소된다. 그 후, P1은 도 4에서 선으로 도시되어 있는 바와 같이 수직방향으로 하향 이동한다. 필드(2, 1)에 대한 경계선을 가로지르자마자, 상대 센서(32)는 계산을 하기 시작하고, 그 결과 실제 각위치 φ1 = Z1 - δ가 결정될 수 있다. φ1가 예정된 값에 도달하면, φ1은 일정하게 유지되고, φ2는 감소된다. 이러한 방식으로, 지점(P1)은 매트릭스에서 좌측으로 이동한다. 필드(2, 1)와 필드(1, 1) 사이의 경계선을 가로지르자마자, 상대 센서(34)는 계산하기 시작하고, 그 결과 실제 각위치 φ2는 상기 경계선을 가로지를 때 인지된다. 충돌 영역(46)은 제어기(26)에 저장되어 있으므로, 제어기(26)는 필드(2, 2)에서 시작하는 전술한 절차가 와이퍼 블레이드(14, 16)의 무충돌 운동을 항상 제공할 것이라는 것을 인지한다.
와이퍼 장치(10)가 시작될 때, 와이퍼 블레이드(14)가 각도 영역(Z3)에 위치하고 있다는 것이 절대 센서(28)에 의해 확인된 경우, 그리고 와이퍼 장치(10)가 시작될 때, 와이퍼 블레이드(16)가 각도 영역(Z2)에 위치하고 있다는 것이 절대 센서(30)에 의해 확인된 경우, 필드(2, 3) 내의 지점(P2)이 시작점으로서 마련된다. 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌이 일어날 수 없게 하면서, 필드(2, 3)로부터 와이퍼 블레이드(14, 16)의 대기 위치까지를 통과하기 위해, 도 4에 도시된 지점(P2)에서 시작되는 운동 순서가 수행된다. 우선, 와이퍼 블레이드(16)의 φ2는 일정하게 유지되고, 와이퍼 블레이드(14)의 φ1은 거의 90°까지 증대된다. 필드(2, 3)의 영역에서, φ1의 실제 각위치는 아직 인지되지 않는다. 필드(2, 3)로부터 필드(2, 4)로의 경계선을 가로지를 때에만, 상대 센서(32)가 그 기준값으로 다시 세팅되고, 실제 각위치 φ1 = Z1 + Z2 + Z3 + δ가 정확하게 결정될 수 있다. φ1의 값이 대략 90°에 이르게 되면, φ1은 일정하게 유지되고, 모터(M2)는 각위치(φ2)가 γ2보다 큰 값까지, 예컨대 약 40°까지 증대되도록 제어된다. 이 값에 도달하게 되면, φ2는 일정하게 유지되고, φ1은 약 2°내지 3°의 값까지 감소된다. 그 후, 와이퍼 블레이드(14)는 그 대기 위치에 이르게 된다. 끝으로, φ2는 감소되고, 다시 말해서 와이퍼 블레이드(16)도 대기 위치로 되돌아가게 된다. 필드(2, 3)로부터 시작하는 이러한 운동 순서에 의해, 와이퍼 블레이드는 충돌 영역(46)을 회피하는 방식으로 제어되고, 그에 따라 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌이 일어나지 않는다는 것은, 도 4를 보면 더 명백해질 것이다. 이러한 운동 순서의 경우에, 실제 각위치(φ2)는 필드(2, 4)와 필드(3, 4) 사이의 경계선을 가로지를 때에만 정확하게 인지된다. 여기서, 상대 센서(34)는 0으로 다시 세팅되고, 증분 계산이 시작된다. 필드(2, 3)로부터 시작되고 φ2를 일정하게 유지시키며 φ1을 증대시키는 저장된 운동 순서에 의해, 와이퍼 블레이드(14, 16)의 무충돌 운동이 달성될 수 있다는 것은, 도 4를 보면 명백해질 것이다.
평가 유닛(42)이 절대 센서(28, 30)에 의해 초기화된다면, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 필드(3, 3) 내에 위치한다는 것은 확실하지만, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 상부 경계선(48) 위에 있는 지점(P3)에 위치하는가 또는 하부 경계선(50) 아라에 있는 지점(P'3)에 위치하는가에 대해서는 초기에 인지되어 있지 않다. 이는 필드(3, 3)는 양 경계선, 즉 상부 경계선(48)과 하부 경계선(50)이 모두 지나간다 는 단점을 갖기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 와이퍼 블레이드(14, 16)의 무충돌 운동을 허용하기 위해, 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각도(φ1, φ2)를 동시에 증대시키는 운동 순서가 제공된다. 지점(P3) 또는 지점(P'3)으로부터 시작하여, 지점(P3 , P'3)은 도 4에 도시된 선을 따라 소정 각도로 상향 이동한다. 이 경우에, 지점(P3, P'3)으로부터 시작하는 2개의 선은 서로 평행하게 나아간다. 와이퍼 블레이드(14, 16)가 필드(3, 3) 내의 어느 지점에 위치하는가와는 무관하게, 와이퍼 블레이드의 충돌이 일어나지 않도록, 또는 필드(3, 3) 내의 임의의 시작 지점(P3, P'3)로부터 시작되는 선이 충돌 영역(46)과 교차하지 않도록, 상기 선의 기울기가 선택된다. 필드(3, 3)의 경계를 형성하는 경계선을 가로지르자마자, 상응하는 상대 센서가 0으로 다시 세팅된다.
지점(P3)에서 시작하면, 아주 조금 지난 후에 필드(3, 4)에 대한 경계선을 가로지른다. 따라서, 지점(P3)이 필드(3, 3)의 상부 영역에 위치하는 것이 검출된다. 그 후, φ1은 일정하게 유지되고, φ2는 필드(4, 4)에 이를 때까지 증대된다. 와이퍼 블레이드(14, 16)의 대기 위치까지 통과하기 위해, 우선 φ1이 약 3°까지 감소되고, 그 후 φ2가 약 0°까지 감소된다.
지점(P'3)에서 시작하면, 필드(4, 3)에 대한 경계선을 가로지를 때, 지점 (P'3)이 필드(3, 3)의 하부 영역에 위치한다는 것이 검출된다. 필드(4, 3)에서, φ1은 필드(4, 1)에 이를 때까지 감소된다. 그 후, φ2는 와이퍼 블레이드(14, 16)의 대기 위치(PS)에 이를 때까지 감소된다.
전술한 와이퍼 장치(10)와 이 와이퍼 장치(10)의 작동 방법은, 특히 와이퍼 장치(10) 또는 차량이 시동될 때, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 항상 그 시작 위치 또는 대기 위치(PS)까지 아무런 충돌 없이 되돌아갈 수 있다는 장점을 갖는다. 와이퍼 장치(10)가 시작될 때, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 어떤 필드에 위치하는지 인지된다. 그 후, 이렇게 인지된 필드에 따라, 제어기(26)에 저장된 제어 순서를 사용하여 와이퍼 블레이드(14, 16)를 그 상응하는 위치로 이동시킨다. 예컨대, 필드(1, 2), (1, 3), (2, 3)에서 시작한다면, 우선 φ1은 φ1의 영역(Z4)에 이를 때까지 증대된다. 그 후, φ1은 일정하게 유지되고, φ2는 필드(4, 4)에 이를 때까지 증대된다. 그 후, φ1은 와이퍼 블레이드(14)가 그 대기 위치에 이를 때까지 감소된다. 그 후, φ2를 감소시키는 것에 의해, 와이퍼 블레이드(16)도 역시 그 대기 위치로 되돌아가게 된다. 따라서, 충돌 영역(46)은 신뢰 가능하게 회피된다. 와이퍼 블레이드(14, 16)가 필드(1, 1), (2, 1), (2, 2), (3, 2)에 위치하는 경우, 우선 φ1은 와이퍼 블레이드(14)가 그 대기 위치에 있을 때까지 감소된다. 그 후, φ2를 감소시키는 것에 의해, 와이퍼 블레이드(16)도 역시 그 대기 위치로 되돌아가게 된다. 한 가지 특별한 경우가 필드(3, 3)에서 나타나는데, 이는 와이퍼 블레이드(14, 16)를 위한 상부 섹션 및 하부 섹션이 고려될 수 있기 때문이다. 따라서, 이 경우에는, 한편으로는 φ1이 다른 한편으로는 φ2가 증대되도록, 2개의 와이퍼 블레이드(14, 16)가 동시에 이동된다.
제어기(26)에 저장된 모든 운동 순서는, 충돌 영역(46)이 존재하지 않는 필드, 즉 필드(1, 4), (2, 4), (3, 4), (4, 4), (4, 3), (4, 2), (4, 1), (3, 1), (2, 1), (1, 1)를 경유함으로써 충돌 영역(46)을 회피한다는 공통의 특징을 갖는다.

Claims (19)

  1. 서로 독립적으로 구동될 수 있고, 와이퍼 블레이드(14, 16)를 유지하는 와이퍼 아암(18)에 결합되는 2개 이상의 모터 유닛(22, 24)과, 모터 유닛(22, 24)을 제어하는 제어기(26), 그리고 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각위치(φ1, φ2)를 결정하며 제어기(26)에 연결되는 센서 유닛(28, 32 및 30, 34)을 구비하는 와이퍼 장치(10)의 작동 방법에 있어서,
    와이퍼 블레이드(14, 16)의 와이핑 각도(α1, α2)는 다양한 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4) 내에 있고, 한편으로는 각 와이퍼 블레이드(14, 16)가 위치하는 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)이 절대 센서(30)에 의해 결정되며, 다른 한편으로는 각각의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4) 내에서의 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각도(δ1, δ2)가 상대 센서(32, 34)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 하나의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)으로부터 인접 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)으로 가로지르는 경우, 제2 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4) 내에서의 각도(δ1, δ2)가 다시 세팅되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 와이퍼 장치(10)와 차량 중 어느 하나 또는 이들 양자가 시동되는 경우에, 각 와이퍼 블레이드(14, 16)가 어느 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4) 내에 위치하는지가 결정되고, 각각의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)으로부터 시작되는 제어 순서는 제어기(26)에 저장되며, 이 제어기는 와이퍼 블레이드(14, 16) 간의 충돌 없이 와이퍼 블레이드가 각각의 인접 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)으로 이동하게 되도록 모터 유닛(22, 24)을 제어하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치의 작동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 순서는 와이퍼 블레이드(14, 16)가 대기 위치(PS)로 안내되도록 와이퍼 블레이드를 이동시키는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치의 작동 방법.
  5. 서로 독립적으로 구동될 수 있고, 와이퍼 블레이드(14, 16)를 유지하는 와이퍼 아암(18)에 결합되는 2개 이상의 모터 유닛(22, 24)과, 모터 유닛(22, 24)을 제어하는 제어기(26), 그리고 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각위치(φ1, φ2)를 결정하며 제어기(26)에 연결되는 센서 유닛(28, 32 및 30, 34)을 구비하는 와이퍼 장치(10)에 있어서,
    와이퍼 장치(10)는 제1항 또는 제2항에 따른 와이퍼 장치의 작동 방법을 수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  6. 제5항에 있어서, 각 와이퍼 아암(18)에는 센서 유닛(28, 32 및 30, 34)이 마련되고, 이 센서 유닛은 각각의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)을 결정하기 위한 절대 센서(28, 30)와, 소정의 각도 영역 내에서의 각도(δ1, δ2)를 결정하기 위한 상대 센서(32, 34)를 구비하며, 2개의 인접하는 각도 영역 사이의 경계는 모두 상대 센서(32, 34)에 대한 기준점을 형성하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  7. 제6항에 있어서, 절대 센서(28, 30)는 각 와이퍼 아암(18)의 피봇축(20)에서 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)을 검출하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  8. 제6항에 있어서, 절대 센서(28, 30)는 피봇축(20)에 배치된 자석 바퀴(36)를 포함하는 디지털 자기장 센서이고, 상기 자석 바퀴는 서로에 대해 오프셋된 상태로 배치된 2개 이상의 센서 요소(H1, H2)에 의해 스캐닝되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  9. 제8항에 있어서, 자석 바퀴(36)의 극성의 각도 섹션(38, 40)의 구조, 수량 및 크기(θN, θS)와, 자기장 센서(H1, H2)의 수량 및 각도 간격(θH)은, 각 와이퍼 블레이드(14, 16)의 와이핑 각도(α1, α2)에 적합한 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상대 센서(32, 34)는 기어 변속기(G1, G2)의 상류에서 모터 샤프트의 회전 속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상대 센서(32, 34)는 증분식 디지털 자기장 센서인 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  12. 제5항에 있어서, 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도(α1, α2)는 각각 3개 이상의 각도 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  13. 제5항에 있어서, 충돌이 일어날 수 있는 각각의 각도 범위(α1, α2)는 3개의 각도 영역(Z1, Z2, Z3)으로 분할되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  14. 제5항에 있어서, 제어기(26)에 있어서 복수 개의 와이퍼 블레이드(14, 16)의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)은 매트릭스로 나타내어지며, 하나의 와이퍼 블레이드의 하나의 각도 영역과, 다른 와이퍼 블레이드의 하나의 각도 영역은 각각 매트릭스의 하나의 필드(x, y)(x = 1, 2, 3, 4이고 y = 1, 2, 3, 4임)를 형성하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  15. 제14항에 있어서, 와이퍼 블레이드(14, 16)의 충돌 영역(46)이 상기 매트릭스 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  16. 제15항에 있어서, 충돌 영역(46)의 경계선(48, 50)이 통과하는 필드(x, y)를 경계선(48, 50)이 한 번만 통과하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  17. 제15항에 있어서, 총 9개의 필드(x, y)(x = 1, 2, 3이고, y = 1, 2, 3임)가 충돌 영역(46)을 커버하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  18. 제15항에 있어서, 와이퍼 블레이드(14, 16)가 충돌 영역(46)을 통과하는 일 없이, 와이퍼 블레이드를 소정 필드(x, y) 내의 임의의 점(P1, P2, P3, P'3)으로부터 시작하여 인접하는 필드(x, y)로 이동시키는 제어 순서가 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
  19. 제12항에 있어서, 와이퍼 블레이드의 와이핑 각도(α1, α2)는 각각 4개의 각도 영역(Z1, Z2, Z3, Z4)에 위치하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
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