KR101082313B1 - 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템 - Google Patents

Abstract

드라이브(1)의 휴지 상태에서 작동하는, 와이퍼(5)의 위치 변동을 저지하는 자동 록킹을 보장하기 위해, 전자식 자동 록킹이 제안된다. 드라이브(1)의 휴지 상태 동안 와이퍼 장치의 제어부(S)는 위치 센서 신호를 평가함으로써 와이퍼(5)를 위치 변동에 대해 모티터링 하고, 와이퍼(5)를 설정 위치(U, P)로 복귀시키기 위해, 위치-모니터링의 응답시 드라이브(1)를 작동시킨다.

드라이브, 와이퍼, 자동 록킹, 제어부, 설정 위치

Description

차량용 윈드실드 와이퍼 시스템{Windshield wiper system for a motor system}

본 발명은 적어도 하나의 와이퍼, 드라이브, 상기 드라이브의 휴지 상태에서 작동하고 와이퍼의 위치 변동을 저지하는 자동 록킹 장치, 및 드라이브를 제어하고 와이퍼의 위치 센서 신호의 입력을 검출하는 전자 제어부를 포함하는, 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템에 관한 것이다.

DE 103 12 982 A1 호에는 휴지 상태에서 와이퍼 드라이브를 록킹하기 위한 수단을 포함하는 상기 와이퍼 시스템이 공지되어 있다.

정해진 방향으로 회전하는 모터의 회전 운동이 편심-매커니즘, 특히 크랭크 매커니즘에 의해 윈드실드 와이퍼의 왕복 운동으로 전환되는 윈드실드 와이퍼-구동 장치는 이미 오래전에 공지되어 있다. 상기 드라이브의 출력 샤프트는, 간접적으로, 즉 크랭크 및 이동 로드를 통해 와이퍼 샤프트에 연결되고, 상기 와이퍼 샤프트에 와이퍼 블레이드와 함께 와이퍼 암이 고정된다. 커버 위치 또는 스트레칭 위치에서 최소인 크랭크 매커니즘의 일정하지 않은 변속비로 인해, 상기 위치에서 반대로 최대, 즉 상당한 회전 모멘트를 필요로 하는 변속비가 주어지고, 상기 회전 모멘트는 와이퍼 암으로부터 출력 샤프트로 전달된다. 상기 표준 와이퍼 드라이브의 경우 와이퍼 암은 파킹-또는 휴지 위치에서 와이퍼 로드의 스트레칭 위치에 배치되기 때문에, 이러한 매우 높은 변속비로 인해 통상의 간접적인 운동 전달의 범위에서 다른 조치 없이 와이퍼 로드에 의해 구현되는, 와이퍼 암으로부터 와이퍼 모터로의, 역방향 운동 전달에 대해 자동 록킹이 이루어진다.

드라이브의 휴지 상태에서 휴지 위치에 있는 와이퍼에 대한 외부 작용으로 인해 회전 모멘트가 야기되는 경우에, 자동 록킹은 와이퍼의 위치 변동을 저지한다. 이는, 휴지 상태에서 와이퍼 모터의 아마추어 샤프트에 전류가 공급되지 않고 따라서 충분한 자동 록킹이 이루어지지 않은 상태에서 아마추어 샤프트가 자유롭게 회전 가능하기 때문에 바람직하다. 이 경우 와이퍼가 예컨대 기류에 의해 와이퍼 필드로 이동되는 위험이 있다.

현대의 와이퍼 시스템에서, 모터가 상이한 회전 방향으로, 와이퍼의 왕복 운동에 따라 제어되는 가역 전기 모터를 가진 드라이브가 점차 많이 사용된다. 이 경우, 적절한 시점에 모터의 회전 방향이 전환될 수 있도록 하기 위해, 와이퍼의 작동시 위치 센서 신호의 입력을 검출하는 전자 제어부가 제공되어야 한다. 상기 가역 모터는 와이퍼 시스템의 플랙시블한 기계적 구조와 확장된 기능성, 예컨대 확장된 파킹 위치를 가능하게 한다. 와이퍼는 하부 전환 위치에 놓이는 것이 아니라 더 깊은, 즉 가시 영역 외부에 놓인다. 이 경우, 새로운 휴지 위치와 관련하여 와이퍼 로드가 스트레칭 위치를 약간 벗어나는 것이 문제인데, 이것은 드라이브의 자동 록킹을 너무 약하게 할 수 있다.

가역 드라이브, 소위 와이퍼 직접 드라이브의 소정의 변형은 자동 록킹과 관련하여 특히 문제가 된다. 드라이브의 웜 휠의 출력 샤프트는 직접 또는 일정한 변속비를 갖는 트랜스미션을 통해 와이퍼 암에 연결된다. 크랭크 기어가 생략됨으로써 크랭크 기어로 인한 자동 록킹이 생략되기 때문에, DE 103 12 982 A1에 따라 드라이브에 추가의 에너지 저장 수단, 특히 나선 스프링을 배치하는 것이 제안되고, 이를 통해 자동 록킹이 이루어진다.

스프링 또는 차단 소자와 같은 최신 기계적 자동 록킹 수단은 비교적 복잡하며 각각의 와이퍼 시스템 디자인에 따라 조정되어야 한다. 그러나 자동 록킹 조치를 완전히 생략하는 것은 불가능한데, 그 이유는 그렇지 않으면 전술한 바와 같이, 와이퍼 암(들)이 오용에 의해 또는 다른 외부 작용(예컨대 세차장)에 의해 파킹 위치에서 와이핑 필드로 이동할 수 있기 때문이다.

본 발명에 따라, 전자식 자동 록킹 장치가 제공되므로, 와이퍼 드라이브에서 기계적 자동 록킹 수단이 생략될 수 있다. 또한, 본 발명은 가시 상태에 실제로 방해가 되지 않도록 와이퍼가 회전 후 즉시 다시 복귀되는 경우에, 운전자 시계를 저해하는 시계로 와이퍼가 회전되는 것을 저지하는, 자동 록킹에 대한 요구 조건에 부합할 수 있다는 사상에 기초한다. 본 발명에 따라, 제어부는 드라이브의 휴지 상태 동안 위치 센서 신호를 평가함으로써 와이퍼를 위치 변동에 대해 모니터링 한다. 와이퍼를 설정 위치로 복귀시키기 위해, 위치-모니터링의 응답시 제어부는 드라이브를 제어한다. 본 발명에 따른 자동 록킹 장치는 전자식 와이퍼 모터 제어부를 가진 모든 와이퍼 시스템에서 사용될 수 있다.

종속 청구항에 제시된 수단에 의해 독립 청구항에 제시된 특징의 바람직한 실시 및 개선이 가능하다.

특히 바람직한 실시예에서, 정상적으로 전류 공급이 이루어지는 전자식 자동 록킹이 가능하며, 이 경우에 차량 배터리에 가능한 무리가 가지 않아야 하며, 점화 장치의 차단시, 예컨대 세차장에서도 작동할 수 있다. 이를 위해 제어부는 웨이크 업 가능한 내부 전자 장치로 형성되고, 상기 전자 장치는 차량 점화 장치의 스위치 오프시 차량 배터리에 접속되고, 전자 자동 록킹 장치가 작동하지 않는 경우에는 스탠-바이 상태가 되고, 이때 제어부는 스탠-바이 상태에서 주기적으로 자동으로 웨이크 업 되고, 웨이크 업 단계 동안 전자 자동 록킹 장치는 작동 상태를 취하고, 다시 스탠-바이 상태가 된다. 이로 인해, 앞서 나타나는 또는 지속적인 웨이크 업 단계 동안 와이퍼의 위치 변동이 저지된다.

차량 배터리를 보호하기 위함과 동시에 실제로 충분한 모니터링을 위해 바람직하게 제어부는 주기적으로 초 단위의 시간격으로 자동 웨이크 업 된다. 위치-모니터링의 응답이 없으면, 웨이크 업 단계는 약 10 ms만 지속될 수 있다. 또한, 위치 모니터링의 응답이 위치 변동의 사전 설정 가능한 임계값을 초과할 때에만 와이퍼가 설정 위치로 재조절되는 경우에 바람직하다. 바람직하게 위치 변동의 상기 임계값은 최대 와이핑 각도의 약 3%이다.

전자식 자동 록킹은 크랭크 기어를 전제로 하지 않기 때문에, 상기 자동 록킹은 다이렉트 와이퍼 드라이브에서도, 즉 드라이브가 출력 샤프트를 가진 경우에 적어도 하나의 가역 모터를 포함하고, 상기 출력 샤프트가 직접 또는 일정한 변속비를 가진 트랜스미션을 통해 와이퍼의 와이퍼 암에 연결되는 경우에 충분한 자동 록킹이 보장될 수 있다.

본 발명의 실시예는 도면에 도시되고 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 제어부에서 실행되는 자동 록킹 알고리즘을 포함하는 본 발명에 따른 와이퍼 시스템.

도 2는 차량의 점화 장치의 스위치 오프시 와이퍼 시스템의 자동 록킹 알고리즘을 도시한 흐름도.

도 1에 차량의 윈드실드(2) 상의 본 발명에 따른 윈드실드 와이퍼 장치의 개략도를 도시한다. 편의상, 윈드실드(2)는 반만 도시된다. 와이퍼 시스템은 출력 샤프트(4)를 구동시키는 가역 모터(3)를 가진 드라이브(1)를 포함하고, 상기 출력 샤프트에는 와이퍼(5)가 상대 회전 불가능하게 연결된다. 와이퍼(5)는 실질적으로 와이퍼 암(6)을 포함하고, 상기 와이퍼 암의 자유 단부에 와이퍼 블레이드(7)가 힌지 연결된다. 작동시 출력 샤프트(4)는 진자 운동을 실시하므로, 와이퍼(5)는 윈드실드(2) 위로 진자 운동한다. 이 경우, 와이퍼 블레이드가 스치는 윈드실드(2) 상의 영역이 와이핑 필드(8)를 형성한다.

와이퍼(5)는 가역 모터(3)의 전류 공급시 하부 전환 위치(U)와 상부 전환 위치(O) 사이에서 진자 운동한다. 도 1에서 와이퍼는 휴지 상태에서 확장된 파킹 위치(P)에 있다.

차량이 주행하면, 기류가 와이퍼(5)에 작용하여 - 윈드실드(2)의 경사로 인해 - 상기 와이퍼를 위로 가압한다. 이러한 기류는 화살표로 도시된다. 이로 인해, 회전 모멘트가 출력 샤프트(4)에 작용한다. 가역 모터(3)에 전류가 공급되지 않으면, 와이퍼(5)는 위로, 와이핑 필드(8)로 이동되는데, 그 이유는 기계적 자동 록킹이 이루어지지 않으면, 처음부터 회전을 방지하는 회전 모멘트가 기류 또는 다른 외부 원인에 의해 발생된 회전 모멘트를 저지하지 않기 때문이다. 이러한 효과는 바람직하지 않은데, 그 이유는 이로 인해 와이퍼(5)가 운전자의 시야 내에 있게 되기 때문이다.

와이퍼 시스템의 전자 제어부(S)는 예컨대 드라이브(1)의 하우징 커버(9)의 내측에 배치될 수 있다. 웜 휠(11) 및 와이퍼(5)의 위치를 검출하기 위해, 위치 센서(10)가 예컨대 웜 휠(11)에 배치될 수 있다.

자동 록킹-알고리즘의 실행에 필요한 전제 조건은 실질적으로 가역 모터(3)를 전자 제어하는데 필요한 전제 조건과 일치한다. 마이크로컨트롤러 제어식 전자 장치가 신호 입력, 예컨대 LIN-Bus(Local Interconnect Network)을 검출하기 위해, 위치 센서 신호의 검출을 위해, 그리고 파워 출력단(예컨대 H-브리지 회로)의 제어를 위해 사용될 수 있다.

효과적인 전자 자동 록킹을 위한 다른 전제 조건으로서 와이퍼 모터 또는 전자 장치에는 항상 전압이 공급되어야 한다. 이를 위해, 시스템의 휴지 상태에서, 즉 점화 장치의 차단시 전류 소비를 감소시키기 위해 내부 웨이크 업 가능한 전자 장치(스탠-바이 모드의 콘트롤러)가 사용된다. 공지된 방식으로, 전자 제어부(S)의 부분, 즉 웨이크 업 회로는 스탠 바이 모드에서도 차량 배터리로부터 전압을 공급받는 한편, 예컨대 위치 센서 신호의 모니터링 및 제어 회로와 같이 더 많은 에너지를 소비하는 부분들은 슬립 모드 상태가 된다.

도 2에 도시된 흐름도는, 차량의 점화 장치가 스위치 오프된 것을 전제로 하며, 이로 인해 전자 제어부(S)는 에너지 절약 슬립 모드이고, 상기 모드에서 제어부(S)의 주요 부분들, 특히 마이크로콘트롤러의 주요 부분들은 차단 상태 또는 감소된 작동 상태이다. 후속 프로그램 단계(12)에 따라 제어부(S)는 웨이크 업-회로에 의해 이루어지는 주기적인 내부 웨이크 업을 통해 웨이크 업 단계의 지속 시간 동안 완전한 작동 상태로 된다. 웨이크 업 단계들 사이의 시간 간격은 예컨대 약 1초이다.

다음 프로그램 단계(13)에 따라 제어부(S)는 예컨대 10초 동안 지속되는 상기 웨이크 업 단계에서, 설정 위치에 대한 위치 변동, 즉 와이퍼(5)의 와이핑 각도의 변동 여부가 체크된다. 상기 변동은 웨이크 업 단계 시작시 나타날 수 있거나 또는 웨이크 업 단계 동안 나타날 수 있다. 위치-체크(13)의 결과에 따라 전자식 자동 록킹-알고리즘의 프로그램 실행에서 분기가 이루어진다.

위치 변동이 검출되는 경우, 마이크로콘트롤러에서 실행되는 위치 조절에 의해 설정 위치로 다시 위치설정된다. 이러한 단계(14)는 좁은 의미에서 전자식 자동 록킹이다. 상기 단계(14)의 실행은 임계값의 도입에 의해, 즉 최소 위치 변동의 설정에 의해 변형될 수 있다. 위치 변동의 상기 임계값은 최대 와이핑 각도의 약 3%일 수 있다. 와이퍼(5)가 설정 위치로 복귀한 후에 제어부(S)는 다음 프로그 램 단계(15)에서 슬립 모드로 복귀를 준비한다. 후속하는 프로그램 단계(16)에서 제어부(S)는 슬립 모드를 취하고, 프로그램 진행은 전술한 알고리즘에 따라 주기적으로, 프로그램 실행이 점화 장치의 스위치 온에 의해 종료될 때까지 반복된다. 점화 장치의 스위치 온 시, 충분한 에너지가 공급되기 때문에, 도 2에 따른 알고리즘과 달리 와이퍼(5)의 계속적인 모니터링 또는 자동 록킹이 이루어진다.

프로그램 단계(13)에서 위치 변동이 검출되지 않으면, 단계(14)에 따른 재조절이 이루어지지 않고, 표준 웨이크 업 단계의 종료시 프로그램 단계(15, 16)에 따른 슬립 모드로의 이행이 이루어진다.

Claims (7)

1. 적어도 하나의 와이퍼(5), 드라이브(1), 상기 드라이브(1)의 휴지 상태에서 작용하며 상기 와이퍼(5)의 위치 변동을 저지하는 자동 록킹 장치, 및 상기 드라이브(1)를 제어하며 상기 와이퍼(5)의 위치 센서 신호의 입력을 검출하는 전자 제어부(S)를 포함하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템에 있어서,

   전자 자동 록킹 장치가 제공되고, 상기 제어부(S)는 상기 드라이브(1)의 휴지 상태 동안 상기 위치 센서 신호를 평가함으로써 상기 와이퍼(5)를 위치 변동에 대해 모니터링하고, 위치-모니터링의 응답시 상기 와이퍼(5)를 설정 위치(U, P)로 복귀시키기 위해 상기 드라이브(1)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(S)는 내부 웨이크 업 가능한 전자장치로 형성되고, 상기 전자장치는 차량의 점화 장치의 스위치 오프시 차량 배터리에 접속되고, 전자식 자동 록킹이 이루어지지 않는 경우에 스탠-바이 상태로 되고, 상기 제어부(S)는 스탠-바이 상태에서 주기적으로 자동으로 웨이크 업 되고, 웨이크 업 단계 동안 전자식 자동 록킹이 이루어지는 작동 상태를 취하고, 다시 스탠-바이 상태로 되는 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부(S)는 주기적으로 1초 단위의 시간격으로 자동 웨이크 업 되는 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 위치-모니터링의 응답이 이루어지지 않으면, 웨이크 업 단계는 10 ms동안 지속되는 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치-모니터링의 응답은 위치 변동의 사전설정 가능한 임계값의 초과시에만 상기 와이퍼(5)를 설정 위치로 재조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 위치 변동의 임계값은 최대 와이핑 각도의 3%인 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이브(1)는 출력 샤프트(4)를 가진 적어도 하나의 가역 모터(3)를 포함하고, 상기 출력 샤프트(4)는 직접 또는 일정한 변속비를 가진 트랜스미션을 통해 상기 와이퍼(5)의 와이퍼 암(6)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 윈드실드 와이퍼 시스템.

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