KR101684158B1

KR101684158B1 - 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101684158B1
Application number: KR1020150115180A
Authority: KR
Inventors: 김보경; 홍웅표; 박정연; 최광훈; 여인웅; 서지연
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2016-12-08

Abstract

우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치가 소개된다.
본 발명의 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법은 우천 시 전방 시야가 확보될 수 있도록 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLONG WINDSHIELD GLASS WITH FORWARD VISIBILITY IN CASE OF RAIN}

본 발명은 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 우천 시 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하여 습기 제거 및 오염물을 제거하는 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 와이퍼가 구비되어 우천 시 윈드 쉴드 글래스의 외측면을 와이핑 하도록 설계되는바, 최근에는 레인 센서를 통해 감지된 빗물의 양에 따라 자동으로 와이퍼가 작동함으로써 운전자의 편의를 도모하고 있다.

그러나, 이러한 와이퍼의 작동에도 불구하고, 여전히 우천 시 운전자의 전방 시야를 방해하는 다양한 문제점들이 잔존하고 있는바, 이하에서는 이러한 문제점들을 설명한다.

도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 윈드 쉴드 글래스에 "이상 표면" 현상이 발생한다.

이러한 '이상 표면' 현상은 대기 미세 먼지 등에 의한 오염에 의해 발생하는 것으로, 이러한 '이상 표면' 현상에 의해 액적과 유리 접촉선이 불균질하게 되어 빛의 난굴절 현상이 발생, 물체의 상을 왜곡시킴으로써 운전자의 시야를 방해하게 된다.

또한, 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 윈드 쉴드 글래스에 "유막 현상"이 발생하기도 하는데, 오염 물질 등이 얇은 유막을 형성함으로써 와이퍼가 윈드 쉴드 글래스 표면에서 미끄러져 이물질을 제거하지 못 하게 되는바, 굴절률 차이에 의해 물체의 상이 왜곡됨으로써 운전자의 시야를 방해하게 된다.

도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 차량의 내, 외부 온도차이에 의해 상대습도가 높은 쪽 표면에 성에가 발생함으로써, 작은 액적을 통한 광각 빛 산란이 유도되어 물체의 상이 뿌옇게 비추어지는 현상이 발생하기도 하는바, 이러한 현상 역시 운전자의 시야를 방해하게 된다.

이와 같이, 와이퍼가 작동함에도 불구하고, 운전자의 전면 시야를 방해하는 다양한 문제점이 잔존하고 있는바, 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 연구 개발이 진행되고 있다.

이러한 연구 개발 방식은 크게 두 가지 테마로 진행되고 있다.

그 중 하나는 와이퍼 설계 변경 및 윈드 쉴드 글래스의 발수 코팅과 관련된 것이고, 나머지 하나는 와이퍼 리스 전면 유리와 관련된 것이다.

와이퍼 설계 변경과 관련하여, 자외선 차단 및 온도 안정성 확보 측면에서 와이퍼의 재질을 이소프렌계 천연고무, EPDM계 합성고무, 실리콘계 고무 등의 재질로 변경하는 연구가 진행되고 있고, 와이퍼의 균일한 누름압, 고속 주행 시 떨림 방지를 위해 와이퍼의 공기 역학적 디자인에 대한 연구 개발이 진행되고 있으며, 표면에 그래파이프 코팅을 통해 떨림 및 소음을 제거하기 위한 기술도 개발되고 있다.

발수 코팅과 관련하여 발수 코팅제, 유막 제거제와 같은 물질에 대한 연구 및 미세 열선을 통한 성애 제거에 대한 연구가 진행되고 있다.

그러나, 상술한 와이퍼 설계 변경 및 윈드 쉴드 글래사의 발수 코팅과 관련된 연구 개발은 소수성 부족으로 인해 여전히 와이퍼가 필요한 것은 물론, 유막 제거 시 유리가 마모되는 문제점을 존재하고, 와이퍼 노후, 발수 코팅의 단기적인 효과로 인하여 시야 방해 요소를 근복적으로 해결할 수는 없는바, 전면 시야 방해 요소를 제거하기 위한 장기적인 대안이 될 수 없는 문제점이 있다.

한편, 상술한 문제점 해결을 위하여 와이퍼 리스 전면 유리를 도입을 위한 연구 개발이 진행되고 있는데, 이 역시 미세 먼지 등에 의한 오염으로 시간에 따라 윈드 쉴드 글래스의 표면 성능이 저하되는 특성 상 현실화가 불가능하고, 내구성 등에 문제점이 존재한다.

이와 같이, 우천 시 전면 유리의 시야 방해 요소를 제거하기 위한 다양한 연구 개발에도 불구하고, 여전히 상술한 문제점은 해결되지 못 한 채 남아 있는바, 본 발명자는 내구성, 재활성, 액적의 능동적 제어 등 다양한 목적을 가지고 연구 개발한 끝에 본 발명에 이르게 되었다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

US 7,985,475(2011.07.26)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 우천 시 습기 및 오염물을 제거할 수 있는 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법은, 우천 시 전방 시야가 확보될 수 있도록 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.

상기 윈드 쉴드 글래스는 소수성인 것을 특징으로 한다.

상기 윈드 쉴드 글래스는, 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드 중에서 선택된 어느 하나에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.

상기 윈드 쉴드 글래스는, 인가되는 전압의 세기에 따라 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드가 순차적으로 작동하는 것을 특징으로 한다.

상기 윈드 쉴드 글래스에 인가되는 전압이 없으면 상기 소수성 모드가 구현되고, 1V 미만(0은 제외)이면 저항 발열을 이용한 습기 제거 모드가 구현되며, 1V 이상에서는 물 전기분해 반응에 의한 오염물 제거 모드가 구현되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어장치는, 우천 시 운전자가 선택한 전방 시야 확보 모드에 따라 전원 공급부를 통해 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 제어부를 포함한다.

상기 전방 시야 확보 모드는, 소수성 모드와, 습기 제거 모드와, 오염물 제거 모드를 포함하고, 운전자가 상기 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드 중 어느 하나를 선택하여 모드 신호를 전송하면, 상기 제어부를 상기 모드 신호를 수신하여 상기 모드 신호에 부합하는 전원 세기가 상기 윈드 쉴드 글래스에 인가될 수 있도록 상기 전원 공급부에 전원 공급 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 윈드 쉴드 글래스에는 미세 와이어 전극이 함침되고, 상기 미세 와이어 전극의 양 단은 상기 윈드 쉴드 글래스 표면에 노출된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 아래와 같은 다양한 효과를 구현할 수 있다.

첫째, 우천 시 이상 표면 현상, 유막 현상 및 성에 발생을 방지함으로써, 우천 시 윈드 쉴드 글래스의 전방 시야를 확보할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 별도로 와이퍼를 구비할 필요가 없다는 이점이 있다.

셋째, 시야 방해 요소를 근본적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 와이퍼가 없는 상태에서도 미세 먼지 등 오염물질에 제거가 가능한 이점이 있다.

도 1(a)는 대기 중 오염물에 의해 발생된 '이상 표면' 현상을 나타낸 사진,
도 1(b)는 '이상 표면' 현상으로 인한 빛의 난굴절 현상이 발생 원리를 나타낸 도면,
도 2(a)는 윈드 쉴드 글래스에 나타난 '유막 현상'을 나타낸 사진,
도 2(b)는 '유막 현상'에 의해 물체의 상이 왜곡되는 원리를 나타낸 도면,
도 3(a)는 차량의 내, 외부 온도차이에 의해 발생하는 성에를 나타낸 사진,
도 3(b)는 성에 발생 원리는 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 윈드 쉴드 글래스를 설명하기 위한 개략도,
도 5는 본 발명의 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법의 원리를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치를 설명한다.

본 발명의 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법은, 우천 시 전방 시야가 확보될 수 있도록 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는바, 이러한 방법을 구현한 본 발명의 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어장치는, 우천 시 운전자가 선택한 전방 시야 확보 모드에 따라 전원 공급부를 통해 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 제어부를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어장치의 윈드 쉴드 글래스는 전극 기능을 갖는다.

윈드 쉴드 글래스가 전극 기능을 갖기 때문에, 전원이 공급되면 윈드 쉴드 글래스는 발열되기도 하고, 물을 전기분해하기도 한다.

이러한 윈드 쉴드 글래스는 소수 성질을 갖는 재질로 제조되는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 폴리메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)과 실리카비드(Silica-bead)를 혼합한 재질로 제조하여 소수성을 구현하였다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈드 쉴드 글래스가 전극 기능을 갖도록 그 내부에 전도성 필러를 양극과 음극이 교차로 배치하며, 전도성 필러는 예를 들어 카본블랙, 카본나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 등을 사용하여 제조된다.

우천 시 윈드 쉴드 글래스를 통한 운전자 시야 확보를 위해 차량에는 다양한 모드가 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드 등이 구현될 수 있다.

소수성 모드는, 별도의 전원을 인가하지 않고서도 우천 시 시야를 확보할 수 있는 모드로, 빗 방울이 윈드 쉴드 글래스로 떨어지더라도 윈드 쉴드 글래스의 재질적인 특성 상 윈드 쉴드 글래스을 타고 짧은 시간 내에 흐르게 된다.

이러한 소수성 특성을 갖는 윈드 쉴드 글래스 표면은 평평한 면이 아닌, 수 마이크로미터(㎛) 크기로 미세하게 엠보싱된 형상으로 형성함으로써 그 특성을 극대화하는 것이 바람직하다.

또한, 소수성 모드는 윈드 쉴드 글래스의 재질적 특성에 의해 구현되는 것으로, 반드시 별도의 모드로 설정될 필요는 없다.

습기 제거 모드는 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하여 성에를 제거하기 위한 모드이다.

성에는 차량의 내, 외부 공간의 온도 차에 의하여 상대적으로 온도가 높은 측면에서 발생하게 되는데, 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 경우 발열 저항에 의해 윈드 쉴드 글래스 양 면의 온도차가 감소, 동일한 온도 상태에 이르게 됨으로써 성에 발생이 억제된다.

오염물 제거 모드는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가함으로써 빗물을 전기 분해시켜 오염물을 제거하는 모드이다. 이를 위해서 윈드 쉴드 글래스 표면으로 전극이 노출되어야 하는바, 운전자가 오염물 제거 모드 선택 시 빗물 낙하와 동시에 빗물은 전기 분해되고, 수소 및 산소로 분해된 빗물은 오염물과 함께 윈드 쉴드 글래스 상에서 제거된다.

상술한 소수성 모드, 습기 제거 모드 및 오염물 제거 모드는 윈드 쉴드 글래스에 인가되는 전원의 세기에 따라 구분될 수 있다.

예를 들어 윈드 쉴드 글래스에 인가되는 전압이 없으면 소수성 모드가 구현되고, 1V 미만(0은 제외)이면 저항 발열을 이용한 습기 제거 모드가 구현되며, 1V 이상에서는 물 전기분해 반응에 의한 오염물 제거 모드가 구현되는 방식이 적용될 수 있다.

이러한 모드는 상술한 바와 같이, 운전자 또는 탑승자의 선택에 의해 구현될 수도 있고, 윈드 쉴드 글래스에 표면 현상, 성에 발생, 유막 현상이 발생하는지 여부를 감지하는 센서를 부착하여 자동으로 상술한 모드가 구현할 수도 있다.

이하에서는 도 5를 참조로, 본 발명의 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법 및 그 장치의 작동 과정을 간략하게 설명한다.

우천 시 윈드 쉴드 글래스 표면에는 오염물이 섞인 빗방울이 내리게 되고, 윈드 쉴드 글래스에 의해 구획되는 차량 내, 외부 공간의 온도차에 의해 윈드 쉴드 글래스에 성에가 발생하기도 한다.

소수성 모드가 구현되면, 빗방울은 윈드 쉴드 글래스 표면에서 미끄러져 윈드 쉴드 글래스로부터 낙하하게 되고, 습기 제거 모드 및 오염물 제거 모드 구현 시 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원이 인가되면, 윈드 쉴드 글래스 내, 외측 표면의 온도가 거의 동일해지므로 윈드 쉴드 글래스에 성에게 발생하지 않으며, 빗 방울이 전기분해되면서 오염물을 포함한 채 대기로 날아가게 되므로, 윈드 쉴드 글래스로부터 오염물이 제거될 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10: 윈드 쉴드 글래스 11: 전도성 필러

Claims

우천 시 전방 시야가 확보될 수 있도록 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드 중에서 선택된 어느 하나에 의해 작동되는 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 것을 특징으로 하고, 상기 윈드 쉴드 글래스는 인가되는 전압의 세기에 따라 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드가 순차적으로 작동하되, 상기 윈드 쉴드 글래스에 인가되는 전압이 없으면 상기 소수성 모드가 구현되고, 1V 미만(0은 제외)이면 저항 발열을 이용한 습기 제거 모드가 구현되며, 1V 이상에서는 물 분해 반응에 의한 오염물 제거 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는, 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 윈드 쉴드 글래스는 소수성인 것을 특징으로 하는, 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어방법.
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우천 시 운전자가 선택한 전방 시야 확보 모드에 따라 전원 공급부를 통해 전극 기능을 갖는 윈드 쉴드 글래스에 전원을 인가하는 제어부를 포함하며,
상기 전방 시야 확보 모드는, 소수성 모드와, 습기 제거 모드와, 오염물 제거 모드를 포함하여, 상기 윈드 쉴드 글래스는 상기 전원 공급부를 통해 인가되는 전압의 세기에 따라 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드가 순차적으로 작동되고, 운전자가 상기 소수성 모드, 습기 제거 모드, 오염물 제거 모드 중 어느 하나를 선택하여 모드 신호를 전송하면, 상기 제어부는 상기 모드 신호를 수신하여 상기 모드 신호에 부합하는 전원 세기가 상기 윈드 쉴드 글래스에 인가될 수 있도록 상기 전원 공급부에 전원 공급 신호를 전송하며, 상기 윈드 쉴드 글래스는 인가되는 전압이 없으면 상기 소수성 모드가 구현되고, 1V 미만(0은 제외)이면 저항 발열을 이용한 습기 제거 모드가 구현되며, 1V 이상에서는 물 분해 반응에 의한 오염물 제거 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는, 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어장치.
삭제
청구항 6에 있어서,
상기 윈드 쉴드 글래스에는 미세 와이어 전극이 함침되고, 상기 미세 와이어 전극의 양 단은 상기 윈드 쉴드 글래스 표면에 노출된 것을 특징으로 하는, 우천 시 전방 시야 확보 기능을 갖는 차량용 윈드 쉴드 글래스 제어장치.