KR101827005B1 - 자동차의 와셔 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동절기 원활한 글래스 세정을 위한 발열수단이 내장되어 있는 와셔 노즐에 관한 것이다.
본 발명은 열전도체의 인서트 사출 성형을 통해 열전도체와 노즐 커버의 일체형 구조를 적용하고, 또 하우징 내측의 구조물을 이용하여 발열체를 하우징에 견고하게 결속시킨 구조를 적용한 새로운 형태의 와셔 노즐을 구현함으로써, 노즐 내측부의 열전달 효율성을 높일 수 있는 등 동절기 와셔 분사 성능을 향상시킬 수 있고, 발열체의 최적위치 고정에 따른 공정 감소 및 불량률 감소를 실현할 수 있는 등 품질을 향상시킬 수 있는 자동차의 와셔 노즐을 제공한다.

Description

자동차의 와셔 노즐{Washer nozzle for vehicle}

본 발명은 자동차의 와셔 노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동절기 원활한 글래스 세정을 위한 발열수단이 내장되어 있는 와셔 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 와셔 노즐은 자동차의 전면유리에 와셔액을 분사하여 전면유리에 부착되어 있는 이물질 등을 제거해줌으로써 운전자의 전방 시야를 확보할 수 있도록 해주는 수단이다.

이러한 와셔 노즐은 2-WAY방식과 3-WAY방식이 적용되고 있으며, 단시간에 적당량의 와셔액을 전면유리상의 넓은 영역에 분사할 수 있는 기능을 갖는다.

보통 와셔 노즐은 와셔액 펌프측에서 연장되는 튜브가 연결되는 흡입구, 이 흡입구를 통해 유입되는 와셔액의 흐름을 상부로 유도하는 와셔액 통로, 이 와셔액 통로를 통해 유도되는 와셔액을 최종 분사하는 토출구 등을 포함하는 노즐 바디와, 상기 노즐 바디의 고정을 위한 노즐 커버로 구성된다.

따라서, 와셔액 펌프에서 공급되는 와셔액을 와셔 노즐을 통해서 전면유리에 분사함과 동시에 와이퍼 블레이드를 구동시켜서 전면유리에 부착되어 있는 이물질 등을 닦음으로써 전방시야를 확보할 수 있는 것이다.

한편, 혹한지대나 동절기에 와셔 노즐을 사용하는 경우 와셔 노즐 내부에 잔류하는 와셔액이 빙결되면서 와셔액 분사 불량이 발생하게 되는 등 전면유리 세정에 어려움을 종종 겪게 된다.

이에 따라, 동절기에 원활한 전면유리 세정을 통해 주행 중 원활한 시계를 확보하기 위한 수단으로 발열체 및 열전도체를 분사 노즐에 적용한 제품들이 일부 제시되고 있는 추세이다.

예를 들면, 유럽특허 0123103호, 일본공개특허 1998-236283호, 일본공개특허 1993-088648호, 한국공개실용신안 실1999-0006449호 등에서는 발열체와 열전도체를 적용한 분사 노즐을 제시하고 있다.

그러나, 종래의 분사 노즐들은 열전도체와 노즐 커버가 분리되어 있는 구조를 채택하는 관계로 제작성 및 조립성 측면에서 불리한 점이 있고, 발열체의 휨 발생에 따른 불량률 증가 문제 등을 해소하지 못하고 있다.

일 예로서, 하우징의 내부에 발열체를 삽입한 상태에서 플라스틱 수지를 주입 후 응고시켜서 제조하는 방식의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.

①조립산포 미고려로 균일한 발열성능을 구현하는데 어려움이 있다.

즉, 수지 삽입시 발열체 고정구조가 없는 관계로 좌/우/상/하 발열체 고정시 산포가 발생한다.

②발열체 수지 고정방식이 발열체의 과열에 의한 표면 팽창을 방지할 수 있는 구조가 적용되어 있지 않다.

즉, 발열체 열팽창에 의한 노즐 하우징 파손 가능성이 내재되어 있다.

③위의 발열체 부분 불량에 의한 A/S 필요시 노즐 어셈블리 부품 전체를 교체해야 하는 등 A/S 작업성이 불리하다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 열전도체의 인서트 사출 성형을 통해 열전도체와 노즐 커버의 일체형 구조를 적용하고, 또 하우징 내측의 구조물을 이용하여 발열체를 하우징에 견고하게 결속시킨 구조를 적용한 새로운 형태의 와셔 노즐을 구현함으로써, 노즐 내측부의 열전달 효율성을 높일 수 있는 등 동절기 와셔 분사 성능을 향상시킬 수 있고, 발열체의 최적위치 고정에 따른 공정 감소 및 불량률 감소를 실현할 수 있는 등 품질을 향상시킬 수 있는 자동차의 와셔 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 자동차의 와셔 노즐은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 와셔 노즐은 기본적으로 분사구를 가지는 노즐 커버와 와셔액 통로를 가지는 노즐 바디를 포함하는 구조로 이루어지는 한편, 특히 노즐 커버의 내부에는 인서트 사출성형되는 커버 일체형의 열전도체가 구비되고, 상기 열전도체에 열을 제공하는 발열체는 노즐 커버에 형성되어 있는 발열체 설치홈에 끼워지면서 열전도체의 아래쪽 노출면과 접하는 구조로 조립되므로서, 열전달 효율성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 와셔 노즐의 발열체는 열전도체측에 열을 공급하는 발열소자 및 전원연결부와, 상기 발열소자 및 전원연결부를 지지하면서 노즐 커버의 발열체 설치홈에 삽입되는 하우징을 포함하는 형태로 구성될 수 있고, 이때의 하우징 내측면 양쪽에는 발열소자의 양면과 접하면서 그 사이의 발열소자를 지지해주는 지지편이 각각 형성되므로서, 발열소자를 최적위치에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

그리고, 상기 하우징에 있는 지지편의 경우, 하우징 몸체측에 연결되는 고정단을 통해 지지되는 호(弧) 형상으로 이루어짐에 따라 그 사이의 발열소자를 탄력적으로 지지할 수 있다.

특히, 상기 와셔 노즐의 노즐 커버에 일체 내장되는 열전도체의 몸체에는 몸체 양편에서 아래쪽으로 하향 경사지게 연장되는 날개부를 구비하여, 몸체를 통한 중앙의 분사구는 물론 양쪽 날개부를 통해 양쪽 사이드의 분사구까지도 균형있게 충분히 가열할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 자동차의 와셔 노즐은 다음과 같은 특징이 있다.

첫째, 열전도체는 노즐 커버에 인서트 사출 성형되고, 발열체는 별도 하우징에 구성되어 노즐 커버에 조립되는 구조로 이루어짐으로써, 공정 감소 및 공정 비용 감소는 물론, 노즐 내측부 열전달 효율성을 향상시킬 수 있는 등 동절기 와셔 분사 성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 발열체가 하우징의 내측 구조물에 의해 강하게 결속되므로, 수지 충전시 발열체의 후변형을 예방할 수 있다.

즉, 발열체의 최적위치 고정구조 적용으로 열전달 효율성 및 후변형 방지를 도모할 수 있고, 따라서 불량률 감소로 품질을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐을 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐을 나타내는 정단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐을 나타내는 측단면도
도 4는 본 발명에 따른 발열체의 수지 충진방향에 대한 상태변화를 나타내는 개략도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐에 대한 분사구별 온도분포를 나타내는 개략도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐을 나타내는 사시도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐을 나타내는 정단면도와 측단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 와셔 노즐은 노즐 커버 일체 내장형의 열전도체와 노즐 커버 조립형의 발열체를 포함하는 구조로서, 노즐 내측부 열전달 효율성을 높일 수 있고, 또 발열소자의 최적위치 고정으로 후변형을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 상기 와셔 노즐은 기본적으로 상부의 노즐 커버(11)와 하부의 노즐 바디(13)의 조합으로 이루어지며, 상기 노즐 커버(11)에는 다수의 분사구(10), 예를 들면 삼각형 배치를 이루는 3개의 분사구(10a,10b,10c)가 형성되고, 상기 노즐 바디(13)에는 상기 분사구(10)와 통하는 와셔액 통로(12)가 형성된다.

그리고, 상기 노즐 커버(11)의 앞단 저면쪽으로는 노즐 바디(13)와 나란한 수직의 블럭체(23)가 일정길이 아래로 연장 형성되고, 이때의 블럭체(23)의 내부에는 후술하는 발열체(15)의 삽입을 위한 발열체 설치홈(16)이 형성된다.

이러한 와셔 노즐은 노즐 바디(13)의 상단 후면과 블럭체(23)의 전면에 각각 형성되어 있는 노즐 훅(24)을 이용하여 후드 패널이나 카울탑 등에 체결 설치될 수 있게 된다.

특히, 상기 노즐 커버(11)의 내부에는 구리 재질 등으로 이루어진 열전도체(14)가 삽입 설치되어 노즐 커버(11)에 있는 분사구(10)의 주변으로 열을 전도할 수 있게 된다.

이러한 열전도체(14)는 노즐 커버 성형시 인서트되어 함께 사출성형되는 방식으로 커버 일체형의 구조로 내장되며, 이렇게 내장되는 열전도체(14)의 몸체 저면은 노즐 커버(11)의 블럭체(23)에 형성되어 있는 발열체 설치홈(16)의 바닥면을 이루게 된다.

즉, 상기 열전도체(14)의 몸체 저면은 노출면(17)으로서 발열체 설치홈(16)을 통해 노출되고, 이때의 노출면(17)은 발열체(15)의 발열소자(18) 상단면과 접하면서 열을 전달받을 수 있게 된다.

그리고, 상기 열전도체(14)는 노즐 커버(11)에 있는 3개의 노즐부(10a,10b,10c)에 골고루 열을 가할 수 있는 형태로 이루어질 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 열전도체(14)의 몸체 양편에는 아래쪽을 향해 일정각도 하향 경사지게 형성되는 날개부(22)가 각각 구비되고, 이렇게 구비되는 양쪽의 날개부(22)는 양쪽의 사이드에 위치되어 있는 분사구(10b,10c)의 바로 아래쪽 위치까지 연장될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 열전도체(14)의 몸체는 중앙에 있는 분사구(10a)의 아래쪽에 위치되고, 또 몸체에서 뻗어나간 양쪽의 날개부(22)는 양쪽 사이드에 있는 분사구(10b,10c)의 아래쪽에 위치되므로서, 열전도체(14)의 열에 의해 각 분사구 주변이 충분하고 균형있게 가열되면서 각 분사구의 결빙을 효과적으로 방지해줄 수 있게 된다.

또한, 상기 열전도체(14)측에 열을 공급하는 수단으로 발열체(15)가 마련된다.

상기 발열체(15)는 하우징(20)의 내측으로 열전소자(18)가 배치되어 있는 어셈블리 형태로 이루어지는데, 예를 들면 열전소자(18)가 인서트된 상태에서 수지주입을 통해 양쪽 세로 판체와 상단 가로대로 이루어지는 하우징(20)의 형상이 성형됨에 따라 하우징(20) 및 발열소자(18)의 일체형으로 이루어지는 발열체(15)가 만들어질 수 있게 된다.

이때의 하우징(20)은 열전달 기능이 없는 플라스틱 소재 등으로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 하우징(20)의 하단부에는 발열소자(18)측으로 전원을 공급하는 "+"측 및 "-"측의 전원연결부(19)가 형성되며, 이때의 전원연결부(19)는 하우징 내부를 따라 연장되는 전선(미도시)을 통해 열전소자(18)측과 전기적으로 연결될 수 있게 된다.

이러한 발열체(15)는 노즐 커버(11)에 있는 발열체 설치홈(16)으로 밑에서부터 위로 삽입되는 구조로 조립되며, 이때의 발열체(15)는 발열체 설치홈(16)의 내부에 완전히 끼워진 상태에 하우징(20)에 있는 상단의 하우징 훅(25)이 발열체 설치홈(16)의 내벽에 형성되어 있는 걸림단(미도시)에 걸려짐에 따라 발열체 설치홈(16)으로부터 탈거가 방지될 수 있게 된다.

이렇게 조립되는 발열체(15)의 발열소자(18)는 발열체 조립 완료 후 그 상단면을 통해 열전도체(14)의 노출면(17)과 접하게 되고, 이에 따라 발열소자(18)의 발열에 의한 열이 노출면(17)을 통해 열전도체(14)로 전해질 수 있게 된다.

여기서, 상기 발열소자(18)는 공지의 PTC 소자 등을 적용할 수 있으며, 상기 발열체(15)의 삽입 후 발열체 설치홈(16)의 하단 개방부위는 방수커버(26)로 마감될 수 있게 된다.

특히, 상기 하우징(20)의 내측면 양쪽에는 발열소자(18)의 위치를 잡아주는 수단으로 지지편(21a,21b)이 구비된다.

상기 지지편(21a,21b)은 하우징 몸체, 즉 세로 판체측에 일단 연결되는 고정단을 통해 지지되면서 완만하게 휘어진 호(弧) 형상으로 이루어지며, 이러한 양쪽의 지지편(21a,21b)은 볼록한 면을 통해 그 사이에 있는 발열소자(18)를 탄력적으로 지지할 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 발열소자(18)는 양쪽의 지지편(21a,21b)이 눌러주는 힘에 의해 안정적으로 고정되면서 그 위치가 최적의 위치, 예를 들면 정확한 수직 자세 및 하우징(20)의 좌우폭 센터라인에 위치되면서 열전도체(14)와 정확히 접할 수 있는 위치(발열체 삽입시)를 유지할 수 있게 된다.

즉, 도 4에서 볼 수 있듯이 하우징 성형을 위한 수지 충진시 양쪽의 지지편(21a,21b)이 발열소자(18)를 잡아주고 있기 때문에 화살표 방향으로 흐르는 수지 충진 압력에 의한 발열소자(18)의 휨, 위치이동 등을 배제할 수 있게 되고, 결국 이러한 후변형의 방지 등으로 불량률을 낮출 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 와셔 노즐에 대한 분사구별 온도분포를 나타내는 개략도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 발열체 및 열전도체를 적용한 와셔 노즐에서, 와셔액이 토출되는 3곳의 분사구 각각에 대한 온도분포의 해석을 보여주고 있다.

왼쪽의 시뮬레이션과 오른쪽의 그래프에서 볼 수 있듯이 해석결과, 외기온도 -20℃ 조건 빙결 상태에서 발열 후 약 3분 이내에 노즐 분사구가 해동되는 것을 알 수 있다.

따라서, 혹한지역이나 동절기 운행시 전면유리 세정을 위해 와셔 노즐을 작동하는 경우, 운전자가 와셔 노즐을 작동하기에 앞서 소정의 스위치(미도시)를 ON 조작하면, 발열체(15)의 발열소자(18)에 전원이 공급되면서 발열소자(18)가 가열되고, 이때의 가열에 의한 열은 이와 접촉되어 있는 열전도체(14)로 전해짐과 동시에 노즐부 주변에 얼어 있던 얇은 얼음이 해빙될 수 있게 되고, 결국 혹한기 등에도 와셔 노즐은 정상적으로 제기능을 충실히 수행할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 열전도체가 일체 성형된 노즐 커버와 발열부를 별도로 고정하는 하우징을 구비한 형태의 와셔 노즐을 구현함으로써, 동절기 원활한 전면유리 세정을 통해 주행 중 시계확보의 효과는 물론, 동절기 와셔 분사 성능 향상으로 상품성을 증대시킬 수 있고, 공정 감소 및 불량률 감소로 품질을 확보할 수 있다.

10,10a,10b,10c : 분사구 11 : 노즐 커버
12 : 와셔액 통로 13 : 노즐 바디
14 : 열전도체 15 : 발열체
16 : 발열체 설치홈 17 : 노출면
18 : 발열소자 19 : 전원연결부
20 : 하우징 21a,21b : 지지편
22 : 날개부 23 : 블럭체
24 : 노즐 훅 25 : 하우징 훅
26 : 방수커버

Claims (4)

1. 분사구(10)를 가지는 노즐 커버(11)와 와셔액 통로(12)를 가지는 노즐 바디(13)를 포함하며, 상기 노즐 커버(11)의 내부에는 인서트 사출성형되는 커버 일체형의 열전도체(14)가 구비되고, 상기 열전도체(14)에 열을 제공하는 발열체(15)는 노즐 커버(11)에 형성되어 있는 발열체 설치홈(16)에 끼워지면서 열전도체(14)의 아래쪽 노출면(17)과 접하는 구조로 조립되고,
   상기 발열체(15)는 열전도체(14)측에 열을 공급하는 발열소자(18) 및 전원연결부(19)와, 상기 발열소자(18) 및 전원연결부(19)를 지지하면서 노즐 커버(11)의 발열체 설치홈(16)에 삽입되는 하우징(20)을 포함하여 구성되고, 상기 하우징(20)의 내측면 양쪽에는 발열소자(18)의 양면과 접하면서 그 사이의 발열소자(18)를 지지해주는 지지편(21a,21b)이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징(20)의 지지편(21a,21b)은 하우징 몸체측에 연결되는 고정단을 통해 지지되는 호(弧) 형상으로 이루어져 그 사이의 발열소자(18)를 탄력적으로 지지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전도체(14)의 몸체에는 몸체 양편에서 아래쪽으로 하향 경사지게 연장되는 날개부(22)가 구비되어, 몸체를 통한 중앙의 분사구(10a)는 물론 양쪽 날개부(22)를 통해 양쪽 사이드의 분사구(10b,10c)까지도 충분히 가열할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.

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