KR101997287B1 - 역기전력 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 와이퍼 장치에 관한 것으로서, 와이퍼 모터에 전원이 공급되지 않는 상태에서 외력에 의해 와이퍼 모터를 강제 구동할 경우(와이퍼 암을 강제로 이동시킬 경우) 발생하는 역기전력으로 인한 문제점을 해소할 수 있는 와이퍼 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 와이퍼 모터로의 배터리 전원 공급을 위해 와이퍼 모터의 단자 중 B 단자로 연결되어 있는 전원공급회로 상에 와이퍼 모터의 강제 구동시 발생하는 역기전력에 의한 전류 흐름을 차단하는 역기전력 차단 릴레이가 설치되는 것을 특징으로 하는 역기전력 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치가 개시된다.

Description

역기전력 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치{Wiper system having counter electromotive force interrupting circuit}

본 발명은 차량용 와이퍼 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이퍼 모터의 강제 구동시에 발생하는 역기전력을 차단할 수 있는 역기전 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 윈드쉴드 글래스 및 리어윈도우 글래스에 글래스 표면의 이물질을 제거하고 눈이나 빗물을 닦아주는 와이퍼 장치가 설치되어 있다.

차량의 와이퍼 장치는 와이퍼 모터에 의해 회전되는 와이퍼 블레이드의 동작을 통하여 글래스를 닦아주는 장치로서, 운전자의 시야를 확보해주는 기능을 수행한다.

최근의 와이퍼 장치는 각종 전자제어시스템이나 센서, 그리고 여러 스위치 등이 부가되면서 보다 편리하고 안전한 동작을 구현하도록 구성되고 있다.

통상 차량용 와이퍼 장치는 와이퍼 모터에서 발생한 회전운동이 와이퍼 링크를 거쳐 피봇기구 및 와이퍼 암으로 전달되고, 이에 와이퍼 암이 좌우 왕복 회동을 하게 되면서 블레이드가 이동하여 글래스를 닦게 되는 구조로 되어 있다.

한편, 도 1은 와이퍼 장치의 회로를 나타내는 도면으로, 이를 설명하면 다음과 같다.

IGN2 스위치(2)가 온(on) 조작된 상태에서 멀티펑션 스위치의 와이퍼 스위치(5)가 온 조작되는 경우, 배터리(1)의 전원이 와이퍼 모터(4)에 인가되고, 와이퍼 모터가 배터리의 전원에 의해 구동되면서 와이퍼 장치의 작동이 이루어진다.

그리고, 와이퍼 장치의 작동 중에 와이퍼 스위치(5)를 오프(off)하게 되면 와이퍼 모터(4)에 장착된 접점 플레이트에 의해 와이퍼 암 및 블레이드가 동작 전의 원래 위치로 와서 자동으로 정지하도록 되어 있다(오토 파킹).

와이퍼 장치의 작동 모드는 크게 로우(LOW) 모드와 하이(HIGH) 모드, 간헐 작동(INT) 모드로 대별되며, 도 1에 나타낸 바와 같이 와이퍼 모터의 단자는 총 5개의 단자로 구성된다.

이러한 와이퍼 모터의 단자 중에서 E 단자는 접지(-) 단자이고, P 단자는 파킹 제어(parking control) 단자, B 단자는 배터리 (+) 전원 공급 단자이며, H 단자는 하이 모드 단자, L 단자는 로우 모드 단자이다.

또한, 와이퍼 모터는 접점 플레이트와, 이 접점 플레이트에 의해 단속되는 P 단자와 B 단자, 그리고 E 단자로 이루어지는 내부 접점을 가진다.

접점 플레이트는 와이퍼 모터 내에서 모터의 회전력을 전달받아 회전하게 되는 웜휠과 일체 회전하도록 설치되며, 1회전 동안 와이퍼 암 및 블레이드의 위치에 따라 내부 접점의 P 단자를 B 단자와 E 단자에 선택적으로 접속시킨다.

이러한 접점 플레이트에 의해 와이퍼 암의 전진 및 리턴 이동 동안에는 P 단자와 E 단자가 전기적으로 접속되고, 와이퍼 암이 동작 전의 초기 위치, 즉 정해진 파킹 위치에 도달하면 P 단자와 E 단자가 전기적으로 접속된다.

결국, 운전자가 와이퍼 스위치(5)를 오프하더라도 와이퍼 모터(4)는 바로 정지하지 않고 와이퍼 암 및 블레이드가 파킹 위치에 도달할 때까지 접점 플레이트에 의해 P 단자와 E 단자가 접속된 상태로 배터리 전원을 계속 인가받아 구동된다.

또한, 와이퍼 암이 계속 이동하여 접점 플레이트에 의해 P 단자와 B 단자가 접속되는 파킹 위치에 도달하면 와이퍼 모터의 구동이 정지되면서 와이퍼 장치의 작동이 중지된다.

이와 같이 파킹 위치를 제외한 나머지 위치에 와이퍼 암 및 블레이드가 위치하고 있을 때 와이퍼 스위치(5)를 오프하더라도 와이퍼 암 및 블레이드가 파킹 위치에 도달할 때까지 와이퍼 모터(4)를 계속 구동시켜 와이퍼 암 및 블레이드를 파킹 위치에서 자동 정지시키는 기능이 바로 오토 파킹 기능이다.

도 2는 와이퍼 장치의 회로에서 로우/하이 모드 작동시 전류 흐름 방향을 나타내는 도면으로, 점선은 하이 모드일 경우의 전류 흐름 방향을 나타낸다.

로우 모드나 하이 모드 작동시에는 P 단자를 통해 전류가 흐르지 않으므로 접점 플레이트(7)가 P 단자를 B 단자와 E 단자에 번갈아 접속시키더라도 작동 상으로 달라지는 점은 없다.

또한, 도 3은 와이퍼 장치의 회로에서 와이퍼 스위치를 오프한 경우를 나타내는 도면으로, (a)는 와이퍼 스위치(5)의 오프 직후 와이퍼 모터(4)의 내부 접점인 P 단자와 B 단자가 접점 플레이트(7)에 의해 접속되어 있는 상태를 나타내고 있다(IGN2 스위치는 온(on) 상태).

(a)에 나타낸 바와 같이, 와이퍼 스위치(5)를 오프하더라도 와이퍼 암 및 블레이드가 파킹 위치에 도달할 때까지 접점 플레이트(7)는 모터 내부 접점인 P 단자와 B 단자 간을 계속 접속시키며, 이에 와이퍼 모터(4)가 배터리(1)의 전원을 계속해서 공급받아 구동된다(P 단자와 E 단자가 접속될 때까지 구동됨).

반면, (b)에 나타낸 바와 같이, 와이퍼 스위치(5)의 오프 상태에서 와이퍼 암 및 블레이드가 파킹 위치에 도달하면 접점 플레이트(7)가 P 단자와 E 단자 간을 접속시키면서 와이퍼 모터(4)의 구동이 정지된다.

이와 같이 P 단자와 E 단자가 접속되면 와이퍼 모터(4)의 (+) 전원이 공급되던 부분에 (-)가 걸리게 되면서 와이퍼 모터의 양단이 모두 (-)가 되어 와이퍼 모터의 구동이 강제적으로 정지된다.

한편, 도 2 및 도 3에서 전류가 (+)로부터 (-)로 흐른다고 할 때, 와이퍼 모터(4)의 양단에 (+)와 (-) 전압이 걸릴 경우 와이퍼 모터가 정상적으로 모터 기능을 수행하나, 만약 전원 공급이 없는 상태에서 외력에 의해 와이퍼 모터(4)가 강제 구동될 경우(와이퍼 암을 강제로 이동시킬 경우) 와이퍼 모터가 발전기 기능을 하게 되면서 역기전력이 발생하고, 이에 와이퍼 장치의 회로에는 반대방향으로의 전류 흐름이 발생한다.

도 4는 와이퍼 장치의 회로에서 모터 강제 구동으로 인한 역기전력 발생시의 전류 흐름을 나타내는 도면이고, 도 5는 와이퍼 모터(4)에서 발생한 역기전력이 차량의 전장장치로 인가되면서 회로 손상이나 오작동을 유발할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.

상기한 모터 강제 작동으로 인해 역기전력이 발생할 경우 전압이 발생하여 B 단자를 통해 제어 유니트(3) 등의 전장장치로 전류가 흐르게 되는데, 순간적인 전류 흐름으로 전장장치의 회로 및 부품 손상이 발생할 수 있다.

예를 들어, 와이퍼 암이 중간 위치에 있을 때 차량 시동을 오프하면 와이퍼 암은 오토 파킹 기능과 무관하게 중간 위치에서 그대로 멈추게 되는데, 이때 와이퍼 암을 강제로 파킹 위치까지 이동시킬 경우(와이퍼 모터가 강제 구동됨), 와이퍼 모터(4)에서는 역기전력이 발생하고, 이 역기전력이 순간적으로 와이어링을 통해 전장장치로 인가되어 전장장치의 손상이나 오동작이 발생하게 된다.

이에 따라, 와이퍼 모터의 강제 구동시 발생하는 역기전력으로부터 전장장치를 보호할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 와이퍼 모터에 전원이 공급되지 않는 상태에서 외력에 의해 와이퍼 모터를 강제 구동할 경우(와이퍼 암을 강제로 이동시킬 경우) 발생하는 역기전력으로 인한 문제점을 해소할 수 있는 와이퍼 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 와이퍼 모터로의 배터리 전원 공급을 위해 와이퍼 모터의 단자 중 B 단자로 연결되어 있는 전원공급회로 상에 와이퍼 모터의 강제 구동시 발생하는 역기전력에 의한 전류 흐름을 차단하는 역기전력 차단 릴레이가 설치되는 것을 특징으로 하는 역기전력 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치를 제공한다.

여기서, 상기 역기전력 차단 릴레이는, 시동 스위치의 온(on)/오프(off) 상태에 따라 상기 B 단자에 연결된 전원공급회로를 개폐하도록 설치되되, 시동 스위치의 오프 시에 전원공급회로를 개방하는 한편, 시동 스위치의 온 시에만 전원공급회로를 닫아주도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역기전력 차단 릴레이는, 접점 측이 상기 B 단자에 연결된 전원공급회로 상에 연결되고, 시동 스위치의 온/오프 상태에 따라 선택적으로 배터리 전원을 인가받아 상기 접점 측을 개폐 동작시킬 수 있도록 여자 코일이 시동 스위치에 연결되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 와이퍼 장치에 의하면, 시동 오프시 IGN2 전원이 차단됨과 동시에 역기전력 차단 릴레이가 B 단자에 연결된 회로를 개방하므로, 와이퍼 장치의 작동 중 시동이 오프되어 와이퍼 모터를 강제 구동시키더라도 역기전력에 의한 전류 흐름이 차단될 수 있고, 결국 와이퍼 모터에 연결된 전류 경로 상의 전장장치가 오동작하거나 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 와이퍼 장치의 회로를 예시한 도면이다.
도 2는 와이퍼 장치의 회로에서 로우/하이 모드 작동시 전류 흐름 방향을 나타내는 도면이다.
도 3은 와이퍼 장치의 회로에서 와이퍼 스위치를 오프한 경우 전류 흐름 방향을 나타내는 도면이다.
도 4는 와이퍼 장치의 회로에서 모터 강제 구동으로 인한 역기전력 발생시의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 와이퍼 모터에서 발생한 역기전력이 차량의 각 전장장치로 인가되면서 회로 손상이나 오작동을 유발할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 역기전력 차단 회로가 구비된 회로 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 역기전력 차단 회로를 포함하는 와이퍼 장치의 회로 구성을 좀더 상세히 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에서 역기전력 차단 회로의 차단 작동이 이루어진 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명에서 역기전력 차단 회로가 구비된 회로 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

또한, 도 7은 본 발명에서 역기전력 차단 회로를 포함하는 와이퍼 장치의 회로 구성을 좀더 상세히 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에서 역기전력 차단 회로의 차단 작동이 이루어진 상태를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 와이퍼 모터(4)의 단자 중 외부 차량 회로와 연결되어 있고 배터리(1)의 (+) 전원이 공급되는 B 단자에 역기전력 차단을 위한 릴레이(10)가 연결되어 설치된다.

즉, 배터리(1)의 (+) 전원을 공급하기 위하여 와이퍼 모터(4)의 B 단자로 연결되어 있는 전원공급회로 상에 와이퍼 모터의 강제 구동시 발생하는 역기전력으로 인한 전류 흐름을 차단할 수 있는 릴레이(이하, 역기전력 차단 릴레이라 칭함)(10)가 설치되는 것이다.

본 발명에서 역기전력 차단 릴레이(10)로는 코일(11)이 통전되어 여자될 경우에만 접점이 닫히는 노말 오픈 릴레이(normal open relay)(A-접점 릴레이)가 사용되고, 접점(가동단자(12)와 고정단자(13)) 측이 와이퍼 모터(4)의 외부 접점인 B 단자에 연결된 전원공급회로 상에 연결된다.

또한, 역기전력 차단 릴레이(10)에서 여자 코일(11)은 시동 스위치, 즉 IGN2 스위치(2)의 온/오프(on/off) 상태에 따라 선택적으로 배터리(1)의 전원을 인가받아 접점 측을 개폐 동작시킬 수 있도록 상기 IGN2 스위치에 연결된다.

상기 역기전력 차단 릴레이(10)에서 코일(11)이 여자(勵磁)되지 않으면 릴레이 접점은 열려 있게 된다.

따라서, IGN2 스위치(2)의 온(on) 상태에서는 여자 코일(11)이 통전되면서 접점이 닫히어 역기전력 차단 릴레이(10)가 온 되나, 반대로 IGN2 스위치의 오프(off) 상태에서는 여자 코일에 전류가 흐르지 않게 되면서 접점이 열리어 역기전력 차단 릴레이가 오프 상태가 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 와이퍼 장치의 회로에서 역기전력 차단 릴레이(10)는 IGN2 스위치(2)의 온 상태에서 B 단자로 IGN2 전원이 인가될 때에만 온 상태를 유지한다.

또한, IGN2 스위치(2)가 오프되면(시동 오프되면) 역기전력 릴레이(10)가 오프되어 전원공급회로를 열게 되고, 결국 와이퍼 모터(4)의 단자 중 외부 회로와 연결되어 있는 B 단자를 통해 모터 강제 구동시 발생하는 역기전력의 전류 흐름이 차단된다.

또한, 차량 시동이 오프(IGN2 스위치가 오프)되어 IGN2 전원이 차단될 경우 역기전력 차단 릴레이(10)가 오프되어 전원공급회로를 열게 되고, 이러한 오프 상태에서는 B 단자를 통한 차량 회로쪽으로의 전류 흐름이 차단된다.

즉, IGN2 스위치(2) 및 역기전력 차단 릴레이(10)의 오프 상태에서 전류 흐름이 차단되도록 전원공급회로가 열려 있으므로, 와이퍼 암을 강제 이동시켜 와이퍼 모터(4)를 강제 구동시키더라도 역기전력에 의한 전류 흐름이 B 단자를 통해 역방향으로 흐를 수 없고, 결국 B 단자에 연결되어 있는 전류 경로 상에 존재하는 전장장치의 손상 및 오동작이 방지될 수 있게 된다.

도 7은 IGN2 스위치와 역기전력 차단 릴레이의 온 상태를 나타내며, 이 상태에서는 와이퍼 스위치(5)의 조작에 따라 와이퍼 장치의 작동, 즉 하이/로우/간헐 작동, 오토 파킹 작동이 모두 정상적으로 이루어질 수 있다.

반면, 도 8은 IGN2 스위치가 오프됨에 따라 역기전력 차단 릴레이가 오프된 상태를 나타내며, 이 상태에서는 와이퍼 모터(4)에서 발생된 역기전력의 차단이 이루어지게 된다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, B 단자에 연결된 전원공급회로 상에 역기전력의 차단을 위한 릴레이(10)를 설치하는 경우, 하나의 릴레이만으로 와이퍼 모터(4)로부터 흐르는 역기전력을 차단하는 것이 가능하다.

만약, 역기전력의 차단을 위하여, B 단자가 아닌, H 단자 및 L 단자에 연결된 회로(도 7에서 ①, ②로 지시됨) 상에 릴레이를 설치할 경우, 와이퍼 스위치(5)가 간헐 작동(INT) 모드로 조작된 상태에서 역기전력 차단이 불가하다.

이때의 역기전력 차단을 위해서는 P 단자에 연결된 회로(도 7에서 ③으로 지시됨) 상에도 별도의 릴레이를 추가해야 하고, 결국 ING2 스위치(2)와 연결되는 총 3개의 릴레이가 추가되어야 한다.

이 경우에 구성이 복잡해지므로 본 발명에서는 B 단자에 연결된 회로 상에 하나의 릴레이만을 장착하여 회로를 구성한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 배터리 2 : IGN2 스위치
3 : 제어 유니트 4 : 와이퍼 모터
5 : 와이퍼 스위치 7 : 접점 플레이트
10 : 역기전력 차단 릴레이

Claims (3)

1. 와이퍼 모터로의 배터리 전원 공급을 위해 와이퍼 모터의 단자 중 B 단자로 연결되어 있는 전원공급회로 상에 와이퍼 모터의 강제 구동시 발생하는 역기전력에 의한 전류 흐름을 차단하는 역기전력 차단 릴레이가 설치되고,
   상기 역기전력 차단 릴레이는,
   시동 스위치의 온(on)/오프(off) 상태에 따라 상기 B 단자에 연결된 전원공급회로를 개폐하도록 설치되되, 시동 스위치의 오프 시에 전원공급회로를 개방하는 한편, 시동 스위치의 온 시에만 전원공급회로를 닫아주도록 설치되는 것을 특징으로 하는 역기전력 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 역기전력 차단 릴레이는,
   접점 측이 상기 B 단자에 연결된 전원공급회로 상에 연결되고,
   시동 스위치의 온/오프 상태에 따라 선택적으로 배터리 전원을 인가받아 상기 접점 측을 개폐 동작시킬 수 있도록 여자 코일이 시동 스위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 역기전력 차단 회로를 구비한 와이퍼 장치.

Images