KR102158812B1 - 와이퍼 구동장치 - Google Patents

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Abstract

와이퍼 구동장치가 개시된다. 와이퍼 구동장치는, 와이퍼 암에 회전력을 제공하는 와이퍼 모터, 와이퍼 모터의 작동 및 멈춤을 제어하는 모터 제어부 및 모터 제어부에 전기적 신호를 전달하는 회전식 입력부를 포함하고, 회전식 입력부는 양방향으로 회전이 가능하고 일방 및 타방으로 회전 시에는 각각 증가신호 및 감소신호를 연속적으로 발생시키며, 모터 제어부는 연속적인 증가신호 및 감소신호에 대응하여 와이퍼 모터가 멈춰 있는 시간 간격을 연속적으로 변화시킨다.

Description

와이퍼 구동장치{Wiper drive}
본 발명은 와이퍼 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 운행 중인 자동차에서 대기 중의 먼지나 각종 이물질 또는 기상 상태로 인한 눈, 비로 유리창 면이 오염되면 시야 확보가 어렵게 되어 안전운행에 지장을 주게 된다. 이에 따라, 자동차에는 운전자의 안전운전을 위한 시계확보의 수단으로 유리창 면에 묻은 눈, 비나 이물질 따위를 닦아 내는 차량용 와이퍼가 설치된다.
그런데, 종래의 와이퍼 구동장치는 사전에 정해진 몇 단계의 정해진 작동간격 또는 속도에서만 작동하므로 사용자가 원하는 속도로 와이퍼를 작동시키는데 부족하였다.
본 발명은 사용자가 원하는 작동간격 및 속도로 와이퍼를 작동시킬 수 있는 와이퍼 구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 와이퍼 암에 회전력을 제공하는 와이퍼 모터, 와이퍼 모터의 작동 및 멈춤을 제어하는 모터 제어부 및 모터 제어부에 전기적 신호를 전달하는 회전식 입력부를 포함하고, 회전식 입력부는 양방향으로 회전이 가능하고 일방 및 타방으로 회전 시에는 각각 증가신호 및 감소신호를 연속적으로 발생시키며, 모터 제어부는 연속적인 증가신호 및 감소신호에 대응하여 와이퍼 모터가 멈춰 있는 시간 간격을 연속적으로 변화시키는 와이퍼 구동장치가 제공된다.
본 발명에 따른 와이퍼 구동장치는, 사용자가 원하는 와이퍼 작동간격을 설정할 수 있도록, 와이퍼가 멈춰 있는 시간을 연속적으로 변경시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이퍼 구동장치는, 사용자가 원하는 와이퍼 작동속도를 설정할 수 있도록, 와이퍼의 속도를 연속적으로 변경시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치의 구성을 설명하는 도면.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치의 PWM 제어방식을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치에서, 회전식 입력부의 회전량에 따른 와이퍼의 멈춤시간 변화를 예시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치에서, 회전식 입력부의 회전량에 따른 와이퍼의 속도 변화를 예시하는 도면.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치의 구성을 설명하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치는, 와이퍼 모터(10), 모터 제어부(20) 및 회전식 입력부(30)를 포함한다.
와이퍼 모터(10)는, 와이퍼(6)와 연결된 와이퍼 암(5)이 왕복운동을 하도록, 회전력을 제공하는 부분이다. 와이퍼 모터(10)는 와이퍼 링키지(미도시) 등을 통하여 와이퍼 암(5)과 연결될 수 있다. 와이퍼 모터(10)는 전기모터를 포함하고, 전기모터는 전달되는 전류 및 전압의 특성에 따라 회전 속도가 변화된다.
예를 들어, 와이퍼 모터(10)로 직류(DC) 모터가 사용되고, 직류 모터는 전압이 가해지는 시간을 조절하는 PWM(Pulse-width modulation) 방식으로 속도가 제어될 수 있다. 한편, 와이퍼 모터(10)는 직류 모터로 제한되는 것은 아니며, 와이퍼 암(5)에 회전력을 제공할 수 있는 다양한 방식의 모터를 포함한다.
모터 제어부(20)는 와이퍼 모터(10)의 작동 및 멈춤을 제어한다. 즉, 모터 제어부(20)는 기본적으로 와이퍼 모터(10)를 작동할지 여부를 결정할 수 있다. 이에 따라, 와이퍼 모터(10)가 작동하는 시간 및 멈춰 있는 시간 등이 조절될 수 있다. 또한, 모터 제어부(20)는 와이퍼 모터(10)가 작동할 때에 와이퍼 모터(10)의 속도를 제어할 수도 있다.
이 때, 모터 제어부(20)는 와이퍼 모터(10)의 방식에 맞추어 전류 및 전압을 조절할 수 있다.
예를 들어, 와이퍼 모터(10)로 직류 모터가 사용되면, 모터 제어부(20)는 PWM(Pulse-width modulation) 방식의 제어를 이용하여 모터에 가해는 전압의 듀티비(duty)를 조절할 수 있다. 구체적으로, 모터 구동전원을 일정 주기로 온/오프(On/Off) 하는 펄스를 형성하고, 그 펄스의 듀티비(On 시간(t1)과 Off 시간(t2)의 비, 도 2 참조)를 바꿈으로써 직류 모터의 회전 속도를 조절할 수 있다. 듀티비의 설정에 따라 펄스 한 주기 내의 평균 전압값이 변화하게 되며, 이에 따라 연결된 직류 모터의 평균 전력값이 변화한다. 직류 모터의 평균 전력값이 변화되면 속도로 변화하게 된다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 구동장치의 PWM 제어방식을 설명하는 도면이다.
도 2의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 듀티비를 증가시키면, 비례하여 펄스의 On 시간이 증가된다. 이에 따라, 펄스 한 주기 내의 평균 전압값도 비례하여 증가하고 직류 모터의 속도도 같이 비례하여 증가할 수 있다.
또한, PWM 제어를 통하여 펄스의 Off 시간을 조절하면, 직류 모터가 작동하지 않고 멈추는 시간을 조절할 수 있다. 펄스의 듀티비를 0%로 설정하면 직류 모터가 작동하지 않으므로, 듀티비를 0%가 되는 펄스의 Off 시간을 조절하면 와이퍼 모터(10)의 작동 및 멈춤 간격을 조절할 수 있다.
도 3의 (a)을 참조하면, 소정의 듀티비를 가지는 작동구간(S1)의 시간 및 듀티비가 0%인 멈춤구간(S2)의 시간을 PWM 제어로 구현할 수 있다. 이 때, (b)을 참조하면, 듀티비가 0%인 멈춤구간(S2')의 시간을 조절하여, 와이퍼 모터(10)의 멈춤 간격을 조절할 수 있다.
회전식 입력부(30)는 양방향 회전이 가능하고 회전을 감지하여 증가신호 및 감소신호를 발생시킨다. 회전식 입력부(30)는 양방향 회전이 가능하므로, 일방향으로 회전하면 증가신호를 발생시키고, 타방향으로 회전하면 감소신호를 발생시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 회전식 입력부(30)는 조그 다이얼(jog dial, 32)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조그 다이얼(32)을 시계 방향으로 회전 시켜서 시계 방향 회전에 따른 전기적 신호를 발생시키고, 시계 방향의 회전 시에 발생하는 신호를 증가 신호로 이용할 수 있다. 그리고, 조그 다이얼(32)을 반시계 방향으로 회전 시켜서 반시계 방향 회전에 따른 전기적 신호를 발생시키고, 반시계 방향의 회전 시에 발생하는 신호를 감소 신호로 이용할 수 있다.
이 때, 조그 다이얼(32)은, 회전 방향 및 회전 각도를 인식하여 전기 신호를 발생시키는 로터리 인코더(rotary encoder)를 포함할 수 있다. 로터리 인코더는 회전되는 기구의 회전 각도 또는 회전 속도를 측정할 때 사용되는 센서이다. 로터리 인코더 중 인크리멘털식은, 축이 일정량의 각도를 회전할 때마다 펄스를 발생시켜서, 펄스 수를 세어서 회전 각도를 검출할 수 있다. 인크리멘털식의 로터리 인코더를 이용한 조그 다이얼(32)은 양방향으로 무한으로 회전할 수 있으며, 조작 시에 조그 다이얼(32)의 현 위치에 대한 상대적인 회전 방향 및 회전 양만을 검출하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 앱솔루트식 로터리 인코더는 회전축의 특정부분과 신호선과의 관계에서 회전축의 절대위치를 검출할 수 있다.
본 발명에서 회전식 입력부(30)는 회전이 되면서 연속적으로 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때, 모터 제어부(20)는 회전식 입력부(30)에서 발생하는 연속적인 전기적 신호를 검출하여, 회전식 입력부(30)의 시간 별로 회전 각도 및 회전 속도를 계산할 수 있다. 그리고, 이에 맞추어 와이퍼 모터(10)의 작동하는 시간, 멈춰 있는 시간 또는 작동하는 속도 등의 제어요소를 연속적으로 제어할 수 있다.
이 때, 회전식 입력부(30)가, 와이퍼 모터(10)의 어떠한 제어요소를 조절한 것인지 결정하는 레버 스위치(40)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 사용자의 손동작으로 복수의 단계 중 하나의 단계가 설정되는 레버 스위치(40)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 레버 스위치(40)는 막대 형으로 형성될 수 있고, 레버 스위치(40)를 상하로 움직이면서 다양한 단계를 선택할 수 있다. 이 때, 레버 스위치(40)에 조그 다이얼(32)이 회전 가능하게 설치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 레버 스위치(40)는, 와이퍼의 작동을 인터벌 조절(interval), 속도 조절(speed) 및 꺼짐(off)의 단계로 구분할 수 있다. 레버 스위치(40)가 인터벌 조절의 단계로 설정될 때에는, 회전식 입력부(30)를 통하여 와이퍼 모터(10)가 멈춰 있는 멈춤시간 간격을 조절할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에서 레버 스위치(40)가 인터벌 조절의 단계로 설정되어 있을 때, 조그 다이얼(32)의 회전량을 통하여 와이퍼 모터(10)의 멈춤시간 간격을 조절할 수 있다.
이 때, 모터 제어부(20)는, PWM 방식의 제어에서 일정한 듀티율의 펄스를 발생시키는 작동구간의 시간을 일정하게 할 수 있다. 즉, 일정한 듀티율의 펄스에 의하여 와이퍼 모터(10)의 작동 속도를 일정하게 할 수 있고, 일정한 작동구간의 시간에 의하여 한번의 작동구간에서 와이퍼가 왕복하는 횟수를 일정하게 설정할 수 있다(예를 들어, 본 실시예에서는 한번의 작동구간에서 와이퍼는 1회 왕복한다).
여기서, 모터 제어부(20)는, 회전식 입력부(30)의 연속적인 증가신호 및 감소신호에 맞추어, 펄스를 오프(Off)로 유지하는 멈춤구간의 시간을 조절할 수 있다. 구체적으로, 모터 제어부(20)는 조그 다이얼(32)의 회전량에 선형적으로 비례하여 멈춤구간의 시간이 증가하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 도 4에 나타난 바와 같이, 조그 다이얼(32)에 의해, 와이퍼 모터(10)의 작동속도를 일정하면서, 와이퍼 모터(10)의 멈춤시간 간격이 선형적으로 제어될 수 있다.
따라서, 모터 제어부(20)는 회전식 입력부(30)의 연속적인 증가신호 및 감소신호에 대응하여, 와이퍼 모터(10)가 멈춰 있는 시간 간격을 연속적으로 변화시킬 수 있다.
또한, 레버 스위치(40)가 속도 조절의 단계로 설정될 때에, 회전식 입력부(30)를 통하여 와이퍼 모터(10)의 작동속도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 레버 스위치(40)가 속도 조절의 단계로 설정되어 있을 때, 조그 다이얼(32)의 회전량을 통하여 와이퍼 모터(10)의 작동속도를 조절할 수 있다.
이 때, 작동속도는 소정의 최대치를 가지게 설정되어 있고, 모터 제어부(20)는 조그 다이얼(32)의 회전량에 선형적으로 비례하여 PWM 방식의 제어에서 듀티율을 증가시킬 수 있다.
여기서, 모터 제어부(20)는, 작동속도의 최대치에 듀티율을 선형적으로 비례시켜서, 와이퍼 모터(10)의 작동속도를 선형적으로 제어할 수 있다.
예를 들어, 조그 다이얼(32)이 시계 방향으로 2번 회전했을 때, 와이퍼는 최대 속도로 작동하도록 설정될 수 있다. 조그 다이얼(32)의 2번 회전되는 각도인 720도는 매우 많은 각도로 분절될 수 있고, 각 분절된 각도에 맞추어 와이퍼 모터(10)의 회전 속도는 나누어 설정할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 조그 다이얼(32)을 2회전 시키는 과정에서 와이퍼의 연속적인 속도 증가를 체감하고 가장 적당한 와이퍼 속도를 설정할 수 있다. 반대로, 사용자가 조그 다이얼(32)은 반시계 방향으로 회전시키면, 와이퍼 속도의 연속적인 감소를 체감할 수 있다. 이에 따라, 도 5에 나타난 바와 같이, 조그 다이얼(32)에 의해, 와이퍼 모터(10)의 작동속도가 선형적으로 제어될 수 있다.
따라서, 모터 제어부(20)는 회전식 입력부(30)의 연속적인 증가신호 및 감소신호에 대응하여, 와이퍼 모터(10)의 속도를 연속적으로 변화시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
5: 와이퍼 암
6: 와이퍼
10: 와이퍼 모터
20: 모터 제어부
30: 회전식 입력부
32: 조그 다이얼
40: 레버 스위치

Claims (7)

  1. 와이퍼 암에 회전력을 제공하는 와이퍼 모터;
    상기 와이퍼 모터의 작동 및 멈춤을 제어하는 모터 제어부; 및
    상기 모터 제어부에 전기적 신호를 전달하는 회전식 입력부를 포함하고,
    상기 회전식 입력부는, 양방향으로 회전이 가능하고, 일방 및 타방으로 회전 시에는 각각 증가신호 및 감소신호를 연속적으로 발생시키며,
    상기 모터 제어부는, 연속적인 상기 증가신호 및 상기 감소신호에 대응하여, 상기 와이퍼 모터가 멈춰 있는 멈춤시간 간격을 연속적으로 변화시키고,
    상기 모터 제어부는, PWM(Pulse-width modulation) 방식으로 상기 와이퍼 모터의 상기 멈춤시간 간격을 제어하고,
    상기 모터 제어부는, 상기 PWM 방식의 제어에서 일정한 듀티(duty)율의 펄스를 발생시키는 작동구간의 시간을 일정하게 하고, 펄스를 오프(Off)로 유지하는 멈춤구간의 시간을 조절하며,
    상기 회전식 입력부의 회전량에 선형적으로 비례하여 상기 멈춤구간의 시간이 증가하게 제어하여,
    상기 와이퍼 모터의 작동속도를 일정하면서, 상기 와이퍼 모터의 상기 멈춤시간 간격을 선형적으로 제어하는 와이퍼 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전식 입력부는, 조그 다이얼(jog dial)을 포함하는 와이퍼 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    사용자의 손동작으로 복수의 단계 중 하나의 단계가 설정되는 레버 스위치를 더 포함하고,
    상기 레버 스위치는, 상기 와이퍼의 작동을 인터벌 조절, 속도 조절 및 꺼짐의 단계로 구분하고,
    상기 레버 스위치가 상기 인터벌 조절의 단계로 설정될 때에, 상기 회전식 입력부를 통하여 상기 와이퍼 모터가 멈춰 있는 상기 멈춤시간 간격을 조절하고,
    상기 레버 스위치가 상기 속도 조절의 단계로 설정될 때에, 상기 회전식 입력부를 통하여 상기 와이퍼 모터의 상기 작동속도를 조절하는 와이퍼 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레버 스위치가 상기 속도 조절의 단계로 설정될 때에,
    상기 모터 제어부는, 상기 회전식 입력부의 연속적인 상기 증가신호 및 상기 감소신호에 대응하여 상기 와이퍼 모터의 속도를 연속적으로 변화시키는 와이퍼 구동장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 레버 스위치가 상기 속도 조절의 단계로 설정될 때에,
    상기 모터 제어부는, 상기 조그 다이얼의 회전량에 선형적으로 비례하여 상기 PWM 방식의 제어에서 듀티(duty)율을 증가시키고,
    상기 작동속도는 소정의 최대치를 가지게 설정되고,
    상기 최대치에 상기 듀티율을 선형적으로 비례시켜서, 상기 와이퍼 모터의 상기 작동속도를 선형적으로 제어하는 와이퍼 구동장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008068655A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Asmo Co Ltd ワイパ装置
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