KR20010006418A

KR20010006418A - 와이퍼 지지대

Info

Publication number: KR20010006418A
Application number: KR1019997009506A
Authority: KR
Inventors: 찜머요아킴
Original assignee: 클라우스 포스; 로베르트 보쉬 게엠베하; 게오르그 뮐러
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2001-01-26
Also published as: EP0975493B1; JP2001520606A; WO1999042345A3; KR100616268B1; DE19806855A1; BR9904823A; WO1999042345A2; US6421873B1; DE19806855C2; JP4017681B2; EP0975493A2; DE59910255D1

Abstract

본발명은 모터 수용부(24)에 와이퍼 모터에 고정하거나, 또는 적어도 하나의 와이퍼 블레이드용 와이퍼 축(12, 14)을 자동차 차체에 고정하기 위한 캐비티 프로필(64, 72, 74)을 포함한 와이퍼 지지대(10)에 관한 것이다.

모터수용부(24)와 와이퍼 축(12, 14)사이에 하나의 종방향으로 탄성 항복 영역(60, 62)이 설치되는 것을 제안한다.

Description

와이퍼 지지대{wiper support}

자동차의 와이퍼장치는 와이퍼 지지대에 의해, 이른바 강봉에 의해서 자동차 차체에 고정되어 있다. 강봉(steel bar)은 와이퍼 모터로 작동되는 와이퍼 구동장치를 장착하고 있으며, 와이퍼모터(wiper motor)의 모터축(motor shaft)은 링크로드(link rod)를 통해 샤프트를 구동하고, 샤프트는 각각의 와이퍼 블레이드(wiper blade)용 구동축과 견고하게 연결된다. 구동축은 와이퍼 지지부(wiper bearing)에 지지되어 있으며, 와이퍼 지지축의 지지하우징은 강봉에 고정된다. 와이퍼 지지대는 와이퍼 지지축 또는 고정구(lock bore)를 통해 자동차 차체에 직접 고정되며, 이때의 고정구는 와이퍼축, 와이퍼 지지대 또는 모터 지지대에서 보어의 형태를 이룬다.

독일 실용신안 DE-U 74 34 119호로부터 와이퍼 지지대가 공개되었으며, 또한 와이퍼 지지대는 사각관으로 제조되었고, 이 사각관에 모터 지지대로 사용되는 판(plate)이 용접되어 있다. 이러한 와이퍼 지지대는, 가끔 관봉(pipe bar)으로서 또는 각관으로 만들어지며, 고안정성을 지닌 조립체를 보여주고 있다. 예비 굽힘가공이 필요없기 때문에 생산비용을 이유로 곧은 지지관의 사용이 유리하다. 곧은관의 제작은 축방향으로 고탄성력을 지니며, 와이퍼 장치가 정상작동하는 동안에 효과적으로 작용하지만, 와이퍼의 작동을 저지하는 방해하중(blocking load) 또는 겨울의 눈에 의해 발생되는 스노우 하중(snow load)의 경우에는 관의 탄성력 부족 때문에 다른 와이퍼 시스템의 구성체들, 즉 와이퍼축이나 와이퍼 레버 등이 아주 심하게 하중을 받게 된다. 이에 따라서 반드시 시스템의 구성체들은 보다 강화된 칫수설계가 이루어져야 한다. 이를 통해 발생되는 고비용은 곧은 관 사용에 따른 제조비용의 장점과 동일하거나 또는 이보다 비용이 더 들 수 있다.

또한 유럽특허 EP B1 0409 944호에서 또다른 와이퍼 지지대가 공개되었으며, 이에 대해서는 관부는 형상결합(form connecting)으로 모터 지지대와 와이퍼 장치를 서로 연결시킨다. 와이퍼 모터에 의해 발생되어 와이퍼 지지대를 지나 와이퍼 축으로, 그리고 자동차 차체로 전달되는 소음의 댐핑을 위해 곧은 관부에 완충성(damping), 주파수의 필터링(filtering) 그리고 흡음성(absorbing)을 지닌 중간체가 삽입된다. 또다른 형태로는 관모양의 와이퍼 지지대가 어떠한 영역에서 천공작업되어 흡음성 재료로 채워지거나 또는 거품재로 채워진다. 이러한 모든 조치에 있어서 지지 테두리의 안정성이 허락하는 한도내(허용강도내)에 있어야 함을 명심하여야 한다.

또한 칼 한자(Carl Hansa)출판사의 1995년도판 정기간행물 "Werkstatt und Betrieb"의 812 내지 815쪽에서, 그리고 클라우스 다너트 출판사의 특별부록지 "메탈움포름테크닉" 중 제목"내부고압 소성변형에 의한 정밀 경가공재의 생산"으로 부터 관의 소성변형(plastic deformation)을 위한 방법이 공개되었다. 특히 자동차 공업에서 주로 사용되고 있는 상기의 방법은 고압으로 가공 작업된다. 소성변형되는 관재(pipe material)를 하부 단조기에 놓고, 프레임 형태에 따라 원하는 재료가 가공 작업된다. 단조기와 연결되는 하부 단조기는 수직으로 작동하는 상부단조기에 의해서 닫히게 된다. 관재의 종단부는 폐쇄 가공기에 의해서 닫히게 되고, 이때의 폐쇄 가공기를 통해서 압력매체(pressur medium)가 주입되고, 압력매체는 관의 벽을 내부 가공형태에 대해 밀어 프레스 가공한다. 동시에 수평작용하는 단조기에 의해서 축방향의 압력이 관에 작용하고, 단조압력은 내부압력과 중첩된다. 이에 따라서 소성변형을 위해 필요로 하는 재료를 단지 관의 두께에서 뿐만아니라, 관이 축소되므로서도 취할 수 있다(소성변형을 위해 필요로 하는 재료의 양은 두께와 단축가공에서 동시에 얻게 된다). 폐쇄 가공기는 소성가공되는 동안에 축방향으로 작용하게 된다. 종래의 특허들은 관모양의 와이퍼 지지대를 생산을 위해서 서로 다른 횡단면 형태를 적용하는 가공 방법들이 이용되어 왔다.

본발명은 청구항 1 항의 상위개념에 따른 와이퍼 지지대(wiper support)에 관한 것이다.

도 1은 와이퍼 지지대의 전면도

도 2는 도 1의 종방향으로 탄성 항복영역(II)의 확대 종단면도,

도 3은 도 2의 변형도,

도 4는 도 3의 변형도,

도 5는 탄성 항복영역을 생산하기 위한 열린 프레스 가공기의 부분 절단면도,

도 6은 도 5에 따른 닫힌 프레스 가공기의 부분 절단면도,

도 7은 내부고압 소성방법에서의 탄성 항복영역의 생산을 위한 열린 형단조기의 부분 절단면도,

도 8은 도 7에 따른 닫힌 형단조기의 부분 절단면도.

본발명에 따라서 와이퍼 지지대는 모터 하우징과 와이퍼 지지부 사이에서 종방향으로 탄성항복 영역(elastic yield zone)을 갖고 있으며, 이 탄성 항복영역은 캐비티 프로필(cavity profile)이 소직경과 대직경이 반복되는 절단면으로 이루어져 있다. 이를 통해서 와이퍼 지지대의 굽힘강도(bending strength)가 감소하고, 굽힘강도의 감소는 평균직경(대직경과 소직경에 대한 평균직경)이 탄성 항복영역의 직경을 너머 인접한 영역까지 확대되어 상쇄되도록 본발명의 형태가 이루어져 있다. 상기 평균직경은 소직경과 대직경의 산술적인 평균값이다. 따라서 축방향 탄성력을 높이기 위해 관의 두께를 확대하는 대신 탄성 항복영역외의 직경이 평균직경으로 확대되므로서 굽힘강도에 따른 저항모멘트(resistant moment)가 증가하게 된다. 이에 따라서 구형이 아닌 관의 프로필이 적당하다.

이러한 축방향의 탄성이 감소되므로써 와이퍼아암과 와이퍼 지지부에서 걸리는 방해하중 또는 스노우하중에 대한 픽크하중(peak load)이 감소한다. 이러한 감소는 무엇보다도 와이퍼 모터의 샤프트와 링크로드 사이의 와이퍼아암의 초기지지부에서나 귀환지지부에서, 또는 연장지부에서나 덮개 지지부에서 발생하게 된다. 작은 응력을 받는 조립체는 칫수설계 또한 작게 되고, 이에 따라 가격과 무게가 절약된다.

그러나 축방향 탄성 항복영역에서의 굽힘응력이 감소하므로써 발생되는 단점을 캐비티프로필의 절단면에 탄성 항복영역을 설치하여, 캐비티프로필이 보다 작은 응력을 받도록 하므로서 방지할 수 있다. 이러한 탄성 항복영역은 링크로드에 대해 평행하게 진행하므로서 무엇보다도 압축과 인장력을 수용하도록 캐비티프로필의 절단면에 직접 설치한다.

일반적으로 와이퍼 모터의 두측면에 탄성 항복영역이 설치된다. 특히 축방향의 탄성 항복영역을 와이퍼모터의 동승자측(운전자 옆좌석)에 장착한다. 따라서 축방향의 탄성력을 통해서 와이퍼의 작동이 운전자측을 방해하지 않으며, 더나아가서 조립체는 과하중에 대해서 보호받도록 되어 있다.

서로 다른 직경은 본발명에 의한 프레스 공정 또는 내부고압력에 의한 소성변형방법을 통해서 생산된다. 일반적으로 프레스 가공에 의해서 단지 홈이 가공되고, 홈가공부를 통해서 평균 직경이 작아질 때에, 내부고압-소성방법을 통해서 캐비티프로필의 직경이 확대되고 와이퍼 지지대를 이루는 캐비티프로필은 직경이 바뀌어지는 곳에서 확대되며, 이에 따라서 축방향의 탄성력이 서로 크게 걸릴 때에 고저항모멘트를 얻게 된다.

또다른 장점은 다음의 도면을 설명하므로써 인식하게 된다. 도면에서는 본발명의 실시예가 도시되어 있다. 도면, 설명 그리고 청구항은 조합을 이룬 다수의 주안점을 포함하고 있다. 전문가는 의도적으로 각각의 주안점을 관찰하고, 의미심장한 또다른 조합으로 요약하였다.

실시예에서 강봉 또는 관테두리를 캐비티프로필(64, 72, 74)로 명명하는 와이퍼 지지대(10)는 자신의 두 종단에 고정되어 있는 와이퍼 지지부(12, 14)와 이 지지부 사이에 장치되는 모터 지지대(22)와 연결된다. 와아퍼 지지부(12, 14)와 모터지지부(22)에 고정구(16, 18, 20)가 구비되어 있으며, 이 고정구(16, 18, 20)로 와이퍼 지지부(10)는 여기서는 상세히 도시되어 있지 않은 자동차 차체에 고정되어 있다.

여기서는 도시되어 있지 않은 차창용으로 모터축(28), 샤프트(34, 36, 38), 링크로드(46, 48)와 구동축(30, 32)으로 이루어진 와이퍼 구동부는 선으로 도시되어 있다. 모터축(28)을 포함하고 있는 와이퍼모터는 모터수용부(24)를 통해 모터지지부(22)에 고정되어 있으며 자신의 모터축(28)과 샤프트(34)를 통해 링크로드(46, 48)를 구동한다. 링크로드(46, 48)는 링크(44)를 통해 모터축(28)의 샤프트(34)와 연결되고, 또다른 링크(40, 42)를 통해서 다른 종단에 샤프트(36, 38)와 연결되어 있으며, 이들은 구동축(30, 32)에 고정된다. 모터축(28)의 선회방향(52, 54)과 회전방향(50)이 화살표로 표시되어 있다.

차창에서 와이퍼가 작동될 때에 화살표 방향(56, 58)으로 인장과 압축력이 와이퍼 지지대(10)에 의해 지지되는 지지 링크로드(46, 48)에 작용하게 된다. 와이퍼 블레이드가 스노우 하중 또는 이와 상응하는 장애가 있을 때, 위험한 픽크하중이 발생하고, 이때 발생되는 엄청난 픽크하중을 구조요소에 의해서, 예를 들어 와이퍼 지지부(12, 14)와 구동축(30, 32)에 의해서 장치되며, 여기서 도시되어있지 않은 와이퍼 아암이 반드시 수용하여야 한다. 따라서 와이퍼 아암은 발생될 최대 하중에 맞게 강화된 칫수설계를 하여야 한다. 이러한 픽크하중을 없애기 위해서 축방향의 탄성 항복영역(60, 62)이 모터 지지대(22)의 양단에 설치되며, 장애하중이 발생하는 경우에 축방향으로 탄성 변형하게 되며, 이에 따라서 픽크하중은 감소하게 된다. 축방향 탄성 항복영역(60, 62)은 굽힘모멘트에 의해 작은 하중을 받는 와이퍼지지대(10)의 영역에 직접 설치되며, 이때의 영역은 링크로드(46, 48)에 대해서 평행하게 이루어져 있다.

일반적으로 모터 지지대(22)의 두 측면에 대해서 탄성 항복영역(60, 62)이 구비되어 있다. 그러나 여러 경우에 탄성 항복영역(60)은 모터 지지대(22)의 한쪽면의 설치로도 충분하다. 또한 이는 정상운전에서 와이퍼 작동이 자동차의 운전자측에, 큰 탄성력으로 인해 발생할 수 있는 방해가 일어나지 않도록 하기 위해서, 탄성 항복영역은 본발명에 따라 자동차의 동승자측에 장치된다.

도 2는 축방향 탄성 항복영역(60)을 포함한 캐비티프로필(64)을 도시하고 있으며, 이 영역에서는 소직경과 대직경의 절단면이 서로 반복된다. 소직경(66)의 절단면은 홈가공부(80)로 되어 있으며, 캐비티프로필(64)로 프레스 가공된다. 대직경(68)의 절단면은 인접 영역의 직경과 동일하며, 이 인접영역의 직경에 비해 대직경(68)과 소직경(66)에 의한 탄성 항복영역(60)의 평균직경은 감소한다. 도2의 상부에서는 영역(60)이 인장력(56)으로 인해 거리(98)만큼 탄성적으로 연장됨을 보여주고 있으며, 동시에 평균부분이 압축력(58)으로 인해 거리(100)만큼 탄성적으로 단축되었음을 도시하고 있다. 하부 영역(60)은 하중없는 상태를 도시하고 있다.

도 3과 4의 실시예의 경우 탄성 항복영역(60)이 주름관으로 이루어져 있으며, 이와 동시에 주름의 홈(90)은 직경(70)에서 부터 시작해서 들어가고(도 3) 또한 상승부(26)는 외부를 돌출된 형태로 하고 있다(도 4). 홈가공부(80)와 홈(90)은 간단하게 프레스 가공에 의해 캐비티 프로필(64, 74)로 가공된다. 도 5에서 상단조기(76)와 하단조기(78)를 포함한 열려진 상태의 단조기를 도시하고 있다. 프레스의 작용력(82, 84)이 작용하는 상태에서 상, 하단조기(76, 78)가 닫히며(도 6), 홈가공부(80)는 캐비티프로필(64)의 형태로 가공된다. 동일한 방법으로서 주름관은 이에 상응하는 가공기로 생산된다.

캐비티프로필의 인접한 직경(70)을 지나 상승부(26)를 가공하여야 한다면, 본발명의 내부고압-소성변형이 적용되어야 한다. 동시에 캐비티프로필(72)은 단조기(86, 88)에 놓이게 되고, 상단조기(86)와 하단조기(88)의 폐쇄력(94, 96)에 의해서 닫히게 되고, 폐쇄가 계속해서 유지된다. 이러한 압축력(92)에 의해서 내부의 형단조가 이루어지기 위해서, 캐비티프로필(72)은 압력매체에 의해서 가압된다(도 8). 이를 통해서 탄성 항복영역에서 직경(66, 68)이 이루어지며, 이때의 직경(66, 68)은 직경(70)보다 크며, 따라서 고굽힘응력을 가진 고저항모멘트에 도달하게 된다. 이를 통해서 축방향의 고탄성의 발생에도 불구하고 굽힘강도는 동일하게 유지되거나 또는 보다 더 증가하게 된다.

Claims

와이퍼 지지대(10), 와이퍼 수용부(24)로 와어퍼 모터를 고정하기 위한, 즉 적어도 하나의 와이퍼 블레이드용 와이퍼 축(12, 14)을 자동차 차체에 고정하기 위해서 캐비티프로필(64, 72, 74)을 포함하고 있는 와이퍼 지지대(10)에 있어서,

모터 수용부(24)와 와이퍼 축(12, 14) 사이에 종방향 탄성 항복영역(60, 62)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대.
제 1 항에 있어서, 상기 캐비티프로필(64, 72, 74)이 영역(60, 62)에서 소직경(66)과 대직경(68)으로 서로 반복되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 서로 반복된 직경(66, 68)으로 인해 발생된 굽힘응력의 감소는 탄성 항복영역(60, 62)에서 직경(70)보다 평균직경을 확대하므로써 상쇄되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 있어서, 상기 모터 수용부(24)의 양단에 와이퍼 축(12, 14)과 탄성 항복영역(60, 62)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 모터 수용부(24)의 양단에 하나의 와이퍼 축(12, 14)이 구비되어 있으나, 동승자측에만 탄성 항복영역(62)이 설치되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한항에 있어서, 항복영역이 캐비티 프로필(64, 72, 74)의 절단면에 배치되어 있으며, 상기 절단면은 단지 약간의 굽힙응력을 받는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 6 항에 있어서, 상기 항복영역(60, 62)이 캐비티프로필(64, 72, 74)의 절단면에 직접 배치되어 있으며, 상기 절단면은 확실히 링크로드(46, 48)에 대해 평행하게 진행되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티프로필(64, 72, 74)의 탄성 영역(60, 62)에서 단조기에 의해서 소성변형되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한항에 있어서, 상기 캐비티 프로필(64, 72, 74)이 탄성 항복영역(60, 62)에서 내부고압-소성변형에 의해서 생산되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 지지대,