KR20010012694A - 와이퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 두개의 종단 사이에 하나로 지지되며, 또한 전기 구동모터에 의해서 구동되는 와이퍼를 포함하고, 그리고 입력인자로서 레인센서의 출력신호 또는 이에 따른 와이퍼 속도를 제어하는 제어유니트를 포함하는 자동차 차창의 세척을 위한 와이퍼 장치에 관계한다.

이에 대해서 적어도 하나의 와이퍼(8)가 레인센서(12)에 감지된 빗물의 양에 따라서 인터벌 중지시간이 가변되고, 또한 와이퍼 속도가 가변되어 구동되도록 제안한다.

Description

와이퍼 장치{Windscreen wiper system}

일반적으로 주류를 이루고 있는 자동차 차창의 세척을 위한 와이퍼 장치가 공개되었다. 종래의 와이퍼 장치에 있어서 비가 적게 올 경우에 미세한 수막이 닦이는 차창 위에 그대로 남아 있게 되는데, 이러한 현상은 와이퍼가 고속으로 작동될 때에 발생되어, 운전시계를 방해한다는 단점을 갖는다. 이러한 일종의 슐리어렌 현상(schlierenbildung-차창에 수막이 완전히 닦이지 않고 남아서 시계를 방해하는 현상)은 차창의 빗물 정도 뿐만 아니라 와이퍼의 속도에 의존하고 있다. 와이퍼 속도가 빠를수록 슐리어렌 현상이 심해진다. 뚜렷하게 차창 위에서 두개의 와이퍼가 동일한 세척 효과를 내기 위해서는 기본적으로 와이퍼가 더욱 빨리 작동되어야 하기 때문에, 와이퍼 블레이드를 포함한 와이퍼 장치가 슐리어렌 현상으로 그 한계에 이르게 된다(즉 슐리어렌 현상이 발생하게 된다).

종래의 와이퍼 장치는 대부분 단지 두 개의 서로 다른 와이퍼 속도 또는 인터벌 조정이 구비되어 있다. 인터벌 조정의 경우 와이퍼 속도는 일반적으로 정상운전에서 느린 속도에 해당한다. 그러나 단지 차창에 미소한 빗물이 있을 경우, 와이퍼 속도가 가장 느릴지라도 그 경우에 대해서는 빠르게 되며, 따라서 슐리어렌 현상이 발생된다는 단점을 가지게 된다.

와이퍼 장치의 여러가지 제어 방법을 위한 조치가 공개되었다. 따라서 독일 특허 DE 33 14 770 C2호에는 와이퍼 모터의 제어를 위한 장치가 공개되어 있으며, 이들의 효과가 무엇보다도 광학 레인센서의 측정신호를 평가하므로써 이루어지고, 따라서 최소 빗물의 양이 측정되었을 때에 와이퍼가 작동되도록 한 것이다. 더나아가서 미세한 빗물의 양에 따라서도 와이퍼 속도는 감소되어야 한다. 안전성(즉, 운전자의 시계방해에 대한 안전성)을 이유로 와이퍼의 최소 속도는 어떠한 한계속도 이하가 되어서는 안되기 때문에, 정상 운전에서 차창이 닦이는 인터벌과 가장 느린 와이퍼 속도 사이에 불연속이 발생하게 된다. 따라서 상기 발명의 목적물의 경우에도 기본적인 슐리어렌 현상의 문제가 여전히 남아 있다.

또다른 종래의 기술은 제어장치를 이용해서 와이퍼의 속도를 연속적으로 제어하며, 또한 이때의 제어장치는 레인센서의 신호를 입력인자로서 처리하게 된다. 독일 특허 DE 197 00 457 C1호에서는 차창의 와이퍼 장치와 방법이 공개되어 있으며, 이때의 와이퍼의 경우 구동모터는 자신의 회전수와 이에 따른 와이퍼의 속도가 각각의 입력인자에 의해 가변되도록 제어되고 있다. 그러나 여기서는 감지된 빗물의 설정량과 이에 따라 설정된 와이퍼 속도에 대한 어떠한 정확한 양의 대응도 이루어지고 있지 않고 있다. 따라서 근본적으로 슐리어렌 현상을 피할 수 없게 된다.

본 발명은 청구항 1과 또한 청구항 14의 상위 개념의 주안점을 포함하는 와이퍼 장치와 와이퍼 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

도 1은 빗물의 양과 와이퍼 속도와의 상관관계를 도시한 다이어그램.

도 2는 본 발명의 와이퍼 장치의 전체 시스템을 도시한 도면.

청구항 제 1 항의 주안점을 포함한 본 발명의 와이퍼 장치는, 와이퍼의 고속작동으로 발생되는 슐리어렌 현상이 신뢰할 수 있을 정도로 방지될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 와이퍼 장치는 특히 광학 레인센서를 이용한 빗물의 양을 감지하여 와이퍼 모터를 제어하게 된다. 특히 여기서 측정된 빗물의 양이 설정된 와이퍼 속도와 정확히 대응하므로써, 빗물의 양이 미소할 경우에는 와이퍼가 인터벌 중지시간이 가변되는 인터벌 운전으로 작동되며, 또한 비가 심하게 오는 경우에는 와이퍼 속도가 가변되는 정상운전으로 작동된다. 일반적으로 사용되는 직류모터는 전압으로 제어되거나, 또는 펄스폭 변조(PWM)를 통해서 제어가 이루어진다.

인터벌 운전에서 와이퍼의 속도를 약간 낮은 값으로 감속시키므로써, 슐리어렌 현상을 방지할 수 있다. 비가 심하게 오는 경우에 약 5초 정도의 인터벌 중지시간에서 곧바로 정상운전으로 변환 작동시키는 것 보다는 와이퍼 속도가 동일한 경우에는 인터벌 중지시간을 감소시키는 것이 훨씬 더 유리하다. 인터벌 중지시간을 0으로 감소시키는 것이 바로 정상운전이 된다. 정상운전에서는 무엇보다도 빗물의 양이 증가함에 따라 와이퍼의 속도가 증가한다. 가장 느린 와이퍼 속도가 바로 최저값을 가지며, 이 때 최저값에서도 운전자는 와이퍼가 한번 세척하므로써 발생가능한 시계방해를 느끼지 못한다. 차창에서의 측정된 여러 빗물의 정도는 구동 모터의 연속적인 속도 변경 또는 불연속적인 스텝식으로 서로 대응을 이루게 된다.

특히, 또다른 본 발명의 형태에 있어서 적어도 하나의 와이퍼의 속도 제어가 퍼지시스템(Fussy system)과 연관되어 있으며, 이를 통해서 상관적으로 발생되는 광학센서의 출력신호가 진동하는 경우에 확실하게 와이퍼 속도 또는 인터벌 중지시간이 매우 짧은 진동을 이기도록 되어 있다.

또다른 본 발명의 형태는 나머지 종속항의 주안점에서 나오게 된다.

본 발명은 각각에 속한 도면에 따른 실시예에서 상세히 설명한다.

도 1은 다이어그램에서 광학 레인센서로 감지된 빗물의 양과 와이퍼 장치의 와이퍼 속도와의 관계를 도시하고 있다. 다이어그램의 수평축은 레인센서에 감지된 빗물의 양이 도시되어 있고, 그의 수직축은 와이퍼 모터의 속도를 도시하고 있다.

수직축은 3개의 영역으로 분리되어 있으며, 이 영역은 와이퍼 장치의 3가지의 가능한 작동상황이 특성화되어 있다. 와이퍼 장치의 구동모터는 제 1영역에서는 단락되어 있으며, 제 2 영역에서는 인터벌 중지시간이 가변되고 또한 일정한 회전수로 진행된다. 그러나, 제 3의 영역에서는 회전수가 가변되고, 감지된 빗물의 양에 따라서 모터가 정상운전에서 작동된다. 제 3 영역은 마찬가지로 인터벌 중지시간의 값이 0인 운전으로 특정화 된다.

다이어그램에서 알 수 있듯이, 각각의 측정된 빗물의 양은 와이퍼 속도와 정확히 대응된다. 빗물의 평균양까지 와이퍼 모터는 인터벌 모드로 작동되며, 또한 빗물의 양에 따라 인터벌은 점차적으로 짧아진다. 인터벌 중지시간은 예를 들어서 최소 가능한 와이퍼 속도의 경우 약 30 U/min 의 회전속도에서 약 5초 내지 약 1초 사이에서 변환된다. 다이어그램은 이 영역에서 경사가 일정한 선을 볼 수 있으며, 이때의 경사는 측정된 빗물의 양과 점차적으로 짧아지는 인터벌 중지시간과의 상호관계가 선형임을 의미한다.

종래의 와이퍼 모터에 있어서는 제 1속도가 약 40 U/min로 회전되며, 제 2 속도는 약 60 U/min로 회전한다. 인터벌 운전에 있어서 구동모터는 마찬가지로 제 1단계로 시동되며, 이때의 제 1단계는 규정속도를 나타내고 있다. 실시예에서의 30 U/min의 전기구동모터의 회전속도는 규정속도 보다도 약간 작은 속도와 일치한다. 매우 심하게 젖은 차창에 대해서는 구동모터가 40 U/min 보다 더 빨리 회전하게 되며, 이때의 회전속도는 규정속도 보다 약간 더 빠른 속도와 일치한다.

어떤 특정 빗물의 양부터 와이퍼는 정상운전상태(즉, 인터벌 중지시간이 0)로 변환되며, 이때에는 측정된 빗물의 양과 와이퍼의 속도와의 관계만이 지배하게 된다. 감지된 빗물의 양이 최대일 경우에 와이퍼 모터는 최대속도로 회전하게 되는데, 도시된 실시예에서는 약 60 U/min으로 회전하고 있다.

다음의 표는 예를 들어서 0(즉, 건조한 차창)에서 23(최대 비의 강도)까지 나뉘어 증감되는 빗물의 양과 와이퍼 장치의 구동모터의 회전수(U/min)와의 뚜렷한 관계를 보여주고 있다. 아래 표에서 제시하고 있는 회전수 값은 적용되고 있는 제어전략에 따라서 불연속 단계값이나 또는 단계가 없는 연속적인 회전수의 평균값으로 모터를 제어하게 된다.

빗물의 양(증감)	회전수(U/min)
0..5	26
5..7	29
7..9	32
9..12	34
12..16	38
16..20	42
20..24	47
24..28	53
28..32	60

상기 표에서는 다이어그램에서 알 수 있듯이 빗물의 양과 구동모터의 회전속도와의 미세한 비선형성을 뚜렷하게 볼 수 있다. 이러한 비선형성은 무엇보다도 실험을 통해서 얻어졌으며, 이미 설정 및 저장되었거나 또는 사용자의 프로그래밍에 의해서 프로그램이 실현될 수 있다.

도 2는 종래의 광학 레인센서(12)중의 하나를 포함하고 있는 본 발명의 전체 시스템을 나타내고 있으며, 이때의 레인센서(12)는 차동차 차창(14)의 내부에 장치되어 있다. 레인센서(12)는 하나의 광수신-송신회로를 구비하고 있으며, 이와 동시에 어떠한 각도로 차창(14)에 방사된 광이 외부의 건조한 한계면에 완전 반사되고, 어느 각도로 굴절되어 수신기와 만나게 된다. 맨처음 외부에서 차창(14)에 부착된 물방울에 의해서 광의 일부가 유리와 물의 한계층의 변화된 굴절율 때문에 외부를 향해 굴절되며, 이로서 송신신호가 약화된다.

이를 통해서 레인센서(12)는 전기 구동모터(16)의 속도는 적어도 하나의 와이퍼(8)을 구동하기 위해서 구동모터를 통해 대응된 조정 또는 제어장치(18)에 영향을 준다. 더나아가서 운전자가 종래의 세척프로그램을 수동적으로 선택하기 위해서 링크 스톡 스위치(20)가 구비되어 있다. 예를 들어서 링크 스톡 스위치(20)에 의해서 두 와이퍼 속도 또는 인터벌 모드 사이에서 즉 전술한 자동 프로그램처럼 변환접속된다. 링크 스톡 스위치(20) 대신에 세척하고자 하는 프로그램의 수동조작은 운전자에 의해서 예를 들어서 조작장치에서 운전핸들에 있는 선택 아암에 의해서 또는 이와 유사한 방법으로 이루어진다.

구동모터(16)의 회전수의 조정은 예를 들어서 펄스폭 변조로 조정되며, 이러한 조정은 공급전압의 서로 다른 길이의 계단파에 의해서 미세한 제어가 가능하다. 모터(16)에 걸려 있는 전압과 이에 따른 회전수 사이의 견고한 관계가 개개의 모터 특성곡선으로부터 인용된다.

Claims (14)

1. 적어도 두개의 종단 사이에 일체로 지지되며, 또한 전기 구동모터에 의해서 구동되는 와이퍼를 포함하며, 그리고 입력인자로서 레인센서의 출력신호 또는 이에 따른 와이퍼 속도를 제어하는 제어유니트를 포함하는 자동차 차창을 세척하기 위한 와이퍼 장치에 있어서,

   적어도 하나의 와이퍼(8)는 레인센서(12)에 감지된 빗물의 양에 따라 가변되는 인터벌 중지시간과, 또한 가변되는 와이퍼 속도에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 빗물의 양이 적은 경우에, 상기 적어도 하나의 와이퍼(8)는 어떠한 인터벌 모드에서 규정속도 보다도 작은 속도로 작동되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 빗물의 양이 적은 경우에, 인터벌 중지시간은 빗물의 양이 증가함에 따라서 짧아지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 측정된 빗물의 어떠한 설정량으로부터 적어도 하나의 와이퍼(8)가 정상운전의 규정속도 보다 느리게 구동되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 와이퍼(8)는 빗물의 양이 많을 때에 규정속도 보다 빠르게 구동되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 측정된 빗물의 양은 와이퍼 속도와 정확히 대응되고, 또한 인터벌 중지시간과 정확히 대응되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 와이퍼 속도와 측정된 빗물의 양에 대응하기 위한 프로그램은 제어유니트(18)의 ROM-저장소에 기억되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 와이퍼(8)의 전기 구동 모터(16)의 조정은 펄스 폭 변조(PWM)에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
9. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 와이퍼(8)의 전기 구동 모터(16)의 조정은 전압제어에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 구동 모터(16)는 역구동(reverse driving)으로 작동되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 구동 모터(16)는 막대에 의해서 적어도 하나의 와이퍼(8)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
12. 제 11 항에 있어서, 상기 전기 구동 모터(16)는 단지 회전 방향만을 제공하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 와이퍼(8)의 속도조정은 퍼지-논리-알고리즘을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치,
14. 적어도 두개의 종단위치 사이에 일체로 지지될 수 있으며, 전기 구동 모터에 의해서 구동되는 와이퍼를 포함하며, 그리고 입력인자로서 레인센서의 출력신호 또는 이에 따른 와이퍼 속도를 제어하는 제어유니트를 포함하는 자동차 차창을 세척하기 위한 와이퍼 장치의 구동 방법에 있어서,

    적어도 하나의 와이퍼(8)는 레인센서(12)에 의해서 감지된 빗물의 양에 따라 가변되는 인터벌 중지시간과 가변의 와이퍼 속도에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치 구동 방법.