KR20010020400A - 자동차 윈드스크린 와이퍼에 속한 와이퍼 블레이드용 지지요소 - Google Patents

자동차 윈드스크린 와이퍼에 속한 와이퍼 블레이드용 지지요소 Download PDF

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아이첼레빌프리드
키퍼마르틴
코틀라르스키토마스
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

자동차 차창용 와이퍼 블레이드(10)에 속해 있는 와이퍼 대(14)용 지지요소(12)가 고무 탄성 재료로 되어 있으며, 와이퍼 대(14)가 혼합물로 함침된 섬유 재료의 직조하에 종방향으로 연장되어 외형이 이루어지고 탄성력을 지닌 지지요소(12)의 차창을 향한 하부측에 종축으로 평행하게 고정되어 있다. 이에 대해서 지지요소(12)가 완전히 반응혼합물로 함침된 섬유 재료로 생산된다.

Description

자동차 윈드스크린 와이퍼에 속한 와이퍼 블레이드용 지지요소{supporting element for a wiper blade belonging to a windscreen wiper in a motor vehicle}
본발명은 청구항 1항에 따른 지지요소에 관한 것이다. 종류(EP 0 498 802 B1)의 종래의 지지요소는 나무, 거품재료 또는 이와 유사한 재료로 된 사각형의 코아체로 되어 있으며, 이에 따라서 와이퍼가 구동되는 동안에 와이퍼 블레이드에서 작용하는 전단력이 외이퍼 블레이드의 어떠한 단점적인 변형이 없이 수용되어야 한다. 코아체는 섬유 스트라이프(fibre stripe)로 둘러싸여서 포장되어야 하므로, 지지요소의 생산과 이에 따른 와이퍼 블레이드의 생산이 상당히 어렵다.
청구항 제 1 항의 상위개념에서 나타낸 종류의 지지요소는 이 지지요소와 연결된 와이퍼 아암에 걸리는 차창(윈드 스크린) 위의 압축력의 분포가 가능한 균일하여야 한다. 만약 하중을 받지 않은 상태에 따른 휨의 반경을 통해서 - 와이퍼 블레이드가 차창에 접하는 경우에 - 와이퍼 블레이드가 작동하는 상태에서 차창에 접해진 와이퍼 대의 종단은 차창으로 펼쳐진 지지요소에 의해서 완전히 하중을 받게 된다. 지지요소의 휨과 이에 따른 와이퍼 블레이드의 휨은 차창의 닦이는 면의 휨의 정도 보다 반드시 더 커야 한다. 지지요소는 이에 따라서 종래의 와이퍼 블레이드는 와이퍼 대에 장치된 두개의 스프링 대를 포함한 값비싼 지지대의 구조가 사용되어 왔다.
도 1은 본발명의 지지요소를 포함한 와이퍼 블레이드의 전면도를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 지지요소를 II-II에 따라서 점선으로 표시한 와이퍼 대의 절단면을 도시한 도면,
도 3은 지지요소의 구조의 기본적인 전면도를 외관상으로 도시한 도면,
도 4는 섬유 스트라이프의 섬유의 진행을 도시한 도면,
도 5는 또다른 섬유 스트라이프의 섬유 진행을 도시한 도면,
도 6은 또다른 섬유 스트라이프의 섬유 진행을 도시한 도면,
도 7은 지지요소 가공을 전체적으로 도시한 기본도,
도 8은 또다른 구조를 이룬 지지요소의 부분도,
도 9는 본발명의 지지요소의 생산을 위한 생산과정을 도시한 기본도,
청구항 제 1 항의 주안점을 가진 본발명의 와이퍼 블레이드에 있어서 지지요소의 생산의 단순화와 이에 따른 상당히 저렴한 생산가의 와이퍼 블레이드가 이루어진다.
지지요소가 다수의 층을 서로 겹쳐 만든 섬유 스트라이프로 구성될 때 지지요소를 각각의 와이퍼 블레이드에 설치하는 요구조건에 잘 맞게 된다.
섬유 스트라이프가 스트라이프의 종방향을 향하도록 한 섬유를 구비하므로서, 공간적으로 휘어진 차창을 닦는 경우에 지지요소에서 발생하는 인장과 압축응력이 특히 잘 수용된다.
만약 섬유 스트라이프가 대부분 섬유로서 이루어져 있을 때, 그리고 섬유가 스트라이프의 종방향으로 90도 보다도 작은 각도를 이룰 때에 차창에서 발생되는 전단력, 비틀림 모멘트(torsion)와 압축응력 등은 세척작용에 영향을 주지 않는다.
인장응력은 전적으로 차창을 향하는 쪽의 지지요소의 하부면에서 발생되기 때문에, 와이퍼 대를 향하는 지지요소의 하부면에서 부터 시작해서 제1 섬유 스트라이프의 층은 스트리이프의 종방향을 향하는 섬유로 되어 있다. 어떤 특정한 경우에는, 섬유 스트라이프의 다수의 층으로 된 지지요소의 하부면에 종방향으로 향하는 스트라이프가 서로 층을 겹쳐 있을 때에 특히 장점을 갖는다.
차창의 반대 방향을 향하는 지지요소의 상부층에 전단력, 비틀림모멘트 그리고 압축응력이 증가되는 경우에, 유익하게도 섬유 스트라이프가 상부층 영역에 배치되며, 이때의 섬유는 압도적으로 스트라이프 종방향으로 90도 보다 작은 각도를 이루게 된다.
본발명의 제1 실시예에 있어서 섬유 스트라이프는 지지요소의 하부에서 서로 겹쳐지고 층과 층사이가 점차 좁아지는 섬유 스트라이프 보다 길게 되어, 지지요소에서 안정된 중심부가 이루어지며, 이 중심부에서 와이퍼 블레이드를 작동시키는 와이퍼 아암용 연결장치가 고정된다. 더나아가서 이를 통해서 심하게 휜 자동차의 차창에서도 장점이 나타난다.
이러한 장점은, 섬유 스트라이프에 있어서 이의 종방향에 대한 중심부의 너비가 이들의 종단부 보다도 넓을 때에 나타난다.
특히 가격이 저렴한 지지요소의 생산과 이에 따른 와이퍼 블레이드의 생산은, 본발명의 또다른 실시예에 따라서 섬유 스트라이프가 지지요소의 하부측에 서로 겹쳐진 층과 층 사이가 점점 짧아지는 섬유 스트라이프 보다도 넓을 때에 나타난다. 이러한 종류의 구조에 있어서 지지요소는 서로 다른 너비로 된 끝 없는 섬유 스트라이프를 함께 안내시키므로써 이루어진다. 층위에서 이루어진 프레스공정이 종결된 후에 가공된 지지요소는 스트링(string)의 절단과정에서 절단된다.
지지요소에 설정된 요구조건은 섬유 스트라이프의 함침(impregnation) 가공을 위해서 반응 혼합물로서 열경화성 수지를 선택하는 것이다.
반응혼합물에게 지지요소에 설정된 요구조건에 따라 결정된 충전재료가 첨가되며, 이때의 충전재료는 원하는 방법으로 지지요소의 특성을 변화시킨다.
청구항 제 1 항에 기술된 지지요소의 생산을 위한 방법에 따라서 다수의 끝없는 섬유 재료의 밴드가 서로 안내되고, 이러한 섬유 재료의 밴드로 반응혼합물은 함침되고 이어서 니들에 의해서 유도되며, 이어서 여러층으로, 그리고 함침에 의해 이루어진 섬유 재료의 스트링이 카루셀 장치(karussel device)에서 또다른 섬유 재료의 스트링을 감고, 그리고 열간가공의 또다른 니들을 통해 주입되며, 이러한 열간가공에서는 섬유 스트링 재료가 자신의 종방향으로 휘어지고, 횡단형으로 가공되며, 경화되어 지지요소로 요구되는 길이로 절단된다. 이러한 방법에 따라서 생산되는 지지요소는 실제적으로 노동임금을 필요로 하는 수작업 없이 자동 가공 장치에서 생산된다. 이를 통해서 생산가격이 감소하게 된다. 또한 환형장치는 각속도와 스트링 이송속도를 적당히 제어하므로서, 종단부의 섬유 모양은 지지요소의 중심부 보다도 지지요소의 종축에 대해 더욱 휘어지도록 하는 지지요소에 필요한 요구조건에 따라서 가공하게 된다.
본발명의 형태를 지닌 또다른 장점적인 개선점이 도면에 도시되어 있는 지지요소의 실시예와 이 실시예의 생산방법에 대한 다음의 기술에 제공되어 있다.
도 1에 도시된 와이퍼 블레이드(10)는 하나의 밴드형식으로 종방향 연장된 스프링 탄성적인 지지요소(12)를 구비하고 있으며, 이 지지요소에서 닦이는 차창(14)으로 향하는 하부측은 종방향으로 연장되어 고무탄성체로 된 와이퍼 대(15)가 종방향축과 평행하게 고정되어 있다. 또한 스프링 대의 역할을 하는 지지요소(12)의 상부측에서는 중심절단부에서 연결장치(16)가 배치되어 있으며, 이 연결장치(16)를 이용해서 와이퍼 블레이드(10)와 여기서 도시되지 않은 구동 와이퍼 아암이 링크식으로 분리 가능하게 연결되어 있다. 와이퍼 아암과 이에 따른 와이퍼 블레이드(10)는 유리창을 향해서 누르게 된다(화살표 (18)). 공간적으로 굽어져 있는 차창(14)은 도 1에서 점선으로 도시되어 있다. 이곳에 도시되어 있는 휨은 차창의 휨보다도 더 심하게 나타나 있다. 도 1로 부터 와이퍼 블레이드(10)의 휨 또는 지지요소(12)의 휨은 유리창의 최대 휨보다도 더 크다. 이러한 사실은 하중이 걸리지 않은 상태의 와이퍼 블레이드를 볼 때에 차창(14)과 와이퍼대(15)사이에 존재하는 틈새(17)에 의해서 뚜렷히 구별된다 - 즉 확실히 자신의 와이퍼 대(15)의 종단으로 차창(14)과 접하게 된다-. 압축력(화살표(18))이 작용하는 상태에서 와이퍼 블레이드(10)는 와이퍼 대(15)의 와이퍼 립(wiper lip)으로 자신의 전체 길이와 차창의 면이 서로 접하게 된다. 동시에 스프링 탄성력을 지닌 지지요소(12)에서 응력이 분포하게 되며, 이러한 응력은 와이퍼 대 전체의 길이에 대해서 와이퍼 대(15) 또는 이의 와이퍼 립(20)이 차창(14)에 균일한 지지가 되도록 하고 있다. 이러한 지지요소(12)는 반응혼합물로 함침된 다수의 층으로 생산된다. 도 2에서는 이러한 층구조가 도시되어 있지 않다. 지지요소의 기본적인 구조는 도 3에 도시되어 있다. 도면에서 도시한 바와 같이 다수의 섬유 스트라이프(30 내지 36)는 서로 층을 이루고 있다. 모든 스트라이프는 이들의 중심영역(38)에서 이들의 종단부(40)에서 보다 넓다. 와이퍼 구동이 작동되는 동안에 섬유 진행에 따른 지지요소(12)에 작용하는 힘이 섬유 스트라이프에서 서로 다르게 된다. 즉 차창(14)을 향하는 지지요소(12)의 하부측(22)(도 2)에서 와이퍼가 구동되는 동안에 압도적으로 반복 인장응력이 발생하기 때문에 - 이는 계속해서 반복되는 차창의 휨의 반경에서 볼 수 있다- 다수의 섬유 스트라이프(30)가 층을 이루도록 하고, 또한 이의 섬유(31)가 스트라이프 종방향 연장부(44)로 향하도록 추천한다. 또한 발생 하중의 크기에 따라서 섬유 간격(42)이 선택될 때에 특히 장점을 갖는다. 도 4에 도시한 것 처럼, 지지요소의 또다른 구조를 위해서 이들의 상부측(24)(도 2)에 섬유 스트라이프가 사용된다. 이러한 섬유 스트라이프(32, 34)에 있어서 섬유(33, 35)가 압도적으로 스트라이프 종방향 연장부(44)와 함께 각도 α 또는 β를 90도 보다도 작게 되도록 지향하고 있다. 이러한 섬유의 정렬을 통해서 지지요소에 와이퍼가 구동하는 동안 발생하는 수직응력과 전단응력의 수용을 좋게 한다. 주의할 것은 섬유 스트라이프의 층(30, 32, 34, 36)가 하나의 스트라이프로 구성하는 대신, 다수의 스트라이프의 층의 구조를 이루어야 한다. 그러나 층의 갯수는 도 3에서 도시하고 있는 층의 갯수와는 다르며, 도 7과 도 8로 도시한 층과 동일하다.
지지요소의 제1 실시예의 개념을 실제 상황에 가깝게 도시한 구조가 도 7에 나타나 있다. 상기 설명하고 있는 특별한 섬유 스트라이프(30) 또는 층(30, 32, 34)의 형태의 고려하에 섬유 스트라이프 재료(30)이 지지요소(12)의 하부측(2)의 영역에서 서로 겹쳐진 층(32)과 층(36)사이가 점점 짧아지는 섬유 스트라이프 보다도 길다. 이를 통해서 지지요소의 두께가 종단부로 갈수록 짧아지고, 또한 탄성적이 되어, 상대적으로 차창의 작은 반경에 대해서도 균일하게 세척한다. 서로 다른 긴 섬유 스트라이프의 배치는, 지지요소의 하부측(22)의 영역에서 가장 긴 섬유 스트라이프 예를 들어서 섬유 스트라이프가 참고 부호(30)에 위치하게 된다. 또다른 구조는 따라서 짧은 섬유 스트라이프(32, 34, 36)가 섬유 스트라이프(30)위 중심부에 배치된다. 그러나 이러한 구조는 필수조건은 아니다. 또는 짧은 층의 구조를 종방향으로 섬유 스트라이프(30)에 대해 편심되도록 하는 구조를 고려할 수 있다. 또한 이러한 실시예에서는 각각의 층(30, 32, 34, 36)이 하나의 섬유 스트라이프 대신, 다수의 섬유 스트라이프 밴드로 사용되어야 한다. 더나아가서 만약에 섬유 스트라이프의 너비가 지지요소(12)로 부터 시작해서 지지요소의 상부측(24)으로 좁아 지거나 또는 중심부에서 종단부로 갈수록 좁아질때 유리하다.
도 8에 도시된 또다른 실시예에 있어서 섬유 스트라이프(50 내지 56)는 지지요소(12)의 하부측(22)에서 서로 겹쳐진 층과 층사이가 짧아지는 섬유 스트라이프 보다 넓어진다. 하나의 섬유 스트라이프는 따라서 실제적으로 끝없이 함께 안내되며, 또다른 작업공정 후에 길이를 절단하게 된다. 도 8의 도면과는 달리 섬유 스트라이프(50 내지 56)의 층은, 섬유 스트라이프(56)의 종방향축이 섬유 스트라이프(50)의 종방향 축 옆에 놓이도록 실시할 것을 고려한다. 또한 다수의 스트라이프는 층으로 함축시키도록 되어 있다.
도 7과 8에 따라서 지지요소에 요구되는 강도를 주기 위해서 하나의 섬유로 이루어진, 예를 들어서 직조를 통해서 또는 이와 유사하게 이루어진 섬유 스트라이프 재료(30 내지 36; 50 내지 56)가 서로 결합되기 전에 반응혼합물에 함침되며, 이때의 반응혼합물은 열경화성 수지를 사용하고 있다. 지지요소에서 충족된 과제에따라서 반응혼합물의 성질을 개선하기 위해서 충전재료가 첨가되었을 때 특히 장점을 갖는다. 섬유 재료로서 글래스 섬유, 카본 섬유, 광물질 섬유, 아라미드 섬유 등이 사용된다. 반응혼합물로서 특히 폴리에스텔 수지, 페놀수지, 에폭시수지등이 적당하다. 모든 실시예는 모두 지지요소가 완전히 반응혼합물로 함침된 섬유 재료로 생산된다. 층을 이루고 있는 스트라이프 패키지 또는 스트라이프 밴드가 도 7 또는 8에 따라서 형태가 가공되며, 따라서 스텝형 구조가 사라지게 되고, 스텝없는 외부형태의 지지요소가 나타나게 된다. 도 1과 2와의 비교참조.
이어서 도 9에 따라서 생산방법의 개념은 다른 구조를 이루는 본발명의 지지요소를 위해서 상세히 설명된다. 이어서 저장롤러(102 내지 108)에 의해서 실제적으로 끝없이 예비(또는 1차)가공되는 섬유 재료(112 내지 118)가 감기게 되고, 배드(120)에 의해서 반응혼합물(122)과 함께 안내된다. 안내를 위해서 다수의 롤러(124)가 사용된다. 이렇게 이루어진 출력스트링 또는 중심스트링이 제 1 니들(128)에 의해서 유도되며, 이때의 니들에서 과잉의 반응혼합물이 제거되고, 스트링(112, 118)이 서로 눌려지게 되어, 하나의 확실한 중심스트링(126)이 점착된다. 이어서 중심스트링(126)이 소위 말하는 카루셀장치(130)로 안내되며, 이때의 카루셀장치(130)은 실시예의 도시의 경우에 두개의 감기장치(132, 134)를 구비하고 있다. 감기장치(132)의 각각은 화살표 방향(136, 138)으로 회전하게 되고, 그리고 중심스트링(126)에 또다른 보조스트링(140, 142)이 배치되므로서, 가공스트링(144)이 나오게 되며, 가공 스트링은 카우셀장치에서 떠나게 된다. 이러한 가공스트링(144)은 또다른 니들(146)로 관통되고, 이 니들(146)에서 중심스트링(126)의 내부 연결을 통해 보조스트링(140, 142)에 다다르게 된다. 니들(146)에서 나온 후에 가공스트링(144)은 다수의 프레스 가공기(148)중의 하나에서 구비된 열간가공구간(150)에 도착하고, 이때의 열간가공구간(150)의 공정은 니들(146)로부터 오는 가공스트링(144)의 진행공정에 따라서 화살표(152)의 방향으로 이루어진다. 이송운동(152) 동안에 여러 프레스 단조기(148)의 단조 프레임(154, 156)이 열리게 되고(위치 160), 따라서 가공스트링(144)은 이러한 프레임으로 들어가게 된다. 이송운동(화살표 152)의 실시하에서 프레스 단조기(148)가 닫히며, 이와 동시에 가공스트링(144)은 자신의 종방향으로 굽어지고, 횡단면의 형태를 이룬다(위치 162). 동시에 굽은 가공스트링(144)의 어떠한 강화와 절단장치가 굽은 가공스트링(144)을 지지요소(12)에 필요한 크기로 절단하게 되며, 이를 위해서 절단기(170)가 화살표(172) 방향으로 작동한다. 프레임 단조기(154, 156)가 열린 후(위치 174)에 프레스 가공된 지지요소(12)를 얻게 된다. 발생된 분리된 폐기물은 프레스 장치(또는 열간가공구간, 150)에서 떠나게 된다.
이러한 가공방법은 특히 경제적이며 가격면에서 저렴하다. 이에 대해서 다단계 카루셀장치(130)의 사용을 통해서 각각의 카우셀의 각속도의 변경 또는 이송속도(화살표 180)의 변경을 통해서 가공스트링(144)에서 또는 지지요소(12)에서의 섬유 진행이 영향을 받게되어, 여러가지의 응력을 받는 지지요소(12)의 영역에서 서로다른 섬유 진행 방향이 이루어진다.

Claims (12)

  1. 고무 탄성 재료로 되어 있으며, 와이퍼 대(14)가 혼합물로 함침된 섬유 재료의 직조하에 종방향으로 연장되어 외형이 이루어지고 탄성력을 지닌 지지요소(12)의 차창을 향한 하부측(22)에 종축으로 평행하게 고정되어 있는 자동차 차창용 와이퍼 블레이드(10)에 속해 있는 와이퍼 대(14)용 지지요소에 있어서,
    상기 지지요소(12)는 완전히 반응혼합물로 함침된 섬유 재료로 생산되는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지요소(12)는 여러 층이 서로 겹친 섬유 스트라이프(30, 32, 34, 36)로 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 섬유 스트라이프(30)는 스트라이프 종방향 연장부(44)로 섬유(31)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 섬유 스트라이프(32; 34)는 섬유(33; 35)를 압도적으로 구비하고 있으며, 이때의 섬유(33; 35)가 스트라이프 종방향 연장부(44)로 90도 보다 작은 각도(α; β)를 이루는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이퍼 대(15)를 향하는 지지요소(12)의 하부측(22)으로 부터 시작해서 적어도 제1 섬유 스트라이프 층(30)이 확실히 스트라이프 종방향 연장부(44)를 향하는 섬유(31)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  6. 제 5 항에 있어서, 하부측의 밖을 향하는 상기 섬유 스트라이프 층(30)에 또다른 섬유 스트라이프층(32, 34, 36)이 배치되고, 이 층의 섬유가 확실히 스트라이프 종방향 연장부(44)로 90도 보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 스트라이프(30)는 지지요소(12)의 하부측(22)에서 서로 겹쳐진 층(32)과 층(34, 36)사이가 점차 짧아지는 섬유 스트라이프 보다 긴 것을 특징으로 하는 지지요소.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 섬유 스트라이프(30 내지 36)의 중심 절단면(38)은 이것의 종단부(40) 보다 넓은 것을 특징으로 하는 지지요소.
  9. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 스트라이프(50, 52, 54, 56)는 지지요소(12)의 하부측(22)에서 서로 겹쳐지는 층과 층 사이가 짧아지는 섬유 재료 스트라이브 보다 넓은 것을 특징으로 하는 지지요소.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응혼합물은 열경화성 수지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반응혼합물에 충전재료가 첨가되는 것을 특징으로 하는 지지요소.
  12. 직조되는 섬유 재료의 사용하에 생산되고, 제 1 항에 따른 스프링 탄성의 지지요소(12)의 생산을 위한 방법에 있어서,
    다수의 끝없는 섬유 재료 밴드(112, 114, 116, 118)가 반응혼합물(122)과 함께 안내되어 함침되며, 이어서 니들(128)에 의해서 유도되고, 다층의 함침된 섬유중심 스트링(126)이 카루셀장치(130)에서 또다른 섬유 보조스트링(144)과 함께 감기고, 이렇게 구성된 가공스트링(144)이 열간가공구간(150)의 또다른 니들에 의해서 유도되고, 이러한 열간가공(150)에서 가공된 가공 스트링(144)이 자신의 종방향으로 굽어져 있으며, 횡단면의 형태를 이루며, 경화되고 이어서 지지요소(12)에 필요한 길이로 절단되는 것을 특징으로 하는 방법.
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