KR20010072103A - 와이퍼 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 한쪽 단부에서 와이퍼 베어링(20)의 베어링 하우징(22, 46)의 돌출부(30, 40)에 견고하게 연결된 관형 플레이트(10)를 포함하는 와이퍼 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따라서 상기 관형 플레이트(10)는 연결 영역(24)에서 확장 단면(26)을 갖는다.

Description

와이퍼 시스템{Wiper system}

차량에서는 차량의 섀시에 와이퍼 시스템을 고정하기 위해서 플레이트가 설치되기도 하지만 와이퍼 지지체가 파이프로 구성될 때에는 관형 시트(tube sheet)가 설치된다. 상기 관형 시트는 와이퍼 모터와 이 와이퍼 모터에 설치된 기어를 구비한 와이퍼 구동 장치를 지지하기 위한 모터 시트(motor sheet)를 포함한다. 기어의 구동 샤프트는 기어 돔(gear dome) 내에 지지되며, 각각의 윈드실드 와이퍼들을 구동시키기 위하여, 일반적으로 크랭크와 링크 로드(link rod)를 거쳐서 구동 샤프트와 견고하게 결합된 다른 크랭크를 구동시킨다. 상기 윈드실드 와이퍼의 구동 샤프트는 와이퍼 베어링 내에 지지되며, 와이퍼 베어링의 베어링 하우징은 플레이트의 일단부에 고정되거나 이 일단부로부터 연장된다. 또한, 상기 관형 시트는 와이퍼 구동 장치를 와이퍼 베어링에 위치시키기도 한다.

독일특허 제 DE-GM 74 34 119 호에는 모터 시트로서 역할하는 플레이트에 용접되어 있는 4각형 파이프로 제조된 관형 플레이트가 공지되어 있다. 4각형 파이프의 단부에는 각각 와이퍼 베어링이 고정된다. 이때, 와이퍼 베어링은 돌출부를 거쳐서 나사에 의해 베어링 하우징에 고정되거나 워블(wobble)에 의해 관형 플레이트에 고정된다. 또한, 돌출부는 약간 기울어진 원추형으로 제작될 수도 있으므로 이 돌출부에 관형 플레이트가 강제 끼워 맞춤에 의해 유지될 수 있다. 이와 같은 형상의 관형 플레이트나 관형 프레임 시스템은 복잡한 구조를 취하지 않음에도 불구하고 안정적이다. 비용을 고려하는 경우에는 예비 굽힘 공정을 필요로 하지 않는 반듯한 지지용 튜브가 바람직하다.

다른 관형 플레이트는 독일특허 제 DE 29 20 899 C2 호에 공지되어 있으며, 이 장치에서는 긴 관형 플레이트의 내부에 베어링 하우징의 돌출부가 삽입된다. 상기 돌출부는 관형 플레이트와 돌출부를 강제 끼워 맞춤식으로 연결하기 위하여 적어도 부분적으로 관형 플레이트의 벽에 접하며 관형 플레이트의 일구역에 압착되는 적어도 하나의 리세스를 갖는다. 이 리세스를 통하여 와이퍼 베어링은 축방향을 따라 돌출부에 고정될 뿐만 아니라 둥근 단면의 경우에도 비틀림에 대항하여 관형 플레이트에 고정될 수 있다. 관형 플레이트가 4각 튜브나 둥근 단면이 아닌 단면을 갖는 관 모양으로 구성되는 경우에, 와이퍼 베어링의 위치는 조립되기 전에 미리 각각의 프로파일을 통하여 고정된다. 이에 비하여 원통형 관형 프로파일인 경우에는 조립시에도 위치가 결정될 수 있다.

유럽특허 제 EP 0 781 691 A1 호에는 와이퍼 베어링이 기술되어 있으며, 이 와이퍼 베어링의 하우징은 관형 플레이트를 연결하기 위한 원통형 연결부를 포함한다. 추가로, 상기 베어링 하우징에는 복수의 고정 부재가 연장되기도 한다.

또한, 1995년 뮌헨 소재의 카를 한저 출판사에서 발간한 "실험 및 운용"과 1994년 클라우스 단네르트 출판사에서 발간한 것으로서 튜브로부터 작업물을 변형하기 위한 방법으로 알려진 "복잡하지 않은 구조에서 내부 고압 변형 방법을 이용한 정밀 부품 제작"이 공지되어 있다. 이 방법은, 특히 차량 제조업에서 사용되는 것으로서 고압을 이용한다.

변형하고자 하는 튜브 부품은 원하는 부품 형태를 얻을 수 있는 분할 공구 내에 배치된다. 프레스 내에 조립된 상기 공구는 수직하게 구동하는 프레스 공구에 의해 결합된다. 튜브 부품들은 내부 공구 형태에 대항하여 튜브의 벽을 압착할 수 있는 압력 매체가 안내되는 로킹 공구들에 의해 폐쇄된다. 이때, 튜브에는 수평하게 작용하는 공구에 의해 내부 압력과 중첩된 축방향 압력이 작용한다. 이로 인하여, 변형 재료는 튜브 부품의 벽 두께로부터 유도될 뿐만 아니라 튜브의 길이를 줄이기 위해 사용된다. 변형 동안 로킹 공구는 축방향으로 안내된다.

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 와이퍼 시스템에 관한 것이다.

도 1은 관형 플레이트를 구비한 본 발명에 따른 와이퍼 시스템의 일부분을 도시한 사시도.

도 2는 관형 플레이트를 도 1의 선 II-II를 따라 절취하여 도시한 단면도.

도 3 및 도 4는 도 2의 변형예를 도시한 도면.

도 5는 베어링 하우징과 관형 플레이트가 연결된 모습을 도시한 측단면도.

도 6 내지 도 8은 도 5의 변형예를 도시한 도면.

본 발명에 따라서, 와이퍼 시스템의 관형 플레이트는 연결 영역에서 와이퍼 베어링 쪽으로 확장 단면을 갖는다. 이와 같은 확장 단면을 형성함으로써, 연결 영역에서 특정 하중을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 굽힘과 비틀림 강도를 향상시킬 수 있다. 이것은, 특히 와이퍼 블레이드가 구동하는 동안 차량의 윈도우를 향한 와이퍼 블레이드의 안내와 와이퍼 블레이드의 적용 각도가 하중의 영향하에서 전혀 변형되지 않거나 단지 약간만 변형된다는 점에서 중요하다. 예를 들면 소나기가 내리는 경우, 차량의 윈도우가 건조해지는 경우 또는 폭설로 인하여 와이퍼 블레이드가 방해되는 경우와 같은 여러 가지 구동 상황에 따라서 매우 상이한 크기의 큰 힘이 발생할 수 있다. 특히 폭설로 인하여 방해되는 경우의 힘은 정상 구동때의 힘보다 20배 이상 더 큰 힘이 발생할 수 있다. 하중이 가하여진 상태에서, 와이퍼 블레이드를 윈도우에 적용하기 위한 적용 각도가 변경되면, 와이핑 성능에 심각한 영향을 미친다. 일반적으로 보통의 원추 연결기는 분리하기가 힘들기 때문에, 와이퍼 아암을 구동 샤프트로부터 분리하기 위해 매우 큰 하중이 필요한 경우에는 분해를 위해서 조절 변수를 변경할 수 있는 큰 힘이 적용되어야 한다.

본 발명에 따라서 확장 단면은 연결 영역에서만 형성되므로, 그 밖의 다른 관형 플레이트에서는 확실히 작은 단면을 갖는다. 이로 인하여 중량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 재료를 절약할 수 있으며 원하는 구조 공간으로 감소시킬 수 있다. 또한, 작은 단면을 갖는 관형 플레이트의 굽힘 강도와 비틀림 강도는 증가하지 않으며, 그 결과 차단되는 경우에 관형 플레이트의 탄성 변형을 통하여 와이퍼 아암의 직사각형 구조의 정점 하중(peak load)이 감소된다. 이때, 연결 영역에서 높은 강도와 유선 형태를 유지할 수 있음으로, 특히 베어링 하우징에서 차량의 섀시에 고정하기 위한 고정 부품이 연장될 때 와이퍼 베어링의 조정 위치는 변화되지 않는 채로 유지된다.

연결 영역에서 높은 형상 고정성을 실현함으로써 와이퍼 베어링 재료로서, 예를 들어 알루미늄, 마그네슘 또는 합성 수지를 보강 섬유를 필요로 하지 않고 사용할 수 있다. 중량 감소와 더불어 상기 재료는 가공 면에서도 우수하다. 물론, 섬유로 보강된 합성 수지가 사용될 수도 있다.

또한, 연결 영역의 단면을 크게 설정할 때에는 접합부의 직경도 크게 설정되며, 따라서 필요한 경우에 관형 플레이트와 돌출부 사이의 접촉면은 확장된다. 따라서 양 부품들은 약간 중첩됨으로 접촉면의 크기가 동일할 때 연결 영역을 감소될 수 있다.

관형 플레이트의 단면은 여러 가지 방식으로 확장될 수 있다. 관형 플레이트의 단부는 합리적인 방식으로서 딥드로잉이나 내부 고압 공정을 통하여 연장되기도 한다. 한편, 재료의 단부를 냉간 변형함으로써 높은 강도를 가질 수 있다. 변형 공정을 이용함으로써, 연결 영역에서 관형 플레이트의 다른 단면 프로파일과 구분되는 단면 프로파일을 얻을 수 있다. 이때, 긴 쪽의 축이 구동 샤프트의 방향으로 배치된 길이방향 단면을 사용하는 것이 합리적이다. 이로 인하여, 부품은 원주 방향으로 형상 끼워 맞춤 형태로 연결된다. 회전 모멘트는 축방향으로 작용하는 힘을 수용함으로써 분리되며, 그 결과 부품들의 상호 축방향 고정을 생략할 수 있으며 간단한 형상이 가능하다.

바람직한 방식으로서, 관형 플레이트는 돌출부 상에서 클램핑에 의해 고정되며, 관형 플레이트의 일부는 돌출부의 리세스 내에 압입된다. 연결 영역에서 큰 직경을 형성함으로써, 리세스는 부품 상에서 큰 경사각과 반경을 갖는 형태로 형성된다. 이것은 강도와 스템프의 구조에 관련하여 부품의 형상을 지지한다. 또한, 플레이트 재료의 유동비가 개선될 수 있으며, 이로 인하여 플레이트 재료의 용접부가 적기 때문에 균열의 위험을 줄일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 베어링 하우징의 돌출부는 관형 플레이트의 연장 단부에서 주조되거나 사출된다. 또한, 여기서 둥글거나 장방형의 단면이 사용될 수 있으며, 이 단면은 일정하게 유지되거나 와이퍼 베어링쪽으로 확장된다.단면이 변환되는 전환 영역에서 연장 단부까지에는 스텝이 존재하며, 이 스텝은 사출성형되고 관형 플레이트의 단부와 연결되어 축방향 형상 끼워 맞춤을 가능하게 한다. 따라서 다른 고정 작업을 생략할 수 있다.

본 실시예에서, 베어링 하우징의 돌출부가 관형 플레이트의 직경보다 더 큰 직경을 갖기 때문에, 베어링 하우징 내의 인장력은 추가로 감소되며 베어링 하우징은 베어링 영역에서 활주 특성을 갖는 경량 재료로 이루어진 합성 수지로 제조될 수 있다. 합성 수지는 간단하게 가공될 수 있으며 유리 섬유나 탄소 섬유로 보강된다. 상기 합성 수지는, 특히 관형 플레이트를 사출성형하기에 유리하다. 연결 영역에서 확장 단면을 형성함에도 불구하고 필요한 강도를 보장할 수 있다.

이하의 도면 설명에 기초하여 다른 장점을 기술하며 도면에서는 본 발명의 실시예들을 도시한다. 도면과, 실시예와, 청구범위는 여러 가지 특징들을 조합한 형태로 나열한다. 본 분야의 기술자는 상기 특징들을 목적에 맞게 개별적으로 고려할 수 있을 뿐만 아니라 의미있는 다른 조합된 형태로 생각할 수 있을 것이다.

소위 튜브 시트(tube sheet)로 형성되는 와이퍼 지지체는 관형 플레이트(10)를 포함한다. 상기 관형 플레이트는 모터(14)와 이 모터에 설치된 기어(16)를 구비한 모터 시트(12: motor sheet)를 지지하며, 모터의 구동 샤프트는 크랭크(48)와 링크 로드(50: link rod)를 거쳐서 다른 크랭크(52)를 구동시키고, 이 크랭크들의 각각은 각각의 윈도우용 와이퍼와 견고하게 연결된다. 구동 샤프트(18)는 와이퍼 베어링(20) 내에 지지되며, 이 와이퍼 베어링의 베어링 하우징(22)은 관형 플레이트(10)의 일단부와 맞물려 고정되는 돌출부(30, 40)를 갖는다.

상기 관형 플레이트(10)의 양 단부는 연결 영역(24)에서 확장되어 연결 용도로 사용되는 확장 단면(26)을 형성한다. 이 확장 단면은 드로잉 공정이나 내부 고압 공정에 의해서 제조될 수 있다. 이때, 관형 플레이트(10)의 원형 단면은 동축으로 확장되며, 또는 하중에 유리한 형태로서 정방형이나 직사각형 단면으로 연장된다. 원형이 아닌 단면 형태를 취함으로써 원주 방향으로 베어링 하우징(22)의 뾰쪽한 모서리를 모터 시트(12)에 고정할 수 있는 폐쇄 형상이 얻어진다. 연결 영역(24)에서 관형 플레이트(10)를 냉간 변형함으로써 재료에 큰 강성이 부여될 수 있다.

도 2에서는 원형의 확장 단면(26)을 갖는 연결 영역(24)을 도시하며, 이 확장 단면을 도면과 같이 형성함으로써 조립 동안 삽입하고자 하는 돌출부(30)가 고정되기 전에 돌출부를 재조정할 수 있는 장점을 갖는다. 도 3에서는 정방형 단면을 도시하며, 도 4에서는 확장된 직사각형 단면(26)을 도시한다. 측단면을 타원형으로 형성함으로써, 그리고 원주 방향으로 폐쇄 형태를 이룸으로써, 긴 쪽의 축(28)이 구동 샤프트(18)의 방향으로 배치되는 데, 이것은 이와 같이 배치함으로써 돌출부(30, 40)와 베어링 하우징(22)이 매우 안정적으로, 그리고 비틀림에 대하여 견고하게 결합되기 때문이다. 상기 돌출부는 측면 지지 리브(34)에 의해서 지지될 수 있으며, 상기 리브의 확장부 내에서 베어링 하우징(22)의 유지 부품(36)과 연결된다.

유지 부품(36)과 돌출부(30)는 베어링 하우징(22)의 외곽선(42)에 대하여 대략 대향 배치된다. 돌출부(30)는 구동 샤프트(18)를 향하는 단부에서 확장 전환면(44)을 가지며, 이 전환면은 돌출부(30)의 원주면에서 큰 반경으로 변환됨으로 힘의 전달에 있어서 유리하다.

도 1 내지 도 6에 다른 실시예에서, 돌출부(30)는 관형 플레이트(19)의 단부에 삽입되거나 압축되어 관형 플레이트를 붙잡게 되며, 관형 플레이트(10)의 일부는 리세스(32) 내에 압착된다. 이때, 돌출부(30)는 연결 영역(24)에서 원통형이나 정방형을 갖는다(도 1 내지 도 5). 힘의 전달을 향상시키기 위하여, 도 6에 따른 변형에서는 관형 플레이트(10)의 확장 단면(26)과 삽입된 돌출부(30)의 해당 단면이 연결 영역(24)에서 와이퍼 베어링(20) 쪽으로 확장된다.

본 발명에 따라서 보강된 형상 고정의 연결 영역(24)을 이용함으로써 와이퍼 베어링(20)의 재료로서 알루미늄, 마그네슘 또는 합성수지와 같은 경량의 탄성 재료가 사용될 수도 있다. 이 재료는 가공이 양호하며 우수한 활주 특성을 갖는다. 따라서, 베어링 하우징(22, 46)은 사출성형에 의해 제조될 수 있다. 도 7과 도 8에 따른 변형예는 돌출부(40)가 관형으로 형성되며 관형 플레이트(10)를 둘러싼다는 점에서 상술한 실시예와 상이하다. 확장 단면(26)쪽으로 연결된 단면 전환부에 배치된 스텝(38)은 돌출부(40)와 중첩되는 축방향 고정부로서 관형 플레이트(10)의 단부와 협동한다. 관형 플레이트(10)는 베어링 하우징(46)을 제조할 때 함께 사출될 수 있다. 그러나, 돌출부(40)는 스텝(38)의 영역에서 차후 조립 동안 코킹되거나 합성 수지의 경우에 열간 처리에 의해서 수축될 수 있다.

Claims (11)

1. 적어도 일단부에서 와이퍼 베어링(20)의 베어링 하우징(22, 46)의 돌출부(30, 40)와 견고하게 연결된 관형 플레이트(10)를 포함하는 와이퍼 시스템에 있어서,

   상기 관형 플레이트(10)는 연결 영역(24)에서 확장 단면(26)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)와 돌출부(30, 40)의 단면(26)은 연결 영역(24)에서 와이퍼 베어링(20)쪽으로 증가하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 긴쪽의 축(28)이 와이퍼 베어링의 축방향을 향하는 직사각형 단면(26)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부(30)는 관형 플레이트(10)내로 압착되어 이 관형 플레이트를 움켜잡는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부(40)는 관모양으로 성형되며 관형 플레이트(10)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 연결 영역(24)에서 스텝(38)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 돌출부(40)는 관형 플레이트(10) 주위에서 주조되거나 사출되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 연결 영역(24)에서 냉간 변형을 통하여 확장되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 연결 영역(24)에서 드로잉 공정이나 내부 고압 공정을 통하여 확장되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 하우징(22, 46)에는 유지 부품(36)이 연장되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부(30, 40)에 연결될 뿐만 아니라, 필요한 경우에 유지 부품(36)에 연결되는 측면 지지 리브(34)가 제공되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.