KR20020059675A - 윈도우 와이퍼 장치 및 그 장치의 작동 방법 - Google Patents

Abstract

특히 주기적 장애의 보상을 위한 액티브 조절단을 포함하는, 유리면(12)을 와이핑하기 위한 장치 및 윈도우 와이퍼 장치에 관한 것이다. 이를 위해 통상적인 위치 조절기(20)이외에 진동 보상단(22)이 윈도우 와이퍼 장치 내로 통합된다.

Description

윈도우 와이퍼 장치 및 그 장치의 작동 방법{Wiper device for wiping a window and method for operating the same}

이미 오래 전에 특히 비교적 건조한 유리면에서 진동하는 성향이 있는 와이퍼 장치가 공지되어 있다. 와이퍼 고무의 상기 진동하는 성향은 여러가지 기계적 파라메터에 달려있다. 그것은 다양한 탄성(와이퍼 블레이드, 와이퍼 암, 로드) 및 와이퍼 고무의 질량과 외부적 힘, 예컨대 고무와 유리면 사이 마찰 계수 및 와이퍼 블레이드 압력 부하에 따른 유리면 상의 마찰력과 와이퍼 모터의 구동력을 포함하는 진동성의 시스템으로부터 야기된다. 상기 모터는 로드와 와이퍼 암에 의해 와이퍼 블레이드를 구동시킨다. 와이퍼 고무는 유리면 상에 와이퍼 고무의 압력 부하와 유리면 상의 마찰 계수에 따른 마찰력을 생성한다.

특정 작동 상태에서 예컨대 비교적 건조한 유리면에서 소위 스틱-슬립( stick-slip) 효과가 나타날 수 있다. 따라서 마찰력은 Stick 단계 동안 와이퍼 고무에 저항을 차단하여 유리면상에서 와이퍼 고무의 속도를 지연시킨다.

그러는 동안에 모터는 계속 와이퍼 암과 로드를 통해 모터의 회전 모멘트를 시스템으로 유도한다. 그렇기 때문에 특히 로드, 와이퍼 암, 와이퍼 블레이드 부품은 탄력적으로 예응력을 받는다.

와이퍼 블레이드에 구동 모멘트가 마찰 모멘트 보다 클 때, 와이퍼 고무의 정지 마찰이 극복되고 고무가 그 마찰에 의해 유리면상에 밀착된다. 상기 Slip 단계에서는 탄력적으로 예응력을 받는 부품들이 예응력에 의해 저장된 에너지를 내보내 와이퍼 블레이드는 강하게 가속된다.

정지 마찰을 미끄럼 마찰로 바꿈으로써 마찰 계수가 감소되고, 그 결과 와이퍼 암과 와이퍼 블레이드로 구성된 시스템은 고유 구동 속도 보다 빠르게 움직이에 되며, 이것은 오버슈트를 야기한다. 탄성 에너지가 공급되면 와이퍼 블레이드는 다시 제동되고 유리면에 다시 정지 마찰되며, Stick-Slip 사이클이 새롭게 시작된다.

예컨대 미국 특허 4, 793, 020 호에 나타나 있듯이 상기 진동 상태는 지금까지 기계적 구성 요소의 최적의 설계에 의해 제한하는 것이 시도되었다.

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 와이퍼 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 윈도우 와이퍼 장치의 개략도.

도 2는 시간 t 에 대한 와이퍼 모터의 속도 ω 의 선도.

청구항 제 1항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 방법에서는 외력의 작용으로부터 초래되는 장애가 빠르고 정확하게 보상될 수 있고, 그 결과 유리면상에 와이퍼 블레이드의 진동이 효과적으로 저지되는 것이 특히 장점이다.

종속 청구항에 제시된 조치에 의해 전제항에 제시된 방법의 바람직한 개선이 가능하다.

장애가 예컨대 유리면상에서 와이퍼 블레이드가 진동할 때와 같이 단시간 반복되거나 진동하는 장애라면, 미리 장애를 저지할 수 있으며, 와이퍼 모터를 진동하는 장애에 대해 역위상을 제어하는 것이 특히 바람직한 것으로 나타난다. 왜냐하면 와이퍼 블레이드의 규칙적인 움직임이 설정 궤적을 따라 이루어지기 때문이다.

본 방법이 액티브 조절단, 예컨대 진동-보상 조절기를 이용하여 실행되면 오래 지속되는 여러 주기적 장애가 잘 조절될 수 있다. 상기 진동-보상 조절기는 예컨대 신경 회로 및 퍼지 로직으로 구성됨으로써 적응 특성들이 얻어질 수 있다.

와이퍼 모터의 특성값, 특히 전류 Ⅰ가 액티브 조절단을 위한 조절 변수로 사용됨으로써 와이퍼 모터에 부가 센서의 필요성이 사라져 비용과 마모가 감소된다.

위치 신호가 액티브 조절단에 대한 조절 변수로 사용되면 많은 비용을 들이지 않고 최대의 정확성을 얻을 수 있다. 왜냐하면 최근의 와이퍼 모터는 흔히 위치 센서를 구비하기 때문이다. 그러나 위치 센서는 와이퍼 로드 자체에 장착될 수도 있다.

가속 센서를 와이퍼 암이나 와이퍼 로드에 장착하는 것도 가능하다. 상기 가속 센서는 제어 장치와 연결된다. 이러한 방법으로 정확한 조절이 달성될 수 있다.

와이퍼 블레이드의 진동에 전형적인 주파수를 통과시키도록 형성된 주파수 선택단을 구비한 제어 장치는, 특히 주파수 선택단이 대역 필터로 형성되면 보상될 장애에 대해 특징적이지 않은 주파수가 필터링될 수 있는 장점을 갖는다. 또한 대역 필터는 적합한 품질의 저렴한 대량 생산 제품으로서 구입할 수 있다.

다른 장점으로 위상 시프트 부재의 사용을 들 수 있다. 상기 위상 시프트 부재로 조절값의 위상이 액티브 조절단에 정확하게 세팅된다. 위상 시프트 부재 역시 저렴한 적합한 품질의 대량 제품을 사용하기 때문에 저역 패스 필터로 형성되는 것이 바람직하다.

위상 시프트 부재, 주파수 선택단, 개별화된 단위체와 같이 상기에 제시된 모든 부품군은 제어 장치 내의 소프트 웨어를 바탕으로 실현되는 것이 바람직하다.

도 1은 청구항 제 1항에 따른 본 발명에 따른 실행을 위한 윈도우 와이퍼 장치를 개략도로 도시한다. 와이퍼 블레이드(10)는 유리면(12)위에서 움직이고 모터 회전축(15)을 통한 와이퍼 모터(14)에 의해 작동된다. 상기 와이퍼 모터(14) 자체에 위치 센서(16)가 존재하고, 예컨대 공명 센서 또는 저항성 센서는 모터 회전축(15)의 위치에 대한 신호를 송출한다. 상기 위치 신호(17)는 제어 장치(18)에 의해 수신된다. 상기 제어 장치는 위치 조절기(20) 및 진동 보상단(22), 예컨대 액티브 조절단를 포함한다. 상기 진동 보상단(22)은 미분 유닛(24)과 주파수 선택단(26), 위상 시프트 부재(28)를 구비한다.

도 2에서는 와이퍼 블레이드(10)가 유리면 위로 진동하는 경우에, 모터의 속력 ω 이 3 개의 와이퍼 주기 동안의 시간 t 에 의해 도시된다. 신호는 유리면(12) 상의 와이퍼 블레이드(10)의 복귀 위치 사이에 왕복 운동으로부터 기인하는 진폭(A)의 대형 진동을 갖는다. 상기 진폭(A)은 위치 조절기(20)에 의해 제어된다.

그와 더불어 곡선은 더욱 높은 주파수와 더욱 낮은 진폭의 오버 슈트를 갖는다. 상기 오버 슈트는 와이퍼 블레이드의 진동으로부터 나타나며 윈도우 와이퍼 장치의 로드를 통해 와이퍼 모터(14)로 전달된다.

와이퍼 고무가 정지 마찰되면 마찰 모멘트가 상승하여 rpm 과 모터 속력이 감소한다. 따라서 상기 Stick 단계 동안 모터에 전류 수용이 상승한다.

Stick 의 단계, 즉 유리면에 접촉하는 와이퍼 고무(11)의 시간 간격을 최소화하기 위해서는 와이퍼 고무(14)의 전류 Ⅰ가 단시간 계속 상승되어야 한다.

다음에 발생하는 Slip 단계에서 와이퍼 고무(11)가 유리면(2)으로부터 떨어지면 저항하지 않는 탄성 에너지에 의해 와이퍼 블레이드(10)가 가속화된다. 따라서 모터에 rpm(n)은 높아진다.

이 순간에 시스템의 오버슈트를 줄이기 위해, 모터의 전류Ⅰ는 감소되어야 한다. 즉 시스템은 와이퍼 모터(14)에 의해 제동되어야 한다.

이를 위해, 와이퍼 모터(14)의 위치 신호는 장애를 조정하는 구성 요소로 역할을 하는 진동 보상단(22)에 공급된다. 신호를 향상시키기 위해 미분 유닛(24)에서 신호의 한 번 또는 여러번의 미분이 이루어진다. 원래 이것은 별 의미 없는 액티브 조절 기능을 위한 것이다. 그리고 나서 신호가 주파수 선택단(26)에 예컨대 대역 필터가 도입된다. 상기 대역 필터는 진동에 대한 전형적인 주파수를 변형 가능하게 하고, 특히 와이퍼 블레이드(11)의 복귀 위치 사이의 왕복 운동으로부터 도출된 진폭(A)을 필터링 한다. 다음으로 위치한 위상 시프트 부재(28)는 필터링된 신호의 위상을 상기 제시된 보상 특징에 상응하여 매칭하고 와이퍼 모터(14)의 입력 전류 Ⅰ를 적절하게 공급한다.

결과적으로 조절기(20)의 조절 변수로서 와이퍼 모터(14)의 입력 전류Ⅰ에는 진동 보상단(22)의 조절 변수가 공급된다.

위치 신호를 사용할 수 없으면 진동 상태는 와이퍼 모터(14)로부터 수신된 전류Ⅰ를 근거로 인식되고 보상된다. 상기 진동 상태는 도 2 에 나타나는 것과 유사한 상태를 갖는다.

진동 보상단(22)는 예컨대 액티브 조절단으로 형성될 수 있다. 조절단으로서 그러한 보상 조절기는 예컨대 독일 특허 공개 제 197 40 53 A1 호에 기술되어 있다. 상기 액티브 조절단은 주기적인 장애를 인식하고 보상할 수 있다.

또한 독일 특허 공개 제 98 45 674 호에 공지되어 있듯이, 가속 센서를 와이퍼 로드에 고정하는 것이 가능하며, 상기 센서의 신호는 진동 보상단(22)에 사용을 위해 제공될 수 있다. 이러한 방법으로 실시간으로 모터는 Stick-Slip-특성을 저지하도록 배치된다.

Claims (19)

1. 제어 장치(18)에 의해 제어되는 와이퍼 모터(14)에 의해 구동되며, 장애에 의해 그 규칙적인 설정 운동을 방해 받는, 유리면을 따라 움직이는 적어도 하나의 와이퍼 블레이드(10)을 구비하는 특히 자동차의 앞유리 창(12)을 와이핑 하기 위한 방법에 있어서,

   상기 장애가 액티브하게 저지되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장애가 단시간에 반복되거나 진동하는 장애인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 장애가 액티브 조절단에 의해 저지되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 액티브 조절단이 지능적 특성, 특히 퍼지 로직 또는 신경 회로망을 이용하는 것을 특징으로하는 방법.
5. 제 3항 또는 4항에 있어서, 상기 와이퍼 모터(14)의 특성값, 특히 위치 신호(17), 가속 신호 또는 와이퍼 모터에 의해 소비되는 전류Ⅰ가 액티브 조절을 위한 조절 변수로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항 내지 5항에 있어서, 상기 장애가 주파수 선택단에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항 내지 6항에 있어서, 저지 작용이 위상에 따라 이루어짐으로써 상기 저지 작용이 위상 시프트 부재(28)에 의해, 특히 저역 패스 필터에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 유리면(12)을 따라 움직이는 적어도 하나의 와이퍼 블레이드(10), 상기 적어도 하나의 와이퍼 블레이드(10)를 움직이는 적어도 하나의 와이퍼 모터(14), 상기 와이퍼 모터(14)를 제어하는 적어도 하나의 전자 제어 장치(18)를 포함하는, 특히 제 1항 내지 7항에 따른 본 방법을 실시하기 위한 윈도우 와이퍼 장치에 있어서, 상기 윈도우 와이퍼 장치가 적어도 하나의 장애를 보상하는 구성 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
9. 제 8항에 있어서, 제어 장치가 액티브 조절단를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 와이퍼 모터(14)의 특성값이 액티브 조절단용 조절 변수로 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 9항 또는 10항에 있어서, 상기 와이퍼 모터(14)에 의해 소비되는 전류 Ⅰ가 조절 변수로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 9항 내지 11항에 있어서, 상기 와이퍼 모터(14)의 위치 신호(17)가 조절 변수로 시용되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1항 내지 12항에 있어서, 상기 장애가 단시간 반복되거나 진동하는 장애임을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1항 내지 13항에 있어서, 상기 제어 장치(18)는 장애를 저지하도록 와이퍼 모터(14)를 제어하는 제어 장치(18)인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 1항 내지 14항에 있어서, 상기 제어 장치(10)는 적어도 하나의 주파수 선택단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 15항에 있어서, 상기 주파수 선택단(26)은 적어도 하나의 대역 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 1항 내지 16항에 있어서, 상기 제어 장치(18)가 적어도 하나의 위상 시프트 부재(28)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제 17항에 있어서, 상기 위상 시프트 부재(28)가 적어도 하나의 저역 패스 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 1항 내지 18항에 있어서, 장애를 보상하는 구성 요소(22)가 적어도 일부는 컴퓨터 유닛에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현되는 것을 특징으로 하는 장치.