KR20040068916A - 와이퍼 장치의 고정 방법 - Google Patents

와이퍼 장치의 고정 방법 Download PDF

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KR20040068916A
KR20040068916A KR10-2004-7000122A KR20047000122A KR20040068916A KR 20040068916 A KR20040068916 A KR 20040068916A KR 20047000122 A KR20047000122 A KR 20047000122A KR 20040068916 A KR20040068916 A KR 20040068916A
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KR
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fixing
fixing member
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wiper device
fastening
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KR10-2004-7000122A
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페터 칼쉬슈미트
마르끄-올리버 칼레
크리스티안 라이저
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 차체(20)에서 고무 탄성의 고정 부재(22)를 이용한 와이퍼 장치(10)의 고정에 관한 것으로서, 상기 고정 부재는 와이퍼 장치(10) 또는 차체(20)의 수용구(26)의 원주면에 끼워지며 및 관통구(28)에서 각 다른 부품의 고정핀(32) 상에 안착되며, 와이퍼 장치(10)와 차체(20) 사이의 결합이 특정한 축력(30)을 통해 차체(20)의 내측 방향으로 분리가 가능하다. 고정 부재(22)의 내측 및/또는 외측 원주면(36, 38)과 그 접촉하는 부품(10, 20, 32) 사이에서 고정 부재(22)의 축방향 초기응력을 통해 특정한 마찰력이 발생되는 것이 제안된다.

Description

와이퍼 장치의 고정 방법{FIXATION OF A WIPER SYSTEM}
차량용 와이퍼 장치는, 와이퍼 지지대가 관형 부재를 포함하는 경우에 소위 지지판 또는 판관으로도 불리는 와이퍼 지지대에 의해 차량의 차체에 고정된다. 이런 지지판은 와이퍼 모터와 이 와이퍼 모터에 조립되는 기어를 포함하는 와이퍼 구동장치를 지지하는 모터 지지판을 포함한다. 와이퍼의 구동축은, 베어링 하우징이 지지판의 단부에 고정되거나 형성되는 와이퍼 베어링에 지지된다. 지지판은, 베어링 하우징 및 지지판 및/또는 모터 지지판에 형성된 고정용 아일릿을 통해 볼트로 차체에 고정된다.
차체에서 돌출되는 구동축의 단부는 보행자와의 사고 시 심각한 상해 요인으로 작용한다. 유럽위원회의 규정(EC III/5021/96 EN)에서는 보행자와의 사고와 관련해 차량 본네트(bonnet) 구간의 와이퍼 장치에서의 최고 가속도값, 즉 두부상해기준을 규정한다. 차량 본네트가 구동축을 덮는 경우에도, 일반적인 와이퍼 장치는 상기 기준을 충족시킬 수 없는데, 그 이유는 구동축이 차량 본네트에 의해 덮히는 상태에서도, 특히 본네트 갭(gap)이 좁은 경우에는, 차량 본네트와 구동축 사이의간격이 충분히 크기 않기 때문이다.
축방향 충격하중(impact load) 시 구동축의 단부가 휘어지고 자신의 지지부에서 축방향으로, 즉 엔진실로 이동하도록 함으로써 상기 단점을 보완할 수 있다. EP 1 040 972 A2에서는, 구동축의 베어링 하우징이 탄성 부재를 통해 차체와 결합되며, 충격하중 시 고정부에서 분리가능한 와이퍼 장치의 고정 방법이 공지되어 있다. 상기 탄성 부재는 베어링 아일릿에서 베어링 하우징의 측방에 환형홈을 통해 헐거운 끼워맞춤식으로 고정된다. 탄성 부재는 쇼어 경도 60 내지 70의 합성수지를 포함하여 원추형의 개구를 갖는데, 이 개구에서 탄성 부재가, 상응하는 원추형 원주를 가지며, 차체에 고정된 핀에 안착된다. 또한 상기 핀은 핀의 종축에 대해 경사진 측면을 갖는 환형홈을 포함한다. 상응하는 돌출부를 통해 탄성 부재가 헐거운 끼워맞춤식으로 홈에 맞물린다. 축방향 충격하중 시 상기 돌출부가 환형홈에서 이탈되고 탄성 부재는 핀에서 분리되므로, 와이퍼 장치는 다른 부품에 접할 때까지 차체 방향으로 후퇴한다.
하나의 실시예에서는 탄성 부재가 직접 차체 개구에 배치되며, 이 차체판과 헐거운 끼워맞춤식으로 결합한다. 핀은 중공핀으로서 베어링 하우징에 견고하게 고정된다. 와이퍼의 구동축 구간에서 축방향으로 충격하중이 가해질 경우에는, 핀이 탄성 부재에서 압박되는데, 이때 탄성 부재가 에너지의 수용 하에서 압축되므로 베어링 하우징은 와이퍼와 접촉할 때까지 차체판에서 후퇴할 수 있다. 상기 양측 실시예 형태에서 분리에 필요한 힘은 핀의 기하학적 형상 및 사용된 탄성 부재에 따라 변한다.
DE 198 33 158 A1에는 판관의 고정 방법이 공지되어 있다. 상기 문헌에서는 고무 탄성의 분리 부재가 고정구 구간에서 판관의 내측 윤곽에 적응된다. 상기 분리 부재는 돌출 간격만큼 고정구의 개구에서 돌출되며 양측 축방향에서 개구의 내측을 덮는다. 이 돌출 간격 및 피개(covering)로 인해 분리 부재가 축방향 및 방사상 방향에서 헐거운 끼워맞춤에 의해 고정된다. 분리 부재로 가해지는 고정 볼트의 조임력을 제한하기 위해, 간격유지용 슬리브(spacer sleeve)가 분리 부재에 삽입된다. 사전에 설정된 초기응력 경로의 후단에서 간격유지용 슬리브가 정면에 접하고, 볼트의 힘(bolt force)이 의도된 초기응력을 초과할 때까지, 볼트의 힘을 전달한다.
본 발명은, 특허 청구항 제1항의 전제부에 따른 와이퍼 장치의 고정 방법에 관한 것이다.
도 1은 와이퍼 장치의 지지판에 대한 사시도이며,
도 2는 조립된 상태의 와이퍼 장치의 고정 아일릿에 대한 단면도이고,
도 3 및 도 4는 도 2에 대한 변형을 나타내는 도면이며,
도 5 내지 도 7은 고정 부재에 대한 변형을 나타낸 도면이고,
도 8 내지 도 11은 도 2에 대한 변형을 나타내는 도면이다.
본 발명에서는, 고정 부재의 축방향 초기응력을 통해 접촉하는 부품과 고정 부재의 내측 및/또는 외측 원주면 사이에서 특정한 마찰력이 발생된다. 또한 예를 들어 접촉하는 부품을 형성하는, 와이퍼 장치의 지지판이 정상 운전 상태에서 안정적으로 차체에 고정되도록, 마찰력이 결정된다. 단, 충돌 시 특정한 마찰력을 초과하는, 축방향으로 작용하는 힘이 와이퍼 장치에 가해지는 경우에만, 차체와 지지판 사이의 결합이 분리된다. 와이퍼 장치는, 차량 밖에서의 인명 상해 위험 방지에 관한 규정에 상응하게 차체의 내측 방향으로 이동한다. 마찰력 및 충돌 방향의 역방향으로 작용하는 힘은 초기응력의 크기 조절을 통해 매우 정확하게 결정될 수 있다.
와이퍼 장치의 고정을 위해 인증된 원칙이 적용되므로, 고정점은 와이퍼 장치 및 차체에 유지될 수 있고 재설계가 필요치 않다. 고무 탄성 재질의 진동억제성 고정 부재의 외측 원주면은, 일반적으로 지지판의 고정용 아일릿에 의해 형성되는 수용구 내에 안착된다. 상기 고정 부재는, 고정핀 상에 안착되는 중앙 관통구를 갖는다. 고정핀은 차체에 견고하게 결합한다. 하지만 수용구를 차체에 배치하고 고정핀을 와이퍼 장치에 배치하는 방법도 가능하다. 조립 시 고정 부재는 축방향으로 압박되는데, 이렇게 함으로써 고정 부재의 직경이 증가하고 고정 부재가 수용구 또는 핀에 지지된다. 접촉면에서 초기응력은, 마찰력을 초과하는 축방향의 힘이 발생할 때까지 와이퍼 장치를 차체에 고정하는 특정한 마찰력을 발생시킨다. 마찰력의 크기는 주로 초기응력 경로, 고정 부재의 재료 특성, 고정 부재의 기하학적 형태, 고정 부재의 체적 및 자유 표면(free surface)에 대한 감싸진 표면, 즉 손실면 (lost surface)의 비율에 따라 결정된다.
본 발명의 한 실시예에서는, 다른 영향요소가 동일하게 유지되는 조건에서 마찰력이, 예를 들어 간격유지용 슬리브와 같은 스톱퍼(stopper)에 의해 제한되는 초기응력 경로를 통해 결정된다. 또한 접촉하는 면은 고정 부재, 고정 아일릿 및 핀 사이에서 한 방향에서 원통형 또는 원추형으로 진행할 수 있다. 원통형 형태에서는 초기응력이 축방향 힘의 성분이 포함되지 않은 압착력을 발생시키고, 반면에 상기 면이 원추형 형태인 경우에는 초기응력이 각 원추의 방향에 따라서 축방향으로 작용하는 힘의 성분 또는 그 역방향으로 작용하는 힘의 성분을 발생시켜, 이에 의해 고정 상태의 분리를 위해 필요한 축력이 증가되거나 감소한다. 또한 마찰력으로 달성된 억지 끼워맞춤식(force fit) 결합부는, 예를 들어 고정 부재 또는 핀 또는 고정 아일릿에서 각 다른 접촉 부품에 맞물리는 복수의 고정돌기 형태의 헐거운 끼워맞춤부를 통해 보강될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 고정 부재가 차체에 부착된 고정핀의 단부에 배치되며 중앙 구간에서 환형홈을 갖는다. 상기 고정 부재는 지지판의 원통형 수용구를 통해 형성되는 접촉면에서 홈 기저부를 통해 축력의 방향에서 지지된다. 상기 접촉면의 직경이 환형홈의 내경보다 작으므로, 이 구간에서 고정 부재와 지지판 사이에는 마찰력이 존재한다. 마찬가지로 이 마찰력은 고정 부재의 마찰계수 및 체적, 및 고정 부재의 축방향 초기응력을 제한하는 중앙의 슬리브에 의해 결정된다.
본 발명의 다른 한 실시예에서는, 고정 부재 하단에 고정 디스크가 배치된다. 이 고정 디스크를 통해 고정 부재의 자유 표면이 변경될 수 있다. 상기 고정 디스크는, 합목적적으로 허용 축력이 초과할 경우에 절단되는 목표 파괴점을 갖는다. 바람직하게도 이 목표 파괴점은 고정핀과 동일한 직경을 가지므로, 고정 부재가 축방향으로 휘어질 수 있다. 따라서 고정 부재의 감싸진 표면 및 마찬가지로 축력의 영향 하에서 분리되는 마찰 결합부에서의 압착력이 감소한다. 와이퍼 장치 분리 후에 고정핀이 고정 부재와의 결합 상태를 유지하고 위험하게 상단으로 돌출되므로, 이런 고정 방법은 물론 가능한 충돌 구간 밖에서만 사용할 수 있다. 고정핀이 지지판에 배치되고 축력 작용 후에 수용구를 관통해서 차체의 내부 공간으로 미끄러지는 경우에는, 고정점도 충돌 구간에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 고정 부재가 탄성 변형이 가능한 중공형 중앙부를 포함한다. 축력 작용 시 상기 고정 부재는, 예를 들어 헐거운 끼워맞춤 결합또는 억지 끼워맞춤 결합이 분리되기 전에, 우선 중앙부에서 휘어진다. 따라서 충격은 부드럽게 완충되며, 충격 에너지의 일부가 소멸된다. 또한 바람직하게도 고정 부재는 작은 축력을 수용하는데, 이런 경우에는 와이퍼 장치와의 결합이 분리되지 않는다.
본 발명의 모든 실시예는 간단하게 저비용으로 조립이 가능하다. 또한 분리된 부품이 다만 다시 새로이 조립될 수 있으므로 보행자와의 충돌 후에 와이퍼 장치의 유지 보수가 간단하다.
다른 이점은 다음의 도면을 통해 설명된다. 도면에는 본 발명의 실시예가 도시된다. 도면, 설명 및 청구항은 조합된 복수 특징을 포함한다. 당업자라면 이 특징들을 목적에 맞게 개별적으로 판별할 수 있으며 이들 특징을 교묘한 다른 조합으로 통합할 수 있을 것이다.
와이퍼 장치의 지지판(plate)(10)은 모터 지지판(motor plate)(12) 및 판관 (plate pipe)(14)을 포함한다(도 1). 모터 지지판(12)은 도면에 도시되지 않은 와이퍼 구동장치를 지지하는 반면, 판관(14)의 단부에는 와이퍼 베어링(wiper bearing)(16)이 배치된다. 와이퍼 베어링(16)의 하우징(housing) 및 모터 지지판 (12)에 형성된 고정용 아일릿(fixing eyelet)(18)을 통해 지지판(10)이 차체(20)에 고정된다. 고정용 아일릿(18)은, 지지판(10)과 차체(20) 사이의 진동을 동시에 억제하는 기능을 하는 고무탄성의 고정 부재(22)를 위한 수용구(26)를 갖는다(도 2).
상기 고정 부재(22)는 고정핀(32)을 위한 중앙 관통구(28)를 갖는다. 상기 고정핀은 일측 단부에서 고정 부재(22)의 정면(40)에 형성된 칼라(collar)(56)에 의해 지지되는 반면, 다른 단부에서는 너트(58)를 통해 차체(20)에 고정된다. 고정핀(32)과 고정 부재(22) 사이에는 슬리브(sleeve)(34)가 배치되는데, 이 슬리브는, 볼트 체결부가 사전에 설정된 초기응력 경로로 차체(20)의 정면에 접하는 경우에 볼트 체결부의 조임력을 제한한다.
조립된 상태에서는 고정 부재(22)가 압축되며, 내측 원주면(36)을 통해 슬리브(34)와 접하고 외측 원주면(38)을 통해 지지판(10)의 수용구(26) 윤곽에 접한다. 축방향의 초기응력으로 인해 고정 부재(22)의 둘레가 확대되므로, 접촉면 사이에는 지지판(10)을 차체에 고정하는 압착력 및 마찰력이 발생한다. 충돌 시 마찰력의 값을 초과하는 축력(30)이 발생하면, 지지판(10)이 고정 부재(22)에서 분리된다.
마찰력은, 충돌로 인한 인명 손상이 발생하지 않도록, 자신의 영향 변수를 통해 조절된다. 도 2에 따른 실시예에서 고정 부재는 원통형으로 진행하는 내측 원주면(36) 및 외측 원주면(38)을 갖는다. 초기응력으로 형성된 압착력이 상기 원주면에 수직으로 가해지므로, 축력의 방향으로는 어떤 힘성분(force component)도 발생하지 않는다. 또한 정면(40) 구간에서 수용구(26)는, 고정 부재(22)에 맞물리고 마찰력을 증대시키는 헐거운 끼워맞춤부(positive fit)를 형성하는 고정 돌기(60)를 갖는다. 고정 부재(22)의 성형된 칼라(62)는 지지판(10)을 정면에서 차체(20)의 진동을 억제하는 기능을 한다.
또한 외측 원주면(38)이 원추형으로 진행할 수 있는데, 이 경우에는 직경이 차체(20)의 방향으로 증가하거나(도 3) 또는 감소한다(도 4). 초기응력에 의해 테이퍼 각도(taper angle)에 상응하는 축방향의 힘성분이 발생하는데, 고정력을 억제하거나 또는 고정력을 보강한다. 또한 예들 들어 라운딩된 돌출부 형태(도 5) 또는 각진 홈의 형태와 같은 상이한 형태의 고정 돌기(60)가 사용될 수 있다. 또한 정면 (40) 구간에서 고정 부재(22)는 원뿔대형(truncated cone)으로 형성될 수 있다(도 6 및 도 7). 제공되는 공간 및 요건에 맞게 마찰력을 가능한 한 정확하게 조절하기 위해서 형태를 임의로 조합할 수 있다.
도 8에 따른 실시예에서 고정 부재(22)는, 접촉면(44)에서 축력(30)의 방향으로 지지되는 환형홈(ring groove)(42)을 갖는다. 따라서 지지판(10)과 고정 부재 (22) 사이에는 마찰력이 발생하며, 접촉면(44)의 직경은 환형홈(42)의 내경보다 작다. 상기 실시예에서는 마찰력의 크기가 고정 부재(22)의 체적 및 마찰계수 뿐만 아니라 직경 차이를 통해 결정된다. 고정 부재(22)는 고정핀(32)의 단부에 배치되며, 목표 파괴점(target breaking point)을 갖는 고정 디스크(rest disc)(46)에 추가적으로 지지된다. 축력(30)이 허용값을 초과하는 경우에는 지지판(10)이 환형홈 (42)에서 이탈된다. 또한 이와 동시에 고정 디스크(46)가 목표 파괴점에서 절단되며 지지판(10)은 고정핀(32)을 따라 차체(20)의 내부 공간으로 미끄러진다. 이 상태에서 상기 지지판(10)의 위치는 도 8의 점선으로 표시된다. 고정핀(32)은 고정 부재(22)를 통해 위치가 고정되며 상단으로 돌출된다. 따라서 가능한 충돌 구간 밖에 인원이 배치되는 것이 바람직하다.
상기 실시예에 대한 대안적 실시예가 도 9에 도시되어 있다. 이 대안적 실시예에서는 고정핀(32)이 지지판(10)에 고정되며 차체(20)의 대향측 단부에서 환형홈 (42)을 포함하는 고정 부재(22)를 갖는다. 상기 고정 부재는 홈 기저부(54)를 통해 접촉면(44)에 지지되는데, 이 접촉면은 원통형 수용구(26)를 통해 차체(20)에 형성된다. 축력(30)이 고정력보다 클 경우에는, 차체판(20)이 환형홈(42)에서 분리되며 고정핀(32)은, 지지판(10)의 접촉 부품이 차체(20)에 접할 때까지 수용구(26)로 미끄러진다. 이때 지지판은 표시된 방향(48)으로 이동하여, 점선으로 표시된 위치에 배치되고, 고정 부재(22)가 수용구에서 압박된다.
도 10은 다른 실시예를 도시하며, 이 실시예에서는 고정 부재(22)가 일측 단부에서 원뿔대형의 클램프 결합(50)을 통해 지지판(10)과 결합하는 반면, 다른 단부는 이미 전술된 환형홈(42)을 갖는다. 양측 단부는, 중공을 가지며 탄성 변형이 가능한 중앙부(52)를 통해 결합한다. 상기 중앙부는 자신의 탄성을 통해 우선 축방향 힘을 수용한다. 축력(30)이 계속 증가하는 경우에는, 특정한 축력(30) 값에서 고정 부재(22)가 차체(20)에서 분리될 때까지, 중앙부가 점점 더 휘어지며, 방향 (48)의 역방향으로 차체에 대해 상대적으로 이동하는데, 이 이동된 위치는 도면에서 점선으로 표시된다.
상기 중앙부(52)가 중앙 슬리브(34)와 조합되고, 환형홈(42)도 고정 부재 (22)의 중앙에 배치되는 경우에는, 다른 실시예의 형태가 나타난다(도 11). 정면 (40) 구간에서 상기 고정 부재(22)는, 서로 조여지는 원뿔대형의 단부를 갖는다. 축방향의 초기응력으로 인해 고정 부재(22)의 중앙부(52)가 외측으로 아치 모양으로 휘어지고, 홈 기저부(54)는 수용구(26)의 접촉면(44)에 대항하여 압박되며, 정면(40) 구간에서 단부가 슬리브(34)의 방사상으로 지지된다. 특정한 값의 축력(30)이 작용한 후에 고정 부재(22)가, 지지판(10) 또는 차체(20)에 의해 형성될 수 있는 수용구(26)로 미끄러진다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 차량용 와이퍼 장치에 이용가능하다.

Claims (12)

  1. 고무 탄성의 고정 부재(22)를 이용하여 와이퍼 장치(10)를 차체(20)에 고정시키는 고정 방법로서, 상기 고정 부재(22)가 상기 와이퍼 장치(10) 또는 상기 차체(20)의 수용구(26)의 원주면 및 관통구(28)에서 각 다른 부품의 고정핀(32) 상에 안착되며, 여기서 상기 와이퍼 장치(10)와 상기 차체(20) 사이의 결합이 특정한 축력(30)을 통해 상기 차체(20)의 내측 방향으로 분리 가능한, 고정 방법에 있어서,
    상기 고정 부재(22)의 내측 및/또는 외측 원주면(36, 38)과 상기 접촉하는 부품(10, 20, 32) 사이에서 상기 고정 부재(22)의 축방향 초기응력을 통해 특정한 마찰력이 발생되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 조립 시 상기 고정 부재(22)의 축방향 변형을 제한하는 스톱퍼가 장착되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스톱퍼가, 상기 고정핀(32)을 감싸는 슬리브(34)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)가 원추형의 내측 또는 외측 원주면(36, 38)을 통해 상응하게 형성된 수용구(26) 내에 또는 상응한 고정핀(32) 상에 안착하는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원주면(36, 38)이 거의 원통형으로 진행하는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)가 억지 끼워맞춤에 추가적으로 축방향으로 작용하는 헐거운 끼워맞춤을 통해 수용구(26) 내에서 또는 고정핀(32) 상에서 고정되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)의 단부가 원뿔대형의 정면(40)을 갖는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)가 환형홈(42)을 가지며, 직경이 환형홈(42)의 내경보다 작은 접촉면(44)에서 축력(30)의 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)가 허용 축력(30)에 상응하는 목표 파괴점을 갖는 접촉판(46)에서 축력(30)의 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이퍼 장치가 상기 차체(20)의 차체판의 외부에서 고정핀(32)을 통해 고정되며, 상기 고정핀(32)이 최대 축력(30) 발생 시 차체(20)의 내부 공간으로 삽입되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)가 일측 단부에서 원뿔대형의 클램프 결합(50)을 통해 와이퍼 장치(10)와 결합하며 탄성 변형이 가능한 중공형 중앙부(52)를 통해, 헐거운 끼워맞춤식으로 수용구(26)의 환형홈(42)에 안착된 다른 단부와 결합되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(22)가 중앙부(52)에서 환형홈(42) 및 원뿔대형의 정면(40)을 가지며, 여기서 상기 중앙부(52)가 초기응력으로 인해 외측으로 아치 모양으로 휘어지므로 홈 기저부(54)가 접촉면 (44)에 대항하여 압착되고, 단부가 정면(40)의 구간에서 슬리브(34)에 지지되는 것을 특징으로 하는, 고정 방법.
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