KR20150110274A - 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치는, 와이퍼 모터 및 웜 기어 모듈이 결합된 구동 장치가 고정되는 프레임; 상기 구동 장치를 중심으로 프레임의 양단부에 결합되며 와이퍼 암이 결합되는 피벗 축을 회전 가능하게 수용한 한 쌍의 피벗 홀더; 상기 웜 기어 모듈의 출력축에 일단부가 결합되어 그 출력축과 일체로 회전하는 크랭크 부재; 상기 크랭크 부재와 상기 피벗 축을 연결하여 상기 크랭크 부재의 회전 운동을 상기 피벗 축의 왕복 회전운동으로 변환하는 링크 기구;를 포함하는 차량용 와이퍼 장치에 있어서, 상기 프레임은, 상기 구동 장치가 고정되는 중공의 직선 파이프 형상인 고정부; 상기 고정부로부터 연장되며, 상기 고정부의 일단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공된 제1밴딩부; 및 상기 고정부로부터 연장되며, 상기 고정부의 타단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공된 제2밴딩부;를 포함하고, 상기 고정부, 상기 제1밴딩부 및 상기 제2밴딩부는 동일 평면인 기준면 상에 위치하며, 상기 피벗 축을 상기 기준면 상에 투영할 때, 상기 제1밴딩부의 연장선과 교차하는 점을 제1교차점이라 하며, 상기 제2밴딩부의 연장선과 교차하는 점을 제2교차점이라 할 때, 상기 고정부의 중심선 양단부와 상기 제1교차점 및 상기 제2교차점을 연결함으로써 이루어지는 도형인 가동 범위는 아래의 변이 위의 변 보다 길이가 짧은 사각형인 것을 특징으로 한다.

Description

보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치{Wiper motor apparatus provided with shock absorbing structure for pedestrian protection}

본 발명은 차량용 와이퍼 모터 장치에 관한 것이다.

자동차의 와이퍼는 비나 눈이 올 때 운전자의 시계가 방해되는 것을 막기 위하여 윈드실드 글라스를 닦아내는 역할을 하는 장치다. 특히, 해치 백 또는 왜건과 같은 자동차에는 윈드실드 글라스를 닦아내기 위한 와이퍼뿐만 아니라 백 도어에도 리어 글라스의 이물질을 닦아내기 위한 리어 와이퍼가 장착되어 있다.

특히, 자동차의 전면 유리(windshield glass)를 닦기 위한 와이퍼 장치는 와이퍼 블레이드를 구비한 와이퍼 암 부와, 그 와이퍼 암을 왕복회전 구동하기 위한 구동 장치로서 와이퍼 모터 장치를 포함한다.

상기 와이퍼 모터 장치는 전기에 의해 회전 구동력을 발생하는 와이퍼 모터와, 그 와이퍼 모터의 회전의 토크를 증대하는 윔 기어 모듈과, 상기 웜 기어 모듈에 의해 왕복 회전 운동을 하도록 유도하는 링크 기구를 포함한다. 이와 같은 와이퍼 모터 장치는 자동차의 전면 유리 하단과 후드 패널이 만나는 부위에 설치된다. 특히 후드 패널의 하부에 상기 와이퍼 모터 장치가 고정 설치된다.

최근 들어 보행자가 차량과 충돌할 때 그 보행자의 안전을 최대한 보호하기 위한 구조가 개발되고 있다. 차량용 와이퍼 모터 장치는 비교적 무거운 구조물이며, 구성되는 요소들도 단단한 금속성 물질로 이루어지므로 보행자의 머리가 차량의 후드 패널에 충돌할 때 그 보행자의 머리에 심각한 손상을 초래할 수 있다.

따라서, 와이퍼 모터 장치에도 보행자 충돌시 그 보행자를 보호할 수 있는 완충 구조가 필요하다. 이와 같은 필요성에 의해 종래에는 와이퍼 모터가 프레임의 상측에 위치하도록 구성하였으나, 한국등록특허 제0903081호에 개시된 바와 같이 와이퍼 모터를 프레임의 하측에 배치하도록 구성한 와이퍼 장치가 개발되었다.

그런데, 상기 한국등록특허와 같은 구조는 프레임 구조물로써 고가이고 성형이 어려운 알루미늄 다이캐스팅 구조가 채용되어 있기 때문에, 무겁고 제조 원가가 비싼 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 보행자 충돌시 완충할 수 있는 구조가 구비되며, 구조가 간단하고 제조 원가가 저렴한 차량용 와이퍼 모터 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치는, 와이퍼 모터 및 웜 기어 모듈이 결합된 구동 장치가 고정되는 프레임;

상기 구동 장치를 중심으로 프레임의 양단부에 결합되며 와이퍼 암이 결합되는 피벗 축을 회전 가능하게 수용한 한 쌍의 피벗 홀더;

상기 웜 기어 모듈의 출력축에 일단부가 결합되어 그 출력축과 일체로 회전하는 크랭크 부재;

상기 크랭크 부재와 상기 피벗 축을 연결하여 상기 크랭크 부재의 회전 운동을 상기 피벗 축의 왕복 회전운동으로 변환하는 링크 기구;를 포함하는 차량용 와이퍼 장치에 있어서,

상기 프레임은,

상기 구동 장치가 고정되는 중공의 직선 파이프 형상인 고정부;

상기 고정부로부터 연장되며, 상기 고정부의 일단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공된 제1밴딩부; 및

상기 고정부로부터 연장되며, 상기 고정부의 타단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공된 제2밴딩부;를 포함하고,

상기 고정부, 상기 제1밴딩부 및 상기 제2밴딩부는 동일 평면인 기준면 상에 위치하며,

상기 피벗 축을 상기 기준면 상에 투영할 때, 상기 제1밴딩부의 연장선과 교차하는 점을 제1교차점이라 하며, 상기 제2밴딩부의 연장선과 교차하는 점을 제2교차점이라 할 때,

상기 고정부의 중심선 양단부와 상기 제1교차점 및 상기 제2교차점을 연결함으로써 이루어지는 도형인 역사다리꼴의 아래의 변이 위의 변 보다 길이가 짧은 사각형인 점에 특징이 있다.

상기 크랭크 부재의 회전 궤적은 상기 역사다리꼴을 구성하는 사각형을 상기 기준면에 수직인 방향으로 연장하여 이루어진 입체 공간에서 상면과 하면 사이를 벗어나지 않도록 설치된 것이 바람직하다.

상기 프레임은 탄소강 또는 스테인리스 강으로 제조된 것이 바람직하다.

상기 프레임은 하나의 직선형 중공 파이프를 굽힘 가공하여 상기 고정부, 상기 제1밴딩부 및 상기 제2밴딩부를 형성한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치는, 와이퍼 모터가 프레임의 고정부 하측에 배치되어 보행자 충돌시 완충 효과가 현저하며, 상기 프레임은 중공의 파이프를 굽힘 가공하여 동일 평면상에 제1밴딩부와 제2밴딩부 및 고정부를 형성하므로 제조가 용이하여 제조 비용이 현저히 저렴하며, 종래의 알루미늄 다이캐스팅 구조에 비하여 가벼운 장점이 있다. 또한, 크랭크 부재의 회전 궤적이 지정된 범위 내에서 형성되므로 보행자 충돌시 충격 흡수 공간이 잘 확보될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 와이퍼 모터 장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 와이퍼 모터 장치를 기준면 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 "Z" 방향에서 본 도면이다.
도 4는 보행자가 차량의 전면에 충돌할 때의 인체의 거동을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 와이퍼 모터 장치가 차량에 설치된 상태에서 보행자의 머리가 차량의 후드 패널에 충돌할 때 충격 흡수 공간을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 와이퍼 모터 장치의 개략적 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 차량용 와이퍼 모터 장치를 기준면 방향에서 본 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 "Z" 방향에서 본 도면이다. 도 4는 보행자가 차량의 전면에 충돌할 때의 인체의 거동을 보여주는 도면이다. 도 5는 도 1에 도시된 와이퍼 모터 장치가 차량에 설치된 상태에서 보행자의 머리가 차량의 후드 패널에 충돌할 때 충격 흡수 공간을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치(10, 이하 "와이퍼 모터 장치"라 함)는 와이퍼 모터(20)와, 웜 기어 모듈(30)과, 프레임(40)과, 피벗 축(51)과, 피벗 홀더(52)와, 크랭크 부재(32)와, 링크 기구(60)를 포함한다.

상기 와이퍼 모터(20)는 전기적 에너지를 회전 운동 에너지로 변환하는 장치이다. 상기 와이퍼 모터(20)는 일반적으로 직류 모터를 사용한다. 상기 와이퍼 모터(20)는 공지된 종래의 모터 구조를 채용할 수 있으므로 상세한 서술은 생략한다.

상기 웜 기어 모듈(30)은 하우징 내부에 상기 와이퍼 모터(20)의 회전축의 단부에 구비된 웜 기어와 그 웜 기어에 결합되어 회전하는 워엄 휠을 포함한다. 상기 웜 기어 모듈(30)은 상기 와이퍼 모터(20)의 회전축의 토크를 증대하며 회전 방향을 바꾸는 작용을 한다. 상기 웜 기어 모듈(30)은 종래의 웜 기어 모듈을 채용할 수 있으므로 상세한 서술은 생략한다.

상기 와이퍼 모터(20)와 상기 웜 기어 모듈(30)은 서브 조립되어 구동장치를 구성한다.

상기 프레임(40)은 본 발명에서 매우 주요한 작용 효과를 구현하는 구성 요소이다. 상기 프레임(40)은 고정부(42)와, 제1밴딩부(44)와, 제2밴딩부(46)를 포함한다.

상기 고정부(42)는 중공의 직선형 막대 형상의 부재이다. 상기 고정부(42)의 일부는 평면이 형성되도록 가공된다. 상기 고정부(42)에는 상기 와이퍼 모터(20)와 상기 웜 기어 모듈(30)이 결합된 조립체가 고정된다. 상기 고정부(42)에는 예컨대 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 위치에서 볼트와 같은 체결수단을 사용하여 상기 구동 장치가 고정된다.

상기 제1밴딩부(44)는 상기 고정부(42)로 연장 형성된다. 상기 제1밴딩부(44)는 상기 고정부의 일단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공됨으로써 형성된다.

상기 제2밴딩부(46)는 상기 고정부로부터 연장 형성된다, 상기 제2밴딩부(46)는 상기 고정부(42)의 타단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공됨으로써 형성된다.

상기 고정부(42), 상기 제1밴딩부(44) 및 상기 제2밴딩부(46)는 동일 평면에 존재하도록 가공된다. 상기 고정부(42)와 상기 제1밴딩부(44)와 상기 제2밴딩부(46)가 존재하는 평면을 "기준면"이라 칭하기로 한다.

상기 프레임(40)은 하나의 직선형 중공 파이프를 굽힘 가공하여 상기 고정부(42), 상기 제1밴딩부(44) 및 상기 제2밴딩부(46)를 형성할 수 있다. 따라서 이 경우에는 상기 프레임(40)은 하나의 일체화된 구조물로 형성된다. 상기 프레임(40)은 원형의 중공 파이프를 사용하여 가공할 수 있다. 상기 프레임(40)의 소재로는 예컨대 탄소강 또는 스테인리스 강이 채용될 수 있다.

상기 피벗 축(51)은 상기 구동 장치를 중심으로 프레임의 양 단부 측에 결합된다. 상기 피벗 축(51)은 후술하는 링크 기구(60)에 의해 상기 웜 기어 모듈(30)의 출력축(34)의 회전운동을 왕복 회전 운동으로 변환된다. 상기 피벗 축(51)에는 와이퍼 암(미도시)이 결합된다.

상기 피벗 홀더(52)는 상기 피벗 축(51)을 회전 가능하게 수용하는 부재이다. 상기 피벗 홀더(52)는 알루미늄 다이캐스팅에 의해 제조될 수 있는 구조물이다. 상기 피벗 홀더(52)는 실질적으로 상기 제1밴딩부(44) 또는 상기 제2밴딩부(46)의 단부에 결합된다.

상기 피벗 홀더(52), 상기 프레임(40) 및 상기 구동 장치는 차량을 구성하는 차체에 실질적으로 고정 설치된다.

상기 크랭크 부재(32)는 상기 웜 기어 모듈(30)의 출력축에 일단부가 결합된다. 상기 크랭크 부재(32)는 막대 형태의 구조물로서 상기 출력축과 일체로 회전한다.

상기 링크 기구(60)는 상기 크랭크 부재(32)와 상기 피벗 축(51)을 연결하여 상기 크랭크 부재(32)의 회전 운동을 상기 피벗 축(51)의 왕복 회전운동으로 변환하는 링크 구조물이다. 상기 링크 기구(60)는 복수의 부재로 구성된다. 즉, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 링크 기구(60)는 제1로드(61)와, 제2로드(62)와, 제1레버(63)와, 제2레버(64)를 포함한다. 상기 제1로드(61)는 상기 크랭크 부재(32)에 일단부가 회전가능하게 결합되고, 상기 제1레버(63)를 통해 하나의 피벗 축(51)의 하부에 결합된다. 상기 제2로드(62)는 상기 제1레버(63)의 하부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2레버(64)를 매개로 다른 하나의 피벗 축(51)에 결합된다. 이와 같은 링크 기구(60)의 구성은 종래의 링크 기구와 대동소이하다.

상기 크랭크 부재(32)의 회전 궤적은 일정한 범위를 벗어나지 않도록 구성된다. 특히, 상기 크랭크 부재(32)의 회전 궤적은 상기 웜 기어 모듈(30)의 출력축의 길이 방향으로 일정한 높이를 벗어나지 않도록 구성된다. 이하에서는 크랭크 부재(32)의 회전 궤적을 구체적으로 제한하는 구성을 서술하기로 한다.

하나의 피벗 축(51)을 상기 기준면(R) 상에 투영할 때, 상기 제1밴딩부(44)의 연장선과 교차하는 점을 제1교차점(71)이라 정의한다. 한편, 다른 피벗 축(51)을 상기 기준면(R) 상에 투영할 때, 상기 제2밴딩부(46)의 연장선과 교차하는 점을 제2교차점(72)이라 정의한다.

상기 고정부(42)의 중심선 양단부와 상기 제1교차점(71) 및 상기 제2교차점(72)을 연결함으로써 역사다리꼴 도형이 상기 기준면(R) 상에 구성된다. 상기 역사다리꼴 도형의 아래의 변이 위의 변 보다 길이가 짧은 사각형인 것을 역사다리꼴 도형으로 명명하였다. 상기 역사다리꼴 도형은 상기 기준면(R) 상에 위치함은 상술한 바로부터 용이하게 이해될 수 있다. 또한, 상기 기준면(R)은 상기 웜 기어 모듈(30)의 출력축(34)과 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 크랭크 부재(32)의 회전 궤적은 상기 역사다리꼴을 구성하는 사각형을 상기 기준면(R)에 수직인 방향으로 연장하여 이루어진 입체 공간에서 상면과 하면 사이를 벗어나지 않도록 설치되는 것이 바람직하다.

이하 상술한 바와 같이 구성된 본 실시 예의 와이퍼 모터 장치(10)의 작용을 그 와이퍼 모터 장치(10)를 차체에 조립된 상태에서 설명하기로 한다.

상기 와이퍼 모터 장치(10)는 상기 한 쌍의 피벗 홀더(52)에 각각 구비된 마운트부 및 웜 기어 모듈(30)에 구비된 또 다른 마운트부를 차체 패널(110)에 고정한다. 이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 와이퍼 모터 장치(10)는 차체 패널(110)에 고정된다. 또한, 상기 와이퍼 모터 장치(10)는 차량의 엔진 룸(engine room)을 커버하는 후드 패널(100)에 의해 상부가 커버 된다. 이와 같이 설치된 와이퍼 모터 장치(10)를 구비한 차량에 보행자가 충돌할 때 보행자의 거동을 도 4에 보여준다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 차량의 전면에 충돌한 보행자의 머리는 후드 패널(100)의 후단부에 충돌한다. 이 과정에서 보행자의 머리가 후드 패널(100)에 충돌하면 그 후드 패널(100)은 소성 변형이 일어나면서 충격을 흡수한다. 또한 이 과정에서 상기 크랭크 부재(32)의 상부 측과 상기 피벗 축(51) 사이에 충격 흡수를 위한 빈 공간인 충격 흡수 공간(S)이 형성된다. 따라서, 보행자의 머리가 와이퍼 모터 장치(10) 부근에 충돌하는 경우에도 상기 충격 흡수 공간(S)에 의해 상기 후드 패널(100)이 소성 변형될 수 있는 공간을 확보함으로써 보행자를 보호할 수 있다. 한편, 상기 피벗 축(51)을 수용하고 있는 피벗 홀더(52)는 일정한 크기의 충격이 가해질 경우 부러질 수 있도록 된 구조를 구비함으로써 보행자의 머리 손상을 방지할 수 있다.

이와 같은 구조를 구비한 상기 와이퍼 모터 장치는, 와이퍼 모터가 프레임의 고정부 하측에 배치되어 보행자 충돌시 완충 효과가 현저하며, 상기 프레임은 중공의 파이프를 굽힘 가공하여 동일 평면상에 제1밴딩부와 제2밴딩부 및 고정부를 형성하므로 제조가 용이하여 제조 비용이 현저히 저렴하며, 종래의 알루미늄 다이캐스팅 구조에 비하여 가벼운 장점이 있다. 또한, 크랭크 부재의 회전 궤적이 지정된 범위 내에서 형성되므로 보행자 충돌시 충격 흡수 공간이 잘 확보될 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 차량용 와이퍼 모터 장치
20 : 와이퍼 모터
30 : 웜 기어 모듈
32 : 크랭크 부재
40 : 프레임
42 : 고정부
44 : 제1밴딩부
46 : 제2밴딩부
51 : 피벗 축
52 : 피벗 홀더
60 : 링크 기구
61 : 제1로드
62 : 제2로드
63 : 제1레버
64 : 제2레버
71 : 제1교차점
72 : 제2교차점
100 : 후드 패널
110 : 차체 패널
R : 기준면
S : 충격 흡수 공간

Claims (4)

1. 와이퍼 모터 및 웜 기어 모듈이 결합된 구동 장치가 고정되는 프레임;
   상기 구동 장치를 중심으로 프레임의 양단부에 결합되며 와이퍼 암이 결합되는 피벗 축을 회전 가능하게 수용한 한 쌍의 피벗 홀더;
   상기 웜 기어 모듈의 출력축에 일단부가 결합되어 그 출력축과 일체로 회전하는 크랭크 부재;
   상기 크랭크 부재와 상기 피벗 축을 연결하여 상기 크랭크 부재의 회전 운동을 상기 피벗 축의 왕복 회전운동으로 변환하는 링크 기구;를 포함하는 차량용 와이퍼 장치에 있어서,
   상기 프레임은,
   상기 구동 장치가 고정되는 중공의 직선 파이프 형상인 고정부;
   상기 고정부로부터 연장되며, 상기 고정부의 일단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공된 제1밴딩부; 및
   상기 고정부로부터 연장되며, 상기 고정부의 타단부에서 상향 경사지게 굽힘 가공된 제2밴딩부;를 포함하고,
   상기 고정부, 상기 제1밴딩부 및 상기 제2밴딩부는 동일 평면인 기준면 상에 위치하며,
   상기 피벗 축을 상기 기준면 상에 투영할 때, 상기 제1밴딩부의 연장선과 교차하는 점을 제1교차점이라 하며, 상기 제2밴딩부의 연장선과 교차하는 점을 제2교차점이라 할 때,
   상기 고정부의 중심선 양단부와 상기 제1교차점 및 상기 제2교차점을 연결함으로써 이루어지는 도형인 역사다리꼴의 아래의 변이 위의 변 보다 길이가 짧은 사각형인 것을 특징으로 하는 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 크랭크 부재의 회전 궤적은 상기 역사다리꼴을 구성하는 사각형을 상기 기준면에 수직인 방향으로 연장하여 이루어진 입체 공간에서 상면과 하면 사이를 벗어나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임은 탄소강 또는 스테인리스 강으로 제조된 것을 특징으로 하는 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프레임은 하나의 직선형 중공 파이프를 굽힘 가공하여 상기 고정부, 상기 제1밴딩부 및 상기 제2밴딩부를 형성한 것을 특징으로 하는 보행자 충돌에 대비한 완충 구조가 구비된 차량용 와이퍼 모터 장치.

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