KR20170116056A - 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치용 히터 - Google Patents

Abstract

윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터는, 저저항의 전극 재료로 된 전극들 사이에서 고저항의 히터 재료를 지지하는 가요성 기재를 갖춘 에어리어 타입 히터 구성을 채용한다. 히터의 최단 치수를 따라 전류 흐름을 배향시키는 버스 구조를 통해서, 그리고 히터의 최장 치수에 걸친 전압 강하를 감소시키도록 버스 구조의 중간점에서 전력을 공급하는 것에 의해, 히터 요소의 큰 길이 대 폭이 마련된다. 클립 구조는, 히터 구성요소들 사이의 적층식 연결점의 내부 전도성 층이 크림핑 작업에 의해 간단하게 결합되는 것을 가능하게 한다.

Description

윈드쉴드 와이퍼 대기 위치용 히터

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2015년 2월 13일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/116,036호의 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허 출원은 인용함으로써 본원에 포함된다.

기술분야

본 발명은, 비-사용 시에 윈드쉴드 와이퍼가 대기(park)하는 위치에서 윈드쉴드의 영역을 가열하기 위해 자동차 윈드쉴드 상에 배치 가능한 히터, 구체적으로 더욱 균일한 열 출력을 제공하는, 좁은 폼 팩터의 히터(narrow form factor heater)에 관한 것이다.

윈드쉴드 와이퍼가, 예를 들어 주차 중인 차에 있어서, 비-가동 중인 구간 동안, 와이퍼 블레이드는 윈드쉴드에 동결될 수 있다. 이러한 동결은 추후 윈드쉴드 와이퍼가 작동될 때 윈드쉴드 와이퍼 블레이드에 손상을 줄 수도 있고, 와이퍼 모터에 대해 과도한 변형을 부여함으로써, 전기 퓨즈가 끊어지도록 하여, 윈드쉴드 와이퍼가 가장 필요한 시점에 윈드쉴드 와이퍼가 작동 불가능하게 할 수도 있다.

이러한 이유로, 비-가동 중인 와이퍼 블레이드가 윈드쉴드의 표면에 동결되지 않도록 하기에 충분하게 윈드쉴드를 가열하도록 윈드쉴드 와이퍼의 “대기 위치(park position)”에 전기 히터를 배치하는 것이 알려져 있다. 이러한 전기 히터는, 윈드쉴드 유리 표면에 대해 직접 일련의 얇은 고저항 컨덕터를 프린트(print)함으로써 마련될 수 있다. 이러한 컨덕터의 옴 가열(Ohmic heating)은, 전류가 상기 컨덕터를 통과할 때, 이웃한 유리를 충분하게 가온하여 와이퍼 블레이드의 동결을 방지할 수 있다.

윈드쉴드에 대해 프린트되는 컨덕터의 적용은 어렵고 고비용이며, 부정확하게 제조되거나 손상되는 경우, 윈드쉴드에 대한 고비용의 재작업 또는 윈드쉴드의 폐기(scrapping)를 필요로 할 수 있다. 상기 컨덕터는, 윈드쉴드를 차량에 고착시키기 위해 매스틱(mastic)이 사용되는, 윈드쉴드의 에지로부터 멀리에 배치되어야만 하며, 보통 윈드쉴드 주위에 흑색으로 인쇄된 경계에 의해 커버(cover)된다. 현재의 구성은, 이용 가능한 윈드쉴드 영역 중 상당한 폭을 차단하는 것을 필요로 할 수 있다. 전술한 얇은 컨덕터는, 히터의 전체적인 부분을 이용 불가능하게 할 수 있는 작은 자국(nick) 및 파손부(break)에 민감하다.

본 발명은, 제조 중에 다양한 단계에서 윈드쉴드에 적용될 수 있으면서 파손의 발생 시에 더욱 용이하게 수리 또는 재작업이 가능한 “필 앤드 스틱(peel and stick)”식 박막의 형태인, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치를 위한, 좁은 폼 팩터의 “에어리어” 히터(narrow form factor “area” heater)를 제공한다. 좁은 폼 팩터는, 우선 저저항 재료를 통해 히터의 길이를 따라 그리고 이후에 고저항 재료를 통해 히터의 폭을 가로질러 전류가 흐르는 것을 촉진하는, 컨덕터 버스 구성(conductor bus configuration)에 의해, 가열 균일도를 저하시키지 않으면서 에어리어 타입의 히터에서 달성된다. 이러한 히터의 개선된 제조능력은, 다수의 박막 구성요소로 된 전기적 조립체가 함께 연속적인 히터 요소를 이루는 것을 허용하는 클립 시스템에 의해 가능하다.

구체적으로, 일 실시예에 있어서, 본 발명은, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터(windshield wiper park position heater)로서, 만곡된 자동차 윈드쉴드의 하위 표면에 순응하도록 되어 있는 가요성 폴리머 절연체 시트를 가지며, 이때 대기 위치에서의 윈드쉴드 와이퍼의 길이와 정렬되는 길이를 갖는 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터를 제공한다. 전도성 히터 재료가 상기 절연체 시트 상에 코팅되며, 간격 영역(gap region)의 히터 재료를 통한 전류 흐름을 형성하기 위해 상기 간격 영역의 대향하는 면들 상의 히터 재료에 저항이 비교적 작은 전극 재료가 적용된다. 상기 간격 영역은, 절연체 시트가 자동차 윈드쉴드에 적용되어 있을 때, 대기 위치에서 윈드쉴드에 대한 윈드쉴드 와이퍼 블레이드의 접촉 영역에 근접하는, 절연체 시트의 실질적으로 전체 길이를 따라 분포하도록 크기가 설정된다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 손상에 대해 내성을 가질 뿐만 아니라, 윈드쉴드 제조 과정에서의 다양한 단계에서 융통성 있게 히터가 부착될 수 있도록 윈드쉴드에 대한 부착 이전에 구성될 수 있는 에어리어 유형(area-type)의 히터를 제공하는 것이다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 다른 특징은, 단일 저항 컨덕터에 의해 달성될 수 있는, 더욱 공간 효율적인 가열 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 또 다른 특징은, 더욱 용이하게 수리 또는 교체될 수 있는, 더욱 강건한 히터를 제공하는 것이다.

상기 절연체 시트의 길이는 윈드쉴드에 대한 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터의 부착면을 따라 측정되는 절연체 시트의 높이보다 적어도 6배만큼 더 클 수 있고, 상기 전극 재료는, 히터의 폭을 따르는 평균 전류 흐름을 촉진시키기 위해 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터의 길이를 따라 비-단절 버스 구조(unbroken bus structure)로 연장될 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 폭 방향의 전류 흐름을 촉진시킴으로써 전술한 유형의 히터에 대해 요구되는 매우 긴 종횡비(aspect ratio)에서 개선된 가열 균일도를 제공하는 것이다.

가요성 폴리머 시트는 40 인치보다 더 큰 길이를 가질 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 표준 차량 상의 2개의 윈드쉴드 와이퍼에 대해 서리 제거가 가능하게 하는 단일 가열 유닛을 제공하는 것이다.

상기 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터는, 상기 간격 영역에서 고저항 히터 재료와 접촉하게 적용되는 접착제를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 히터와 윈드쉴드 사이에 밀접한 열적 근접도(thermal proximity)를 허용하는 것이며, 지지 기재에 의해, 발생된 열이 윈드쉴드에 대해 트랩(trap)되는 것을 허용하는 것이다.

상기 히터는, 윈드쉴드에 부착된 면에 대향하는 면에서 볼 때 흑색일 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 차량 윈드쉴드 주위에 보통 적용되는 흑색의 마스킹 재료와 조화를 이루는 히터 시스템을 제공하는 것이다.

상기 절연체 시트는 투명할 수도 있고, 상기 히터 재료는 흑색일 수도 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 또한 흑색 안료 효과를 제공하도록 고저항 재료의 높은 탄소 함량을 이중으로 이용하는 것이다.

상기 전극 재료는, 그 폭을 가로질러 절연체 시트의 대향 에지에서 절연체 시트의 길이를 따라 연장되는 상위 전극 및 하위 전극을 포함할 수 있으며, 상기 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터는, 절연체 시트의 일 단부로부터 가요성 폴리머 절연체 시트의 길이를 따라 실질적으로 중간점에서의 상기 상위 전극 및 상기 하위 전극 중 하나의 전극과의 접촉점까지 연장되는 급전 전극(feeder electrode)을 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 히터 조립체의 중간점에서 전류를 도입하기 위한 수단을 제공함으로써, 긴 종횡비의 히터에서의 가열 균일도에 영향을 줄 수 있도록, 상위 버스 전극 및 하위 버스 전극의 긴 길이를 따르는 전압 강하의 효과를 감소시키는 것이다.

상기 전극 재료는 상기 폴리머 절연체 시트의 길이를 따라 연장되는 외측 전극 및 내측 전극을 포함할 수 있으며, 이때 상기 외측 전극은 상기 내측 전극을 에워싸고 여기서 상기 외측 전극은 상기 내측 전극보다 작은 폭을 갖는다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 윈드쉴드에 대한 와이퍼 블레이드의 착빙 점착의 감소를 위해, 와이퍼 블레이드의 영역을 둘러싸는 가열 영역을 제공하는 것이다.

상기 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터의 전극은, 지형부 요소로서, 외측을 향해 연장되어 다른 전극의 지형부 요소와 상호 맞물림 구조를 형성하는 지형부 요소를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 고저항 재료에서의 핫 스팟(hot spot)을 방지하는 반면 큰 가열 영역을 제공하는 것이다.

상기 가요성 폴리머 절연체 시트, 히터 재료, 및 상기 전극 재료는, 연성 금속의 크림프 커넥터(crimp connector)에 의해 연결되는 제1 부분 및 제2 부분으로 분할될 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 이후에 함께 합쳐질 수 있는 낱낱의 구조를 허용함으로써, 매우 길고 얇은 에어리어 유형의 저항을 제작하는 방법을 제공하는 것이다.

싱기 연성 금속의 크림프 커넥터는, 상기 제1 부분 및 제2 부분 상에서 전도성 전극 재료와 전기적으로 결합하도록, 중첩되는 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 관통하는 전도성 요소를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 조립되어 있을 때 절연 재료에 의해 분리되는 전극을 갖는 라미네이트 구조를 연결하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 연성 금속의 크림프 커넥터는, 내측을 향해 연장되는 치형부와 전기 연통이 가능한 전기 케이블을 수용하기 위한 커넥터를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 통상적인 배선(cabling)을 이용하여, 차량으로부터 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터로 전력을 도입하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 커넥터는, 상기 연성 금속의 크림프 커넥터와 상기 전기 케이블 전도체 사이의 전기 접속을 위해 부근에 크림프되는 전기 케이블 전도체를 수용하기 위한 크림프 슬리브(crimp sleeve)일 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 중간점 이음매에서 조립체와 연결되는 동시에 조립체의 중간점에 있는 케이블로부터 전기를 도입하는 방법을 제공하는 것이다.

고저항의 전도성 히터 재료는 정 온도 계수 재료(positive temperature coefficient material)일 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 특징은, 에어리어 유형의 히터에서와 같이 저항성 재료를 통해 병렬 전류 흐름이 허용될 때 더욱 균일한 가열을 제공하는 자체 조절식 히터 표면을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은, 이하의 상세한 설명, 청구범위, 그리고 동일한 특징부를 지시하기 위해 동일한 도면부호가 사용되는 도면을 검토하면 당업자에게 명확할 것이다.

도 1은, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터의 위치를 나타낼 뿐만 아니라 스플릿 리턴 버스(split return bus)를 제공하는, 본 발명의 제1 실시예에 따라 구성되는 히터의 후방측의 부분 분해도를 나타내는 자동차 윈드쉴드의 부분도이다.
도 2는 루핑 리턴 버스(looping return bus)를 이용하는 제2 실시예를 나타내는, 도 1의 부분도와 유사한 부분 분해도이다.
도 3은 변형 가능한 금속 클립을 이용하여 도 1 및 도 2의 실시예를 형성하는 2개의 스트립 요소의 조립체에 대한 부분 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 클립으로부터 내측을 향해 연장되는 치형부에 의해 마련되는 전기적 상호접속부를 나타내는, 라인 4-4를 따라 취한 도 3의 조립 후 스트립에 관한 단면도이다.
도 5는 전원 케이블에 대한 크림프 부착(crimped attachment)을 나타내는, 도 3의 변형 가능한 금속 클립의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 의해 마련되는 가열 영역 및 윈드쉴드 상의 윈드쉴드 와이퍼 접촉 영역에 대한 도면으로서, 상기 접촉 영역에 중심을 두는 가열 및 상기 접촉 영역 주위의 둘레에 집중되는 가열에 관한 대안적 전략을 나타내는 도면이다.
도 7은, 부착식 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터를 구비하는 차량의 윈드쉴드를 통한, 도 1의 라인 7-7을 따른 단면으로서, 윈드쉴드에 대한 히터의 적용 및 자동차 전기 시스템에 대한 접속을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 히터의 일부에 대한 상세한 부분도로서, 좁은 폼 팩터의 “에어리어” 히터에서의 열 균일도를 개선하기 위해 히터의 길이를 따라 대향하는, 히터의 폭을 가로지르는 평균 전류 흐름을 도시한 것이다.

본 발명의 실시예를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명은, 이하의 상세한 설명에 기술되거나 또는 도면에 제시된 구성요소의 배치 및 구성의 세부사항으로 그 적용이 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예로도 가능하며, 다양한 방식으로 실시 또는 구현될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 구문 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. “포함하는” 및 “이루어지는”과 그 변형의 사용은, 이들 문구 다음에 나열되는 대상 및 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 대상과 그 등가물을 포괄하려는 의도이다.

바람직한 실시예에 대한 상세한 설명

이제 도 1을 참고하면, 자동차(12) 또는 다른 차량의 윈드쉴드(10)는, 윈드쉴드 와이퍼가 비-작동 상태일 때 윈드쉴드 와이퍼 블레이드(명확성을 위해 도시되어 있지 않음)가 안착하는, 윈드쉴드(10)의 외부 상의 위치인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)를 형성하는 전방 하위 부분을 구비할 수 있다. 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)는, 대기 위치에 있어서 윈드쉴드(10)와 윈드쉴드 와이퍼 블레이드 사이의 접촉선에 의해 형성되는 수평 축선(15)을 따라 대체로 연장된다.

본 발명에서는 히터 스트립(16; heater strip)이 제공되는데, 상기 히터 스트립은, 일 실시예에 있어서, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)의 전체 길이를 따라 연장되며, 차량 내부에서 윈드쉴드(10)의 유리의 하위 에지에 부착된다. 히터 스트립(16)은 자동차 전원 시스템(예컨대, 12 볼트)으로부터의 전기 전류 소스를 받아들여 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)를 가열함으로써, 얼음에 의해 윈드쉴드 와이퍼가 윈드쉴드(10)에 들러붙는 것을 방지한다.

도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 히터 스트립(16)은, 그 상부 표면[윈드쉴드(10)의 유리를 향하여 위치 설정됨] 상에 저항 층(20)을 유지시키는 전기적으로 절연된 가요성 폴리머 지지 박막(18)을 일반적으로 포함하며, 상기 저항 층(20)은 이 저항 층을 통해 통과하는 전기를 이용하여 열을 발생시킨다. 저항 층(20)의 상부 상에는, 전류를 통과시키도록 저항 층(20)과 연통하는 전도성 상호 맞물림 전극(22)의 세트가 위치 설정되어 있다. 상호 맞물림 전극(22)은 대안으로 전극 버스(24) 및 리턴 버스(26; return bus)로부터 연장되는데, 이때 전극 버스(24) 및 리턴 버스(26)는 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)의 길이를 따라 수평으로 연장된다.

대안으로, 본원에 설명되고 제시되는 임의의 실시예, 예컨대 도 3에서의 실시예에 있어서, 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스, 및 리턴 버스(26)는 가요성 폴리머 지지 박막(18)에 직접 적용될 수도 있고, 이후 저항 층(20)으로 덮이게 될 수도 있다. 어떠한 경우에서든, 상호 맞물림 전극(22)과 저항 층(20) 사이에는 직접적인 접속이 존재하여, 저항 층을 통한 상호 맞물림 전극으로부터의 전류 흐름을 허용한다.

저항 층(20)은, 낮은 정격 전류(current draw)를 제공하기 위해 그리고 해당 표면에 걸쳐 열을 발생시키기 위해, 큰 저항을 갖는 전기 전도성 재료로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 저항 층(20)은, 예컨대 미립자 필러(fine particulate filler)를 갖춘 전도성 폴리머이며, PTC(positive temperature coefficient)를 나타내는 전도성 폴리에스터 재료일 수도 있다. 정 온도 계수 재료는 온도 증가에 따라 저항이 상승하며, 이에 따라 핫스팟(hotspot)을 방지하는 온도 피드백의 형태를 제공한다. 본 발명에 적합한, 정 온도 계수(PTC) 히터가 또한 레슬리 엠 와츠(Leslie M. Watts)에 허여된 미국 특허 제4,857,711호 및 제4,931,627호에 개시되어 있으며, 이들 미국 특허는 인용함으로써 그 전체 내용이 본원에 포함된다. 저항 층(20)은, 예컨대, 가요성 폴리머 지지 박막(18) 상에 스크린 인쇄될 수도 있다.

상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 및 리턴 버스(26)는, 예를 들어, 저저항 인쇄 재료일 수도 있으며, 예컨대 바인더 또는 금속 포일에 금속 은 입자를 포함하는 실버 잉크(silver ink) 등일 수도 있다. 일반적으로, 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 및 리턴 버스(26)는 저항 층(20)보다 훨씬 더 낮은 저항을 나타낼 수 있으며, 이상적으로는 실시 가능한 낮은 저항을 나타낸다. 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 및 리턴 전극(26)은 마찬가지로 다른 구성요소 상에 스크린 인쇄될 수도 있다. 예를 들면, 저항 층(20)은 가요성 폴리머 지지 박막(18)에 인쇄되거나 또는 다른 방식으로 적용된 후 가요성 폴리머 지지 박막 상에 인쇄된 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 및 리턴 전극(26)에 인쇄되거나 또는 다른 방식으로 적용될 수도 있으며, 또는 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 및 리턴 버스(26)는 가요성 폴리머 지지 박막(18)에 인쇄되거나 또는 다른 방식으로 적용된 후 가요성 폴리머 지지 박막 상에 인쇄된 저항 층(20)에 인쇄되거나 또는 다른 방식으로 적용될 수도 있다. 이러한 후자의 구성은 전도성 층을 유지 및 보호하는 데 도움이 될 수도 있다.

여전히 도 1을 참고하면, 제1 실시예에 있어서, 리턴 버스(26)는 자동차 전기 시스템(통상 12 볼트)의 음극에 부착되는 제1 단자(30)로부터 시작되는 윈드쉴드(10)의 전체 폭만큼 대체로 수평으로 연장될 수도 있으며, 상호 맞물림 전극(22)은 이로부터 하방으로 연장될 수도 있다. 전극 버스(24)는 자동차 전기 시스템의 양극에 부착되는 제2 단자(32)에 접속될 수도 있으며, 리턴 전극(26) 아래로 간격을 두고 수평으로 윈드쉴드(10)의 폭을 따라 대략 절반에 있는 중간점(34)까지 연장되어 급전 전극(feeder electrode)을 제공할 수도 있다. 이러한 중간점(34)에 있어서, 전극 버스(24)는, 제2 단자(32)로부터 멀리 윈드쉴드(10)를 가로질러 계속되는 제1의 수평 연장 전력 공급 버스 아암(36), 그리고 제2 단자(32)를 향해 후방으로 턴(turn)하여 진행하는 제2 전력 공급 버스 아암(38)을 제공하도록 분할된다. 상호 맞물림 전극(22)은 전력 공급 버스 아암(36) 및 전력 공급 버스 아암(38) 양자 모두로부터 상방으로 연장되어, 리턴 전극(26)에 부착되고 하향 연장되는 상호 맞물림 전극(22)들 사이에 끼워지게 된다.

전력 버스에서의 이러한 분기의 결과는, 히터 스트립(16)의 가장 좌측의 단부에 대해 대향하게, 히터 스트립(16)의 가장 우측의 단부에서의 상호 맞물림 전극(22)을 통한 경로를 위해 단자(30)와 단자(32) 사이에서 전기 전류의 경로 길이에 관한 차이를 감소시키는 것이며, 이에 따라 더욱 균일한 가열을 제공한다.

이제 도 2를 참고하면, 변형례에 있어서, 리턴 버스(26)는 전극 버스(24)를 완전하게 둘러쌀 수도 있으며, 이때 리턴 버스(26)의 상위 수평 연장부 및 하위 수평 연장부는 전극 버스(24)의 폭(27’)의 대략 절반인 폭(27)을 갖는다. 상호 맞물림 전극(22)은 그 상측면 및 하측면과 단부 표면에서 전극 버스(24)로부터 외측을 향해 연장될 수도 있는 반면, 리턴 전극(26)으로부터의 상호 맞물림 전극(22)은 전극 버스(24)의 상호 맞물림 전극(22)들 사이에서 내측을 향해 연장될 수도 있다. 다른 방식으로, 이러한 구성은 도 1과 관련하여 설명한 바와 유사할 수도 있으며, 이에 따라 예컨대 전도성 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 및 리턴 전극(26)이 배치되는 저항 층(20)으로 오버 프린트(over-print)되거나, 또는 저항 층(20)이 인쇄되는 전도성 상호 맞물림 전극(22), 전극 버스(24), 리턴 버스(26)로 오버 프린트되는 폴리머 지지 박막(18)을 제공한다.

이제 도 3 및 도 5를 참고하면, 제작상 편의를 위해, 히터 스트립(16)은 2개의 별개의 구성요소(42a 및 42b), 예컨대 도 1의 라인(40)을 따라 분리되는 2개의 구성요소로 구성될 수도 있다. 이러한 별도의 구성요소(42a 및 42b) 각각의 전극 버스(24), 그리고 이러한 별도의 구성요소(42a 및 42b) 각각의 리턴 버스(26)는 각각, 상기 별도의 구성요소(42a 및 42b)의 이웃한 단부를 중첩시키고 중첩된 부분을 클립(44)으로 연결시킴으로써 함께 결합될 수도 있다. 클립(44)은, U자 형상으로 접히는 연성의 금속 스트립이어서, 상기 별도의 구성요소(42a 및 42b)의 에지들을 함께 결합시키기 위해 이들 에지를 함께 사이에 끼워 유지시킬 때까지, 내측을 향해 압축되는 U자형의 아암(43)을 갖도록, 상기 별도의 구성요소(42a 및 42b)의 중첩하는 에지 상에 대향하게 맞춤 배치되는 대향 아암(43a 및 43b)을 제공할 수도 있다.

또한 도 4를 참고하면, 클립(44)의 아암(43)의 내측 표면은, 예컨대, 전술한 아암에 구멍(48)을 대략 천공함으로써 또는 탭 형태의 치형부를 절단 및 형성함으로써 형성되는, 내향 연장 프롱(prong; 46)을 구비할 수 있다. 프롱(46)은, 전극 버스(24)나 리턴 버스(26) 중 어느 하나의 전도성 금속 층, 저항 층(20), 폴리머 지지 박막(18), 및 제1 구성요소(42a)의 접착제 층(52)을 통과한 다음 전극 버스(24)나 리턴 버스(26) 중 대응하는 금속 층, 저항 층(20), 및 제2 구성요소(42b)를 통과하여 전술한 모든 층을 함께 전기적으로 결합시키도록 구성요소(42)의 재료를 천자(punture)한다. 프롱(46)은, 또한 프롱에 상향으로 대면할 수도 있는 클립(44)의 하부 아암에 의해 인가되는 대향 압축력에 의해 적소에 견고하게 유지된다(도시되어 있지 않음).

이러한 예에 있어서, 접착제 층(52)은 폴리머 지지 박막(18)에 대해 전극 버스(24) 및 리턴 버스(26)의 상부에 있는 것으로 도시되어 있지만, 대안적인 구성에서는, 접착제 층(52)이 전극 버스(24) 및 리턴 버스(26)에 대향하는 면 상에서 폴리머 지지 박막(18) 상에 직접 배치될 수 있다. 어떠한 경우이든, 접착제 층(52)은 제1 구성요소(42a) 및 제2 구성요소(42b)의 연결을 안정화시키는 데 도움이 된다.

다시 도 3 및 도 5를 참고하면, 클립(44)은 상향으로 연장되는 변형 가능한 크림프 요소(crimp element; 50)를 포함할 수도 있으며, 이 크림프 요소는 파워 리드(power lead) 등의 전도체 주위에 크림프될 수 있고 자동차 전기 시스템에 접속될 수도 있어서, 히터 스트립(16)에 전원을 부착시키는 편리한 방법을 제공한다. 클립(44)이 히터 스트립(16) 상에 대략적으로 센터링(centering)될 때, 이러한 부착 방법은, 다양한 상호 맞물림 전극(22)에 대해 분배되는 바와 같이 전원의 총 연장 길이차를 감소시킴으로써 전력 분배를 개선시키는 방식으로 전력을 도입하게 한다.

분명히, 이러한 기법은, 히터 스트립(16)의 구성을 위해 2개보다 많은 구성요소(42)를 함께 조립하는 데 사용될 수도 있다.

이제 도 6을 참고하면, 히터 스트립(16)은, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)를 형성하는, 윈드쉴드와 윈드쉴드 와이퍼 블레이드 사이의 접촉 영역과 정렬될 수도 있고 상기 접촉 영역을 제한할 수도 있다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 저항 층(20)에 걸쳐, 전극(24, 26, 및 22)들 사이의 간격에 대략적으로 대응하는 히터 스트립(16)에 의해 제공되는 직접 가열 영역(60)은, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14) 아래에 놓일 수 있으며, 상기 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치에 근접하여 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치를 둘러싼다. 대안으로, 상기 직접 가열 영역은 상위 가열 영역(60’) 및 하위 가열 영역(60")으로 구분될 수도 있으며, 상기 상위 가열 영역 및 상기 하위 가열 영역은, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)의 아래에 놓이지 않으면서 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)의 상측 및 하측에 플랭크(flank)하게 된다. 이러한 구성은 가열 영역(60)을 약간 외측으로 이동시켜, 와이퍼 대기 위치(14) 아래의 영역을 간접적으로 가열하기 위해 가열 영역(60’)과 가열 영역(60”) 사이의 전도에 의존하는 윈드쉴드의 더 넓은 영역을 해빙시킨다(동일한 가열 면적에 대한 것임). 일반적으로, 전극(22, 26, 및 24)의 영역은 열을 발생시키지 않는데, 왜냐하면 전극 재료는 효과적으로 저항 층(20)을 쇼트 아웃(short out)시켜 이를 통한 가열 전류를 방지하기 때문이다. 따라서, 이러한 2가지 접근법은 또한 최적의 성능을 위해 바람직할 수 있는 콜드 스팟(cold spot)의 위치 설정을 가능하게 한다.

이제 도 4 및 도 7을 참고하면, 히터 스트립(16)의 접착제 층(52)은, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)의 길이를 따라 윈드쉴드에 대해 히터 스트립(16)을 부착시키기 위해 윈드쉴드(10)의 내측 표면에 대해 눌리게 될 수 있다. 접착제 층(52)은, 윈드쉴드(10)에 적용되기에 앞서 접착제 층으로부터 릴리스 라이너(release liner; 61)를 제거함으로써 노출되는 감압식 접착제일 수도 있다. 도시된 바와 같이, 저항 층(20)은 폴리머 지지 박막(18)과 윈드쉴드(10)의 유리 사이에 끼워져 저항 층(20)과 윈드쉴드(10)의 유리 사이에 최대의 열 연통을 제공하며, 폴리머 지지 박막(18)이 저항 층(20) 및 전극(24, 26, 및 22)에 대한 마모 또는 손상을 방지하는 보호 층을 제공하는 것을 허용하며, 또한 자동차 내부 내에서의 확산(dispersion)에 대응하여 저항 층(20)으로부터의 열을 가두는 것을 허용한다.

폴리머 지지 박막(18)은 흑체 재료(black material)일 수도 있고, 투명하여 이를 통해 저항 층(20)의 흑색부를 볼 수 있도록 허용함으로써, 자동차의 내부로부터 시야 방향(64)을 따라 히터 스트립(16)을 볼 ‹š 흑색 외관을 제공한다. 이러한 흑색 외관은, 히터 스트립(16)이 부착되는 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치(14)의 영역에 있는 윈드쉴드의 내측 에지에 보이는 흑색 마스킹(56)과 매칭(matching)된다.

클립(44)은 이중 접착 테이프(67)와 같은 추가적인 접착제 층 또는 접착제 재료에 의해 윈드쉴드(10)에 대해 유지될 수 있으며, 제어 전자부, 예컨대, 통상의 얼음 축적분을 녹이는 데 필요한 시간으로 히터 스트립(16)의 작동 시간을 한정하는 타이머와, 케이블(53)을 통해, 연통될 수 있다. 이와 관련하여, 제어 전자장치(66)의 타이머는 자동차 배터리(68)로부터의 동력을 통과시킬 수도 있고 차단시킬 수도 있으며, 냉각 얼음이 사라진 이후에 고열 모드로 인해 부적절하게 동력이 낭비되거나 히터 스트립(16)의 구성요소가 손상될 우려 없이 그리고 예컨대 통상적인 윈드쉴드 해빙기 등을 이용함으로써 차량의 내부 객실 온도가 상승할 우려 없이, 윈드쉴드 와이퍼의 신속한 해빙을 위해 최대 열 출력 모드에서 히터 스트립(16)이 사용되는 것을 허용한다. 타이머(66)는, 운전자에 의해 스위치가 눌려 있을 때 자동적으로 작동되도록 작동 스위치(70)와 연통될 수 있다.

이제 도 8을 참고하면, 전극(26, 24, 및 22)의 배치는, 길이를 한정하는 수평방향 축선(15)에 대해 수직한 대체로 수직 방향 또는 폭 배향 방향을 따라 순 전류 흐름(72)을 촉진하도록 되어 있다. 이러한 순 전류 흐름(72)은 일반적으로 개별적인 전류 흐름(74)의 벡터 합이며, 개별적인 전류 흐름은 전극(26, 24, 및 22)들 사이의 최단 저항 경로를 따른다. 폭 방향을 따라 순 전류 흐름(72)을 배향시킴으로써, 오직 전극(26 및 24)의 보다 낮은 저항의 버스 구조를 따라 전기 전류를 분배한 이후에만, 이러한 유형의 극히 높은 종횡비의 구성에 있어서, 수평방향 축선(15)을 따라 개선된 온도 균일성이 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 수평방향 축선(15)을 따라 측정되는 히터 스트립(16)의 길이는, 수평방향 축선(15)에 대해 수직하게 측정되는 히터 스트립(16)의 폭의 8배 이상일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수평방향 축선(15)을 따라 측정되는 히터 스트립(16)의 길이는, 예컨대 개별적인 히터 스트립(16)이 각각의 윈드쉴드 와이퍼 블레이드에 대해 사용될 때 20 인치를 초과할 수 있고, 단일 히터 스트립(16)이 2개의 윈드쉴드 와이퍼에 대해 사용될 때 40 인치를 초과할 수 있다. 히터 스트립(16)의 폭은 윈드쉴드의 평면에서 수평방향 축선(15)에 대해 대체로 수직하게 측정되며, 통상적으로 윈드쉴드의 하위 에지에 드러나지 않게 끼워지도록 3 인치 미만일 수 있다.

특정한 용어는 단지 참조를 목적으로 본원에서 사용되며, 이에 따라 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들면, “상위”, “하위”, “위쪽”, 및 “아래쪽”과 같은 용어는 참고하는 도면에서의 방향을 가리킨다. “전방”, “후방”, “뒤쪽”, “아래쪽”, 및 “측부”와 같은 용어는, 논의의 대상인 구성요소를 설명하는 문구 및 관련 도면을 참조함으로써 명확하게 되며 일관성 있지만 참조하는 임의의 프레임 내에서의 구성요소 부분의 배향을 설명한다. 이러한 용어는, 앞서 구체적으로 언급된 어휘, 그 변형, 및 유사한 의미의 어휘를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 용어 “제1”, “제2”, 및 구조를 지칭하는 숫자를 나타내는 다른 유사한 용어는, 문맥상 명확하게 지시되어 있지 않는 한, 소정의 시퀀스 또는 순서를 의미하지 않는다.

본 개시내용 및 예시적인 실시예의 요소 또는 특징을 도입할 때, 단수 표면 및 용어 “상기”는 전술한 요소 또는 특징이 하나 이상 존재함을 의미하게 하려는 의도이다. 용어 “이루어지는”, “포함하는”, 및 “구비하는”은, 총괄함을 나타내려는 의도이며, 구체적으로 언급된 바가 아닌 추가적인 요소 또는 특징이 존재할 수 있음을 의미하게 하려는 의도이다. 또한, 본원에서 설명된 방법 단계, 프로세스, 및 작업은, 실시 순서가 구체적으로 밝혀져 있지 않는 한, 논의되거나 제시된 구체적인 순서에 따른 상기 방법 단계, 프로세스, 및 작업의 실시를 반드시 요구하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 추가적인 단계 또는 대안적인 단계가 채용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 다양한 특징은 후속하는 청구범위에 기술되어 있다. 본 발명은 그 적용에 있어서 본원에 기술된 구성요소의 구성 및 배치의 세부적인 사항으로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 다른 실시예로도 가능하며, 다양한 방식으로 실시 또는 구현될 수 있다. 전술한 바에 대한 변형 및 변경은 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본원에 개시 및 설명된 본 발명은 문구 및/또는 도면으로부터 명백하거나 문구 및/또는 도면에 언급된 개별적인 특징들 중 2개 이상의 대안적인 모든 조합으로 확장된다는 것을 이해할 것이다. 이러한 다양한 모든 조합은 본 발명의 다양한 대안적 양태를 구성한다. 본원에 설명된 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 최선의 알려진 양태를 설명하며, 당업자가 본 발명을 이용하는 것을 가능하게 한다.

특허 공보 및 비-특허 공보를 비롯하여, 본원에 언급된 모든 공보는, 인용함으로써 그 전체 내용이 본원에 포함된다.

Claims (20)

1. 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터(windshield wiper park position heater)로서,
   만곡된 자동차 윈드쉴드의 하위 표면에 순응하도록 되어 있는 가요성 폴리머 절연체 시트로서, 대기 위치에서 윈드쉴드 와이퍼의 길이와 정렬되는 길이를 갖고, 절연체 시트의 둘레가 대기 위치에서의 윈드쉴드에 대해 윈드쉴드 와이퍼 블레이드의 접촉 영역을 근접하게 에워싸도록 크기가 결정되며, 상기 절연체 시트는,
   (a) 상대적으로 고저항의 전도성 히터 재료, 및
   (b) 상기 히터 재료보다 낮은 저항을 갖는 상대적으로 저저항의 전도성 전극 재료로서, 전극 재료와 직접 접촉하지 않는 히터 재료의 간격 영역(gap region)의 대향 측 상에서 히터 재료에 적용되어 상기 간격 영역의 히터 재료를 통한 전류 흐름을 형성하는 것인 전극 재료
   를 지지하는 것인 가요성 폴리머 절연체 시트
   를 포함하고,
   상기 간격 영역은, 상기 절연체 시트가 자동차 윈드쉴드에 적용될 때, 대기 위치에서 윈드쉴드에 대해 윈드쉴드 와이퍼 블레이드의 접촉 영역에 근접한 절연체 시트의 실질적으로 전체 길이를 따라 분배되도록 크기가 결정되는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연체 시트의 길이는, 윈드쉴드에 대한 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터의 부착부의 평면을 따라 측정된 절연체 시트의 높이보다 적어도 6배 더 길고, 상기 전극 재료는 히터의 폭을 따르는 평균 전류 흐름을 촉진하기 위해 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터의 길이를 따라 연속적인 버스 구조로 연장되는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
3. 제2항에 있어서, 상기 절연체 시트는 20 인치보다 큰 길이를 갖고, 3 인치보다 작은 높이를 갖는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
4. 제2항에 있어서, 상기 절연체 시트는 40 인치보다 큰 길이를 갖는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
5. 제2항에 있어서,
   상기 간격 영역에서 히터 재료와 접촉하게 적용되는 접착제
   를 더 포함하는, 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
6. 제5항에 있어서, 상기 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터는, 상기 절연체 시트 측에서 볼 때 흑색인 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
7. 제6항에 있어서, 상기 절연체 시트는 투명하며 상기 히터 재료는 흑색인 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
8. 제1항에 있어서, 상기 전극 재료는, 절연체 시트의 폭을 가로질러 절연체 시트의 대향 에지에서 절연체 시트의 길이를 따라 연장되는 상위 전극 및 하위 전극으로서, 절연체 시트의 일 단부로부터, 가요성 폴리머 절연체 시트의 길이를 따라 실질적으로 중간점에서의 상위 전극 및 하위 전극 중 하나와의 연결 지점까지 연장되는 급전 전극(feeder electrode)을 포함하는 것인 상위 전극 및 하위 전극을 포함하는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
9. 제8항에 있어서, 각각의 상기 상위 전극 및 하위 전극은, 상위 전극 및 하위 전극 중 다른 하나의 전극의 지형부 전극과 서로 맞물리는 구성으로 외향으로 연장되는 지형부 요소를 포함하는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
10. 제1항에 있어서, 상기 전극 재료는, 절연체 시트의 길이를 따라 연장되는 외측 전극 및 내측 전극을 포함하며, 상기 외측 전극은 상기 내측 전극을 둘러싸고, 상기 외측 전극은 상기 내측 전극보다 폭이 작은 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
11. 제10항에 있어서, 각각의 상기 내측 전극 및 외측 전극은, 내측 전극 및 외측 전극 중 다른 하나의 전극의 지형부 전극과 서로 맞물리는 구성으로 외향으로 연장되는 지형부 요소를 포함하는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
12. 제1항에 있어서, 상기 절연체 시트, 상기 히터 재료, 및 상기 전극 재료는, 연성 금속의 크림프 커넥터(crimp connector)에 의해 결합되는 제1 부분 및 제2 부분으로 분할되는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
13. 제12항에 있어서, 상기 연성 금속의 크림프 커넥터는, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 상에서 전극 재료를 전기적으로 결합시키기 위해 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분이 중첩되어 있을 때 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 관통하는 전도성 요소를 포함하는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
14. 제12항에 있어서, 상기 연성 금속의 크림프 커넥터는, 중첩 구성에 있어서 크림프 커넥트들 사이에 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 수용하도록, 그리고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 주위에서 함께 비탄성적으로 크림프되도록 크기가 결정되는 대향 부분을 포함하며, 상기 대향 부분은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 상에서 전극 재료를 전기적으로 결합시키기 위해 중첩되는 제1 부분 및 제2 부분을 관통하도록 되어 있는, 내향 연장 치형부를 포함하는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
15. 제12항에 있어서, 상기 연성 금속의 크림프 커넥터는, 상기 내향 연장 치형부와 전기적으로 연통하기 위한 전기 케이블을 수용하는 커넥터를 더 포함하는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
16. 제15항에 있어서, 상기 커넥터는, 상기 전기 케이블 전도체와 상기 연성 금속의 크림프 커넥터 사이의 전기 접속을 위해 그 주위에서 크림프되는 전기 케이블 전도체를 수용하는 크림프 슬리브(crimp sleeve)인 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
17. 제1항에 있어서,
    윈드쉴드 와이퍼가 작동하지 않을 때 대기 위치에 위치하는, 윈드쉴드 와이핑용 윈드쉴드 와이퍼 및 윈드쉴드를 제공하는 자동차 윈드쉴드 조립체
    를 더 포함하는 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
18. 제1항에 있어서, 상기 히터 재료는 정온도 계수 재료인 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
19. 제1항에 있어서, 상기 히터 전극 재료는, 상기 절연체 시트에 직접 적용되는 바인더(binder)에서의 전도성 금속 입자인 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터.
20. 만곡된 자동차 윈드쉴드의 하위 표면에 순응하도록 되어 있는 가요성 폴리머 절연체 시트로서, 대기 위치에서 윈드쉴드 와이퍼의 길이와 정렬되는 길이를 갖고, 절연체 시트의 둘레가 대기 위치에서의 윈드쉴드에 대해 윈드쉴드 와이퍼 블레이드의 접촉 영역을 근접하게 에워싸도록 크기가 결정되는 가요성 폴리머 절연체 시트;
    상기 가요성 폴리머 절연체 시트 상에 코팅되는 상대적으로 고저항의 전도성 히터 재료;
    상기 히터 재료보다 낮은 저항을 갖는 상대적으로 저저항의 전도성 전극 재료로서, 전극 재료와 직접 접촉하지 않는 히터 재료의 간격 영역의 대향 측 상에서 히터 재료에 적용되어 상기 간격 영역의 히터 재료를 통한 전류 흐름을 형성하는 전도성 전극 재료
    를 포함하는 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터로서,
    상기 간격 영역은, 상기 절연체 시트가 자동차 윈드쉴드에 적용될 때, 대기 위치에서 윈드쉴드에 대해 윈드쉴드 와이퍼 블레이드의 접촉 영역에 근접한 절연체 시트의 실질적으로 전체 길이를 따라 분배되도록 크기가 결정되는 것인 윈드쉴드 와이퍼 대기 위치 히터
    를 이용하는 윈드쉴드를 제작하는 방법으로서,
    (a) 히터 조립체를 생성하기 위해 상기 절연체 시트에 상기 히터 재료 및 상기 전극 재료를 적용하는 단계;
    (b) (a) 단계 이후에, 윈드쉴드 상의 윈드쉴드 와이퍼의 대기 위치에 있는 차량 윈드쉴드의 내측 표면에 상기 히터 조립체를 적용하여, 상기 간격 영역이 대기 위치에서의 윈드쉴드에 대해 윈드쉴드 와이퍼 블레이드의 접촉 영역에 근접하게 되도록 하는 것인 단계
    를 포함하는 방법.

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