KR20220114901A

KR20220114901A - 와이퍼장치

Info

Publication number: KR20220114901A
Application number: KR1020210018496A
Authority: KR
Inventors: 김태헌; 김연수
Original assignee: 주식회사 캐프
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-08-17
Also published as: US20220250587A1

Abstract

와이퍼 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 와이퍼 장치는 윈도우에 부착된 이물질을 제거하며 와이퍼 암과 연결되는 와이퍼장치로서, 이물질을 닦아내는 밀착부재, 밀착부재가 윈도우에 밀착되도록 밀착부재를 탄성적으로 지지하는 지지부재 및 지지부재를 수용하는 내부공간을 내부에 형성하는 커버부재를 포함하고, 커버부재는 길이방향에 수직한 단면을 기준으로, 하부 모서리부터 정상 모서리까지 수평면에 대하여 상승하는 경사가 형성된 상부면 및 수평면에 대하여 세로로 형성되고 상부면과 만나서 정상 모서리를 형성하는 세로 측면을 포함하고, 상부면은 수평면에 대하여 예각을 이루며 하부 모서리에서 시작된 제1 경사면 및 제1 경사면에 대하여 둔각 이루며 제1 경사면에 연속되고 정상 모서리로 연장되게 형성된 제2 경사면을 포함한다.

Description

와이퍼장치{Wiper device}

본 발명은 와이퍼장치에 관한 것이다.

일반적으로 운행 중인 자동차에서 대기 중의 먼지나 각종 이물질 또는 기상 상태로 인한 눈, 비로 유리창 면이 오염되면 시야 확보가 어렵게 되어 안전운행에 지장을 주게 된다. 이에 따라, 자동차에는 운전자의 안전운전을 위한 시계확보의 수단으로 윈도우의 유리창 면에 묻은 눈, 비나 이물질 따위를 닦아 내는 차량용 와이퍼장치가 설치된다.

그런데 자동차의 고속운행으로 강한 주행풍이 발생한 경우, 주행풍으로 인하여 와이퍼장치가 윈도우에 밀착되지 못하여 닦임이 이루어지지 않는 문제가 발생한다.

본 발명은, 강한 주행풍에서도 윈도우에 밀착되어 닦임 성능을 유지할 수 있는 와이퍼장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 윈도우에 부착된 이물질을 제거하며 와이퍼 암과 연결되는 와이퍼장치로서, 이물질을 닦아내는 밀착부재, 밀착부재가 윈도우에 밀착되도록 밀착부재를 탄성적으로 지지하는 지지부재 및 지지부재를 수용하는 내부공간을 내부에 형성하는 커버부재를 포함하고, 커버부재는 길이방향에 수직한 단면을 기준으로, 하부 모서리부터 정상 모서리까지 수평면에 대하여 상승하는 경사가 형성된 상부면 및 수평면에 대하여 세로로 형성되고 상부면과 만나서 정상 모서리를 형성하는 세로 측면을 포함하고, 상부면은 수평면에 대하여 예각을 이루며 하부 모서리에서 시작된 제1 경사면 및 제1 경사면에 대하여 둔각 이루며 제1 경사면에 연속되고 정상 모서리로 연장되게 형성된 제2 경사면을 포함하는 와이퍼 장치가 제공된다.

이 때, 상기 상부면에서, 수평 폭(W)에 대한 수직 높이(H)의 비율(H/W)은 0.47 내지 0.59일 수 있다.

또한, 상기 수평면에 대한 상기 제1 경사면의 상기 예각은, 13° 내지 18°일 수 있다.

또한, 상기 제1 경사면에 대한 상기 제2 경사면의 상기 둔각은, 110° 내지 120°일 수 있다.

또한, 상기 세로 측면 상기 수평면에 대하여 85° 내지 90°경사를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 와이퍼 장치는, 주행풍을 받는 방향에는 예각의 제1 경사면과 둔각의 제2 경사면의 2단계 경사면이 형성되고, 반대 방향에는 세로 평면이 형성된 스포일러 구조를 적용하여, 고속 주행풍에서도 윈도우에 밀착되어 작동될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치에서 커버부재를 나타낸 단면도.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치는, 윈도우에 부착된 이물질을 제거하며 와이퍼 암과 연결되는 와이퍼장치로서, 밀착부재(10), 지지부재(20) 및 커버부재(30)를 포함한다.

밀착부재(10)는 윈도우에 밀착되어 이물질을 닦아내는 부분으로, 본 실시의 밀착부재(10)에는 고무재질의 와이퍼 블레이드와 같은 공지의 다양한 밀착부재(10)가 모두 포함된다.

지지부재(20)는 밀착부재(10)가 윈도우에 밀착되도록 밀착부재(10)를 탄성적으로 지지하는 부분이다. 지지부재(20)로는 판형 스프링이 사용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에서는 윈도우 형상에 맞추어 소정의 곡률 및 탄성력을 가진 판형 스프링이 지지부재(20)로 사용되어서, 밀착부재(10)인 와이퍼 블레이드를 차량 유리창의 곡면에 밀착시킬 수 있다.

이 때, 밀착부재(10)의 양측면에는 길이방향으로 장착홈이 형성되고, 판형 스프링이 장착홈에 끼워져 결합될 수 있다.

한편, 지지부재(20)에는 와이퍼 암(미도시)과 연결되는 어댑터(40)가 장착될 수 있다. 어댑터(40)는, 지지부재(20)와 결합되는 제1 부재(42)와, 제1 부재(42)에 회전 가능하게 연결되고 와이퍼 암과 결합되는 제2 부재(44)를 포함할 수 있다.

커버부재(30)는 지지부재(20)를 커버하는 부분으로, 지지부재(20)의 길이방향으로 연장된 형태를 가진다. 커버부재(30)에는, 내부에 내부공간(S)이 형성되어 지지부재(20)를 수용할 수 있다.

본 실시예의 커버부재(30)의 외측에는 스포일러(spoiler) 구조가 형성되어서, 공기압을 이용하여 지지부재(20)에 추가로 밀착력을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼장치에서 커버부재(30)를 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 커버부재(30)는, 상부면(32)과 세로 측면(34)을 포함하여 스포일러 구조를 형성할 수 있다.

길이방향에 수직한 단면을 기준으로 보면, 본 실시예의 커버부재(30)는 평평한 바닥면(수평면)을 가지고, 바닥면에 대해 일정한 두께로 형성된 베이스를 구비할 수 있다. 이 때, 베이스의 위에 일측에서 타측을 향하여 올라가는 경사진 구조의 상부면(32)이 형성될 수 있다. 또한, 베이스의 타측 측면은 상측으로 연장되어 세로 측면(34)이 형성될 수 있다.

베이스에는 바닥으로 열린 내부공간(S)이 형성되어, 밀착부재(10)의 일부와 지지부재(20)가 삽입되어 결합될 수 있다. 내부공간(S) 측면에는 지지부재(20)가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 삽입홈과 지지부재(20) 사이에 결합부재(22, 도 2를 참조)가 추가될 수 있다.

또한, 커버부재(30)의 양단부에는 캡(36)이 결합되어 내부공간(S)이 외부로 노출되지 않도록 마감할 수 있다.

한편, 스포일러의 일측에서 상부면(32)이 베이스와 만나서 하부 모서리(31)가 형성되고, 타측에서는 상부면(32)이 세로 측면(34)과 만나서 정상 모서리(35)가 형성될 수 있다. 이 때, 하부 모서리(31)는, 주행풍이 불어오는 방향으로 배치되어, 스포일러에 작용하는 공기에 대하여 최전방에 위치되는 모서리가 될 수 있다. 정상 모서리(35)는, 주행풍의 반대 방향에 위치되고 상부면(32)의 최상단에 위치되는 모서리가 될 수 있다.

따라서, 상부면(32)에는, 하부 모서리(31)부터 정상 모서리(35)까지 수평면(바닥면)에 대하여 상승하는 경사가 형성될 수 있다. 또한, 세로 측면(34)은, 수평면에 대하여 세로로 형성되고 상부면(32)과 만나서 정상 모서리(35)를 형성할 수 있다.

특히, 상부면(32)은, 수평면에 대하여 예각(a1)을 이루며 하부 모서리(31)에서 시작된 제1 경사면(32a)과, 제1 경사면(32a)에 대하여 둔각(a2)을 이루며 제1 경사면(32a)에 연속되고 정상 모서리(35)로 연장되게 형성된 제2 경사면(32b)을 포함할 수 있다. 따라서, 스포일러에서, 주행풍을 받는 방향에는 예각(a1)의 제1 경사면(32a)과 둔각(a2)의 제2 경사면(32b)의 2단계 경사면이 형성되고, 반대 방향에는 세로 평면이 형성될 수 있다.

이 때, 수평면에 대한 제1 경사면(32a)의 예각(a1)은, 13° 내지 18° 일 수 있다.

또한, 제1 경사면(32a)에 대한 제2 경사면(32b)의 둔각(a2)은, 110° 내지 120°일 수 있다.

또한, 세로 측면(34)의 수평면에 대한 각도(a3)는 85° 내지 90°일 수 있다.

한편, 상부면(32)에서 수평 폭(W)에 대한 수직 높이(H)의 비율(H/W)은 약 0.47 내지 0.59일 수 있다.

상술한 조건을 가지는 본 실시예의 스포일러 구조는, 시뮬레이션 및 실험 결과를 통하여, 높은 양력 성능(lift performance)을 얻을 수 있음이 확인되었다. 즉, 본 실시예에 따른 와이퍼 장치는 고속의 주행풍에서도 와이퍼 장치가 윈도우에 밀착되는 성능을 유지할 수 있음이 확인되었다.

구체적으로 실험 결과를 살펴보면 다음과 같다.

표 1은 제1 경사면(32a)의 예각(a1) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험을 진행한 결과이다. 여기서, 부상 속도는 와이퍼 장치가 윈도우에 밀착되어 작동될 수 있는 최대 주행풍 속도이다. 이 때, 상부면(32)의 수평 폭(W) 및 수직 높이(H)는 일정하게 유지되며, 세로 측면(34)도 일정한 각도로 유지된다.

예각(a1)	부상 속도(km/h)
10°	80
11°	95
12°	115
13°	145
14°	150
15°	165
16°	180
17°	170
18°	165
19°	130
20°	100

표 1은 제1 경사면(32a)의 예각(a1) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 속도이고, 도 4는 제1 경사면(32a)의 예각(a1) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험의 결과를 나타낸 그래프이다.

표 1 및 도 4에 나타난 바와 같이, 처음에는 제1 경사면(32a)의 예각(a1)이 증가함에 따라 부상 속도가 증가하는 경향을 나타낸다. 즉, 처음에는 예각(a1)의 증가와 양력 성능이 비례하는 경향을 보인다. 그러나 예각(a1)이 일정 값을 넘어서면 예각(a1)이 증가함에 따라 오히려 부상 속도가 감소하는 경향을 나타낸다. 즉, 예각(a1)이 일정 값을 넘어서면 예각(a1)의 증가와 양력 성능이 반비례하는 경향을 보인다. 정리하면, 제1 경사면(32a)의 예각(a1)이 일정 값을 도달하기 전까지 증가하고 이후에는 감소하는 경향을 확인할 수 있다. 특히, 본 실험을 통하여, 제1 경사면(32a)의 예각(a1)이 13° 내지 18°로 설정되면, 와이퍼 장치는 140Km/h 이상의 고속 주행풍에 대해서도 부상이 방지되는 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

표 2는 제2 경사면(32b)의 둔각(a2) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험을 진행한 결과이다. 여기서, 부상 속도는 와이퍼 장치가 윈도우에 밀착되어 작동될 수 있는 최대 주행풍 속도이다. 이 때, 상부면(32)의 수평 폭(W) 및 수직 높이(H)는 일정하게 유지되며, 제1 경사면(32a)의 예각(a1)도 일정한 각도로 유지된다.

둔각(a2)	부상 속도(km/h)
80°	75
85°	90
90°	110
95°	120
100°	155
105°	160
110°	170
115°	180
120°	170
125°	120
130°	95

표 2는 제2 경사면(32b)의 둔각(a2) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 속도도이고, 도 5는 제2 경사면(32b)의 둔각(a2) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험의 결과를 나타낸 그래프이다.

표 2 및 도 5에 나타난 바와 같이, 처음에는 제2 경사면(32b)의 둔각(a2)이 증가함에 따라 부상 속도가 증가하는 경향을 나타낸다. 즉, 처음에는 둔각(a2)의 증가와 양력 성능이 비례하는 경향을 보인다. 그러나 둔각(a2)이 일정 값을 넘어서면 둔각(a2)이 증가함에 따라 오히려 부상 속도가 감소하는 경향을 나타낸다. 즉, 둔각(a2)이 일정 값을 넘어서면 둔각(a2)의 증가와 양력 성능이 반비례하는 경향을 보인다. 정리하면, 제2 경사면(32b)의 둔각(a2)이 일정 값을 도달하기 전까지 증가하고 이후에는 감소하는 경향을 확인할 수 있다. 특히, 본 실험을 통하여, 제2 경사면(32b)의 둔각(a2)이 110° 내지 120°로 설정되면, 와이퍼 장치는 140Km/h 이상의 고속 주행풍에 대해서도 부상이 방지되는 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

표 3은 세로 측면(34)의 수평면에 대한 각도(a3) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험을 진행한 결과이다. 여기서, 부상 속도는 와이퍼 장치가 윈도우에 밀착되어 작동될 수 있는 최대 주행풍 속도이다. 이 때, 상부면(32)의 수평 폭(W) 및 수직 높이(H)는 일정하게 유지되며, 제1 경사면(32a)의 예각(a1)도 일정한 각도로 유지된다.

세로 측면(34) 각도(a3)	부상 속도(km/h)
80°	75
81°	95
82°	110
83°	115
84°	120
85°	140
86°	150
87°	160
88°	175
89°	175
90°	180

표 3은 세로 측면(34)의 각도(a3) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 속도이고, 도 6은 세로 측면(34)의 각도(a3) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험의 결과를 나타낸 그래프이다.

표 3 및 도 6에 나타난 바와 같이, 직각으로 될 때까지, 세로 측면(34)의 각도(a3)가 증가함에 따라 부상 속도도 같이 증가하는 경향을 나타낸다. 즉, 세로 측면(34)의 각도(a3)가 직각에 가까울 수록 양력 성능이 향상되는 경향을 보인다. 특히, 본 실험을 통하여, 세로 측면(34)의 각도(a3)가 85° 내지 90°로 설정되면, 와이퍼 장치는 140Km/h 이상의 고속 주행풍에 대해서도 부상이 방지되는 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

표 4는 상부면(32)에서 수평 폭(W) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험을 진행한 결과이다. 여기서, 부상 속도는 와이퍼 장치가 윈도우에 밀착되어 작동될 수 있는 최대 주행풍 속도이다. 이 때, 상부면(32)의 수직 높이(H)는 일정하게 유지되며, 세로 측면(34)도 일정한 각도로 유지된다.

수평 폭(W)	부상 속도(km/h)
15.4mm	75
15.6mm	95
15.8mm	110
16.0mm	145
16.2mm	160
16.4mm	170
16.6mm	180
16.8mm	165
17.0mm	155
17.2mm	125
17.4mm	90

표 4는 상부면(32)의 수평 폭(W) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 속도이고, 도 7은 상부면(32)의 수평 폭(W) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험의 결과를 나타낸 그래프이다.

표 4 및 도 7에 나타난 바와 같이, 처음에는 상부면(32)의 수평 폭(W)이 증가함에 따라 부상 속도가 증가하는 경향을 나타낸다. 즉, 처음에는 수평 폭(W)의 증가와 양력 성능이 비례하는 경향을 보인다. 그러나 수평 폭(W)이 일정 값을 넘어서면 수평 폭(W)이 증가함에 따라 오히려 부상 속도가 감소하는 경향을 나타낸다. 즉, 수평 폭(W)이 일정 값을 넘어서면 수평 폭(W)의 증가와 양력 성능이 반비례하는 경향을 보인다. 정리하면, 상부면(32)의 수평 폭(W)이 일정 값을 도달하기 전까지 증가하고 이후에는 감소하는 경향을 확인할 수 있다. 특히, 본 실험을 통하여, 상부면(32)의 수평 폭(W)이 16 내지 17mm로 설정되면, 와이퍼 장치는 140Km/h 이상의 고속 주행풍에 대해서도 부상이 방지되는 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

표 5는 상부면(32)의 수직 높이(H) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험을 진행한 결과이다. 여기서, 부상 속도는 와이퍼 장치가 윈도우에 밀착되어 작동될 수 있는 최대 주행풍 속도이다. 이 때, 상부면(32)의 상부면(32)의 수평 폭(W)은 일정하게 유지되며, 세로 측면(34)도 일정한 각도로 유지된다.

수직 높이(H)	부상 속도(km/h)
10.9mm	80
11.1mm	90
11.3mm	120
11.5mm	160
11.7mm	170
11.9mm	180
12.1mm	175
12.3mm	170
12.5mm	160
12.7mm	130
12.9mm	95

표 5는 상부면(32)의 수직 높이(H) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 속도이고, 도 8은 상부면(32)의 수직 높이(H) 변화에 따른 와이퍼 장치의 부상 실험의 결과를 나타낸 그래프이다.

표 5 및 도 8에 나타난 바와 같이, 처음에는 상부면(32)의 수직 높이(H)가 증가함에 따라 부상 속도가 증가하는 경향을 나타낸다. 즉, 처음에는 수직 높이(H)의 증가와 양력 성능이 비례하는 경향을 보인다. 그러나 수직 높이(H)가 일정 값을 넘어서면 수직 높이(H)가 증가함에 따라 오히려 부상 속도가 감소하는 경향을 나타낸다. 즉, 수직 높이(H)가 일정 값을 넘어서면 수직 높이(H)의 증가와 양력 성능이 반비례하는 경향을 보인다. 정리하면, 상부면(32)의 수직 높이(H)가 일정 값을 도달하기 전까지 증가하고 이후에는 감소하는 경향을 확인할 수 있다. 특히, 본 실험을 통하여, 상부면(32)의 수직 높이(H)가 8 내지 9.5mm로 설정되면, 와이퍼 장치는 140Km/h 이상의 고속 주행풍에 대해서도 부상이 방지되는 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

따라서, 140Km/h 이상의 고속 주행풍에 대해서 와이퍼 장치의 부상을 방지하기 위하여, 상부면(32)의 수평 폭(W)은 16 내지 17mm가 되고, 높이(H)는 8 내지 9.5mm가 될 수 있다. 정리하면, 고속 주행풍에 대해서 와이퍼 장치의 부상을 방지하기 위한 상부면(32)에서 수평 폭(W)에 대한 수직 높이(H)의 비율(H/W)은 약 0.47 내지 0.59이 될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 제1 경사면(32a)이 평면으로 형성되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며 제1 경사면은 곡면으로 형성될 수 있다. 특히, 주행풍을 받는 제1 경사면은 부상방지 기능을 강화하도록 위로 볼록한 단면을 가지는 곡면 구조를 가짐이 바람직하다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

10: 밀착부재
20: 지지부재
30: 커버부재
31: 하부 모서리
32: 상부면
32a: 제1 경사면
32b: 제2 경사면
34: 세로 측면
35: 정상 모서리

Claims

윈도우에 부착된 이물질을 제거하며, 와이퍼 암과 연결되는 와이퍼장치로서,
상기 이물질을 닦아내는 밀착부재;
상기 밀착부재가 상기 윈도우에 밀착되도록, 상기 밀착부재를 탄성적으로 지지하는 지지부재; 및
상기 지지부재를 수용하는 내부공간을 내부에 형성하는 커버부재를 포함하고,
상기 커버부재는,
길이방향에 수직한 단면을 기준으로, 하부 모서리부터 정상 모서리까지 수평면에 대하여 상승하는 경사가 형성된 상부면 및
상기 수평면에 대하여 세로로 형성되고 상기 상부면과 만나서 상기 정상 모서리를 형성하는 세로 측면을 포함하고,
상기 상부면은,
상기 수평면에 대하여 예각을 이루며, 상기 하부 모서리에서 시작된 제1 경사면 및
상기 제1 경사면에 대하여 둔각 이루며, 상기 제1 경사면에 연속되고 상기 정상 모서리로 연장되게 형성된 제2 경사면을 포함하는 와이퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부면에서, 수평 폭(W)에 대한 수직 높이(H)의 비율(H/W)은 0.47 내지 0.59 인 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 수평면에 대한 상기 제1 경사면의 상기 예각은, 13° 내지 18° 인 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 경사면에 대한 상기 제2 경사면의 상기 둔각은, 110° 내지 120° 인 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.
제1항에 있어서,
상기 세로 측면 상기 수평면에 대하여 85° 내지 90°경사를 이루는 것을 특징으로 하는 와이퍼 장치.