KR100712869B1 - 와이퍼 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 한쪽 단부에서 와이퍼 베어링(20)의 베어링 하우징(22, 46)의 돌출부(30, 40)에 견고하게 연결된 관형 플레이트(10)를 포함하는 와이퍼 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따라서 상기 관형 플레이트(10)는 연결 영역(24)에서 확대된 횡단면(26)을 갖는다.

와이퍼 베어링, 베어링 하우징, 관형 플레이트, 와이퍼 시스템, 연결 영역, 확대 단면

Description

와이퍼 시스템{Wiper system}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 와이퍼 시스템에 관한 것이다.

차량의 차체에 와이퍼 시스템을 고정하기 위해서, 플레이트 또는 -와이퍼 지지체가 파이프로 구성될 때- 관형 플레이트가 차량에 설치된다. 상기 플레이트는 와이퍼 모터와 이 와이퍼 모터에 설치된 기어를 구비한 와이퍼 구동 장치를 지지하기 위한 모터 플레이트를 포함한다. 기어의 피동 샤프트는 기어 돔(gear dome) 내에 지지되며, 일반적으로 크랭크와 링크 로드(link rod)를 통해 다른 크랭크들을 구동시키고, 상기 다른 크랭크들은 각 윈도우 와이퍼용 구동 샤프트와 고정 결합된다. 상기 윈도우 와이퍼의 구동 샤프트는 와이퍼 베어링 내에 지지되며, 와이퍼 베어링의 베어링 하우징은 플레이트의 일단부에 고정되거나 또는 일체형으로 형성된다. 상기 플레이트는 와이퍼 구동 장치를 와이퍼 베어링에 대해 위치 설정 한다.

독일 실용 신안 제 DE-GM 74 34 119 호에는, 모터 플레이트로서 사용되는 플레이트에 용접되어 있는, 4각형 파이프로 제조된 관형 플레이트가 알려져 있다. 4각형 파이프의 단부에는 각각 와이퍼 베어링이 고정된다. 와이퍼 베어링은 베어링 하우징에 있는 돌출부를 통해 나사에 의해 또는 워블 리벳팅(wobble riveting)에 의해 관형 플레이트에 고정된다. 또한, 돌출부는 약간 원추형일 수도 있고 관형 플레이트가 압입 끼워 맞춤에 의해 고정될 수 있다. 이와 같은 형식의 관형 플레이트나 관형 프레임 시스템은 간단한 구조에도 불구하고 매우 안정적이다. 비용을 고려하는 경우에는 예비 굽힘 공정을 필요로 하지 않는 직선 지지 파이프가 바람직하다.

다른 관형 플레이트는 독일특허 제 DE 29 20 899 C2 호에 공지되어 있으며, 관형 플레이트의 중공 프로파일에 베어링 하우징의 돌출부가 삽입된다. 관형 플레이트와 돌출부의 포지티브한 연결을 형성하기 위해, 상기 돌출부는 적어도 부분적으로 관형 플레이트의 벽에 접촉하며, 관형 플레이트의 섹션이 압착되는 적어도 하나의 리세스를 갖는다. 이 리세스를 통하여 와이퍼 베어링은 돌출부에 대해 축방향으로 고정될 뿐만 아니라, 횡단면이 둥근 경우에도 관형 플레이트 내에서 비틀리지 않는다. 관형 플레이트가 4각형 파이프 또는 그 밖의 둥글지 않은 횡단면을 갖는 파이프 프로파일로 제조되면, 와이퍼 베어링의 위치는 조립되기 전에 미리 각각의 프로파일에 의해 결정된다. 이와는 달리 원통형 파이프 프로파일인 경우에는 조립시에도 위치가 결정될 수 있다.

유럽특허 제 EP 0 781 691 A1 호에는 하우징이 관형 플레이트용 원통형 연결부를 포함하는 와이퍼 베어링이 기술된다. 추가로 복수의 고정 부재가 성형된다.

또한, 1995년 뮌헨 소재의 카를 한저 출판사에서 발간한 "실험 및 운용(Werkstatt und Betrieb)"의 812 내지 815면과 1994년 클라우스 단네르트 출판사에서 발간한 정기 간행물 "금속 변형 기술(Metallumformechnik)"의 "내부 고압 변형 방법을 이용한 간단한 구조의 정밀 공작물 제작(Praezisions-Werkstuecke in Leic htbauweise, hergestellt durch Innenhochdruck-Umformen)", 파이프를 공작물로 변형하기 위한 방법이 알려져 있다. 특히 차량 산업에서 사용되는 이 방법은 고압으로 작업한다.

변형하고자 하는 파이프 부품은 분할된 공구 내에 배치되어, 소정의 공작물 형태로 가공된다. 프레스 내에 조립된 상기 공구는 수직으로 작업하는 플런저에 의해 결합된다. 파이프 부품 단부들은 폐쇄 공구들에 의해 폐쇄되는데, 이 폐쇄 공구를 통해 내부 공구 주형에 대해 파이프의 벽을 가압하는 압력 매체가 공급된다. 이때, 수평 방향으로 작용하는 태핏에 의해 축방향 압력이 파이프에 제공되고, 상기 축방향 압력은 내부 압력과 중첩된다. 이로 인하여, 변형을 위해 필요한 재료는 파이프 부품의 벽 두께로부터 얻어질 뿐만 아니라 파이프의 단축에 의해 얻어진다. 변형 동안 폐쇄 공구는 축방향으로 추종된다.

본 발명에 따라서, 와이퍼 시스템의 관형 플레이트는 와이퍼 베어링에 대한 연결 영역에 확대된 횡단면을 갖는다. 확대된 횡단면에 의해, 임계 연결 영역에서 고유의 하중이 심하게 감소되며, 이로 인하여 굽힘 강도와 비틀림 강도가 상승된다. 이것은, 특히 차량의 윈도우에 대한 와이퍼 블레이드의 안내와 와이퍼 블레이드의 접촉 각도(attack angle)가 작동 동안 하중의 영향을 받으면서도 전혀 변하지 않거나 단지 약간만 변한다는 점에서 중요하다. 예를 들면 소나기가 내리는 경우, 차량의 윈도우가 건조해지는 경우 또는 폭설로 인하여 와이퍼 블레이드가 록킹되는 록킹 경우와 같은 작동 상황에 따라서 매우 상이한 크기의 힘이 발생할 수 있다. 마지막에 언급된 폭설로 인하여 록킹되는 경우에 정상 작동 때 힘의 20배 이상 더 큰 힘이 발생할 수 있다. 하중이 가해진 상태에서, 윈도우에 대한 와이퍼 블레이드의 접촉 각도가 변경되면, 와이핑 성능이 저하된다. 일반적으로 보통의 원추 연결은 분리하기가 힘들기 때문에, 와이퍼 아암을 구동 샤프트로부터 분리하기 위해 큰 하중이 발생함으로써, 분해를 위해, 조절 파라미터를 변경할 수 있는 큰 힘이 제공되어야 한다.

본 발명에 따라서 확대된 횡단면은 연결 영역으로 제한되므로, 관형 플레이트의 나머지 부분은 현저히 더 작은 횡단면으로 제조된다. 이로 인하여 중량 및 재료가 절약될 수 있으며 요구되는 공간이 감소된다. 또한, 작은 베이스 횡단면을 갖는 관형 플레이트의 굽힘 강성과 비틀림 강성은 증가하지 않으며, 그 결과 록킹의 경우 나머지 부품, 또한 와이퍼 아암의 최고 하중이 관형 플레이트의 탄성 변형에 의해 감소된다. 연결 영역에서 높은 강도와 강성이 유지되므로, 특히 차량의 차체에 고정하기 위한 고정 부품이 베어링 하우징에 형성될 때 와이퍼 베어링의 조절된 위치는 변하지 않는다.

연결 영역의 높은 형상 강성에 의해 와이퍼 베어링 재료로서, 섬유 강화되지 않은 예를 들어 알루미늄, 마그네슘 또는 플라스틱과 같은 가벼운 재료를 사용할 수 있다. 중량 감소와 더불어 상기 재료는 처리와 관련한 장점을 제공한다. 물론, 섬유 강화된 플라스틱도 사용될 수 있다.

또한, 연결 영역의 큰 횡단면으로 인해 접합부의 직경도 크게 설정되며, 따라서 관형 플레이트와 돌출부 사이의 접촉면도 확대된다. 따라서 양 부품들은 약간 중첩되므로 접촉면의 크기가 동일할 때 연결 영역이 더 짧아질 수 있다.

관형 플레이트의 횡단면은 여러 가지 방식으로 확대될 수 있다. 관형 플레이트의 단부는 딥드로잉 또는 내부 고압 공정을 통하여 확대되는 것이 바람직하다. 재료의 항복점(yielding point)을 초과하는 냉간 변형에 의해 상기 재료는 높은 강도를 가진다. 변형 공정에 의해, 연결 영역에서 나머지 관형 플레이트의 횡단면 프로파일과는 다른 횡단면 프로파일이 형성될 수 있다. 이때, 가장 긴 축이 구동 샤프트의 방향으로 놓인 긴 횡단면을 사용하는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 부품은 원주 방향으로 포지티브하게 결합된다. 따라서, 토크의 지지부는 축방향으로 작용하는 힘의 수용부로부터 분리되며, 그 결과 부품들의 상호 축방향 고정부의 하중이 경감되며 상기 고정부가 간단하게 구성될 수 있다.

바람직한 방식으로, 관형 플레이트는 크림핑에 의해 돌출부에 고정되며, 이 경우 관형 플레이트의 일부는 돌출부의 리세스 내에 압입된다. 연결 영역에서의 큰 직경으로 인해, 리세스는 부품에서 큰 경사각과 반경이 가능하도록 구성된다. 이것은 강도와 관련된 부품의 구성 및 엠보싱 가공 플런저 구조에 유리하다. 또한, 엠보싱 가공 원료의 유동 특성이 개선되며, 이로 인하여 원료 내의 용접시임 또는 재료 에러가 덜 임계적이기 때문에 균열의 위험이 감소된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 베어링 하우징의 돌출부는 관형 플레이트의 확대된 단부 주위로 주조되거나 사출 성형된다. 여기서도 둥근 또는 직사각형 횡단면이 사용될 수 있으며, 이 횡단면은 일정하게 유지되거나 와이퍼 베어링을 향해 확대된다. 확대된 단부로의 횡단면 이행 영역에 스텝이 형성되며, 이 스텝은 사출성형되고 관형 플레이트의 단부와 관련해서 축방향의 포지티브한 결합부로서 작용한다. 따라서 다른 고정 작업 공정이 생략될 수 있다.

상기 실시예에서, 베어링 하우징의 돌출부가 관형 플레이트의 직경보다 더 큰 직경을 갖기 때문에, 베어링 하우징 내의 응력은 더욱 감소되며, 예컨대 베어링 영역에 대한 양호한 활주 특성을 갖는 비강화 플라스틱 또는 경금속과 같은 경량 의 탄성 재료로 제조될 수 있다. 비강화 플라스틱은 글래스 섬유 또는 탄소 섬유로 강화된 플라스틱보다 간단하게 처리될 수 있다. 상기 합성 수지는, 특히 관형 플레이트를 사출 성형하기에 적합하다. 그럼에도 불구하고 연결 영역의 확대된 횡단면으로 인해 필요한 강도가 보장된다.

이하의 도면 설명으로부터 다른 장점이 제시된다. 도면은 본 발명의 실시예들을 도시한다. 도면, 실시예 및 청구범위는 여러 가지 특징들을 조합한 형태로 포함한다. 당업자는 상기 특징들을 바람직하게 개별적으로 고려할 수 있을 뿐만 아니라 임의로 조합하여 고려할 수 있을 것이다.

도 1은 관형 플레이트를 구비한 본 발명에 따른 와이퍼 시스템의 일부를 도시한 사시도.

도 2는 관형 플레이트를 도 1의 선 II-II를 따라 절취하여 도시한 횡단면도.

도 3 및 도 4는 도 2의 변형예를 도시한 도면.

도 5는 베어링 하우징과 관형 플레이트가 연결된 모습을 도시한 측면도.

도 6 내지 도 8은 도 5의 변형예를 도시한 도면.

소위 파이프 플레이트인 와이퍼 지지체는 관형 플레이트(10)를 포함한다. 상기 관형 플레이트는 모터(14)와 이 모터에 설치된 기어(16)를 구비한 모터 플레이트(12)를 지지하며, 기어의 피동 샤프트는 크랭크(48)와 링크 로드(50: link rod)를 통해 다른 크랭크들(52)을 구동시키고, 이 크랭크들의 각각은 각각의 윈도우 와이퍼용 구동 샤프트(18)와 견고하게 연결된다(도 1). 구동 샤프트(18)는 와이퍼 베어링(20) 내에 지지되며, 이 와이퍼 베어링의 베어링 하우징(22)은 관형 플레이트(10)의 단부와 서로 맞물려 고정되는 돌출부(30, 40)를 갖는다.

상기 관형 플레이트(10)의 양 단부가 연결 영역(24)에서 확대됨으로써, 연결용 확대 횡단면(26)이 형성된다. 이 확대부는 풀링(pulling) 단계 또는 내부 고압 공정에 의해서 제조될 수 있다. 이때, 관형 플레이트(10)의 원형 횡단면은 동심으로 확대되거나 또는 하중시 바람직한, 실질적으로 정방형이나 장방형 횡단면으로 형성된다. 원형이 아닌 횡단면 프로파일에 의해 원주 방향으로, 모터 플레이트(12)에 대한 베어링 하우징(22)의 각 위치를 결정하는 형태 결합부가 형성된다. 연결 영역(24)에서 관형 플레이트(10)의 냉간 변형에 의해 재료가 더 큰 강도를 가진다.

도 2는 원형의 횡단면(26)을 갖는 연결 영역(24)을 도시하며, 이 횡단면은, 조립동안 삽입하고자 하는 돌출부(30)가 크림핑에 의해 고정되기 전에 재조정될 수 있는 장점을 갖는다. 도 3에는 정방형 횡단면이 도시되며, 도 4에는 확대된 장방형 횡단면(26)이 도시된다. 타원형일 수도 있고 둘레 방향으로 포지티브한 결합부를 형성할 수 있는 긴 횡단면 형태에서, 가장 긴 축(28)이 구동 샤프트(18)의 방향으로 배치된다 ; 이로 인해 돌출부(30, 40)와 베어링 하우징(22)이 매우 안정적으로, 그리고 비틀림에 대하여 견고하게 결합된다. 이러한 결합은 측면 보강 리브(34)에 의해서 지지될 수 있으며, 상기 리브는 그 연장부로 베어링 하우징(22)의 유지 부품(36)에 연결된다.

유지 부품(36)과 돌출부(30)는 베어링 하우징(22)의 외곽선(42)에서 대략 마주 놓인다. 돌출부(30)의, 구동 샤프트(18)를 향하는 단부는 확대된 이행면(44)을 가지며, 이 이행면은 큰 반경으로 돌출부(30)의 원주면으로 이어지고, 이로 인해 바람직한 힘 전달이 이루어진다.

도 1 내지 도 6에 따른 실시예에서, 돌출부(30)는 관형 플레이트(10)의 단부에 삽입되거나 압입되어 관형 플레이트와 크림핑되며, 이 경우 관형 플레이트(10)의 일부는 리세스(32) 내에 압착된다. 이때, 돌출부(30)는 연결 영역(24)에서 원통형이나 정방형 형상을 갖는다(도 1 내지 도 5). 힘 전달을 향상시키기 위하여, 도 6에 따른 변형예에서는 관형 플레이트(10)의 확대된 횡단면(26)과 삽입된 돌출부(30)의 해당 횡단면이 연결 영역(24)에서 와이퍼 베어링(20)을 향해 커진다.

본 발명에 따라서 강화된 형상 안정적 연결 영역(24)은 와이퍼 베어링(20)용으로 알루미늄, 마그네슘 또는 플라스틱과 같은 경량의 탄성 재료의 사용을 가능하게 한다. 이 재료는 양호하게 처리되며 우수한 활주 특성을 갖는다. 따라서, 베어링 하우징(22, 46)은 사출성형에 의해 제조될 수 있다. 도 7과 도 8에 따른 변형예는 돌출부(40)가 관형으로 형성되어 관형 플레이트(10)를 둘러싼다는 점에서 상술한 실시예와 상이하다. 확대된 횡단면(26)으로의 횡단면 이행부에 배치된 스텝(38)은 돌출부(40)가 그것을 덮음으로써 관형 플레이트(10)의 단부와 함께 축방향 고정부로서 작용한다. 관형 플레이트(10)는 베어링 하우징(46)을 제조할 때 사출 성형될 수 있다. 그러나, 돌출부(40)는 스텝(38)의 영역에서 조립 동안 코킹되거나 플라스틱의 경우에 열처리에 의해서 수축될 수 있다.

Claims (11)

1. 적어도 일단부에서 와이퍼 베어링(20)의 베어링 하우징(22, 46)의 돌출부(30, 40)와 견고하게 연결되며, 연결 영역(24)에서 확대된 횡단면(26)을 갖는 관형 플레이트(10)를 포함하고, 상기 베어링 하우징(22, 46)에는 유지 부품(36)이 성형되는 와이퍼 시스템에 있어서,

   상기 돌출부(30, 40) 및 상기 유지 부품(36)에 연결되는 측면 보강 리브(34)가 상기 베어링 하우징(22, 46)에 제공되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)의 횡단면(26) 및 상기 돌출부(30, 40)의 횡단면은 상기 연결 영역(24)에서 상기 와이퍼 베어링(20)을 향해 커지는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 가장 긴 축(28)이 상기 와이퍼 베어링의 축방향으로 놓인 긴 횡단면(26)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부(30)는 상기 관형 플레이트(10)내로 압입되어 이 관형 플레이트와 크림핑되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부(40)는 관형으로 형성되어 상기 관형 플레이트(10)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 상기 연결 영역(24)에서 스텝(38)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 돌출부(40)는 상기 관형 플레이트(10) 주위에 주조되거나 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 상기 연결 영역(24)에서 냉간 변형에 의해 확대되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 관형 플레이트(10)는 상기 연결 영역(24)에서 풀링 단계에 의해 또는 내부 고압 공정에 의해 확대되는 것을 특징으로 하는 와이퍼 시스템.
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