자동차 와이퍼의 원리와 구조

 

 

🚗 자동차 와이퍼의 원리와 구조

자동차 와이퍼는 비, 눈, 먼지, 벌레 등을 제거하여 운전자의 시야 확보에 핵심적인 역할을 합니다. 단순히 움직이는 고무 막대처럼 보일 수 있지만, 내부에는 정밀한 작동 메커니즘과 전기적 제어가 포함되어 있습니다.

1. 와이퍼의 기본 목적

와이퍼는 전면 유리(전방 와이퍼) 또는 후면 유리(후방 와이퍼)에 부착되어 외부 물질을 제거합니다. 주행 중 비나 눈으로 인한 시야 방해를 줄이고, 운전자에게 보다 안전한 운전 환경을 제공합니다.

2. 와이퍼의 구성 요소

자동차 와이퍼(wiper)

• 와이퍼 블레이드(Wiper Blade): 고무 재질로 된 닦는 부분
• 와이퍼 암(Wiper Arm): 블레이드를 고정하고 움직이는 금속 부품
• 와이퍼 모터(Wiper Motor): 와이퍼의 움직임을 만드는 전기모터
• 와이퍼 링크(Linkage): 모터와 암을 연결하여 회전 운동을 왕복 운동으로 변환
• 릴레이 및 스위치: 속도 및 간헐 작동 제어

 

3. 와이퍼 작동의 순서

1. 운전자가 와이퍼 스위치를 작동 
2. 모터에 전원이 공급 
3. 모터가 회전하며 웜 기어 작동 
4. 회전 운동이 링크를 통해 왕복 운동으로 전환 
5. 와이퍼 암이 앞뒤로 움직이면서 블레이드가 유리를 닦음

 

 

3.1 모터 작동 구조

와이퍼 모터 내부 구조

 

 

• Worm Gear (웜 기어)
  • 모터의 회전 운동을 느리고 강한 토크의 회전으로 변환하는 장치입니다.
  • 웜 기어는 자체적으로 역회전이 불가능하기 때문에, 와이퍼가 꺼졌을 때 위치를 유지하게 해주는 ‘셀프 락킹(Self-locking)’ 기능이 있습니다.
• Shaft (축)
  • 모터 내부에서 회전력을 전달하는 주축입니다.
  • 웜기어와 암(arm), 링크 시스템을 통해 연결되어 와이퍼 블레이드를 움직입니다.
• Armature (회전자)
  • 전류가 흐르며 회전하는 부분입니다.
  • 모터의 핵심 구성요소로, 전기 에너지를 기계적 회전 에너지로 변환합니다.
• Motor Housing (모터 하우징)
  • 모터 전체를 감싸고 있는 금속 케이스입니다.
  • 외부 충격과 먼지, 수분으로부터 내부를 보호합니다.
• Field Winding (계자 코일)
  • 전류가 흐르면 자기장이 형성되어, 회전자(armature)와 상호작용하여 회전을 유도합니다.
  • 보통 영구자석(Permanent Magnet) 방식 또는 전자석 방식으로 나뉩니다.
• Commutator (정류자)
  • 전류의 방향을 주기적으로 바꿔 회전 운동이 지속되도록 돕는 장치입니다.
  • 브러시와 함께 작동하며, 모터의 지속적인 회전을 가능하게 합니다.

요약하면,,,

 

작동 원리에 대해서 좀 더 들어가면,,,

• 운전자가 와이퍼 스위치를 켬
• 전원이 모터에 공급됨
• Field winding → 자기장 형성
• Armature 회전 → 축과 worm gear를 통해 회전 전달
• Worm gear → 느린 회전으로 감속
• Linkage와 Wiper Arm으로 운동 전달 → 와이퍼 작동

  DC 모터는 와이퍼 내부에 내장되어 있으며, 전기적으로 제어됩니다. 모터의 회전은 웜 기어(감속 기어)를 통해 토크가 증폭되고, 링크 시스템을 움직입니다. 웜 기어는 와이퍼가 멈췄을 때 자동으로 멈추는 '파크 기능'도 포함합니다.

 

3.2 링크 메커니즘

와이퍼 링크 메커니즘

⚙️ 작동 순서 요약

1. 운전자가 와이퍼를 작동시킴
2. 모터 회전 → 크랭크가 원형 운동 시작
3. 크랭크가 링크를 밀고 당김
4. 링크가 피벗을 기준으로 와이퍼 암을 좌우로 움직임
5. 두 개의 와이퍼 암이 반대 방향 또는 평행하게 움직이며 유리를 닦음

 

🧩 작동 방식에 따른 구분

• 평행식 (Parallel Type): 두 와이퍼가 같은 방향으로 움직임 (트럭 등)
• 대칭식 (Opposed Type): 두 와이퍼가 서로 반대 방향으로 움직임 (대부분 승용차)
• 중앙식 (Single Arm): 하나의 암이 넓은 반경으로 움직이며 커버 범위가 큼 (벤츠 등)

 

3.3 간헐 작동(Intermittent Operation) 

간헐 작동을 "INT"라 칭한다.

와이퍼에서도 와이퍼 스위치를 통해서 High(빠르게), Low(느리게)도 있지만, 이것을 운전자의 FAST ~ SLOW 조작에 의해서 더 정밀하게 제어도 가능한 것이 바로 "INT" 기능이다.

 

에탁스를 통해서 운전자의 와이퍼 스위치 조작으로 다양한 속도에서의 시간 조절이 가능하다.

 

여기서 에탁스란 자동차 편의장치의 컴퓨터 장치라 보면 된다. 오늘날의 BCM이라 칭하기도 한다.

 

간헐 작동은 비가 약하게 내릴 때 적절합니다. 전자회로가 와이퍼의 작동 간격을 제어하여 전력 소모를 줄이고, 모터의 수명을 연장합니다.

 

즉,,,

 

다시 설명하자면

 

  자동차 와이퍼의 간헐 작동(Intermittent Wiper Operation) 기능은 비가 약하게 내릴 때 와이퍼가 일정한 시간 간격을 두고 자동으로 작동하도록 하는 기능입니다. 일반적인 지속 작동(로우·하이)과 달리, 운전자의 편의와 시야 확보, 와이퍼의 수명을 고려한 스마트 제어 시스템입니다.

 

⚙️ 기본 작동 원리

1. 운전자가 간헐 모드(Intermittent Mode)로 와이퍼 스위치를 조작함
2. 와이퍼 회로 내 타이머가 구동됨
3. 간헐 릴레이 또는 BCM 제어 회로가 설정된 시간 간격(예: 3초, 5초, 10초 등)마다 전원을 와이퍼 모터에 공급
4. 모터가 짧은 시간 회전하여 와이퍼가 한번 닦고 멈춤
5. 설정된 시간 후 다시 작동 → 이 사이클이 반복됨

 

4. 와이퍼의 종류

• 프레임형(Frame Type): 전통적인 형태, 금속 프레임이 고무를 지지
• 플랫형(Flat Type): 유선형 디자인으로 풍절음 감소, 눈이나 얼음에 강함
• 하이브리드형: 프레임과 플랫의 장점을 결합

5. 후방 와이퍼 시스템

해치백, SUV, 왜건 등 차량의 후방 유리에 장착됩니다. 전방보다 작고, 주로 하나만 설치되어 있으며, 별도의 모터로 구동됩니다. 일부는 워셔 액 분사 기능도 포함합니다.

6. 와이퍼 고장 증상

• 와이퍼가 움직이지 않음 → 모터 고장, 퓨즈 단선
• 소음 발생 → 블레이드 마모, 링크 이상
• 움직임이 끊기거나 느림 → 모터 노후, 기어 마모
• 물 자국이 남음 → 블레이드 교체 필요

7. 와이퍼 유지보수 팁

• 블레이드는 6개월~1년마다 교체
• 겨울철에는 유리에 얼어붙지 않게 주의
• 주행 전 와이퍼 작동 확인
• 워셔액 보충은 기본

8. 전자 제어 와이퍼 시스템

  최근 차량은 센서 기반의 자동 와이퍼 시스템을 탑재합니다. 빗물 감지 센서를 통해 비의 양을 자동으로 인식하고, 와이퍼 작동을 자동으로 조절합니다. 이 기술은 운전 편의성을 높이고, 집중력을 향상합니다.

9. 결론

  자동차 와이퍼는 단순해 보이지만 복잡한 전기·기계 시스템의 조화로 이루어집니다. 날씨와 관계없이 항상 운전자의 안전을 위한 준비가 되어 있는 이 장치는 차량의 필수적인 안전 요소입니다. 정기적인 점검과 교체를 통해 그 기능을 최상으로 유지해야 합니다.