KR100463997B1 - 조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버 - Google Patents

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Abstract

조향 휠 장착식 에어백 모듈(14)용 커버(20)는 접지면을 형성하는 제 1 전도층(30)과, 제 1 전도층의 일 측면에 접촉시키기 위한 제 2 전도층에 의해 형성되는 경적 스위치(26)를 구비한다. 상기 커버는 제 3 전도층(32) 및 제 4 전도층(34)에 의해 형성되는 근접 센서(24)를 더 포함한다. 제 3 및 제 4 전도층(32, 34)은 제 1 전도층과 전기적으로 결합되며, 근접 센서(24)는 구동 회로(48)로부터 수신된 신호에 반응하여 전계(50)를 발생시킨다.

Description

조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버{AIR BAG COVER WITH VEHICLE OPERATOR POSITION SENSOR AND HORN SWITCH}
자동차에는 충돌시에 자동차 운전자를 보호하기 위한 안전용 제한 시스템이 사용된다. 여러 안전용 제한 시스템에는 안전 벨트뿐만 아니라 조향 휠내에 장착된 운전자측 에어백도 포함된다. 조향 휠의 중앙부내에 에어백 모듈을 최초로 수용하기 위해, 자동차 경적 작동 스위치는 외주연부쪽으로 이동되고, 통상적으로 조향 휠의 지지 스포크(spoke)에 장착된다. 또한, 배치가 용이하고, 충돌 가능성이 있는 상황에서 충돌전에 눌러지는 경적 스위치를 포함하는 몇가지 유형의 조향 휠 에어백 커버가 개발되었다.
중앙에 위치된 경적 스위치 이외에, 운전자가 운전석에 정확하게 위치되어 있는지 여부를 감지하기 위한 자동차 운전자 근접 센서를 운전자 좌석 영역에 제공하는 것이 또한 바람직하다.
따라서, 자동차의 충돌 관리 시스템과 교신하는 자동차 운전자 근접 센서 및 경적 스위치를 포함하는 조향 휠 장착식 에어백 모듈에 사용하기 위한 에어백 커버를 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 첨부된 청구항 1에 따른 조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버에 관한 것이다.
본 발명은 조향 휠 에어백 모듈내에 경적 스위치를 결합시킨 차량 운전자 근접 센서에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 장점은 첨부된 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위를 읽음으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차 운전자 근접 센서 및 경적 스위치를 에어백 모듈 커버내에 결합시킨 조향 휠의 도면,
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 취한 에어백 모듈 커버의 부분 단면도,
도 3은 또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 운전자 근접 센서 및 경적 스위치의 측면도를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 4는 또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 운전자 근접 센서와 연관된 다양한 도체의 물리적 배치를 도시하는 개략적인 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 에어백 모듈 커버의 바람직한 구성을 도시하는 부분 단면도,
도 6은 작동 상태에 있는 에어백 모듈 커버 및 경적 스위치를 도시하는 부분 단면도.
본 발명은 에어백 모듈의 커버에 통합될 수 있는 자동차 운전자 근접 센서 및 경적 스위치에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 조향 휠(10)은 조향 휠 에어백 모듈(14)을 수용하기 위한 에어백 모듈 하우징(12)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 에어백 모듈(14)은 충돌 동안에 에어백(18)을 전개시키기 위한 파이로테크닉(pyrotechnic) 팽창기(16)를 포함한다. 바람직하게, 자동차의 충돌 관리 제어기에 의해 작동되는 팽창기(16)는 전개력의 범위로 에어백을 전개시킬 수 있다. 팽창기(16)는 분리 수납된 2개의 에너지 장치를 구비하는 하이브리드 타입, 또는 팽창기(16)로부터 방출된 팽창 가스의 질량 유동(mass flow) 및 압력을 제어하기 위한 밸브 또는 전자적으로 작동되는 다른 타입의 조절 장치를 구비하는 단일-레벨 팽창기일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 에어백 모듈 커버(20)는 용량성 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26)를 포함한다. 또한, 에어백 모듈 커버는 점선으로 표시된 바와 같이 "H"자형 또는 다른 패턴으로 성형된 인열 시임(tear seam)(22)을 포함한다. 또한, 인열 시임은 "I"자형 또는 "U"자형 패턴으로 구성될 수 있다. 인열 시임(22)에 의해 형성된 부서지기 쉬운 영역은 에어백의 전개 동안에 인열 시임을 따라 에어백 모듈 커버가 절취될 수 있도록 한다.
도시된 바와 같이, 경적 스위치(26)는 경적 스위치 도체 또는 제 2 전도층(28), 및 접지면 도체 또는 제 1 전도층(30)을 포함한다. 공기 갭(42)이 상기 도체(28, 30) 사이에 제공되며, 그 사이에 균일한 갭을 규정한다. 바람직하게, 도체(28, 30)는 자동차 경적(38)을 작동시키기 위한 에어백 모듈 커버(20)내에 박막 스위치(membrane switch)를 형성하는 약 0.25mm 내지 0.50mm 두께의 얇은 금속 포일(metal foil)로 형성된다.
용량성 근접 센서(24)는 접지 도체(30)의 대향 표면에 의해 대체로 형성된다. 실드 도체(shield conductor) 또는 제 3 전도층(32)가 접지 도체의 상부에 대체로 평행하게 배치된다. 센서 도체 및 제 4 전도층(34)은 실드 도체(32)에 대체로 평행하게 배치된다. 상기 도체(32, 34)는 두께가 약 0.25mm인 얇은 금속 포일로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 접지 도체(30), 실드 도체(32) 및 센서 도체(34)의 조합체는 에어백 모듈(14) 및 조향 휠(10)의 전방에 물체(52)가 존재하는지 여부 및/또는 물체(52)의 위치를 감지하기 위한 근접 센서 회로(48)에 접속될 수 있는 3-플레이트 캐패시터를 형성한다.
도 1은 에어백 모듈 커버(20)내에서의 용량성 근접 센서(24)의 대략적인 위치를 도시하고 있다. 그러나, 근접 센서 및 경적 스위치는 에어백 모듈 커버를 위한 상이한 제조 규격을 수용하기 위해 다양한 크기를 취할 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 도 2는 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26)의 곡선형 프로파일을 도시하고 있다. 도체(28, 30, 32)를 형성하는데 사용된 얇은 전도성 재료는 이들 구성요소가 약 2mm 내지 4mm의 두께를 갖는 통상적인 플라스틱 또는 가요성 에어백 모듈 커버(20)내에 통합되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26)를 구성하는 기술은 이들 구성요소가 커버의 전체 두께를 크게 증가시키지 않으면서 곡선형 또는 편평한 에어백 모듈 커버의 넓은 범위내에 통합될 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 사용되는 근접 센서(24)는 때때로 커패시플렉터(capaciflector)로 지칭되기도 하는 용량성 근접 감지 요소이다. 도 3을 참조하면, 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26)에 대한 개략적인 다이어그램 및 회로 모델이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 접지면 도체(30)는 자동차 접지부(36)에 접속된다. 경적 스위치 도체(28)는 자동차 경적(38)의 제 1 단자에 접속된다. 자동차 경적(38)의 제 2 단자는 자동차의 12V 전원(40)에 접속된다. 공기 갭(42)은 경적 스위치 도체(28)와 접지면 도체(30) 사이의 필수적인 분리를 제공한다. 따라서, 경적 스위치 도체(28)와 접지면 도체(30) 사이의 전기적 접촉은 경적(28)을 작동시키기 위한 전기 회로를 완성시킨다.
상술한 바와 같이, 근접 센서 또는 커패시플렉터(24)는 그 사이에 유전층이 배치된 3개의 전도성 부재를 포함한다. 보다 자세하게, 제 1 유전층(44)은 접지면 도체(30) 및 실드 도체(32) 사이에 배치된다. 제 2 유전층(46)은 실드 도체(32)와 센서 도체(34) 사이에 배치된다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 유전층(44, 46)은 약 0.38mm의 두께를 갖는다. 개시된 바와 같이, 실드 도체(32) 및 센서 도체(34)는 근접 센서 구동 회로(48)의 개별 노드(node)에 접속된다. 그리고, 구동 회로(48)의 각 노드는 ±15V 방형파(square wave) 구동 신호를 수신한다. 따라서, 실드 도체(32)는 센서 도체(34)와 같은 위상으로 구동된다. 게다가, 센서 도체(34)는 실드 도체(32)의 전압과 적어도 동일하거나 그 전압보다 높은 전압으로 유지된다.
작동시에, 센서 도체(34)는 접지면 도체(30)로부터 멀어져 전계 침입 물체(52)를 향하도록 전기력선(50)을 반사한다. 커패시플렉터(24)용 회로 모델은, 침입 물체(52)가 접지되어 있고 그에 따라 접지면 도체(30)와 동일한 전위를 갖는 것으로 가정한다. 실드 도체(32) 및 센서 도체(34)에 전류가 흐르면, 전기력선(50)으로 포괄적으로 표시되어 있는 연장된 전계가 생성된다. 이러한 전계(54)는 실드 도체(32) 및 센서 도체(34)에 인가된 전압에 따라 용량성 근접 센서(24)를 지나 수 피트까지 더 연장될 수 있다. 물체(52)가 전계(54)내로 침입하면, 물체의 표면에 음의 전하가 유도된다. 물체(52)의 표면은 센서 도체(34)와 함께 사실상 근접 센서(24)의 용량성 전극이 된다. 물체가 센서를 향하여 또는 센서로부터 멀리 이동하면, 그들 사이의 전기용량 값이 변한다. 전기용량 값의 이러한 변화, 또는 이러한 전기용량의 변화에 의해 발생된 전자적 효과는 물체(52)의 위치 변화 또는 상대적 위치를 감지하는 근접 센서 회로(48)에 의해 측정될 수 있다.
도시된 바와 같이, 실드 도체(32)는 센서 도체(34)보다 폭이 넓다. 이것은 도 3에 도시된 전계 분포를 발생시키며, 여기서 실드 도체(32)가 센서 도체(34)를 접지면 도체(30)로부터 차폐한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 실드 도체는 [기생 용량(parasitic capacitance) 효과로 인해] 전계가 접지면 도체(30)로 직접 복귀하는 일이 거의 없이, 센서 도체와 침입 물체 사이에 전계를 집중시키는 작용을 한다. 따라서 센서 도체(34)는 근처의 접지부[즉, 접지면 도체(30)]로부터 차폐되어, 센서와 접지면 사이의 전기용량이 완전히 제거되지는 않더라도 실질적으로 감소된다. 따라서, 실드 도체(32)는 도 3에 도시된 바와 같이 가능한 한 많은 전기력선(50)이 센서 도체(34)로부터 침입 물체(52)를 향하게 한다. 이러한 기술은 용량성 근접 센서(24)의 작동 범위를 상당히 증가시킨다. 또한, 경적 스위치 도체(28)는 용량성 근접 센서(24)의 일부분이 아니며, 그 센서의 작동에 영향을 미치지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 경적 스위치는 경적을 직접 작동시키는데 사용되거나, 경적을 작동시키는 고전압 릴레이에 접속될 수 있다.
도 4를 참조하면, 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26)를 형성하는 전도층들의 상대적인 물리적 비율이 도시되어 있다. 도 4에는 자세하게 도시되지 않았지만, 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 유전층(44, 46)이 용량성 근접 센서(24)의 도체 사이에 배치된다는 것을 이해하여야 한다. 개시된 바와 같이, 경적 스위치 도체(28)는 조립체의 바닥 및/또는 후방에 배치되며, 또한 4개의 전도층의 가장 큰 영역을 점유한다. 접지면 도체(30)는 경적 스위치 도체(28)의 상부 또는 전방에 배치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 접지면 도체(30)는 동일 평면에 또는 동일 평면을 따라 배치된 사실상 2개의 분리된 도체이다. 이들 분리된 도체는 시임 영역(58)을 가로지르는 한쌍의 브리지 도체(56)에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서, 접지면 층(30)과 연관된 전도성 재료의 최소량만이 시임 영역내에 포함된다. 또한, 브리지 도체(56)는 하나의 접지 도체(36)를 사용함으로써 접지면층(30)의 양 섹션이 동일한 접지 전위로 유지되도록 한다. 접지면 도체(30)보다 작은 영역을 점유하는 한쌍의 실드 도체(32)는 접지 도체(30)의 상부 또는 전방에 배치되고, 제 1 유전층(44)에 의해 그로부터 분리된다. 바람직하게, 제 1 유전층(44)은 에어백 모듈 커버(20)가 형성되거나 성형되는 재료와 동일한 재료를 포함한다. 실드 도체(32)는 동일 평면에 배치되어 있지만, 구동 회로(48)의 노드(62)에 따로 접속되어야 한다. 마지막으로, 보다 작은 영역을 점유하는 한쌍의 센서 도체(34)는 실드 도체(32) 상부에 배치되며, 제 2 유전층(46)에 의해 그것으로부터 분리된다. 또한, 제 2 유전층은 에어백 모듈 커버(20)와 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 한쌍의 개별 도체가 구동 회로(48)의 노드(64)와의 접속을 위해 센서 도체(34)를 분리하도록 제공된다.
도시된 바와 같이, 각 센서 도체(34)는 브리지 커넥터(60)를 거쳐 결합된 2개의 개별 센서 섹션을 포함한다. 이러한 디자인은 용량성 근접 센서(24)에 몇가지 장점을 제공한다. 브리지 커넥터(60)의 보다 좁은 폭은 실드 도체(32)의 정면 영역 또는 노출부를 증가시키며, 이것은 물체(52)를 향하는 전기력선(50)의 집중을 증가시키는 기능을 한다. 브리지 커넥터(60)는 근접 센서(24)에 추가적인 가요성을 제공하며, 이러한 가요성은 에어백 모듈 커버(20)가 접지면 도체(30)를 경적 스위치 도체(28)와 전기적으로 접촉하도록 이동시키기 위해 보다 용이하게 휘어질 수 있도록 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 용량성 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26)의 작동을 보다 상세하게 도시하고 있다. 도 5는 비작동 상태에 있는 에어백 모듈 커버(20) 및 경적 스위치(26)를 도시하고 있다. 자동차 작동시에, 근접 센서(24)는 작동상태가 되며, 근접 센서 회로(48)를 경유하여 자동차의 충돌 관리 제어기(70)에 자동차 운전자 위치 정보를 표시하는 신호를 지속적으로 제공한다. 물체(52)가 근접 센서(24)에 대하여 이동함에 따른 전기용량 값의 변화는 근접 센서 회로(48)에 의해 발생된 구동 신호에서의 감지 가능한 변화를 발생시키며, 본 기술 분야에서 공지된 다양한 기술을 사용하여 감지될 수 있다. 근접 센서(24)에 의해 모니터링되고 있는 전개 영역에 물체(52)가 너무 근접하여 있다고 근접 센서 회로(48)가 감지하면, 이러한 상태를 표시하는 신호가 충돌 관리 제어기(70)에 보내진다. 정상 작동 상태 동안에는, 에어백(18)의 전개 영역에 너무 근접하여 있다는 경고가 자동차 운전자에게 전달될 수 있다. 바람직하게, 이러한 경고는 자동차 운전자가 전개 영역으로부터 충분한 거리를 유지할 때까지 지속적인 시각적 경고등 또는 청각적 경고 신호로서 충돌 관리 제어기에 의해 제공된다. 그러나, 자동차 운전자가 충돌시에 전개 영역에 너무 근접하여 있고, 근접 센서 회로(48)가 이러한 상태를 감지한 경우에, 충돌 관리 제어기는 에어백 팽창기에 의해 발생되는 출력을 제어하여 힘을 감소시킨 상태로 에어백을 전개시킬 수 있다. 이것은 상술된 바와 같이 몇가지 방법으로 달성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 자동차 운전자에 의해 에어백 모듈 커버(20)가 압력을 받거나 휘어지는 경우에, 접지면 도체(30)는 경적 스위치 도체(28)와 전기적으로 접촉되어 자동차 경적(38)을 작동시킨다. 에어백 모듈 커버(20)는 경적(38)이 용이하게 작동되도록 충분한 가요성을 제공하는 한편, 또한 에어백 모듈 커버(20)상의 압력이 해제될 때 경적(38)의 작동을 중단하기 위해 경적 스위치(26)의 전기적 접촉을 "개방"하는 탄성 복원력을 유지한다는 것을 이해하여야 한다. 경적 스위치(26)가 작동되면, 근접 센서 회로(48)는 에어백 전개 영역내에 자동차 운전자의 손이 존재하는 것을 감지하고, 이러한 상태를 나타내는 신호를 충돌 관리 제어기(70)에 전달할 수 있다. 경적 스위치(26)가 작동되고 있는 중에 충돌이 발생하면, 충돌 관리 제어기(70)는 상술한 바와 같이 감소된 힘으로 에어백(18)을 전개시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 근접 센서 및 경적 스위치는 에어백 모듈 커버(20)와 같은 통상적인 가요성 플라스틱 커버내에 통합될 수 있는 낮은 프로파일의 센서를 제공한다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 근접 센서(24) 및 경적 스위치(26) 모두와 결합하여 작동하는 공통 접지면 도체(30)를 제공하는 특징은 조립체로부터 추가적인 전도성 재료의 층을 제거한다. 본 발명은 보다 적은 비용으로 에어백 모듈 커버를 보다 효율적으로 제조할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 기술에 의해 종래의 경적 스위치 버튼이 조향 휠 스포크로부터 제거될 수 있고, 자동차 운전자가 보다 용이하고 직관적으로 찾을 수 있는 위치에 경적 작동 스위치가 배치될 수 있다. 최종적으로, 본 발명은 에어백 전개 영역에 너무 근접하여 있는 물체를 감지하기 위해 자동차 운전자 근접 센서가 조향 휠내에 합체될 수 있도록 한다. 그러한 상태가 감지되면, 자동차 운전자에게 시각적인 또는 청각적인 경고 신호가 전달될 수 있다.

Claims (9)

  1. 조향 휠 장착식 에어백 모듈(14)용 커버(20)에 있어서,
    접지면을 형성하는 제 1 전도층(30)과, 상기 제 1 전도층의 일 측면에 접촉하기 위한 제 2 전도층(28)에 의해 형성되는 경적 스위치(26)와,
    제 3 전도층(32) 및 제 4 전도층(34)에 의해 형성되는 근접 센서(24)를 포함하며,
    상기 제 3 및 제 4 전도층은 상기 제 1 전도층과 전기적으로 결합되며, 상기 근접 센서는 구동 회로(48)로부터 수신된 신호에 반응하여 전계(50)를 발생시키는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 전도층(32)이 상기 제 4 전도층(34)을 상기 제 1 전도층(30)과 연관된 전기적 전위로부터 차폐하기 위한 실드로서 작동하는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 전도층은 전계(50)를 발생시키며, 상기 전계(50)가 상기 근접 센서(24)의 전방에 위치된 물체(52)를 향하도록 하는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전도층(30) 및 상기 제 2 전도층(28)이 박막 스위치(26)를 규정하기 위해 커버(20)를 형성하는 가요성 재료(20)로 둘러싸여 있는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    에어백(18)의 전개 동안에 분리될 수 있는 부서지기 쉬운 시임(22)을 더 포함하는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유전층(44)이 상기 제 1 전도층(30)과 상기 제 3 전도층(32) 사이에 배치되는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    유전층(46)이 상기 제 3 전도층(32)과 상기 제 4 전도층(34) 사이에 배치되는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전도층(30)이 전도성 브리지 섹션(56)에 의해 상호 접속된 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함하는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 전도층(30, 28) 사이의 전기적 접촉이 자동차 경적(38)을 작동시키기 위한 전기적 회로를 완성하는
    조향 휠 장착식 에어백 모듈용 커버.
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