KR100613534B1 - 감압 센서, 물체 검지 장치, 및 개폐 장치 - Google Patents

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이토마사히코
후지이유코
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Abstract

윈도우 프레임 등의 내에서 물체의 끼임을 검지하는 감압 센서에 있어서, 지지 수단(3)은 압전 센서(12)보다 더 가요성이고, 지지 수단(13)은 압전 센서(12)의 변형을 방해하지 않고 압전 센서(12)와 함께 용이하게 변형되며, 출력 신호가 이 변형에 따라 압전 센서(12)로부터 방출된다. 따라서, 판단 장치에 의해 물체의 감압 센서(4)와의 접촉을 검지할 때, 변형에 대한 충분한 크기를 갖는 출력 신호를 발생하는 감압 센서(4)가 제공될 수 있다.

Description

감압 센서, 물체 검지 장치, 및 개폐 장치{PRESSURE-SENSITIVE SENSOR, OBJECT DETECTING DEVICE, AND OPENING-CLOSING DEVICE}
본 발명은 차량 파워 윈도우(power window), 전동 슬라이드 도어, 전동 선 루프(sun roof), 건물의 자동문 등에서 물체의 끼임(seizure)을 방지하기 위해 사용되는 감압 센서, 물체 검지 장치, 및 개폐 장치에 관한 것이다.
지금까지, 예컨대, 미국 특허 제 3,465,476 호 또는 일본 실용신안 공개 제 소41-15095 호에 개시된 바와 같은 압력에 의해 접촉을 폐쇄하는 감압(pressure-sensitive) 스위치와 같은 감압 센서가 물체의 끼임을 방지하기 위해 사용되고 있다. 이러한 유형의 감압 스위치는 윈도우 프레임을 따라 배치할 때 감압 스위치가 굴곡되고 폐쇄될 경우 검출 에러를 일으킬 수도 있다.
따라서, 굴곡되더라도 검출 에러를 발생하지 않는 감압 센서로서의 감압 센서가 개시되었다. 예컨대, 미국 특허 제 5,907,213 호는 감압 센서로서 비압전 영역과 압전 영역을 갖는 감압 센서를 사용하는 일례를 개시하며, 압전 영역을 갖는 부분만이 파워 윈도우의 프레임상에 직접 배치된다. 이러한 구성에 있어서, 파워 윈도우의 창유리(windowpane)를 폐쇄할 때, 물체가 윈도우 프레임과 창유리 사이에 끼이면, 압전 센서는 물체의 압력에 의해 변형되고, 전압 펄스가 압전 센서로부터 방출되며, 윈도우 프레임과 창유리 사이의 물체의 유무는 이 전압 펄스의 유무에 따라 검지된다.
압전 센서를 사용하는 개폐 장치가 미국 특허 제 4,943,757 호에 개시되어 있다. 상기 특허는 윈도우 프레임내에 배치된 웨더 스트립(weather strip)내에 구성된 압전 센서와 압전 센서의 출력 신호에 근거하여 창유리를 구동하는 모터를 포함한다. 창유리를 폐쇄할 때 물체가 윈도우 프레임과 창유리 사이에 끼이면, 압전 센서는 물체의 압력에 의해 변형되고, 전압 펄스가 압전 센서로부터 발생되며, 이러한 전압 펄스가 끼임 검지 임계값(threshold)을 초과할 때, 모터가 역방향으로 회전되어, 끼임이 해제된다.
그러나, 미국 특허 제 5,907,213 호의 압전 센서에서는, 압전 센서가 윈도우 프레임상에 직접 배치되므로, 물체가 압전 센서를 누르면, 압전 센서는 거의 변형되지 않는다. 따라서, 평가 장치에 의해 끼임을 검출할 때, 검출에 대한 충분한 전압 펄스가 압전 센서로부터 발생되지 않는다.
미국 특허 제 4,943,757 호의 개폐 장치에서는, 웨더 스트립이 충분히 연성이 아니라면, 물체가 웨더 스트립을 통해 압전 센서를 누르더라도, 압전 센서는 거의 변형되지 않으며, 충분한 전압 펄스가 압전 센서로부터 방출되지 않는다. 따라서, 창유리는 전압 펄스가 끼임 검출 임계값을 초과할 때까지 계속해서 폐쇄하여, 물체에 가해지는 하중이 끼임이 해제될 때까지 증가하여, 물체가 파손될 수도 있거 나, 또는 검출 임계값보다 큰 전압 펄스가 발생되지 않아, 끼임이 해제되지 않는다.
발명의 요약
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, (a) 물체의 압력에 의해 용이하게 변형되는 개구부 또는 개폐 유닛내에 배치되는 감압 센서와, (b) 감압 센서를 사용함으로써 물체와 감압 센서의 접촉을 확실히 검지하는 물체 검지 장치와, (c) 물체가 끼었을 때 끼임을 해제할 때까지 물체에 인가되는 하중을 감소시킬 수 있는 개폐 장치를 제공한다.
본 발명에 개시되는 감압 센서는, (a) 변형에 따라 출력 신호를 발생하는 감압 수단과, (b) 개구부 및 이 개구부를 개폐하는 개폐 유닛 중의 적어도 하나상의 감압 수단을 지지하는 지지 수단을 포함하며, 지지 수단은 감압 수단보다 더 가요성이다. 이러한 특징 때문에, 물체가 감압 센서와 접촉할 때, 지지 수단은 감압 수단의 변형을 방해하지 않도록 감압 수단과 함께 용이하게 변형되며, 감압 센서는 변형에 대하여 충분한 출력 신호를 발생한다.
감압 수단의 감도는 지지 수단에 감압 수단의 변형을 증폭하는 변형 증폭부를 제공함으로써 향상된다. 감압 수단의 감도는 변형 증폭부내에 중공부를 형성함으로써 더 향상되며, 이 중공부는 감압 수단의 변형량을 증가시키도록 물체의 압력에 의해 변형된다.
지지 수단에 진동 감쇠 유닛이 제공되는 경우, 감압 수단에 전파되는 바람직 하지 않은 진동이 감쇠되어, 감압 수단은 검출 에러를 발생시킬 수 있는 출력 신호를 방출하지 않는다.
더욱이, 진동 감쇠 유닛이 또한 변형 증폭부로서 작용하고, 지지 수단이 차량의 웨더 스트립의 일부로 형성되는 경우, 부품수가 감소되고 간소화된다.
개폐 유닛까지의 최단 거리가 3㎜ 내지 5㎜의 범위이도록 감압 수단이 개구부내에 배치되므로, 파워 윈도우 등에서의 끼임에 대한 미국 규제 FMVSS118에서 요구되는 바와 같이 그 최소 직경이 4㎜ 또는 그 이상인 봉의 끼임을 검지하는 것이 가능하다.
감압 센서의 신호를 도출하는 다수의 전극 사이에서의 전극의 단선(breakage)을 검출하는 저항을 배치함으로써 신뢰성이 향상된다.
감압 센서는 또한 가요성의 압전 센서로 형성될 수 있어, 지지 수단이 장착부의 형상에 따라 압전 센서를 가요적으로 지지하게 된다. 따라서, 장착부의 설계의 자유도가 향상되며, 설계에 있어서 기계적 강도를 증가시키는 것이 용이하다. 또한, 감압 센서와 끼임 부분 사이의 간극이 협소해지기 때문에, 물체가 끼일 때, 물체는 감압 센서와 확실히 접촉한다.
압전 센서는 비결정성 염소화 폴리에틸렌, 결정성 염소화 폴리에틸렌, 및 압전 세라믹 분말을 혼합한 복합 압전재를 사용하여 성형된다. 비결정성 염소화 폴리에틸렌의 가요성과 결정성 염소화 폴리에틸렌의 고온 내구성을 모두 갖기 때문에, 압전재로서 폴리비닐리덴 플루오르화물을 사용하는 종래의 압전 센서에서 경험되는 고온에서의 감도 감소의 염려가 없으며, 고온 내구성이 우수하며 성형시 가황 처리가 필요하지 않아, 생산 효율이 우수하다.
본 발명은 이러한 감압 센서를 포함하는 물체 검지 장치와, 감압 센서로부터의 출력 신호에 근거하여 물체의 접촉을 판단하는 수단을 더 제공한다.
이러한 물체 검지 장치에 판단 수단의 판단 결과를 제삼자에게 보고하는 통지 수단을 제공함으로써 안전성이 향상된다.
감압 센서를 판단 수단에 직접 접속하고, 감압 센서와 판단 수단을 일체로 합체시킴으로써, 커넥터 및 다른 접속 부품이 필요하지 않고, 접속 실패와 다른 문제점이 제거되며, 신뢰성이 향상되고, 부품이 더 간소화된다.
판단 수단에는 감압 센서의 출력 신호로부터 특정 주파수 성분만을 추출하는 필터가 더 제공된다. 필터는 감압 센서에 전파되는 바람직하지 않은 진동으로 인한 출력 신호를 제거하며, 따라서 물체의 접촉 판단에 대한 정확도가 향상된다. 장치의 신뢰성이 진동에 상응하는 감압 센서의 출력 신호에 근거하여 센서의 기능 이상(abnormality)을 판단함으로써 향상된다.
본 발명의 물체 검지 장치는 압전 센서내에 발생된 전하를 방출하는 방출 유닛을 더 포함한다. 주위 온도가 변하고 압전 효과로 인해 감압 센서내에 전하가 발생되면, 이러한 전하가 방출 유닛에 의해 방출되므로, 주위 온도의 변화로 인한 물체의 접촉에 대한 판단 에러의 염려가 없다.
판단 수단은 단위 시간 당 감압 센서의 출력 신호의 적분치를 연산하고, 이러한 적분치에 근거하여 물체의 접촉을 판단한다. 감압 센서로의 물체의 압력 가압 속도가 느릴지라도, 또는 연질의 물체가 접촉할 지라도, 물체의 접촉이 확실히 판단될 수 있다.
본 물체 검지 장치에는, 또한, 고 주파수 신호에 대한 바이패스(bypass) 유닛이 감압 센서로부터의 신호 입력 유닛과 물체의 접촉에 대한 판단 결과를 방출하는 신호 출력 유닛 사이에 제공된다. 따라서, 고 주파수에서의 강전계(strong electric field)가 감압 센서 또는 판단 수단에 인가되고 고 주파수 신호가 신호 입력 유닛으로부터 침입하면, 고 주파수 신호는 판단 수단의 외부로 빠져나가기 위해 신호 출력 유닛에 통과되고, 판단 에러는 발생하지 않는다. 또한, 신호 입력 유닛과 신호 출력 유닛을 서로 보다 근접하게 설정하고 고 주파수 신호의 바이패스 경로를 단축시킴으로써, 고 주파수 신호가 신호 입력 유닛으로부터 침입하더라도 물체의 접촉에 대한 판단 에러는 발생하지 않는다.
또한, 본 발명은 이러한 물체 검지 장치와, 개폐 유닛을 구동하는 구동 수단과, 판단 수단의 출력 신호에 근거하여 개폐 유닛을 개방하도록 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는 개폐 장치를 제공한다. 이러한 개폐 장치는 물체와의 접촉을 신속하고 확실하게 판단하여, 개폐 유닛의 폐쇄 동작을 중지하거나, 개폐 유닛을 개방한다. 그러므로, 물체가 끼일 때부터 끼임이 소멸할 때까지 물체에 인가되는 하중이 감소된다.
본 발명의 개폐 장치는 구동 수단이 개폐 유닛을 구동할 때 개방 또는 폐쇄 속도 및 구동 전류와 같은 구동 상태를 검출하고, 검출된 구동 상태에 근거하여 물체의 개폐 유닛과의 접촉을 판단하는 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛을 더 포함한다. 구동 수단은 판단 유닛 또는 물체 검지 장치 중 어느 하나의 출력 신호에 근거하여 제어된다. 예를 들면, 물체 검지 장치 또는 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛 중의 어느 하나가 끼임을 판단할 경우, 구동 수단은 개폐 유닛의 폐쇄 동작을 중지하거나 또는 개방하도록 제어되어, 안전성이 향상된다.
기능 이상이 물체 검지 장치내에 발생하면, 제어 수단이 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛의 출력 신호에 근거하여 구동 수단을 제어하여, 안전성이 향상된다.
본 발명의 개폐 장치에 있어서, 개폐 유닛을 폐쇄할 때, 제어 수단은 특정 거리 또는 특정 시간 동안 일단 개방한 후 폐쇄하도록 구동 수단을 제어한다. 이러한 방법으로, 물체의 압력이 개폐 유닛을 폐쇄하기 전에 이미 감압 센서에 인가되고 감압 센서가 변형될 수 없다면, 감압 센서의 변형이 일단 복원된 후, 감압 센서는 물체의 압력에 의해 다시 변형된다. 따라서, 물체의 접촉이 판단되고, 물체의 끼임이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 물체 검지 장치와 개폐 장치의 외관도,
도 2는 도 1의 2-2 위치에서의 단면 구성도,
도 3a는 차실의 내측에서 본 장치의 감압 센서의 외관도,
도 3b는 차실의 외측에서 본 장치의 감압 센서의 외관도,
도 4는 장치의 감압 센서의 단면 구성도,
도 5는 장치의 감압 센서의 외관도,
도 6은 감압 센서와 장치의 판단 수단의 형태를 도시하는 구성도,
도 7은 장치의 블록 다이어그램,
도 8은 물체의 끼임이 있는 경우의 도 1의 2-2 위치에서의 단면도,
도 9는 단부 근처에서 물체의 끼임이 있는 경우의 도 1의 2-2 위치에서의 단면 구성도,
도 10은 장치의 필터로부터의 출력 신호(V), 끼임 판단 유닛의 판단 출력(J), 및 모터로의 인가 전압(Vm)의 파형 다이어그램,
도 11은 장치의 작동 순서를 도시하는 순서도,
도 12a는 장치의 감압 센서의 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 12b는 장치의 감압 센서의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 특히 지지 수단의 측벽의 굴곡의 구성에 대한 단면 구성을 도시하는 도면,
도 12c는 장치의 감압 센서의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 특히 압전 센서의 일부를 외부에 노출시킨 구성에 대한 단면 구성을 도시하는 도면,
도 12d는 장치의 감압 센서의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 특히 지지 수단이 웨더 스트립(18)의 일부로 형성되는 단면 구성을 도시하는 도면,
도 13은 창유리의 상단에 배치된 감압 센서의 단면 구성도,
도 14는 측면 바이저의 에지에 배치된 감압 센서의 단면 구성도,
도 15는 제 2 실시예에서의 개폐 장치의 필터로부터의 출력 신호(V), 적분치(S), 판단 수단의 판단 출력(J), 및 모터로의 인가 전압(Vm)의 파형 다이어그램,
도 16은 제 3 실시예의 개폐 장치의 도어 개폐 검지 유닛의 출력 신호(Sd)와 필터(30)로부터의 출력 신호(V)와의 관계를 도시하는 파형 다이어그램,
도 17은 제 4 실시예의 개폐 장치에서의 구동 수단으로의 인가 전압(Vm)의 파형 다이어그램,
도 18은 제 5 실시예의 물체 검지 장치와 개폐 장치의 외관도,
도 19는 도 18의 19-19 위치에서의 단면도,
도 20은 장치의 감압 센서의 구성 다이어그램,
도 21은 슬라이드 도어에 배치된 장치의 감압 센서의 다른 실시예의 외관도,
도 22는 슬라이드 도어에 배치된 장치의 감압 센서의 다른 실시예의 외관도,
도 23은 제 6 실시예의 외관도,
도 24는 제 7 실시예의 외관도.
(제 1 실시예)
도 1 내지 도 14를 참조하여 제 1 실시예를 설명한다.
도 1은 제 1 실시예의 물체 검지 장치와 개폐 장치의 외관도로서, 차량의 파워 윈도우에 적용된 일례를 도시하며, 도 2는 도 1의 2-2 위치에서의 단면 구성도이다. 도 2에 있어서, 도면의 우측은 차실(車室)의 내측을 도시하고, 좌측은 차실의 외측을 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량 도어(1)는 개구부로서의 윈도우 프레임(200)과 개폐 유닛으로서의 창유리(3)를 구비하며, 감압 센서(4)는 윈도우 프레임(200)의 주변 에지의 단부상에 배치된다. 판단 수단(5)은 감압 센서(4)로부터의 출력 신호에 근거하여 물체의 감압 센서(4)와의 접촉을 판단한다.
개폐 장치는 이러한 물체 검지 장치, 창유리(3)를 개폐하기 위한 구동 수단(6), 및 구동 수단(6)을 제어하는 제어 수단(7)을 포함한다. 구동 수단(6)은 모터(8), 와이어(9), 창유리(3)의 지지구(10), 가이드(11) 및 기타 부분으로 구성된다. 와이어(9)는 모터(8)로 이동되고, 와이어(9)와 결합된 지지구(10)는 가이드(11)를 따라 상하 이동되어, 창유리(3)가 개폐된다. 구동 수단(6)은 와이어(11)를 사용하는 이러한 유형에 한정되지는 않으며, 다른 방법으로 실현될 수도 있다. 제어 수단(7)이 모터(8)에 합체될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 감압 센서(4)는 감압 수단으로서의 가요성 압전 센서(12)와, 지지 수단(13)으로 구성된다. 지지 수단(13)은 압전 센서(12)보다 연질인 발포 수지 부재 또는 고무로 된 탄성체(14)를 포함하며, 압전 센서(12)는 최하측 위치 부근에 합체된다. 상세하게는, 압전 센서(12) 또는 탄성체(14)가 특정 형상의 부재에 의해 압축될 때의 압축성으로서 단위 변형 당 압축 하중을 규정하도록, 탄성체(14)는 탄성체(14)의 압축성이 압전 센서(12)의 압축성보다 작을 수도 있는 재료로 제조된다. 또한, 압전 센서(12)의 변형을 용이하게 하기 위해, 압전 센서(12) 둘레의 지지 수단(13)의 벽두께는 감소된다. 지지 수단(13)은 압전 센서(12)의 변형을 증폭하는 변형 증폭부(15)를 갖는다. 변형 증폭부(15)는 중공 부(16)와 측벽(17)을 갖는다. 지지 수단(13)은 또한 진동을 감쇠하는 진동 감쇠부를 구비하며, 진동 감쇠부는 또한 측벽(17)으로서 작용한다. 측벽(17)의 공명 주파수는 10㎐ 이하인 것이 바람직하다. 웨더 스트림(18)은 윈도우 프레임(200)내에 배치된다. 탄성체(14)의 압축성이 압전 센서(12)의 압축성보다 크다면, 중공부(16)를 갖는 변형 증폭부(15)를 형성함으로써, 지지 수단(13)의 압축성이 압전 센서(12)의 압축성보다 작게 설정될 수 있다.
압전 센서(12)는 창유리(3)로의 최단 거리가 3㎜ 내지 5㎜의 범위에 있도록 윈도우 프레임(200)내에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 압전 센서(12)가 지지 수단(13)내에 합체되므로, 지지 수단(13)은 지지 수단(13)과 창유리(3) 사이의 최단 거리(x)가 3㎜ 내지 5㎜의 범위에 있도록 윈도우 프레임(200)내에 배치될 수 있다.
변형예로서, 도 2에 점선으로 나타낸 바와 같이, 특정 치수를 갖는 물체(190)의 거의 단부 부근이 창유리(3)내에 끼일 경우, 압전 센서(12)는 압전 센서(12)의 일부가 물체(190)의 위치[도 2에 직선(L1)으로 도시됨]로부터 창유리(3)측에 위치될 수 있도록 윈도우 프레임(200)내에 배치될 수 있다. 또는, 압전 센서(12)는 압전 센서(12)의 일부가 창유리(3)의 중심 축선(L2, L1)에 의해 형성되는 각도내에 위치될 수 있도록 윈도우 프레임(200)내에 배치될 수 있다. 여기서, L1은 창유리(3)의 완전 폐쇄시의 상단[도 2의 점(P1)]과 윈도우 프레임(200)의 창유리(3)측 단부[도 2의 점(P2)]를 관통하는 직선으로서 결정될 수 있다. 물체(190)로 서는, 4㎜ 내지 200㎜ 직경의 봉이 사용된다. 윈도우 프레임(200)상에 고정된 감압 센서(4)의 위치의 형상은 윈도우 프레임(200)의 에지 형상에 따라 변할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 감압 센서(4)의 외관도이다. 도 3a는 차실의 내측에서 본 감압 센서(4)의 외관도이고, 도 3b는 차실의 외측에서 본 감압 센서(4)의 외관도이며, 도 3b에서, 물체(190)는 점(Pr)에서 감압 센서(4)와 접촉한다. 감압 센서(4)는 양면 접착 테이프 또는 접착제를 이용하여 윈도우 프레임(200)에 부착된다. 다른 고정 방법으로서, 감압 센서(4)는 쐐기 형상 클립을 이용하여 윈도우 프레임(200)에 고정될 수 있거나, 또는 감압 센서(4)는 윈도우 프레임(200)내에 홈을 형성함으로써 홈내로 끼워질 수 있다.
도 4는 압전 센서(12)의 단면 구성도 있다. 압전 센서(12)는, 동심으로 적층되고 케이블로 형성되며 분극처리된, (a)신호를 도출하는 전극으로서의 중앙 전극(20)과, (b)외측 전극(21)과, (c)비결정성 염소화 폴리에틸렌과 결정성 염소화 폴리에틸렌을 혼합한 고무 탄성체내에 압전 세라믹의 소결 분말을 혼합한 복합 압전재로된 복합 압전층(22)과, (d)피복층(23)을 포함하며, 이러한 구성으로 인해 우수한 가요성을 갖게 되고, 변형에 따라 출력 신호를 발생한다. 압전 세라믹으로서, 예컨대, 납 티탄산염 또는 납 티탄산 지르콘산염의 소결 분말이 사용된다.
압전 센서(12)는 하기의 방법으로 제조된다. 먼저, 염소화 폴리에틸렌 시트와 압전 세라믹(여기서는, 납 티탄산 지르콘산염)의 40 내지 70체적%의 분말이 압 연 방법에 의해 하나의 시트로 균일하게 혼합된다. 이 시트는 미세하게 펠렛(pellet)으로 절단되고, 이들 펠렛이 중앙 전극(20)과 연속으로 압출되어, 복합 압전층(22)이 형성된다. 외측 전극은 복합 압전층(22) 둘레에 권취된다. 외측 전극(21)을 둘러싸는 피복층(23)이 연속적으로 압출된다. 마지막으로, 복합 압전층(22)을 분극처리하기 위해, 5 내지 10㎸/㎜의 직류 고 전압이 중앙 전극(20)과 외측 전극(21) 사이에 인가된다.
이 염소화 폴리에틸렌 시트에 대해서는, 비결정성 염소화 폴리에틸렌과 결정성 염소화 폴리에틸렌의 혼합물이 사용된다. 이 경우에 있어서, 압출 가공성, 가요성, 및 압전 특성을 고려할 때, 60,000 내지 150,000의 몰 중량을 갖는 비결정성 염소화 폴리에틸렌의 75중량%와 15 내지 25%의 결정도와 200,000 내지 400,000의 몰 중량을 갖는 결정성 염소화 폴리에틸렌의 25중량%를 혼합한 염소화 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직한 것으로 실험적으로 발견되었다. 이러한 혼합 염소화 폴리에틸렌은 약 70체적% 만큼 압전 세라믹 분말을 함유할 수 있다.
압전 세라믹 분말을 이 혼합된 염소화 폴리에틸렌에 첨가할 때, 압전 세라믹 분말을 사전에 티타늄 결합제(coupling agent) 용액내에 담그고, 건조시키는 것이 바람직하다. 이러한 처리에 의해, 압전 세라믹 분말의 표면은 티타늄 결합제내에 함유된 친수성(hydrophilic) 그룹과 소수성(hydrophobic) 그룹으로 덮인다. 친수성 그룹은 압전 세라믹 분말 입자의 응집(aggregation)을 방지하고, 소수성 그룹은 혼합된 염소화 폴리에틸렌과 압전 세라믹 분말의 습윤성(wettability)을 증가시킨다. 따라서, 압전 세라믹 분말은 혼합된 염소화 폴리에틸렌내에 70체적%까지의 큰 함량으로 첨가될 수 있다. 티타늄 결합제 용액에 담그는 대신, 혼합된 염소화 폴리에틸렌과 압전 세라믹 분말을 압연할 때 티타늄 결합제를 첨가함으로써, 상기와 같은 동일한 효과가 얻어지는 것으로 공지되어 있다. 이러한 처리는 티타늄 결합제 용액내에 임의의 특별한 액침 처리(immersion treatment)를 할 필요가 없다는 점에서 우수하다.
중앙 전극(20)은 보통의 금속 단선 도체일 수 있으나, 본 실시예에서는 절연 중합체 섬유 둘레에 금속 코일을 권취한 전극이 사용된다. 절연 중합체 섬유로서는, 가열된 블랭킷(blanket)내에 통상 사용되는 폴리에스테르 섬유가 사용되고, 금속 코일로서는, 은을 5중량% 만큼 함유하는 구리 합금이 바람직하다.
외측 전극(21)은 중합체층에 부착된 금속 필름을 갖는 밴드 형상 전극이며, 외측 전극은 복합 압전층(22) 둘레에 권취된다. 중합체층으로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 사용되고, 부착된 알루미늄 필름을 갖는 전극은 120℃에서의 고온 안정성을 가지며 통상 대량 생산되므로, 외측 전극(21)으로서 바람직하다. 이 전극을 판단 수단(5)에 접속할 때, 알루미늄 필름을 납땜하는 것이 곤란하므로, 예컨대, 크림핑(crimping) 또는 아일릿(eyelet)을 사용하여 접속된다. 또는, 알루미늄 필름과 통전하기 위해 금속 단선 코일 또는 금속의 편조선(braided wire)을 외측 전극(21)의 알루미늄 필름 둘레에 권취함으로써, 금속 단선 코일 또는 금속의 편조선이 판단 수단(5)에 납땜될 수 있다. 이 경우에 있어서, 납땜이 가능하며, 작업 효율이 향상된다. 한편, 감압 센서를 외부 환경의 전기적 노이즈로부터 차폐하기 위해서는, 외측 전극(21)을 복합 압전층(22) 둘레에 부분적으로 겹치도록 권 취하는 것이 바람직하다.
피복층(23)으로서는, 비닐 염화물 또는 폴리에틸렌이 사용될 수 있으며, 또는 물체에 의한 가압시 압전 센서(12)의 변형을 용이하게 하기 위해, 복합 압전층(22)보다 높은 가요성 또는 탄성을 갖는 고무와 같은 탄성재를 사용하는 것이 또한 바람직하다. 차량 장착부로서는 내열성 및 내한성을 고려하여 선택되며, 상세하게는 -30℃ 내지 85℃에서 가요성이 낮아지지 않는 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 그러한 고무로서, 예컨대, 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 부틸 고무(IIR), 실리콘 고무(Si), 또는 열가소성 탄성중합체가 사용될 수 있다. 이러한 구성으로, 압전 센서의 최소 곡률이 5㎜의 반경까지 감소된다.
도 5는 압전 센서(12)의 외관도이며, 단선 검지용 저항(24)이 압전 센서(12)의 일 단부(25)에 합체된다. 단선 검지용 저항(24)은 압전 센서(12)의 중앙 전극(20)과 외측 전극(21) 사이에 접속된다. 단선 검지용 저항(24)은 또한 압전 효과에 의해 압전 센서(12)내에 발생된 전하를 방출하는 방출 유닛으로서 작용하여, 부품이 간소화된다. 압전 센서(12)는 판단 수단(5)에 직접 접속되며, 압전 센서(12)와 판단 수단(5)은 일체로 된다. 또한, 전원과 검출 신호의 출력의 공급을 위한 케이블(26)과 커넥터(27)가 판단 수단(5)에 접속된다. 압전 센서(12)를 지지 수단(13)내에 배치할 때, 단선 검지용 저항(24)이 단부(25)에 합체되고, 압전 센서(12)가 지지 수단(13)내로 삽입되며, 압전 센서(12)와 판단 수단(5)이 일체로 접속된다. 또는, 압출 성형으로 지지 수단(13)을 형성할 경우, 압전 센서(12)는 동시에 압출될 수 있고, 압전 센서(12)는 지지 수단(13)내에 배치될 수 있으며, 그 후 단선 검지용 저항(24)이 단부(25)내에 합체될 수 있어, 압전 센서(12)와 판단 수단(5)이 합체될 수 있다.
도 6은 감압 센서(4)와 판단 수단(5)의 형태를 도시하는 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 감압 센서(4)가 판단 수단(5)에 직접 접속되어 합체되므로, 감압 센서(4)와 판단 수단(5)을 접속하는 케이블이 필요하지 않다. 또한, 윈도우 프레임(200)의 외측 위치내의 감압 센서(4)의 부설 거리가 짧아서, 감압 센서(4)에는 도어 부재(28)로부터의 바람직하지 않은 진동의 효과가 발생할 염려가 없다. 판단 수단(5)은 도어 부재(28)의 내부에, 예컨대, 측면 거울(side mirror)의 장착 위치 부근에 배치된다. 도어 부재(28)와 접촉하는 감압 센서(4) 부분에 있어서, 진동 감쇠(흡수) 부재는 도어 부재(28)의 요동 또는 바람직하지 않은 진동이 차체로부터 도어 부재(28)를 통해 감압 센서(4)에 전달되지 않도록 배치될 수 있다.
도 7은 제 1 실시예의 물체 검지 장치와 개폐 장치의 블록 다이어그램이다. 물체 검지 장치는 압전 센서(12), 압전 센서(12)의 출력 신호로부터 특정 주파수 성분만을 통과시키는 필터(30), 필터(30)로부터의 출력 신호에 근거하여 물체의 감압 센서(4)와의 접촉을 판단하는 판단 유닛(31) 및 단선 검지용 저항(24)과 전압 분할용 저항(29)에 의해 형성된 전압치에 따라서 압전 센서(112)의 중앙 전극(20)과 외측 전극(21)의 단선을 판단하는 이상 판단 유닛(32)을 포함한다. 또한, 압전 센서(12)로부터 판단 수단(5)으로 출력 신호를 전송하는 신호 입력 유닛(33)과, 판단 유닛(31)으로부터 판단 신호를 방출하는 신호 출력 유닛(34)은 판단 수단(5)내에서 서로 밀접하게 배치된다. 신호 출력 유닛(34)은 판단 수단(5)에 이르는 전원 선과 접지선을 갖는다. 신호 입력 유닛(33)과 신호 출력 유닛(34) 사이에 제공된 고 주파수 신호를 통과시키는 바이패스 유닛(35)은 축전기(capacitor)로 구성된다.
구동 수단(6)은 모터(8)의 회전을 검출하는 홀 소자(Hall element)(36)를 갖는다. 제어 수단(7)은 홀 소자(36)로부터의 출력 신호에 근거하여 창유리(3)의 상단 위치를 검출하는 위치 검지기(37)와, 홀 소자(36)로부터의 출력 신호에 근거하여 창유리(3)의 이동 속도를 검출함으로써 물체의 창유리(3)와의 접촉을 판단하는 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)과, 판단 수단(5), 위치 검지기(37) 및 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)으로부터의 출력 신호에 근거하여 모터(8)를 제어하는 컨트롤러(39)를 포함한다.
위치 검지기(37)는 홀 소자(36)로부터 방출된 펄스 신호를 연산하고 저장함으로써 창유리(3)의 상단의 현재 위치를 검출한다. 여기서, 창유리(3)의 상단 위치(Y)는 도 1에 도시된 바와 같이 윈도우 프레임(200)의 최하측 지점으로부터의 높이로써 표현된다.
물체가 창유리(3)와 접촉할 때 창유리(3)의 속도가 느려지므로, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)이 물체의 접촉을 판단한다. 상세하게는, 창유리(36)의 이동 속도는 홀 요소(36)로부터 방출된 펄스 신호의 펄스 간격으로부터 연산되며, 단위 시간 당 연산 이동 속도의 차(|ΔVw|)가 예정치(Vw1)보다 클 때, 물체가 창유리(3)와 접촉한 것으로 판단되고, 판단 신호로서 Lo →Hi →Lo의 펄스 신호가 발생된다.
개폐 장치는 차실내의 전방 패널내에 배치되고 특정 라이트 등에 의해 판단 수단(5)의 판단 결과를 통지하는 통지 수단(40), 창유리(3)를 개폐하는 개폐 스위치(41), 및 차량 배터리로 구성되는 전원(42)을 더 포함한다. 스위치(41)는 원터치(one-touch) 조작으로 창유리(3)를 개폐하는 자동상승(auto-up) 스위치 및 자동하강(auto-down) 스위치와, 수동 조작으로 창유리(3)를 개폐하는 수동상승(manual-up) 스위치 및 수동하강(manual-down) 스위치를 포함한다.
필터(30)는 압전 센서(12)의 출력 신호로부터 차량 차체 및 기타의 진동으로 인한 바람직하지 않은 신호를 제거한다. 필터(30)는 압전 센서(12)가 물체와의 접촉에 의해 변형될 때 출력 신호내에 나타나는 특정 주파수 성분만을 추출하도록 필터링 특성을 갖는다. 필터링 특성은 차량 차체의 진동 특성과 주행시의 차체 진동을 분석하여 최적화함으로써 결정된다. 상세하게는, 차량 엔진과 주행으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위해, 필터(30)는 약 10㎐ 이하의 신호 성분을 추출하는 저역 필터(low pass filter)인 것이 바람직하다.
외래의 전기적 노이즈를 제거하기 위해 판단 수단(5)은 전체 구조체를 차폐 부재로 덮음으로써 전기적으로 차폐된다. 외측 전극(21)은 판단 수단(5)의 차폐 부재와 통전하며, 감압 센서(12)를 전기적으로 차폐한다. 또는, 회로의 입력 및 출력 유닛내에 관통형 축전기(through-capacitor) 또는 EMI 필터를 추가함으로써, 강전계에 대한 대응책이 제공될 수도 있다.
물체 검지 장치에 의한 물체의 감압 센서(4)와의 접촉 검출 작동을 설명한다. 도 8은 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이에 물체가 침입하여 끼일 경우의, 도 1의 2-2 위치에서의 단면 구성도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 물체(190)가 감압 센서(4)와 접촉할 때, 물체(190)에 의한 압력이 지지 수단(13)과 압전 센서(12)에 인가된다. 지지 수단(13)이 압전 센서(12)보다 더 가요성이 있으므로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 지지 수단(13)은 물체(190)로부터의 압력에 의해 접촉점(Pr)에서 압축되고, 측벽(17)이 변형되며, 중공부(16)가 동시에 눌러진다. 따라서, 압전 센서(12)가 또한 물체(190)가 지지 수단(13)과 접촉하는 점(Pr)으로부터 굴곡되고 변형된다.
도 9는 침입한 물체(190)의 단부 부분이 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이에 끼일 경우의 도 1의 2-2 위치에서의 단면 구성도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 감압 센서(4)가 L1로부터 창유리(3)측에 위치하므로, 지지 수단(13)은 상술한 경우와 같이 물체(190)에 의해 압축되고, 측벽(17)이 변형되며, 중공부(16)가 동시에 눌러져, 압전 센서(12)가 변형된다. 더욱이, 도 2에 도시된 실시예에서는, 압전 센서(12)와 창유리(3)의 거리(x)가 3㎜ 내지 5㎜의 범위가 되도록 설정되므로, 직경 4㎜의 물체(190)가 도 9에서와 같이 끼이면, 압전 센서(12)는 물체(190)의 압력에 의해 변형된다.
중공부(16)를 갖지 않는 지지 수단(4)의 구성과 본 실시예의 구성을 비교해 볼 때, 본 실시예의 구성에서는 중공부(16)가 물체로부터의 압력에 의해 눌러져, 지지 수단(13)의 압축 정도가 더 커져, 압전 센서(12)가 보다 현저하게 변형된다.
압전 센서(12)가 이러한 방식으로 변형되는 경우, 압전 센서(12)는 압전 효과에 의한 변형에 따라 출력 신호를 방출한다. 특정 주파수 성분이 압전 센서(12) 의 출력 신호로부터 필터(30)에 의해 추출된다. 이 때, 차량 엔진과 주행시의 진동이 윈도우 프레임(200)을 통해 감압 센서(4)에 전파되나, 지지 수단(13)내에 제공된 측벽(17)이 또한 진동 감쇠부로서 작용하여, 그러한 진동이 제거된다. 측벽(17)에 의해 제거되지 않은 진동 성분이 압전 센서(12)에 가해지고, 그러한 바람직하지 않은 진동 성분을 포함하는 출력 신호가 압전 센서(12)의 출력 신호에 나타나지만, 필터(30)가 차량 등의 차체의 진동으로 인한 바람직하지 않은 신호를 제거한다.
판단 유닛(31)과 컨트롤러(39)의 작동 순서를 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 필터(30)로부터의 출력 신호(V)와, 판단 수단(5)의 판단 출력(J)과, 모터(8)로의 인가 전압(Vm)을 도시하는 파형 다이어그램이다. 도 10에서, 종축은 위에서부터 순차적으로 V, J, 및 Vm를 표시하고 있고, 횡축은 시간(t)을 표시한다. 개폐 스위치(41)의 자동상승 스위치가 시각(t1)에서 켜질 때, 컨트롤러(39)는 모터(8)에 전압(+Vd)을 인가하고, 창유리(4)를 폐쇄한다. 판단 수단(5)은 창유리(3)를 폐쇄할 때를 판단하도록 인에이블 된다. 도 8 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 물체(190)가 끼일 때, 압전 센서(12)는 압전 효과에 기인한 압전 센서(12)의 변형의 가속도에 따른 신호를 방출하고, 필터(30)는 도 10에 도시된 바와 같은 기준 전위(V0)보다 큰 신호 성분을 발생한다. 이 때, 압전 센서(12)만이 윈도우 프레임(200)상에 배치되는 구성에서는, 끼인 때의 압전 센서(12)의 변형이 근소하나, 본 실시예에서는, 지지 수단(13)이 도 2에 도시된 바와 같이 압전 센서(12)보다 더 가요성인 탄성체(14)로 형성되고 끼인 때 용이하게 압축되므로, 압전 센서(12)의 변형이 증가한다. 중공부(16)가 또한 끼인 때 눌려지므로, 압전 센서(12)의 변형이 더 증가한다. 따라서, 압전 센서(12)가 보다 크게 변형되고, 변형의 이차 미분이 되는 가속도가 또한 증가한다. 판단 유닛(31)은 V0으로부터 V까지의 진폭(|V-V0|)이 D0보다 클 때 물체가 접촉하는 지를 판단하고, 시각(t2)에서의 판단 출력으로서 Lo →Hi →Lo의 펄스 신호를 방출한다. 이러한 펄스 신호를 수신하여, 컨트롤러(39)는 모터(8)에 전압(+Vd)의 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 시각(t3)까지 특정 시간동안 전압(-Vd)을 인가하여, 끼임을 해제한다. 끼임을 해제할 때, 압전 센서(12)는 변형 복원의 가속에 따른 신호[도 10의 기준 전위(V0)보다 작은 신호 성분]를 방출한다.
끼인 때 V가 V0보다 큰지 또는 작은지는 압전 센서(12)의 변형 방향 또는 분극 방향, 전극의 할당(기준 전위이어야 함), 및 압전 센서(12)의 지지 방향에 따라서 변화하나, 판단 유닛(31)은 V와 V0의 차이의 절대값에 근거하여 끼임을 판단하므로, 끼임은 값(V - V0)의 음 또는 양에 관계없이 판단될 수 있다.
이것이 물체의 감압 센서(4)와와 접촉을 검출할 때의 작동이다. 본 실시예에 있어서, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)이 또한 물체의 창유리(3)와의 접촉을 검출한다. 위치 검지기(37)에 의해 검출된 창유리(3)의 상단 위치(Y)가 도 1의 Y0보다 작다면, 컨트롤러(39)는, 판단 유닛(31)에 의한 검출 신호와 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(31)에 의한 검출 신호 중의 적어도 하나의 신호를 수신할 때, 모터(8)에 전압(+Vd)의 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 특정 시간 동안 전압(-Vd)을 인가한다. Y가 Y0보다 높다면, 컨트롤러(39)는 단지 판단 유닛(31)에 의한 검출 신호의 입력에 근거하여 모터(8)에 전압(+Vd)의 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 특정 시간 동안 전압(-Vd)을 인가한다. Y가 Y0보다 높을 때 컨트롤러(39)가 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)에 의한 검출 신호를 참조하지 않는 이유는, 창유리(3)를 최대로 폐쇄할 때, Y가 Y0보다 큰 영역에서 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)에 의해 검출된 |ΔVw|가 Vw1보다 크게 되고, 검출 신호가 방출되기 때문이다. 물체 검지 장치 및 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38) 양자에 의한 물체 검지의 영역을 최대한 확대하기 위해, Y0은 감압 센서(4)의 최하단 부근에 설정되어야 한다. 상세하게는, 파워 원도우 등에서의 끼임에 대한 미국 규제 FMVSS118에서 요구되는 바와 같은 최소 직경 4㎜의 봉에 의한 끼임 검출을 고려할 때, Y0은 감압 센서(4)의 최하단으로부터 하측에 3㎜ 내지 5㎜의 위치에 설정되는 것이 바람직하다.
여기서 설명된 물체 검지 장치 및 개폐 장치의 작동은 물체(190)가 감압 센 서(4)와 접촉하고 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이에 끼인 때의 작동이나, 물체(190)가 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이에 끼이기 전에 감압 센서(4)와 접촉한다면, 판단 유닛(31)은 |V - V0|이 D0보다 클 때 물체의 접촉을 판단하며, 컨트롤러(39)는 모터(8)로의 전압(+Vd)의 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 특정 시간 동안 전압(-Vd)을 인가한다. 또는, 물체(190)가 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이에 끼이기 전에 창유리(3)와 접촉하면, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)은 |ΔVw|이 Vw1보다 클 경우 물체의 창유리(3)와의 접촉을 판단한다.
이하에, 판단 유닛(32)에 의한 단선 판단의 순서를 설명한다. 도 7에 있어서, 단선 검출용 저항(24)과 전압 분할용 저항의 저항값은 R1, R2로 상정되고, 점(P)에서의 전압은 Vp로 상정되며, 전원(42)의 전압은 Vs로 상정된다. R1, R2의 값은 통상 수 내지 수십 ㏁이며, 필터(30)와 이상 판단 유닛(32)의 입력 임피던스가 R1, R2에 비해 현저하게 높으므로, 복합 압전층(22)의 저항값은 통상 수백 ㏁ 이상이 된다. 그러므로, Vp는 Vs에 대한 R1과 R2의 전압 분할값으로서 간주될 수 있다. 압전 센서(12)의 중앙 전극(20)과 외측 전극(21)이 정상일 때, Vp는 V12가 된다. 압전 센서(12)의 중앙 전극(20)과 외측 전극(21) 중 적어도 하나가 단선되면, 도 7의 등가적인 점(Pa 또는 Pb)이 개방되고, Vp는 Vs가 된다. 중앙 전극(20)과 외측 전극(21)이 단락될 때, 등가적인 점(Pa, Pb)이 단락되어, Vp는 접지 전위와 같게 된다. 이러한 Vp의 변화에 따라서, 이상 판단 유닛(32)은 Vp의 값을 검출하고, 중앙 전극(20)과 외측 전극(21)의 단선과 단락으로 인한 이상을 판단한다. 이상 판단 유닛(32)내에서 이상이 판단될 때, 판단 유닛(31)은 계속해서 판단 신호(J)로서 Hi를 발생한다.
도 11은 상술한 개폐 장치의 작동 순서를 도시하는 순서도이다. 먼저, 감압 센서(4)가 정상이고, 어떠한 물체도 감압 센서(3) 또는 창유리(3)와 접촉하지 않을 때, 작동 순서는 다음과 같다. 단계(ST1)에서, 컨트롤러(39)는 판단 유닛(31)의 판단 신호(J)가 Hi에서 유지되는지 또는 그렇지 않은지를 판단한다. 감압 센서(4)가 정상일 경우, 단계(ST2)로 진행하여, 컨트롤러(39)는 개폐 스위치(41)의 자동상승 스위치가 켜졌는지 또는 그렇지 않은지를 판단한다. 자동상승 스위치가 켜져있지 않다면, 처리는 단계(ST1)로 복귀한다. 자동상승 스위치가 켜져 있을 경우, 단계(ST3)에서, 컨트롤러(39)는 모터(8)로의 인가 전압(Vm)을 Vd로 변경하여, 창유리(3)를 폐쇄한다. 단계(ST4)에서, 판단 유닛(31)은 |V - V0|가 D0보다 큰지 또는 그렇지 않은지를 판단하며, 어떠한 물체도 감압 센서(4) 또는 창유리(3)와 접촉하지 않는 경우, |V - V0|는 D0보다 작게 되고, 처리는 단계(ST5)로 진행한다. 단계(ST5)에서, 컨트롤러(39)는 위치 검지기(37)에 의해 검출된 창유리(3)의 상단 위치(Y)가 도 1에 도시된 특정 위치(Y0)보다 큰지 또는 그렇지 않은지를 판단한다. Y가 Y0보다 크다면, 처리는 단계(ST6)로 진행하고, 또는 Y가 Y0보다 작다면, 처리는 단계(ST9)로 진행한다. 단계(ST6)에서, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)은 |ΔVw|이 사전설정치(Vw0)보다 큰지 또는 그렇지 않은지를 판단한다. |ΔVw|가 Vw0보다 크다면, 창유리(3)는 완전히 폐쇄된 것으로 판단되고, 처리는 단계(ST7)로 진행하며, Vm은 모터(8)를 정지하기 위해 0으로 설정되어, 창유리(3)의 폐쇄 동작을 종결하게 된다. 단계(ST6)에서, |ΔVw|가 Vw0보다 작다면, 단계(ST4)로 복귀하여, 창유리(3)의 폐쇄 동작이 계속된다. 단계(ST5)에서 단계(ST9)로 진행할 때, 어떠한 물체도 창유리(3)와 접촉하지 않는다면, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)은 |ΔVw|이 Vw1보다 작은가를 판단하고, 단계(ST4)로 복귀하여, 창유리의 폐쇄 동작이 계속된다.
이상의 경우, 즉, 감압 센서(4)의 중앙 전극(20)과 외측 전극(21) 중 적어도 하나가 단선 또는 단락되는 경우의, 작동 순서는 아래와 같다. 이상이 감압 센서(4)에서 발생하고 이상이 이상 판단 유닛(32)에 의해 판단될 때, 판단 유닛(31)은 계속해서 판단 신호(J)로서 Hi를 발생하고, 처리는 단계(ST1)에서 단계(ST8)로 건너뛰며, 컨트롤러(39)는 제삼자에게 감압 센서(4)의 이상 발생을 보고하기 위해 통지 수단(40)을 점멸시키고, 처리는 단계(ST2)에서 계속된다. 이 경우에 있어서, 후술되는 바와 같이, 감압 센서(4)가 이상이면, 물체의 창유리(3)와의 접촉 유무는 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)에 의해 검출되고, 물체의 끼임이 해제될 수 있다.
감압 센서(4)가 정상이고 물체가 감압 센서(4) 또는 창유리(3)와 접촉할 때의 작동 순서는 다음과 같다. 감압 센서(4)가 정상이므로, 단계(ST1)에서 단계(ST3)로 진행할 때, 자동상승 스위치가 켜져 있을 경우, 처리는 단계(ST3)로 진행하고, 컨트롤러(39)는 모터(8)로의 인가 전압(Vm)을 Vd로 변경하여, 창유리(3)를 폐쇄한다. 단계(ST4)에서, 물체가 감압 센서(4)와 접촉할 때, |V - V0|는 D0보다 크게 되고, 단계(ST10)에서, 판단 유닛(31)은 판단 출력으로서 Lo →Hi →Lo의 펄스 신호를 방출한다. 단계(ST11) 내지 단계(ST13)에서, 컨트롤러(39)는 모터(8)로의 전압(+Vd) 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 특정 시간 동안 전압(-Vd)을 인가하며, 제삼자에게 물체의 접촉을 보고하기 위해 특정 시간 동안 통지 수단(40)을 점멸시킨다.
단계(ST4)에서, 물체가 감압 센서(4)와 접촉하지 않는 경우, 단계(ST5)에서, 위치 검지기(37)는 창유리(3)의 상단 위치(Y)가 Y0보다 큰지 또는 그렇지 않은지를 판단하고, Y가 Y0보다 크다면, 단계(ST6)로 진행하여, 창유리(3)의 폐쇄 동작이 계속된다. 단계(ST5)에서 Y가 Y0보다 낮다면, 단계(ST9)로 진행하여, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)은 접촉을 검지한다. 물체가 창유리(3)와 접촉할 경우, |ΔVw|가 단계(ST9)에서 Vw1보다 크게 되고, 따라서, 단계(ST10)에서, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)은 판단 출력으로서 Lo →Hi →Lo의 펄스 신호를 방출한다. 단계(ST11, ST12, ST13)에서, 컨트롤러(39)는 모터(8)로의 전압(+Vd)의 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 특정 시간 동안 전압(-Vd)을 인가하며, 물체의 접촉을 제삼자에게 보고하기 위해 통지 수단(40)을 점멸시킨다. 단계(ST9)에서 |ΔVw|이 Vw1보다 작다면, 어떠한 물체도 창유리(3)와 접촉하고 있지 않고, 처리는 단계(ST4)로 진행하며, 창유리(3)의 폐쇄 동작이 계속된다. 한편, 창유리의 이동 속도의 변화가 물체가 창유리(3)와 접촉할 때보다 창유리(3)가 완전히 폐쇄될 때 더 크다면, Vw1이상의 값이 Vw0으로서 설정된다[Vw0은 창유리(3)가 완전히 폐쇄될 때의 예정치임].
윈도우 프레임(200)에 측면 바이저(side visor)가 제공되는 경우, 물체가 측면 바이저와 창유리(3) 사이에 끼이면, 물체는 감압 센서(4)와 접촉하지 않을 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)이 물체의 창유리(3)와의 접촉을 검지하여, 끼임을 해제한다.
감압 센서(4)내에 이상이 발생할 경우, 컨트롤러(39)는 개폐 스위치(41)의 자동상승 스위치의 작동을 금지할 수도 있다. 이 경우에서는, 창유리(3)는 개폐 스위치(41)의 수동 스위치에 의해서만 폐쇄될 수 있다.
일반적으로, 압전재는 압전 효과 및 초전기(pyroelectric) 효과를 모두 갖는다. 본 실시예에 있어서, 주위 온도의 변화에 의한 초전기 효과에 기인하여 전하가 압전 센서(13)내에 발생된다면, 방출 유닛으로서 또한 작용하는 단선 검출용 저항(24)이 이 전하를 방출한다. 그러므로, 주위 온도의 변화에도 불구하고, 필터(30)로 들어가는 신호에는 바람직하지 않은 노이즈가 포함되지 않는다. 본 실시예에 있어서, 단선 검지용 저항(24)이 또한 방출 유닛으로서 사용되나, 독립적인 방출 유닛이 판단 수단(5)내의 압전 센서(12)로부터의 신호선과 접지선 사이에 접속될 수도 있다.
고 주파수의 강전계의 환경에서는, 압전 센서(4)는 고 주파수 신호를 판단 수단(5)에 제공하는 일종의 안테나로서 기능할 수도 있으므로, 판단 에러를 도출하게 된다. 본 실시예에서는, 고 주파수 신호가 신호 입력 유닛(33)으로부터 침입할 경우, 바이패스 유닛(35)이 고 주파수 신호를 신호 출력 유닛(34)을 통과시키고, 판단 유닛(5)의 외부로 빠져나가게 하여, 필터(30)로 들어가는 신호에 바람직하지 않은 노이즈가 포함되지 않게 된다. 또한, 신호 입력 유닛(33)과 신호 출력 유닛(34)이 고 주파수 신호의 바이패스 경로를 단축시키기 위해 상호간에 밀접하게 배치되어, 고 주파수 신호가 용이하게 통과될 수 있다.
감압 센서(4)의 다른 실시예로서, 도 12a 내지 도 12d에 도시된 것과 같은 것이 포함될 수 있다. 도 12a 내지 도 12d는 감압 센서(4)의 단면 구성도이며, 도 12a에 있어서, 감압 센서(4)의 지지 수단(13)은 감압 수단(12)보다 더 가요성이 있는 탄성체로 제조된 측벽(17)과, 측벽(17)보다 더 견고한 탄성체(14b)를 포함한다. 탄성체(14b)가 측벽(17)보다 더 견고하므로, 감압 센서(4)를 윈도우 프레임(200)에 부착 또는 고정할 때, 고정 측면이 견고하기 때문에 부착이 보다 용이하다.
도 12b에서는, 지지 수단(13)의 측벽(17)이 굴곡되어 있고, 측벽(17)이 굴곡되기 때문에, 변형이 보다 용이하고 진동 감쇠가 보다 용이하다.
도 12c에서는, 감압 수단(12)이 지지 수단(13)내에 합체되지는 않았으나, 감압 수단(12)의 일부가 실외에 노출되어 있고, 지지 수단(13)에 의해 지지된다. 감압 수단(12)의 일부를 노출시킴으로써, 물체가 직접 감압 수단(12)과 접촉하여, 감압 센서(4)의 감도가 향상된다.
도 12d에서는, 지지 수단(13)은 차량의 웨더 스트립(18)의 일부로 형성되고, 웨더 스트림(18)이 또한 지지 수단(13)으로서 작용하므로, 부품이 간소화될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 감압 센서(4)는 윈도우 프레임(200)상에 배치되나, 감압 센서(4)는 또한 창유리(3)상에 배치될 수도 있다. 도 13은 창유리(3)의 상단상에 배치된 감압 센서(4)의 단면 구성도이다. 이러한 구성에 있어서, 창유리(3)의 폐쇄 동작시 물체가 창유리(3)의 상단과 접촉할 때, 물체의 접촉은 감압 센서(4)에 의해 검지되고, 창유리(3)의 폐쇄 동작이 중지되며, 창유리(3)가 개방되어, 끼임이 사전에 방지될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 측면 바이저(43)가 윈도우 프레임(200)상에 장착될 경우, 감압 센서(44)는 측면 바이저(43)의 에지상에 배치될 수도 있다. 이러한 구성에서는, 도 14에 도시된 바와 같이, 예컨대, 물체(190)가 측면 바이저(43)와 창유리(3) 사이에 S1의 위치로부터 끼인 경우, 물체(190)가 S2의 위치에 도달하지 않는다면 끼임은 감압 센서(4)에 의해서만 검출되나, 감압 센서(44)를 사용함으로써, 물체(190)가 S1의 위치에 있는 동안에도 끼임이 검출될 수 있어, 끼임이 보다 용이하게 검출될 수 있고 해제될 수 있다.
제 1 실시예에 있어서, 판단 수단(5)의 판단 결과는 차실내의 전방 패널내에 합체된 특정 라이트 등으로 제조되는 통지 수단(40)내에 통지된다. 변형예로서, 통지 수단(40)은, 예컨대, 차량 경적에 의해 실현될 수도 있거나, 또는 통지 수단(40)에는 통신 기능이 제공될 수 있고, 판단 수단(5)의 판단 결과는 무선 수단 또는 휴대용 전화 회로를 통해 외부 통신 단자에 통지될 수도 있다.
(제 2 실시예)
도 15를 참조하여 제 2 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 판단 수단(5)은 단위 시간 당 압전 센서(12)의 출력 신호의 적분치(Sv)를 연산하며, 적분치에 근거하여 물체의 접촉을 판단한다.
도 15는 이러한 구성의 파형 다이어그램이며, 압전 센서(12)의 출력을 필터(30)를 통해 통과시켜 얻은 신호(V), 적분치(Sv), 판단 수단(5)의 판단 출력(J), 및 모터(8)로의 인가 전압(Vm)을 도시한다. 도 15에 있어서, 종축은 위에서부터 순차적으로 V, Sv, J, Vm을 표시하고 있고 횡축은 시간(t)을 표현한다. 개폐 스위치(41)의 자동상승 스위치가 시각(t4)에서 켜질 때, 컨트롤러(39)는 모터(8)에 전압(+Vd)을 인가하고, 창유리(3)를 폐쇄한다. 물체가 감압 센서(4)와 접촉할 때, 압전 센서(12)는 물체의 압력에 의해 변형되고, 변형에 대응하는 출력 신호(V)가 발생된다. 이 때, 물체가 연질이거나, 또는 주위 온도가 낮고 창유리의 이동 속도가 느리다면, 압전 센서(12)는 느리게 변형되고, 도 15의 V는 도 10의 V에 비해 신호 수준이 낮다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같이, 판단 유닛(31)은 시간 당 V의 적분치(Sv)를 연산하고, 시각(t5)에서, Sv가 예정치 S0을 초과할 때 판단 신호로서 Lo →Hi →Lo의 펄스 신호를 방출한다. 이 펄스 신호를 수신하여, 컨트롤러(39)는 모터(8)로의 접압(+Vd)의 인가를 중지하고, 특정 범위만큼 창유리(3)를 낮추기 위해 시각(t6)까지의 특정 시간 동안 전압(-Vd)을 인가하여, 끼임을 해제하게 된다.
이러한 동작에 의해, 압전 센서로의 물체의 압력 전달 속도가 느려지고 감압 센서의 출력 신호의 신호 수준이 작을지라도, 판단 수단은 감압 센서의 출력 신호의 적분치에 근거하여 물체의 접촉을 판단하며, 따라서 연질의 물체가 감압 센서와 접촉하더라도, 물체의 접촉이 확실히 판단될 수 있다.
(제 3 실시예)
도 16을 참조하여 제 3 실시예를 설명한다. 본 실시예는 감압 센서의 기능이 정상인지 아닌지를 점검하는 기능을 특징으로 한다. 도어 개폐 검지기는 도어 또는 차체에 제공되며, 도어가 개방될 때 Hi의 신호가 방출되고, 도어가 폐쇄될 때 Lo의 신호가 주어진다. 개방되거나 또는 폐쇄된 도어가 검지될 때, 이상 판단 유닛(32)은 도어의 개방 또는 폐쇄에 기인한 윈도우 프레임(200)상의 진동에 대응하는 감압 센서(4)의 출력 신호에 근거하여 감압 센서(4)의 이상을 판단한다.
도 16은 이러한 구성의 파형 다이어그램이며, 도어 개폐 검지기의 출력 신호(Sd)와 필터(30)로부터의 출력 신호(V)와의 관계를 도시한다. 도 16에 있어서, 종축은 위에서부터 순차적으로 Sd와 V를 표시하고 있고, 횡축은 시간(t)을 표현한다.
도어가 시각(t7)에서 개방될 때, Sd는 Lo에서 Hi로 변경되고, 도어가 개방될 때의 차체 진동은 원도우 프레임(200)에서 감압 센서(4)로 전파되며, 감압 센서(4)는 차체 진동에 의한 출력을 방출하며, V는 도 16에 도시된 바와 같은 파형을 나타낸다. 도어가 시각(t8)에서 폐쇄될 때, Sd는 Hi에서 Lo로 변경되고, 도어가 폐쇄될 때의 차체 진동은 감압 센서(4)로 전파되며, 감압 센서(4)는 차체 진동에 의한 출력을 방출하며, 도 16에 도시된 바와 같은 출력이 V에서 나타난다. 도어 개폐 검지기의 출력 신호가 Lo에서 Hi, 또는 Hi에서 Lo로 변경될 때마다, 이상 판단 유닛(32)은 이 시각에서의 출력(V)의 진폭(|ΔVw|)이 예정치(D1)보다 클 때 어떠한 기능 이상이 없는 가를 판단하고, V가 D1보다 작을 때 감압 센서(4)의 감도가 낮아져 기능에서의 이상이 있는 가를 판단한다. 제 1 실시예와 마찬가지로, 이상이 판단될 때, 판단 유닛(31)의 판단 신호(J)는 계속해서 Hi이고, 물체의 접촉은 개폐 유닛의 접촉 판단 유닛(38)에 의해서만 판단된다.
이러한 동작에 의해, 감압 센서의 기능 이상이 판단되고, 장치의 신뢰성이 향상된다.
(제 4 실시예)
도 17을 참조하여 제 4 실시예를 설명한다. 본 실시예에 있어서, 제어 수단(7)은, 창유리(3)를 폐쇄할 때, 일단 특정 거리만큼 개방 방향으로 창유리(3)를 이동시키거나, 또는 특정 시간 동안 개방한 후 폐쇄하도록, 구동 수단(6)을 제어한다.
도 17은 이러한 구성에서의 구동 수단(6)으로의 인가 전압(Vm)을 도시하는 파형 다이어그램이다. 본 다이어그램에서, 종축은 Vm을 표시하고, 횡축은 시간(t)을 표현한다. 도 17에 있어서는, 창유리(3)를 폐쇄할 때, 자동상승 스위치를 시각(t9)에서 켬으로써, 컨트롤러(39)는 창유리(3)를 작은 거리만큼 개방 방향으로 이동시키도록 시각(t10)까지 모터(8)로의 인가 전압(Vm)을 -Vd로 설정하고, 시각(t10) 후 시각(t11)에서 완전히 폐쇄될 때까지 창유리(3)를 폐쇄하도록 Vm을 +Vd로 설정한다. 시각(t9)에서 시각(t10)까지의 시산 설정은 개폐 유닛(3)의 중량과 모터(8)의 용량에 따라서 최적화될 수 있으며, 적어도 대략 수백 밀리세컨드가 될 수도 있다.
예를 들면, 창유리(3)를 폐쇄하기 전에, 물체가 이미 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이에 끼인 경우, 감압 센서(40)는 변형될 수 없는 상태에 있는 것으로 상정된다. 이러한 경우에는, 또한, 창유리(3)를 폐쇄할 때, 일단 특정 거리만큼 창유리(3)를 개방 방향으로 이동시키거나, 또는 특정 시간 동안 개방한 후 폐쇄함으로써, 감압 센서(4)의 변형이 일단 복원되며, 그 후 감압 센서(4)는 창유리(3)의 폐쇄 동작에 의한 물체의 압력에 의해 변형된다. 따라서, 압력에 따른 출력 신호 가 감압 센서(4)로부터 방출되고, 물체의 접촉이 판단되어, 윈도우 프레임(200)과 창유리(3) 사이의 물체의 바람직하지 않은 끼임이 방지된다.
(제 5 실시예)
도 18 내지 도 22를 참조하여 제 5 실시예를 설명한다. 도 18은 제 5 실시예의 물체 검지 장치와 개폐 장치의 외관도이며, 차량의 파워 슬라이드 도어(power slide door)에 적용한 경우를 도시한다. 도 19는 도 18의 19-19 위치에서의 단면 구성도이다. 본 실시예의 개폐 장치는 슬라이드 도어(45), 슬라이드 도어의 도어 패널(46), 파형부(undulated portion)(47), 슬라이드 도어(45)의 수직 에지(48), 수직 에지(48)의 굴곡부(49), 감압 센서(50), 도어 락(door lock)(51), 슬라이드 도어(45)의 개방 또는 폐쇄를 검지하는 전극(52), 및 슬라이드 도어(45)를 개방함으로써 운전자와 승객이 접근할 수 있는 차체 개구부(53)를 포함한다. 또한, 도 19는 압전 센서(54), 압전 센서(54)를 지지하는 지지 수단(55), 압전 센서(50)를 슬라이드 도어(45)에 고정하는 고정부(56), 및 슬라이드 도어가 폐쇄될 때 차체 개구부(53)와 슬라이드 도어(45) 사이를 밀봉하는 밀봉부(57)를 도시한다.
바람직하게는, 감압 센서(50)는 슬라이드 도어(45)의 차체 개구부(53)측에 배치되고, 차실의 내측에 밀접하게 제공된 수직 에지(48)의 테라스(terrace)에 위치한다. 이러한 테라스는 통상 슬라이드 도어(45)에 하강 스토퍼(down-stopper)를 배치하기 위해 제공되며, 이러한 테라스를 갖는 슬라이드 도어는, 예컨대, 일본 특허 공개공보 제 62-137716 호에 개시되어 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 감압 센서(50)는 슬라이드 도어(45)가 완전히 폐쇄될 때 차체 개구부(53)와 접촉하지 않 도록 차체 개구부(53)로부터 특정 거리(y)에서 고정부(56)에 고정된다. 유아의 손가락 등이 끼일 가능성을 고려할 때, 거리(y)는 3㎜ 내지 5㎜인 것이 바람직하다. 또한, 물체의 슬라이드 도어(45)와의 접촉에 대한 검출을 용이하게 하기 위해, 감압 센서(50)는 감압 센서(50)의 일부가 수직 에지(48)로부터 차체 개구부(53)측으로 부풀 수 있도록 배치된다. 또는, 감압 센서(50)는 수직 에지(48)에 배치될 수도 있다. 제어 수단(7)은 슬라이드 도어(45)내에 배치된다. 가능한 한 넓은 범위로 슬라이드 도어(45)의 수직 에지 부근에서 물체의 접촉을 검지하기 위해, 예컨대, 일본 실용신안 공개 제 38-2015 호에 개시된 바와 같이, 제어 수단(7)에 판단 신호를 방출하는 판단 수단(5)은 감압 센서(50)의 최하측 위치에 배치된다. 판단 수단(5)은 슬라이드 도어(45)의 수직 에지(48)의 최하측 위치 부근에 고정된다. 또는, 일본 특허 공개공보 제 8-232525 호 또는 일본 특허 공개공보 제 9-96146 호에 개시된 바와 같이, 모터 또는 모터의 제어 유닛이 슬라이드 도어(45)내에 배치될 때, 슬라이드 도어(45)의 창유리를 회피하도록, 창유리의 하단으로부터 하측에 배치되는 것이 일반적이다. 그러므로, 본 실시예에 있어서, 또한, 제어 수단(7)은 슬라이드 도어(45)의 창유리의 하단으로부터 하측에 배치되고, 따라서, 물론, 판단 수단(5)으로부터의 판단 신호는 창유리의 하단으로부터 하측에, 바람직하게는 판단 수단(5) 부근에 제공된 관통 구멍을 경유하는 케이블(26)을 통해 제어 수단(7)에 전송된다. 그러한 관통 구멍은, 예컨대, 슬라이드 도어(45)의 개폐를 검출하는 전극(52)을 배치하는 경우에서와 같이, 슬라이드 도어(45)의 외측에서 내측으로 신호를 전송할 때 배치되는 것이 일반적이다. 슬라이드 도어(45)의 구동 수단은 모터 등을 사용하는 일반적인 구성 중의 임의의 하나에 의해 실현될 수 있다.
도 20은 감압 센서(50)의 구성 다이어그램이다. 감압 센서(50)는 감압 수단으로서의 압전 센서(54), 지지 수단(55), 및 기타로 구성된다. 압전 센서(54)는, 중앙 전극(20), 외측 전극(21), 및 압전재로서의 복합 압전층(22)을 동심적으로 적층함으로써 형성되며, 동축케이블의 형태로 가요성이 있다. 지지 수단(55)은 압전 센서(54)와 합체하며, 압전 센서(54)보다 더 가요성이 있는 탄성체(14)와, 중공부(16)와, 고정부(56)로의 고정을 위한 홈(59)을 갖는다. 제 1 실시예에서의 압전 센서(12)에서는, 피복층(23)이 최외측 층내에 배치되나, 본 실시예의 압전 센서(54)에서는, 지지 수단(55)이 또한 피복층으로서 작용하여, 부품이 간소화된다.
본 실시예의 개폐 장치는 또한 제 1 실시예에서와 동일한 순서로 물체의 감압 센서와의 접촉을 검출할 수 있으며, 또한 물체의 바람직하지 않은 끼임을 방지할 수 있거나, 또는 물체가 끼인 경우 끼임이 해제될 때까지 물체에 인가되는 하중을 감소시킬 수 있다.
또는, 도 18에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 슬라이드 도어(45)와 차체 개구부(53) 사이의 물체의 끼임을 방지하기 위해, 가요성의 압전 센서(54)를 갖는 감압 센서(50)가 슬라이드 도어(47)의 형상을 따라서 굴곡되도록 배치된다. 도어 패널(46)에는 강성을 보강하거나 또는 장식적인 관점에서의 파형부(47)가 제공되고, 수직 에지(48)에 굴곡부(49)가 있는 경우, 본 실시예의 감압 센서는 접촉형의 종래의 감압 스위치에서와 같이 굴곡부(49)의 감압 스위치의 잘못된 접촉으로 인한 검출 에러를 발생하지 않는다. 그러므로, 강성의 보강 또는 도어 패널(46)의 장식의 관점에서의 자유도가 향상된다.
종래의 접촉형 감압 스위치는 굴곡될 수 없으므로, 슬라이드 도어(45)상에 배치할 때, 바람직하지 않은 간극이 감압 센서 스위치와 수직 에지(48) 사이에 형성된다. 따라서, 물체가 간극과 차체 개구부(53) 사이에 끼이면, 물체가 감압 스위치와 접촉하지 않으므로, 끼임이 검출될 수 없다. 반면에, 본 실시예에서는, 수직 에지(48)와 감압 센서(50) 사이의 간극이 작기 때문에, 물체가 슬라이드 도어(45)와 차체 개구부(53) 사이에 끼인 경우, 물체는 용이하게 감압 센서(50)와 접촉하고, 끼임이 검출될 수 있다.
슬라이드 도어(45)에 도어 락(51)과 개폐 검지용 전극(52)과 같은 액세서리가 제공되는 경우, 감압 센서(50)는 이들 액세서리를 피하여 굴곡되고 배치될 수 있다. 따라서, 액세서리 위치에 대한 어떠한 제한도 없다.
감압 센서(50)를 슬라이드 도어(45)내에 배치하는 구성의 다른 실시예에 있어서, 감압 센서(50)는 도 21과 도 22에 도시된 바와 같이 배치될 수도 있다. 도 21에 있어서, 감압 센서(50)는 수직 에지(48), 상측 에지(60), 및 하측 에지(61)에 배치된다. 이러한 구성에 있어서, 슬라이드 도어(45)의 수직 에지(48)와 차체 개구부(53)(도 18에 도시됨) 사이의 물체의 끼임이 검출될 수 있고, 더 나아가 상측 에지(60), 하측 에지(61), 및 차체 개구부(53) 사이의 물체의 끼임도 검출될 수 있어, 끼임 검출 범위가 확대된다. 비록 감압 센서(50)가 슬라이드 도어(45)의 모서리(62)에서 굴곡되어야 하나, 가요성의 압전 센서(54)가 사용되므로, 굴곡되더라도, 종래의 감압 스위치와는 달리, 검출 에러는 발생하지 않는다.
도 22에서는, 감압 센서(50)는 슬라이드 도어(45)의 전체 외주 에지를 따라서 배치되고, 감압 센서(50)의 양단은 판단 수단(5)에 접속된다. 이러한 구성에 있어서, 슬라이드 도어(45)의 전체 외주 에지와 차체 개구부(53)(도 18에 도시됨) 사이의 물체의 끼임이 검출될 수 있으며, 끼임 검출 범위는 도 18 또는 도 21에서의 구성에 비해 더 확대된다.
도 22에서의 구성에 있어서, 감압 센서(50)의 양단이 판단 수단(5)에 접속되어 있으므로, 신호는 판단 수단(5)에 의해 압전 센서(54)의 양단으로부터 검출될 수 있다. 이 경우에 있어서, 압전 센서(54)의 중앙 전극(20) 또는 외측 전극(21)이 작동중 단선되더라도, 검출 신호는 압전 센서(54)의 어느 한쪽 단부로부터 얻어질 수 있으므로, 신뢰성이 향상된다. 또한, 다른 경우에서와 같이, 외측 전극(21)의 한쪽 단부는 접지되고, 다른 쪽 단부는 저항을 통해 전원에 접속되며, 저항의 외측 전극(21)측 접점에서의 전압은 이상 판단 유닛(32)에 의해 검출된다. 이러한 구성에 있어서, 외측 전극(21)이 정상이면, 접점에서의 전압은 접지 전위가 되고, 외측 전극(21)이 단선될 때는, 접점의 전압은 전원 전압이 되어, 외측 전극(21)의 단선이 검출될 수 있고, 신뢰성이 보다 향상된다.
(제 6 실시예)
도 23에 도시된 실시예에서는, 본 발명은 차량의 선루프(63)에 적용되며, 감압 센서(65)는 전동 선루프(63)의 창유리(64)내에 배치된다. 이러한 구성에 있어서, 전동 선루프(63)에서의 물체의 끼임이 방지된다.
(제 7 실시예)
도 24에 도시된 본 실시예는 본 발명을 열차의 자동문(66)에 적용한 것이며, 감압 센서(69)는 도어(67) 또는 자동문(66)의 도어 개구부(68)에 배치된다. 이러한 구성에 있어서, 자동문(66)내의 물체의 끼임이 방지될 수 있다.
전술한 제 1 내지 제 7 실시예에 있어서, 케이블 형태의 가요성 압전 센서가 감압 수단으로서 사용되지만, 밴드 또는 시트 형태의 가요성 압전 센서가 또한 사용될 수도 있다. 또한, 압전 센서 대신, 전극 사이의 정전 용량을 검출하는 유형의 감압 수단, 압력으로 인해 전기 전도성이 변화하는 유형의 감압 수단, 또는 다른 감압 수단이 사용될 수 있다.
본 발명은, 차량의 파워 윈도우, 전동 슬라이드 도어 및 전동 선루프, 건물의 자동문 등에서 물체의 끼임을 방지하기 위해 사용되는, 감압 센서, 물체 검지 장치, 및 개폐 장치에 관한 것이다. 이들 장치에서는, 지금까지, 끼임 해제의 실패와 끼임이 해제되기까지 물체에 인가된 하중의 증가로 인한 물체의 손상과 같은 문제점이 있었다. 본 발명은 출력이 크고 가요성이 우수한 감압 센서, 높은 신뢰성을 갖는 물체 접촉 검지 장치, 및 물체가 끼일 때 물체에 손상을 주지 않는 개폐 장치를 제공한다.

Claims (27)

  1. 개구부 및 상기 개구부를 개폐하는 개폐 유닛 중의 적어도 하나에 배치되고, 물체의 접촉을 검지하고 상기 개구부와 상기 개폐 유닛 사이에 물체의 끼임을 방지하기 위해 사용되는 감압 센서(pressure-sensitive sensor)에 있어서,
    변형에 따라 출력 신호를 발생하는 감압 수단과,
    상기 개구부와 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에서 상기 감압 수단을 지지하는 지지 수단을 포함하며,
    상기 지지 수단은 상기 감압 수단보다 큰 가요성을 갖는
    감압 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 수단이 상기 감압 수단의 변형을 증폭하는 변형 증폭부를 구비하는
    감압 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변형 증폭부가 중공부를 구비하는
    감압 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 수단이 진동을 감쇠하는 진동 감쇠부를 구비하는
    감압 센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지 수단이 상기 감압 수단의 변형을 증폭하는 변형 증폭부를 구비하고,
    상기 진동 감쇠부가 또한 상기 변형 증폭부로서 작용하는
    감압 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 수단이 차량의 웨더 스트립(weather strip)의 일부로 형성되는
    감압 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 감압 센서가 상기 개폐 유닛으로부터의 최단 거리가 3㎜ 내지 5㎜의 범위이도록 상기 개구부내에 배치될 수 있는
    감압 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    신호를 도출하는 다수의 전극과,
    상기 전극의 단선을 검출하도록 상기 전극 사이에 배치되는 단선 검출용 저항을 더 포함하는
    감압 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 감압 수단이 가요성의 압전 센서로 구성되고,
    상기 지지 수단이 상기 개구부 또는 상기 개폐 유닛의 에지 형상에 따라서 상기 압전 센서를 가요적으로 지지하는
    감압 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압전 센서가 비결정성 염소화 폴리에틸렌, 결정성 염소화 폴리에틸렌, 및 압전 세라믹 분말을 혼합한 복합 압전재를 사용하여 성형되는
    감압 센서.
  11. 물체의 접촉을 검지하고, 개구부와 상기 개구부를 개폐하는 개폐 유닛 사이에 물체의 끼임을 방지하는 물체 검지 장치에 있어서,
    상기 개구부 및 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에 배치되는 감압 센서로서, 상기 감압 센서가 변형에 따라 출력 신호를 발생하는 감압 수단과, 상기 개구부와 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에서 상기 감압 수단을 지지하며, 상기 감압 수단보다 큰 가요성을 갖는 지지 수단을 구비하는, 상기 감압 센서와,
    상기 감압 센서의 출력 신호에 근거하여 물체의 상기 감압 센서와의 접촉을 판단하는 판단 수단을 포함하는
    물체 검지 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 수단의 판단 결과를 제삼자에게 보고하기 위한 통지 수단을 더 포함하는
    물체 검지 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 감압 센서가 상기 판단 수단에 직접 접속되고, 상기 감압 센서와 상기 판단 수단이 일체가 되는
    물체 검지 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 수단이 상기 감압 센서의 출력 신호로부터 특정 주파수 성분만을 추출하는 필터를 구비하는
    물체 검지 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 수단이 단위 시간 당 상기 감압 수단의 출력 신호의 적분치를 연산하고, 상기 적분치에 근거하여 상기 물체의 상기 감압 센서와의 접촉을 판단하는
    물체 검지 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 수단이 상기 개구부 또는 상기 개폐 유닛의 진동에 대응하는 상기 감압 수단의 출력 신호에 근거하여 상기 감압 수단의 이상을 판단하는 이상 판단 유닛을 구비하는
    물체 검지 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 수단이 상기 감압 수단의 출력 신호를 제공하는 신호 입력 유닛과, 상기 감압 센서에 상기 물체의 접촉을 판단한 판단 결과를 방출하는 신호 출력 유닛과, 상기 신호 입력 유닛과 상기 신호 출력 유닛 사이를 통해 고 주파수 신호를 통과시키는 바이패스 유닛을 구비하는
    물체 검지 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 신호 입력 유닛과 상기 신호 출력 유닛이 고 주파수 신호의 바이패스 경로를 단축시키도록 상호간에 밀접하게 배치되는
    물체 검지 장치.
  19. 물체의 접촉을 검지하고, 개구부와 상기 개구부를 개폐하는 개폐 유닛 사이에 물체의 끼임을 방지하는 물체 검지 장치에 있어서,
    상기 개구부 및 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에 배치되는 감압 센서로서, 상기 감압 센서가 변형에 따라 출력 신호를 발생하며 가요성 압전 센서로 구성되는 감압 수단과, 상기 개구부와 상기 개폐 유닛의 에지 형상에 따라서 상기 감압 수단을 지지하며, 상기 감압 수단보다 큰 가요성을 갖는 지지 수단을 구비하는, 상기 감압 센서와,
    상기 감압 센서의 출력 신호에 근거하여 물체의 상기 감압 센서와의 접촉을 판단하는 판단 수단과,
    상기 압전 센서와 상기 판단 수단 중 적어도 하나내에 배치되어, 상기 압전 센서내에 발생된 전하를 방출하는 방출 유닛을 포함하는
    물체 검지 장치.
  20. 물체의 접촉을 검지하는 기능을 갖고, 개구부와 상기 개구부를 개폐하는 개폐 유닛 사이에 물체의 끼임을 방지하는 개폐 장치에 있어서,
    ① 상기 개구부 및 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에 배치되는 감압 센서로서, 상기 감압 센서가 변형에 따라 출력 신호를 발생하는 감압 수단과, 상기 개구부와 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에 상기 감압 수단을 지지하며, 상기 감압 수단보다 큰 가요성을 갖는 지지 수단을 구비하는, 상기 감압 센서와, ② 상기 감압 센서의 출력 신호에 근거하여 물체의 상기 감압 센서와의 접촉을 판단하는 판단 수단을 포함하는 물체 검지 장치와,
    상기 개폐 유닛을 구동하는 구동 수단과,
    상기 개폐 유닛이 폐쇄중일 때 상기 판단 수단이 상기 물체의 감압 센서와의 접촉을 판단하는 경우 상기 개폐 유닛의 폐쇄 동작을 중지하거나 또는 상기 개폐 유닛을 개방하도록 상기 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는
    개폐 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어 수단이,
    접촉 판단 유닛이 상기 구동 수단이 상기 개폐 유닛을 구동할 때의 구동 상태를 검출할 때 검출된 구동 상태에 근거하여 상기 물체의 상기 개폐 유닛과의 접촉을 판단하는 상기 개폐 유닛의 상기 접촉 판단 유닛과,
    상기 물체 검지 장치와 상기 접촉 판단 유닛 중 적어도 하나로부터의 출력 신호에 근거하여 상기 구동 수단을 제어하는 컨트롤러를 구비하는
    개폐 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 물체 검지 장치내에 이상이 발생할 경우 상기 제어 수단이 상기 접촉 판단 유닛의 출력 신호에 근거하여 상기 구동 수단을 제어하는
    개폐 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 개폐 유닛을 폐쇄할 때 일단 상기 개폐 유닛을 특정 거리만큼 이동시키거나 또는 특정 시간 동안 개방한 후 폐쇄하도록 상기 제어 수단이 상기 구동 수단을 제어하는
    개폐 장치.
  24. 물체의 접촉을 검지하는 기능을 갖고, 개구부와 상기 개구부를 개폐하는 개폐 유닛 사이에 물체의 끼임을 방지하는 개폐 장치에 있어서,
    ① 상기 개구부 및 상기 개폐 유닛 중의 적어도 하나에 배치되는 감압 센서로서, 상기 감압 센서가 변형에 따라 출력 신호를 발생하며 가요성 압전 센서로 구성되는 감압 수단과, 상기 개구부와 상기 개폐 유닛 중의 에지 형상에 따라서 상기 감압 수단을 지지하며, 상기 감압 수단보다 큰 가요성을 갖는 지지 수단을 구비하는, 상기 감압 센서와, ② 상기 감압 센서의 출력 신호에 근거하여 물체의 상기 감압 센서와의 접촉을 판단하는 판단 수단과, ③ 상기 압전 센서와 상기 판단 수단 중 적어도 하나내에 배치되어, 상기 압전 센서내에 발생된 전하를 방출하는 방출 유닛을 포함하는 물체 검지 장치와,
    상기 개폐 유닛을 구동하는 구동 수단과,
    상기 개폐 유닛이 폐쇄중일 때 상기 판단 수단이 상기 물체의 감압 센서와의 접촉을 판단하는 경우 상기 개폐 유닛의 폐쇄 동작을 중지하거나 또는 상기 개폐 유닛을 개방하도록 상기 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는
    개폐 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제어 수단이,
    접촉 판단 유닛이 상기 구동 수단이 상기 개폐 유닛을 구동할 때의 구동 상태를 검출할 때 검출된 구동 상태에 근거하여 상기 물체의 상기 개폐 유닛과의 접촉을 판단하는 상기 개폐 유닛의 상기 접촉 판단 유닛과,
    상기 물체 검지 장치와 상기 접촉 판단 유닛 중 적어도 하나로부터의 출력 신호에 근거하여 상기 구동 수단을 제어하는 컨트롤러를 구비하는
    개폐 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 물체 검지 장치내에 이상이 발생할 경우 상기 제어 수단이 상기 접촉 판단 유닛의 출력 신호에 근거하여 상기 구동 수단을 제어하는
    개폐 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 개폐 유닛을 폐쇄할 때 일단 상기 개폐 유닛을 특정 거리만큼 이동시키거나 또는 특정 시간 동안 개방한 후 폐쇄하도록 상기 제어 수단이 상기 구동 수단을 제어하는
    개폐 장치.
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