KR100689196B1

KR100689196B1 - 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치

Info

Publication number: KR100689196B1
Application number: KR1020060048791A
Authority: KR
Inventors: 남용현; 이초수
Original assignee: 주식회사 트루윈; 남용현
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-03-02

Abstract

본 발명은 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피감지 물체를 검출하는 검출부와 고주파를 발생하는 발진부 및 점멸신호를 송출하는 스위칭부가 구성되고, 피감지물체와 검출부의 거리에 따라서 점멸신호가 송출되고 송출신호는 자동차제어 시스템에 전달되어 정지등 점멸, 크루즈제어, 클러치 페달에 사용되어 기존 자동차용 브레이크 페달 및 클러치 페달에 사용되고 있는 기계접점 방식의 정지등 스위치와 클러치 페달 스위치의 내구성 및 접점불량에 의한 불량요소를 제거하여 운전자가 클러치 페달 및 차량제동을 위해 페달을 작동할 때 운전자의 의지대로 시동 및 정지등이 점멸할 수 있도록 하여 운전자의 안전성을 향상시킬 수 있는 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치에 관한 것이다.

무접점, 근접센서, 정지등 점멸, 크루즈제어, 클러치 페달, 차량용 스위치

Description

근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치{AUTOMOTIVE SWITCH BY USE PROXIMITY SENSOR PRINCIPLE}

도 1은 종래에 사용되는 접점방식의 브레이크 램프 점등 스위치이고,

도 2는 본 발명에 따른 발진부에 의해 발생되는 코일의 자계발생 개념도이고,

도 3은 본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치의 블록도이고,

도 4는 본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치의 내부도이고,

도 5는 본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치가 설치된 모습을 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 스위치하우징 2: 코일

3: 스위치회로기판 4: 터미널

5: 스위치콘넥터 20: 검출부

30: 발진부 40: 정류부

50: 비교부 60: 인버팅부

70: 스위칭부

본 발명은 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피감지 물체를 검출하는 검출부와 고주파를 발생하는 발진부 및 점멸신호를 송출하는 스위칭부가 구성되고, 피감지물체와 검출부의 거리에 따라서 점멸신호가 송출되고 송출신호는 자동차제어 시스템에 전달되어 정지등점멸, 크루즈제어, 클러치 페달에 사용되어 기존 자동차용 브레이크 페달 및 클러치 페달에 사용되고 있는 기계접점 방식의 정지등 스위치와 클러치 페달 스위치의 내구성 및 접점불량에 의한 불량요소를 제거하여 운전자가 클러치 페달 및 차량제동을 위해 페달을 작동할 때 운전자의 의지대로 시동 및 정지등이 점멸할 수 있도록 하여 운전자의 안전성을 향상시킬 수 있는 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치에 관한 것이다.

통상적인 자동차용 브레이크등 스위치는 브레이크 페달과 연동하도록 설치되어서, 운전자가 발로 브레이크 페달을 조작함에 따라 전원을 인가하거나 차단하여 자동차의 후방에 전기적으로 연결되도록 장착된 브레이크등을 점멸시키는 기능을 발휘하는 것으로 알려져 있는바, 이러한 자동차용 브레이크등 스위치는 그 내부 점등단자들의 접점구조에 따라 크게 슬라이딩 접점방식과 대향 접점방식으로 구분되어 있다.

상기한 슬라이딩 접점방식의 브레이크등 스위치는 하우징 내에 서로 마주하 도록 고정되어서 끝단부가 외부에 노출되도록 점등단자들을 설치하여 두고, 상기 하우징의 일단을 관통하여 승강되는 플런저의 홀더 상에 상기 점등단자들과 대응하는 승강접점판을 설치하여서, 상기 플런저의 홀더를 따라 승강되는 승강접점판이 상기 점등단자들과 마찰 접촉하면서 접점 또는 단락되도록 구성되었다. 이러한 슬라이딩 접점방식의 브레이크등 스위치는 비교적 단순한 구조로서 점등단자들을 접점 또는 단락시킬 수 있는 장점을 가지는 것이 사실이나, 플런저의 홀더를 따라 승강되는 승강접점판이 마찰 접촉하면서 점등단자들과 접점 또는 단락되기 때문에, 접점 또는 단락될 때마다 마찰력에 의한 아크(arc)를 일으켜서 그 승강접점판과 점등단자의 표면에 접촉불량의 원인이 되는 탄화피막이 형성되므로 스위치 기능이 크게 저하될 뿐만 아니라, 심한 경우에는 두께가 얇은 승강접점판에 구멍이 뚫어져서 스위치 기능을 상실하게 되는 문제점이 있었다.

또, 대향 접점방식의 브레이크등 스위치는 하우징 내에 끼워지는 고정부재 에 일단이 절곡되어서 수평하게 고정되는 고정접점판을 가지며 타단은 외부로 노출되도록 점등단자들을 설치하여 두고, 상기 하우징을 관통하여 점등단자들 사이에 탄력적으로 승강되는 플런저에 상기 고정접점과 대응하도록 수평하게 승강접점판을 설치하여서, 상기 플런저에 의하여 승강되는 승강접점판이 상기 고정접점판에 맞댐 접촉하여서 접점되도록 구성되었다.

이러한 대향 접점방식의 브레이크등 스위치는 점등단자들의 고정접점판에 승강접점판이 맞댐 접촉하여서 접점되기 때문에, 위에서 설명한 슬라이딩 접점 방식의 브레이크등 스위치에 비하여 상대적으로 내구성이 양호한 장점을 가지는 것이 사실이다.

그러나, 이와 같은 대향 접점방식의 브레이크등 스위치는 상하로 수평하게 대응하도록 설치되는 고정접점판과 승강접점판에 이물질이 쉽게 달라붙어서 제거되지 않기 때문에, 사용중에 이물질에 의하여 빈번하게 접촉불량을 유발시켜서 고장률이 증가하는 문제점이 있었다. 더욱이, 탄력적으로 승강되는 플런저에 의하여 승강접점판이 고정접점판에 맞댐 접촉할 때에 부딪히는 충격에 의하여 아크를 일으켜서 고정접점판과 승강접점판의 표면에 접촉불량의 원인이 되는 탄화피막이 형성되므로 스위치 기능이 저하되는 문제점이 있었다.

현재 국내에서 생산 및 시판되는 차량에 탑재되고 있는 스위치는 기계적인 접점 방식으로 도 1에서와 같이 Rod(90)의 상하(직선)운동에 따른 Plate(91) Sliding 접촉구조로 되어 있다.

따라서 반복해서 작동하면 돌입전류에 의하여 기계적인 접점이 마모되어 스위치의 동작이 불량하게 되기에 운전자의 의지를 정확하게 전달하지 못하여 운전자의 안정성 확보에 문제가 발생하므로 기계적인 스위치 접점의 마모 및 내구성을 향상하고, 운전자의 안정성을 확보할 수 있는 좀 더 진보된 스위치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차의 페달관련 제어를 전자화하여 STOP LAMP, CRUISE, 클러치 페달 등의 제어에 필요한 정확한 신호전달과 접점방식의 문제점을 해결하여 운전자의 안전 성을 확보할 수 있는 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 차량에 탑재되어 신호를 제어하는 스위치에 있어서, 스위치회로기판을 내부로 삽설하며, 외부 일측에 스위치콘넥터를 형성하는 스위치하우징과; 상기 스위치하우징 일측 내부에서 상기 스위치회로기판을 감싸는 코일을 형성하여 피감지물의 접근시 전자유도현상에 의해 자속 세기의 상대적인 감소 및 증가 여부로 상기 피감지물의 유, 무를 판별하는 검출부와; 상기 검출부로부터 받은 신호를 처리하는 상기 스위치회로기판에 일측이 연결되고, 타측은 상기 스위치콘넥터 내부에 위치되어 운전자가 클러치 페달 및 차량제동을 위해 페달을 작동할 경우 운전자의 의지대로 시동 및 정지등이 점멸할 수 있도록 Stop 램프와 클러치 페달 또는 브레이크 페달에 신호를 전달하는 터미널; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징으로 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 종래에 사용되는 접점방식의 브레이크 램프 점등 스위치이고, 도 2는 본 발명에 따른 발진부에 의해 발생되는 코일의 자계발생 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치의 블록도이고, 도 4는 본 발 명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치의 내부도이고, 도 5는 본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치가 차량 페달관련 부위에 설치된 모습을 나타낸 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치는(100) 운전자의 의지대로 시동 및 정지등(Stop Lamp)을 점멸할 수 있도록 코일(2)로 형성된 검출부(20)로부터 피감지물(10)을 감지하여 정지등, 크루즈, 클러치 페달 등의 제어에 필요한 정확한 신호를 전달하는 차량용 스위치이며, 스위치하우징(1), 검출부(20), 터미널(4)을 포함한다.

상기 스위치하우징(1)은 일측의 단면이 사각관형이되, 타측의 단면은 원통관형의 형상을 취하고 있으며, 상기 사각관형의 외부일측에 내부가 비어있는 스위치콘넥터(5)가 결합된 형태를 가진다. 상기 스위치하우징(1)은 사각관형에 원통관형이 일측에 결합된 형태를 사각, 원형 등 여러형태를 가질수 있으며 형상에 제한을 두지 않는다.

상기 스위치회로기판(3)은 12V의 전원을 전원부(80)로부터 인가받으며, 상기 스위치하우징(1) 내부에 삽입되어 고정되는 것으로서, 발진부(30), 정류부(40), 비교부(50), 인버팅부(60), 스위칭부(70)로 구성되되, 우선 상기 발진부(30)는 코일(L)과 C(Capacitor)를 이용한 LC발진부를 형성하며 식(1)과 같이 발진한다.

(식1)

또한, 발진이 연속적으로 이루어지도록 출력의 일부를 콘덴서에서 뽑아내어 입력으로 되돌리도록 하기 위해 FET를 형성하고, 상기 FET에 의해 발진된 Sine Wave를 온도변화에 의해 이득값이 변화하는 것을 보상하기 위해 또 다른 FET를 추가 하여 구성한다.

상기 정류부(40)는 배 정류회로를 적용하여 발진회로의 감쇄량에 대한 진폭 변화에 대한 손실을 최소화 하면서 정류가 되도록 한다.

상기 비교부(50)는 정류되어진 전압에 대하여 진폭 변화값을 증폭기를 통하여 일정전압(3pin)의 대비 입력 전압차를 증폭하여 그 차에 대한 전압을 출력(1pin)한다.

상기 인버팅부(60)(드라이브)는 스위칭부(70)의 다수개 스위치를 제어할 수 있는 전류가 되도록 증폭하면서 On, Off Time을 빠르게 하여 손실을 줄일수 있도록 한다.

상기 스위칭부(70)는 FET를 이용하여 게이트(Gate) 전압에 의해 On, Off 한다.

특히, 다수개 스위치 신호가 중첩되는 On, Off Time 개선을 위해 FET내부의 Ciss Cap에 대한 충, 방전 시간을 이용하여 제어할 수 있도록 한다.

상기 검출부(20)는 원통관형의 형상을 취하는 상기 스위치하우징(1)의 타측 내부에 형성된 PCB 코일(2)로서, 상기 발진부(30)에 의해 발생되는 자계에 금속류의 피감지물(10)이 접근하면, 전자유도현상에 의해 피감지물(10)에 와전류가 발생하여 근접스위치의 자속을 방해하거나, 증가시킨다.

상기 터미널(4)은 스위치하우징(1)의 내부에 삽설된 상기 스위치회로기판(3) 에 일측이 결합되되, 상기 스위치하우징(1)의 일측인 사각관형 내부에 형성되는 상기 스위치회로기판(3)의 스위칭부(70)에 결합되며, 타측은 상기 스위치하우징(1) 외부 일측에 형성된 상기 스위치콘넥터(5) 내부에 다수개가 위치하게 된다.

이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 작용 및 원리를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치(100)는 브레이크 페달 및 클러치 페달 및 차량의 페달관련 부위(101)에 결합되어 사용되는데, 상기 페달관련 부위(101)가 코일(2)로 형성된 검출부(20)에 접근되면, 상기 검출부(20)는 발진부(30)에 의해 발생되는 자계가 전자유도현상에 의해 감지물체(페달관련 부위)에 와전류를 발생시켜 근접스위치의 자속을 방해하거나, 증가시킨다.

여기서, 상기 발진부(30)는 발진이 연속적으로 이루어지도록 출력의 일부를 콘덴서에서 뽑아내어 입력으로 되돌린다. 즉, 상기 검출부(20)에 전원을 인가시키면 자기력선(6)을 발생되고, 그 부위에 페달 등의 금속물질이 접촉되면서 자기력선(6)이 감쇠하게 되는 것이다.

이렇게 변화되어 발진된 발진주파수는 배 정류회로를 적용한 정류부(40)를 거치면서 상기 발진회로의 감쇄량에 대한 진폭 변화 손실이 최소화되면서 정류가 되고, 비교부(50)와 연결되어 상기 정류되어진 전압에 대하여 진폭변화값의 증폭기를 통하여 일정전압의 대비 입력 전압차를 증폭하여 그 차에 대한 전압이 출력되게 된다.

또한, 상기 비교부(50)와 스위칭부(70) 사이에 형성된 인버팅부(60)는 스위칭부(70)의 다수개 스위치를 제어할 수 있도록 전류를 증폭해주고, 이로 인해 정지등, 크루즈, 클러치 페달에 연결되어 신호를 전달하는 스위칭부(70)는 FET를 이용하여 게이트전압에 의해 온, 오프 되며 정확한 신호를 전달함으로써, 운전자의 의지대로 시동 및 정지등이 점멸할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 무접점에 의한 스위치 작용으로 기계적인 스위치 접점의 마모 및 내구성을 향상하고, 브레이크 정지등을 정확하게 점등하여 램프의 수명을 연장할 뿐만 아니라, 부가적인 제어에 필요한 신호를 전달함으로서 운전자의 안전성을 확보하고, 기계적 소음이 발생 되지 않아 운전자의 운전능력 저하를 방지하여 안전성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Claims

차량에 탑재되어 신호를 제어하는 스위치에 있어서,

스위치회로기판(3)을 내부로 삽설하며, 외부 일측에 스위치콘넥터(5)를 형성하는 스위치하우징(1)과;

상기 스위치하우징(1) 일측 내부에서 상기 스위치회로기판(3)을 감싸는 코일(2)을 형성하여 피감지물(10)의 접근시 전자유도현상에 의해 자속 세기의 상대적인 감소 및 증가 여부로 상기 피감지물(10)의 유, 무를 판별하는 검출부(20)와;

상기 검출부(20)로부터 받은 신호를 처리하는 상기 스위치회로기판(3)에 일측이 연결되고, 타측은 상기 스위치콘넥터(5) 내부에 위치되어 운전자가 클러치 페달 및 차량제동을 위해 페달을 작동할 경우 운전자의 의지대로 시동 및 정지등이 점멸할 수 있도록 Stop 램프와 클러치 페달 또는 브레이크 페달에 신호를 전달하는 터미널(4);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치.
제 1항에 있어서,

상기 스위치회로기판(3)은 LC발진회로를 구성하여 고주파를 발생시킴으로써 자계를 형성하는 발진부(30)와, 상기 LC발진회로의 감쇄량에 의한 진폭변화 손실을 최소화하며 전압을 정류시키도록 회로를 구성하는 정류부(40)와, 상기 정류부(40) 로부터 정류되어진 전압과 입력 전압을 비교회로를 형성하여 상호간 전압차를 출력하는 비교부(50)와, FET를 이용하여 게이트전압에 의해 온, 오프되며 점멸신호를 송출하는 스위칭부(70)와, 상기 스위칭부(70)의 스위치를 제어할 수 있도록 전류를 증폭시키는 인버팅부(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치.
제 2항에 있어서,

상기 스위칭부(70)는 검출부(20)와 피감지물(10)과의 거리에 따라서 점멸신호가 송출되며, 송출신호는 자동차제어 시스템(ECU)에 전달되어 정지등 점멸, 크루즈제어, 클러치 페달, 브레이크 페달에 사용되는 것을 특징으로 하는 근접센서의 원리를 이용한 차량용 스위치.