KR100981216B1 - 속도 감응형 레인센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레인센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자체 감지면을 구비하고, 차량의 전방에 설치되어, 차량의 속도 변화에 따른 빗물의 변화량을 연속적으로 감지할 수 있도록 함으로써, 차량의 속도 변수를 고려할 수 있도록 하기 위한 레인센서에 관한 것이다.

본 발명은 와이퍼에 의한 빗물의 제거 없이, 연속적으로 빗물의 변화를 감지할 수 있어, 이러한 감지값을 통해 보다 정확한 와이퍼의 동작을 제어할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 차속에 따라 다르게 변화되는 맺힌 물방울의 양태를 연속적으로 파악할 수 있도록 하여, 이를 이용한 보다 정확한 와이퍼의 동작을 제어할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

속도 감응형 레인센서{Rain Sensor}

본 발명은 레인센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자체 감지면을 구비하고, 차량의 전방에 설치되어, 차량의 속도 변화에 따른 빗물의 변화량을 연속적으로 감지할 수 있도록 함으로써, 차량의 속도 변수를 고려할 수 있도록 하기 위한 레인센서에 관한 것이다.

일반적으로, 우천시 와이퍼는 ETACS 또는 BCM에서 제어되어 작동된다. 그리고, 와이퍼 자동 작동 기능을 갖는 차량인 경우 도 1에 도시된 바와 같이 와이퍼 구동모터(12) 및 레인센서(10) 이외에, 레인센서(10)를 통해 감지된 결과를 이용하여 와이퍼 모터 구동신호를 출력하는 레인센서 유니트(11)를 더 구비하고 있다. 우천시에는 레인센서(10)가 유리창에 맺힌 물방울을 감지하여, 비가 오는지 안 오는지, 내지는 비가 많이 오는지, 적게 오는지 감지하여, 와이퍼를 구동시키는 신호로 사용하게 된다.

일반적으로 우천시 운전자에 의해 와이퍼 자동 작동모드로 설정된 경우 레인 센서(10)의 LED 발광부(도 2의 21)는 차량의 전면 유리 표면으로 적외선 빔을 방출시킨다. 방출된 적외선 빔은 유리표면에 의해 반사되어 다시 입사되고 입사되는 적외선 빔은 수광소자인 포토 센서(도 2의 22)에 의해 감지되며, 감지 결과값을 이용하여 비가 오는지 여부를 감지하거나 비의 양을 측정한다.

즉, 차량의 전면 유리 외부에 빗물이 묻게 되면 적외선 빔의 반사율이 달라지거나, 굴절에 의해 빛이 다른 쪽으로 향하게 된다. 따라서 레인센서 시스템은 반사된 적외선 빔의 반사율과 정상적인 상태에서의 적외선 빔 반사율의 편차분을 산출하고, 편차분에 따라 미리 결정되어 있는 와이퍼 모터 구동신호를 와이퍼 모터로 출력한다.

와이퍼 모터는 상기 와이퍼 모터 구동신호에 응하여 구동되고, 와이퍼가 작동되기 시작하며, 감지된 비의 양에 따라 와이퍼의 좌우 움직임의 속도나 빈도수가 결정된다.

상기와 같은 일반적인 레인센서 시스템의 경우 전면 유리에 맺힌 빗물을 감지하는 방식인데, 전면 유리는 그 두께가 두껍고, 표면에 각종 화학 처리가 되어 있어서, 빗물의 양을 정확하게 측정하는데 방해 요소가 있었다.

아울러 전면 유리는 와이퍼가 빗물을 계속적으로 제거하기 때문에, 강우량의 변화를 연속적으로 측정하기가 어렵고, 또한 차량의 속도가 빨라지거나 늦어지는데 따른 감지량의 변화를 적절히 측정하지 못하는 단점이 있다.

따라서 빗물의 흐름의 연속적으로 측정 가능하고, 속도에 따라 변화되는 빗물의 양을 세밀하게 감지할 수 있도록 하기 위한 새로운 개념의 레인센서의 도입이 요청되고 있는 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 차량의 전면 유리와 별개로 별도의 위치에 설치되어, 빗물의 변화, 차속에 따라 맺히는 물방울 양 변화를 연속적으로 측정할 수 있도록 하는 독립형 레인센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 차량의 속도에 따라 변화되는 물방울의 양을 연속적으로 파악하고, 차속에 따라 변화되는 물방울의 변화 양태를 감안할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 비교적 단순한 구성만으로 차량 외부에 독립적으로 설치되어, 차량 유리를 사용하지 않으면서도 감지 기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차량의 외부에 노출되도록 구비되며, 발광부와 수광부를 구비하는 레인센서에 있어서, 상기 발광부와 상기 수광부는 기판의 전방에 구비되고, 상기 발광부와 상기 수광부의 전방에는 프리즘이 구비되고, 상기 프리즘은: 제1방향측의 제1반사면 및 제2방향측의 제2반사면과, 상기 제1방향측의 제1반사면 전방에 형성되는 제1감지부 및 상기 제2방향측의 제2반사면 전방에 형성되는 제2감지부를 포함하고, 상기 프리즘의 제1감지부 및 상 기 제2감지부의 외측에는 감지부재가 구비되며, 상기 발광부에서 출력된 빛은 상기 제1반사면에서 반사되어 상기 제2감지부를 통해 상기 감지부재로 출력되고, 상기 감지부재의 외면에 빗물 또는 물방울이 맺히지 않은 때에는, 빛이 반사되어 다시 상기 제2감지부측으로 입력되고, 이 빛은 상기 제1감지부를 통해 상기 감지부재로 출력되고, 상기 감지부재의 외면에 빗물 또는 물방울이 맺히지 않은 때에는, 빛이 반사되어 다시 상기 제1감지부측으로 입력되고, 이 빛은 상기 제2반사면에서 반사되어 상기 수광부로 입력될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1감지부와 상기 감지부재 사이, 또는 상기 제2감지부와 상기 감지부재 사이 중 어느 한 곳 이상에는 적외선 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1감지부 또는 상기 제2감지부의 외면, 또는 상기 감지부재의 어느 일면 또는 양면에는 적외선 필터 재질 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 적외선 필터와 상기 감지부재 사이, 또는 상기 적외선 필터와 상기 제1감지부 사이, 또는 상기 적외선 필터와 상기 제2감지부 사이 중 어느 한 곳 이상에는 접착제가 도포되는 것을 특징으로 한다.

상기 접착제는 실리콘 재질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 와이퍼에 의한 빗물의 제거 없이, 연속적으로 빗물의 변화를 감지할 수 있어, 이러한 감지값을 통해 보다 정확한 와이퍼의 동작을 제어할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 차속에 따라 다르게 변화되는 맺힌 물방울의 양태를 연속적으로 파악할 수 있도록 하여, 이를 이용한 보다 정확한 와이퍼의 동작을 제어할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면의 실시예들을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저 레인센서의 일반적인 동작을 설명하기 위해, 앞서 살펴본 종래 기술의 도 2를 참조하면, PCB 기판(20)에는 차량의 전면유리(15)를 향하여, 일측 단부에는 발광부(21), 타측 단부에는 수광부(22)를 구비하였다. 발광부(21)에서 출력된 빛은 굴절 또는 반사에 의해 수광부(22)에 도달하게 된다. 이 때 발광부(21) 및 수광부(22)는 기판(20)의 동일 평면상에 같은 쪽을 바라보며 설치된다. 이러한 종래 기술과 본 발명을 비교해 보도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 레인센서의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 레인센서에서 감지 빛의 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 기판(200)의 일면에는 발광부(110)와 수광부(120)가 구비되고, 그 전방에는 프리즘(130)이 위치된다. 프리즘(130)은 여러 위치에서 꺾여 비스듬한 면을 다수 포함하는 형상이며, 그 전방 외측에는 감지부재(140)가 구비된다.

프리즘(130)과 감지부재(140) 사이에는 필터(150)가 더 구비될 수 있으며, 필터(150) 대신에 필터 재질, 물질로 프리즘(130)의 외면이나, 감지부재(140)의 내면 또는 외면을 코팅할 수도 있다.

감지부재(140)는 별도의 접착제(160)를 통해 부착 가능하며, 접착제(160)는 실리콘 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

발광부(110), 수광부(120)는 적외선 빛을 발광, 수광하며, 발광부(110)에서 출력된 빛이 수광부(120)에 정상적으로 입력되면, 빗물이 없는 상태이며, 광량이 감소되어 입력되거나 전혀 입력되지 않으면, 빛이 중간에서 빗물에 의해 굴절 또는 반사된 것이므로, 비가 오는 상태임을 감지하게 된다.

발광부(110)는 보통 적외선 LED를 사용하는 것이 바람직하며, 기판(200)에 1 이상 설치되어 있다. 발광부(110)는 1개만 구비할 수도 있으며, 2개 이상 설치하는 것이 가능하다. 수광부(120)는 보통 포토센서를 사용하며, 기판(180)의 상부에 상측을 향하여 설치되어 있다. 수광부(120)는 통상 1개만 설치하면 족하며, 그 크기를 크게하거나, 또는 기판(200) 내에 다수 구비하는 것도 가능하다.

동작을 살펴보면, 우천시 운전자의 조작에 따라 와이퍼 자동 작동모드가 선택된 경우 도면에는 미도시된 컨트롤러에서 상기 적외선 LED 발광부(110)가 주기적으로 발광되도록 제어한다.

프리즘(130)은 수평면(131)쪽에서 빛이 입사되고, 다시 수평면(131)쪽으로 빛이 출력된다. 수평면(131)으로 수직 입력된 빛은 먼저 반사되어 꺾이도록 좌측의 제1방향측의 제1반사면(132)을 거치게 된다. 제1반사면(132)은 빛의 경로에 따라 미리 계산된 각도로 형성되며, 프리즘(130)내에서 직진하는 빛이 우측의 제2방향측 의 제2감지부(134) 쪽으로 꺾이도록 하는 역할을 한다.

제2감지부(134)로 입사된 빛은 그 외측의 감지부재(140) 측으로 출력되는데, 감지부재(140)에 아무런 물방울이 맺혀 있지 않으면, 빛이 다시 반사되어 제2감지부(134)를 통해 프리즘(130) 내부로 입력된다. 만약 감지부재(140)에 물방울이 맺혀 있다면, 빛이 일부 굴절되면서 경로가 바뀌거나 프리즘(130) 내부로 반사되는 광량이 크게 감소하게 된다.

감지부재(140)는 유리를 사용하는 것이 바람직하며, 공지의 합성수지판을 사용할 수도 있다. 감지부재(140)는 제1, 2감지부(134, 136)에 맞닿아 전방을 향하여 오므라드는 형태로 비스듬하게 구비되며, 감지부재(140)에 맺힌 물방울은 차량의 전진에 따라 후방쪽으로 흐르게 된다. 물방울의 흐름에 따라, 레인센서(100)는 연속적으로 물의 흐름을 감지할 수 있게 되며, 감지부재(140)에 맺힌 물방울은 와이퍼와 같은 도구로 닦아내지 않게 되므로, 연속적이고 계속적인 감지가 가능하게 된다.

필터(150)는 적외선 필터로서, 적외선 이외의 광선이 투과되는 것을 걸러주어 보다 민감한 센싱이 가능하도록 하는 역할을 한다. 필터(150)는 별도의 구조로서, 감지부재(140)의 내측에 구비될 수도 있으며, 프리즘(130)의 제1, 2감지부(134, 136)에 일체로 형성될 수도 있다. 또한 적외선을 필터링하는 물질을 제1, 2감지부(134, 136)의 외면에 바르거나, 코팅시킬 수 있으며, 또는 감지부재(140)의 내측면이나 외측면에 바르거나, 코팅시켜 형성할 수도 있다.

접착제(160)는 실리콘 재질을 주 구성으로 포함하며, 필터(150)의 내외측에 도포되어 접착시키는 역할을 한다. 도면상 접착제(160)와 필터(150)가 두텁게 표현되어 있으나, 불필요한 굴절을 막기 위해 실제로는 얇게 형성하는 것이 바람직하다.

제2감지부(134)측으로 다시 입력된 빛은 제1감지부(136)에서 동일한 방식으로 반사되어, 제2반사부(138)에서 한 차례 반사된 후 수광부(120)로 입력된다.

도 4는 본 발명에 따른 레인센서가 설치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 기존의 레인센서가 전면 유리 내측, 차량의 내부에 설치되어 있었던 것과 달리, 차량(C) 외부, 특히 차량 전방에 설치되어 있음을 알 수 있다.

이러한 구성의 레인센서(100)는 차량의 외부, 특히 전방측에 설치되며, 도면 3을 기준으로는 평면도로서 윗부분이 차량의 전방을 향하도록 설치하는 것이 바람직하다.

레인센서(100)가 차량 외부에 설치됨에 따라, 와이퍼가 중간중간 물방울을 제거하여, 연속적인 감지가 불가능했던 종래와 차이가 있게 되며, 연속, 계속적으로 맺히는 빗방울을 감지할 수 있게 된다.

또한 차량의 전방에 감지부재(140)가 비스듬하게 설치됨에 따라, 차속이 높아질수록 맺혀있는 물방울이 뒷쪽으로 계속 밀려나가게 되고, 이러한 상황이 레인센서(100)에서는 계속적으로 감지된다.

도 6은 본 발명의 감지부재에서 검출되는 비의 양을 시간에 따라 나타내는 그래프이다. 도 6을 참조하면, 차량이 정지시에는 레인센서(100)의 감지부재(140)에 맺힌 물방울의 양이 상대적으로 많은 것으로 검출된다. 그러나 속도가 점점 높아질수록, 물방울이 바람에 의해 밀려나면서, 맺혀 있는 물방울의 양이 점차 감소하게 된다.

차속에 따른 변화값을 레인센서 유니트에 데이터화하여 미리 넣어놓으면, 감지부재(140)에 쌓이는 비의 양을 속도변수에 대한 특성을 감안하여 와이퍼를 움직이게 할 수 있다. 이를 통해 차속에 상관없이 지금 비가 얼마만큼 오고 있는지를 판단할 수 있게 된다. 이때 차속은 차량의 차속계로부터 받는다.

본 발명의 레인센서(100)에 의하면, 속도가 높아짐에 따른 물방울의 감소량을 감지하고 이 값에 따라 미리 입력된 차속과 감소량 간의 상관관계에 따른 와이퍼 제어 규칙에 근거한 와이퍼 구동 신호를 발생하게 된다. 즉 레인센서(100)에서 감지되는 물방울의 양의 감소하더라도, 그것이 비의 감소에 의한 것인지, 차속의 감소에 의한 것인지 연산하여, 이에 적합한 와이퍼 구동을 가능하게 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 감지부재에서 검출되는 비의 양이 차속에 따라 변화되는 양을 나타내는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 저속시에는 쓸려나가는 빗방울보다 감지부재(140)의 검출면에 쌓이는 빗방울이 더 많으므로, 검출면에 쌓이는 빗방울의 양이 와이퍼 구동의 주요 변수가 되나, 차속이 높아짐에 따라 쓸려나가는 빗방울이 더 많아지게 되는 특성이 있으므로, 쓸려나가는 빗방울이 검출의 주요 변수가 된다.

결국 차속이 고속일때, 저속일때 서로 각각 다르게 레인센서의 감지 데이터를 활용할 수 있도록 하고, 실제 상황 내지는 요구 상황에 보다 적합한 와이퍼의 구동이 가능하도록 하는 기능이 본 발명의 레인센서를 통해 가능하게 된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 레인센서를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 범위가 된다고 할 것이다.

도 1은 일반적인 레인센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 일반적인 레인센서의 감지 영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 레인센서의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 레인센서가 설치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 레인센서에서 감지 빛의 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 감지부재에서 검출되는 비의 양을 시간에 따라 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 감지부재에서 검출되는 비의 양이 차속에 따라 변화되는 양을 나타내는 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 레인센서

110 : 발광부 120 : 수광부

130 : 프리즘 131 : 수평면

132 : 제1반사면 134 : 제2감지부

136 : 제1감지부 138 : 제2반사부

140 : 감지부재 150 : 필터

160 : 접착제 200 : 기판

Claims (5)

1. 차량의 외부에 노출되도록 구비되며, 발광부와 수광부를 구비하는 레인센서에 있어서,

   상기 발광부와 상기 수광부는 기판의 전방에 구비되고,

   상기 발광부와 상기 수광부의 전방에는 프리즘이 구비되고,

   상기 프리즘은:

   제1방향측의 제1반사면 및 제2방향측의 제2반사면과,

   상기 제1방향측의 제1반사면 전방에 형성되는 제1감지부 및 상기 제2방향측의 제2반사면 전방에 형성되는 제2감지부를 포함하고,

   상기 프리즘의 제1감지부 및 상기 제2감지부의 외측에는 감지부재가 구비되며,

   상기 발광부에서 출력된 빛은 상기 제1반사면에서 반사되어 상기 제2감지부를 통해 상기 감지부재로 출력되고,

   상기 감지부재의 외면에 빗물 또는 물방울이 맺히지 않은 때에는, 빛이 반사되어 다시 상기 제2감지부측으로 입력되고,

   이 빛은 상기 제1감지부를 통해 상기 감지부재로 출력되고,

   상기 감지부재의 외면에 빗물 또는 물방울이 맺히지 않은 때에는, 빛이 반사되어 다시 상기 제1감지부측으로 입력되고,

   이 빛은 상기 제2반사면에서 반사되어 상기 수광부로 입력될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 레인센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1감지부와 상기 감지부재 사이,

   또는 상기 제2감지부와 상기 감지부재 사이 중 어느 한 곳 이상에는 적외선 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 레인센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1감지부 또는 상기 제2감지부의 외면,

   또는 상기 감지부재의 어느 일면 또는 양면에는 적외선 필터 재질 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 레인센서.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 적외선 필터와 상기 감지부재 사이,

   또는 상기 적외선 필터와 상기 제1감지부 사이,

   또는 상기 적외선 필터와 상기 제2감지부 사이 중 어느 한 곳 이상에는 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 레인센서.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 접착제는 실리콘 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 레인센서.

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