KR101281546B1 - 차량용 윈도우 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 윈도우 구동장치에 관한 것으로서, 구동모터와; 수직으로 연장 형성되어 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack)이 형성된 가이드레일과; 차량의 윈도우에 일체로 결합되어 상기 구동모터의 구동에 따라 소정의 전동수단을 매개로 상기 가이드레일을 따라 승강하는 승강 플레이트; 및 상기 승강 플레이트에 결합되며, 상기 가이드레일의 랙과 치합하여 상기 승강 플레이트의 승강에 따라 회전하는 메인기어와, 상기 메인기어와 각각 치합하여 연동 회전하는 고속기어 및 저속기어와, 상기 고속기어와 저속기어의 회전 위상을 감지하기 위한 제1센서와 제2센서, 및 상기 제1센서와 제2센서로부터 감지된 상기 고속기어와 저속기어의 각 회전 위상으로부터 상기 윈도우의 위치를 계산하는 제어부를 구비하는 위치감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 윈도우의 절대위치를 정확히 감지함으로써 정밀한 값으로 위치조절이 가능하고, 오동작을 효율적으로 방지할 수 있으며, 전원이 오프된 경우에도 현재의 위치에 대한 정확한 인식이 가능하다.

Description

차량용 윈도우 구동장치{WINDOW DRIVING DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 도어에 설치되는 윈도우 또는 차체의 천장에 설치되는 선루프의 개폐 구동을 위한 차량용 윈도우 구동장치에 관한 것이다.
종래 차량의 윈도우 위치를 검출하는 방식으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동모터(110)에서 와이어(120)의 감김과 풀림에 따라 윈도우(101)를 동작시키고, 이때 구동모터(110)의 회전수를 이용하여 정지상태로부터 동작 시 구동모터(110)의 회전수에 따른 홀센서(130)의 펄스변동을 감지하여 이에 따른 윈도우(101)의 동작 상태만을 검출하는 방법이 사용되어 왔다.
다만, 이러한 종래의 방식에 따르면 모터 구동의 시작점과 종료점을 알 수 있는 방법이 없기 때문에 회전속도의 변화량이 적은 경우나 멈춘 경우를 인지하여 각 종단위치를 인식하거나 각 종단점에 위치감지센서를 적용하여 위치를 감지 하여 왔다.
그러나, 이러한 방식에는 비용의 증가 대비 단순히 종단 위치만을 인식하게 되고 모든 중간의 위치를 인식하기 위하여는 인식위치마다 감지센서가 필요하여 비효율적인 측면이 있었다.
좀더 발전한 경우로서, 종단감지센서 대신 홀센서 펄스의 수를 초기에 기억하고 기억된 펄스의 수가 끝났을 때를 종단위치로 인식하는 방식을 이용하여 종단감지센서 비용을 절감하기도 하였으나, 이 경우 종단 근처의 동작 중 부하가 걸리는 경우 이것이 종단 때문인지 아니면 물체의 끼임 때문인지를 판단하기가 어려워 오동작이 종종 발생할 수 있다.
특히, 윈도우 등이 중간 위치에서 전원이 오프(off)된 경우에는 상기 윈도우 등이 한 번은 종단에 도달해야 다시 펄스 카운트를 할 수 있는 번거로움이 존재하였다.
또한, 도어측 윈도우(101)의 경우 윈도우와 도어트림 사이에 비의 유입을 방지하기 위해 방수재질의 구조물을 사용하는데, 이 구조물의 형태가 변형되어 상기 윈도우와의 마찰이 심하거나 도어트림의 곡면 구조가 일정하지 않아 윈도우의 곡면과 단차가 발생하는 경우 윈도우와의 마찰은 더 심해지게 된다.
따라서, 이와 같은 경우 구동모터(110)의 회전수가 일정하지 않게 되며, 심한 경우에는 물체가 끼인 것과 비슷한 상태가 되기도 한다.
이러한 문제의 해결을 위해서는, 실제 생산 시 각 도어트림마다 존재하는 가공오차에 대한 보정작업을 해야 하는 번거로움이 있으며, 또한 윈도우를 동작시키기 위한 모터제어 알고리즘은 더욱 복잡해진다.
특히, 닫히는 동작 중 특정 지점에서 동작속도가 감소하는 기능의 구현 시, 초기에는 펄스 카운트에 의해 어느 정도 동일한 위치에서 시작할 수 있으나 펄스의 분해능과 차량 노후화에 따른 방수 구조의 변형이 커진 경우에는 시작 시점의 동일성이 떨어질 수 있으며, 특히 중간 위치에서 전원오프 시 위치보정을 하기 위한 알고리즘의 복잡도는 더욱 증가하게 된다.
본 발명의 목적은, 윈도우 또는 썬루프의 절대위치를 정확히 감지함으로써 종래의 감지방법에 비하여 정밀한 값으로 위치조절이 가능하고, 오동작을 효율적으로 방지할 수 있으며, 전원 등이 오프된 경우에도 현재의 위치에 대한 정확한 인식이 가능하도록 개선된 차량용 윈도우 구동장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량용 윈도우 구동장치에 있어서, 구동모터와; 수직으로 연장 형성되어 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack)이 형성된 가이드레일과; 차량의 윈도우에 일체로 결합되어 상기 구동모터의 구동에 따라 소정의 전동수단을 매개로 상기 가이드레일을 따라 승강하는 승강 플레이트; 및 상기 승강 플레이트에 결합되며, 상기 가이드레일의 랙과 치합하여 상기 승강 플레이트의 승강에 따라 회전하는 메인기어와, 상기 메인기어와 각각 치합하여 연동 회전하는 고속기어 및 저속기어와, 상기 고속기어와 저속기어의 회전 위상을 감지하기 위한 제1센서와 제2센서, 및 상기 제1센서와 제2센서로부터 감지된 상기 고속기어와 저속기어의 각 회전 위상으로부터 상기 윈도우의 위치를 계산하는 제어부를 구비하는 위치감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치를 제공한다.
여기서, 상기 고속기어는 상기 저속기어보다 기어 잇수가 더 적게 설정될 수도 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량용 윈도우 구동장치에 있어서, 구동모터와; 수직으로 연장 형성되어 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack)이 형성된 가이드레일과; 차량의 윈도우에 일체로 결합되어 상기 구동모터의 구동에 따라 소정의 전동수단을 매개로 상기 가이드레일을 따라 승강하는 윈도우 플레이트; 및 상기 윈도우 플레이트에 고정되며, 상기 가이드레일의 랙과 치합하여 상기 승강 플레이트의 승강에 따라 회전하는 고속기어 및 저속기어와, 상기 고속기어와 저속기어의 회전 위상을 감지하기 위한 제1센서와 제2센서, 및 상기 제1센서와 제2센서로부터 감지된 상기 고속기어와 저속기어의 각 회전 위상으로부터 상기 윈도우의 위치를 계산하는 제어부를 구비하는 위치감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치를 제공한다.
이때에도, 상기 고속기어는 상기 저속기어보다 기어 잇수가 더 적게 설정될 수도 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량용 윈도우 구동장치에 있어서, 구동모터와; 수직으로 연장 형성되어 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack)이 형성된 가이드레일과; 상기 승강 플레이트에 결합되며, 상기 가이드레일의 랙과 치합하여 상기 승강 플레이트의 승강에 따라 회전하는 메인기어와, 상기 메인기어와 치합하여 연동 회전하는 복수의 감속기어와, 상기 복수의 감속기어 중에서 최종 감속기어의 회전 위상을 감지하기 위한 센서, 및 상기 센서로부터 감지된 상기 최종 감속기어의 회전 위상으로부터 상기 윈도우의 위치를 계산하는 제어부를 구비하는 위치감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 차량용 윈도우 구동장치에 의하면, 차량용 도어 윈도우 및 썬루프 구조에 별도의 기어와 센서를 추가하여 윈도우의 절대위치를 검출함으로써 상기 절대위치의 정확한 감지가 가능하여 종래의 감지방법에 비해 윈도우의 정밀한 조절이 가능하다.
또한, 윈도우에 물체가 끼인 경우나 구조적으로 동작부하가 걸린 경우에도 상기와 같이 윈도우의 절대위치를 인식할 수 있으므로 종래 상기 경우들에 발생하던 장치의 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 전원이 오프된 경우에도 윈도우의 위치에 대한 정확한 인식이 가능하므로 상기 윈도우를 원하는 위치에 정지시키거나 구간속도를 조정하는 등 여러 부가기능을 손쉽게 구현하도록 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 차량용 윈도우 구동장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 윈도우 구동장치의 개략도,
도 3 및 도 4는 도 2의 차량용 윈도우 구동장치의 주요부에 대한 구성도 및 평면도,
도 5 및 도 6은 도 3의 주요부 구성을 이용하여 윈도우의 위치를 계산하는 과정을 설명하기 위한 그래프 및 표,
도 7은 도 2의 차량용 윈도우 구동장치의 제어관계를 나타낸 블록도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 윈도우 구동장치의 주요부에 대한 구성도,
도 9 및 도 10은 도 8의 주요부 구성을 이용하여 윈도우의 위치를 계산하는 과정을 설명하기 위한 그래프 및 표이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 윈도우 구동장치(200)는, 구동모터(210), 가이드레일(220), 승강 플레이트(230), 위치감지센서(240)를 포함하여 구성된다.
가이드레일(220)은 수직으로 연장 형성되며 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack, 221)이 형성된다.
승강 플레이트(230)는 차량의 윈도우(201) 하단에 일체로 결합되어 상기 구동모터(210)의 구동에 따라 벨트-풀리 전동수단(202)을 매개로 상기 가이드레일(220)을 따라 승강한다.
위치감지센서(240)는 상기 승강 플레이트에 고정 결합된다.
특히, 위치감지센서(240)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 승강 플레이트(230)의 승강 시 상기 가이드레일(220)의 랙(221)과 치합하여 회전하는 메인기어(241)를 포함한다.
또한, 위치감지센서(240)에는 상기 메인기어(241)와 각각 치합하여 연동 회전하는 고속기어(242)와 저속기어(243)를 포함하며, 이들 고속기어(242)와 저속기어(243)의 회전 위상을 감지하기 위한 자속 센서인 제1센서(244)와 제2센서(245) 및 이들 센서(244, 245)로부터 감지된 상기 고속기어(242)와 저속기어(243)의 각 회전 위상으로부터 윈도우(201)의 위치를 계산하는 제어부(246)를 더 포함한다.
이때, 고속기어(242)와 저속기어(243)는 서로 다른 기어 잇수를 가지며, 특히 고속기어(242)가 저속기어(243)보다 더 적은 기어 잇수를 갖는다.
따라서, 메인기어(241)가 랙(221)과 맞물려 회전할 때, 제1센서(244)와 제2센서(245)에서는 도 5에서 보는 바와 같이 서로 다른 위상으로 출력된다.
랙(221)의 길이가 메인기어(241)의 1회 회전수보다 많고, 고속기어(242)와 저속기어(243)의 경우에는 메인기어(241)보다 더 많은 회전을 하기 때문에 각 파형은 회전수마다 주기를 가지게 된다.
하지만, 윈도우(201)의 완전닫힘과 완전열림의 양 종단점 사이의 모든 지점에서 두 출력의 값이 동일하게 나오지 않게 기어비율을 선정하면 양 종단점 사이의 위치마다 해당 값을 할당할 수 있다.
이때, 시작점(완전닫힘)과 끝점(완전열림)의 위치는 플레이트(230)가 가이드레일(220)의 양 종단 가이드 스토퍼(222, 223)에 접촉한 위치를 기준점으로 삼아 일정 비율로 윈도우(201)의 위치를 분할하는 방식을 사용한다.
즉, 플레이트(201)가 가이드레일(220)의 최상단(완전닫힘)에 위치한 경우 저속기어(243)측 자속센서(245)의 출력이 0도이고, 고속기어(242)측 자속센서(244) 출력도 0도라면 이후 윈도우(201)가 내려감에 따라 각각의 출력은 도 6의 표와 같이 변화하게 된다(본 실시예에서는 단순 비교설명을 위해 각 센서의 출력 중 연산하지 않은 사인파의 경우를 예로 삼았다).
이때 주의할 점은, 플레이트(201)가 가이드레일(220)의 양 종단점 사이를 지나가는 동안, 동일한 출력값이 서로 다른 2 지점에서 나오는 경우가 발생하지 않도록 각 기어(242, 243)의 잇수비를 선정한다는 것이며, 특히 체배 비율은 피하여야 한다.
도 7을 참조하면, 고속기어(242)와 저속기어(243)의 각 위치마다 해당되는 센서(244, 245)의 출력값은 제어부(246)에서 연산한 후 각 위치에 대한 해당 연산 값들을 기억 및 실제 윈도우(201)가 동작할 때 입력되는 값을 위치로 환산하여 통신부(247)를 통하여 필요로 하는 제어기(도면 미도시)에 전송한다.
한편, 상기에서는 메인기어(241)를 매개로 고속기어(242)와 저속기어(243)가 회전되는 것으로 설명하였으나, 상기 메인기어(241)를 없애고 상기 고속기어(242)와 저속기어(243)가 직접 랙(221)에 맞물려 회전될 수도 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 윈도우 구동장치(300)는 도 8에 도시된 바와 같은 위치감지센서(340)의 구성을 갖는다.
위치감지센서(340)는 가이드레일(320)의 랙(321)과 치합하여 회전하는 메인기어(341), 이 메인기어(341)와 치합하여 연동 회전하는 복수의 감속기어(342, 343, 344), 이들 복수의 감속기어(342, 343, 344) 중에서 최종 감속기어(344)의 회전 위상을 감지하기 위한 센서(345), 이 센서(345)로부터 감지된 최종 감속기어(344)의 회전 위상으로부터 윈도우의 위치를 계산하는 제어부(346)를 구비한다.
이러한 위치감지센서(340)는 상기 제1 실시예의 경우에 비해 제품 비용을 줄이기 위한 저가용으로 적용될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 감속기어(342, 343, 344)는 센서(345)가 부착되는 기어, 즉 최종 감속기어(344)가 1회 이내에 회전하도록 설계되어야 윈도우의 위치와 일대일로 매칭될 수 있다.
예를 들어, 상기 최종 감속기어(344)가 1회 회전하도록 설계되는 경우, 센서(345)에서는 도 9에서 보는 바와 같은 위상으로 출력된다.
즉, 플레이트(301)가 가이드레일(320)의 최상단(완전닫힘)에 위치한 경우 센서(345)의 출력이 0도이고, 고속기어(242)측 자속센서(244) 출력도 0도라면 이후 윈도우(301)가 내려감에 따라 상기 센서(345)의 출력은 도 10의 표와 같이 변화하게 된다.
한편, 필요에 따라서는 감속기어(342, 343, 344)의 개수 및 각각의 잇수를 조절함으로써 센서(345)의 출력범위를 180도 등의 작은 범위로 축소할 수도 있다.
썬루프의 경우는 작동 구조가 와이어 방식 외에 기어 방식을 사용하기도 하지만 이때에도 상기한 바와 동일하게 적용할 수 있다.
즉, 가이드레일에 랙을 적용하고 루프 윈도우를 고정하는 플레이트에 위치감지센서를 적용하여 상기 루프 윈도우의 위치를 감지하는 방식은 동일하다.
이상에서 설명된 차량용 윈도우 구동장치(200, 300)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기에서 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.
본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.
200, 300: 차량용 윈도우 구동장치 201: 윈도우
210: 구동모터 220: 가이드레일
221: 랙(rack) 222, 223: 가이드 스토퍼
230: 승강 플레이트 240: 위치감지센서
241: 메인기어 242: 고속기어
243: 저속기어 244: 제1센서
245: 제2센서 246: 제어부
247: 통신부 342, 343, 344: 감속기어

Claims (5)

  1. 차량용 윈도우 구동장치에 있어서,
    구동모터와;
    수직으로 연장 형성되어 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack)이 형성된 가이드레일과;
    차량의 윈도우에 일체로 결합되어 상기 구동모터의 구동에 따라 소정의 전동수단을 매개로 상기 가이드레일을 따라 승강하는 승강 플레이트; 및
    상기 승강 플레이트에 결합되며, 상기 가이드레일의 랙과 치합하여 상기 승강 플레이트의 승강에 따라 회전하는 메인기어와, 상기 메인기어와 각각 치합하여 연동 회전하는 고속기어 및 저속기어와, 상기 고속기어와 저속기어의 회전 위상을 감지하기 위한 제1센서와 제2센서, 및 상기 제1센서와 제2센서로부터 감지된 상기 고속기어와 저속기어의 각 회전 위상으로부터 상기 윈도우의 위치를 계산하는 제어부를 구비하는 위치감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고속기어는 상기 저속기어보다 기어 잇수가 더 적은 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치.
  3. 차량용 윈도우 구동장치에 있어서,
    구동모터와;
    수직으로 연장 형성되어 일측면에 길이방향을 따라 랙(rack)이 형성된 가이드레일과;
    차량의 윈도우에 일체로 결합되어 상기 구동모터의 구동에 따라 소정의 전동수단을 매개로 상기 가이드레일을 따라 승강하는 윈도우 플레이트; 및
    상기 윈도우 플레이트에 고정되며, 상기 가이드레일의 랙과 치합하여 상기 승강 플레이트의 승강에 따라 회전하는 고속기어 및 저속기어와, 상기 고속기어와 저속기어의 회전 위상을 감지하기 위한 제1센서와 제2센서, 및 상기 제1센서와 제2센서로부터 감지된 상기 고속기어와 저속기어의 각 회전 위상으로부터 상기 윈도우의 위치를 계산하는 제어부를 구비하는 위치감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고속기어는 상기 저속기어보다 기어 잇수가 더 적은 것을 특징으로 하는 차량용 윈도우 구동장치.
  5. 삭제
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