KR101283676B1 - 자동차 잠금 기기용 센서 장치 및 관련된 방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 잠금 기기의 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 대어짐을 검출하기 위한 방법이 제공되는바, 여기에서는 근접 센서의 이용에 의하여 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 근접이 먼저 검출되고, 작동자의 신체 부분에 의하여 작용 지점에 가해지는 압력에 있어서의 변화가 기계적 센서의 이용에 의하여 검출되며, 그 기계적 센서는 작용 지점에 배치된다. 작동자의 신체 부분의 대어짐을 나타내는 출력 신호는, 근접 센서와 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호들(1, 2)의 작용에 의하여 평가 회로에 의해 생성된다. 본 발명에 따르면, 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호(2)에 기초하여 작동자의 신체 부분의 대어짐(B)의 시작이 평가 회로에 의하여 검출되는 때에, 근접 센서에 의하여 대략적으로 동시에 출력되는 센서 출력 신호 값(5)이 검출되며, 또한 작동자의 신체 부분이 작용 지점으로부터 이탈(1a, 1b)되었는지를 보다 신뢰성있게 검출할 수 있도록 하기 위하여 센서 출력 신호(1)에서의 후속적인 변화를 평가하는 데에 이용된다. 또한 본 발명은 연관된 센서 장치에도 관련된다.

Description

자동차 잠금 기기용 센서 장치 및 관련된 방법{Sensor arrangement for a motor-vehicle locking device and an associated method}

본 발명은 자동차의 잠금 기기의 작용 지점(actuating point)에 작동자(operator)의 신체 부분이 대어지는 것(application)을 검출하기 위한 센서 장치에 관한 것으로서, 그 장치는: 근접 센서가 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 근접을 검출할 수 있는 방식으로 배치된 근접 센서(proximity sensor); 작용 지점에 배치되고 작동자의 신체 부분에 의하여 작용 지점에 가해지는 가압력에 있어서의 변화를 검출할 수 있는 기계적 센서(mechanical sensor); 및 근접 센서와 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호(sensor output signals)의 작용(function)에 의하여 작동자의 신체 부분의 대어짐(application)을 나타내는 출력 신호를 발생시킬 수 있는 평가 회로(evaluation circuit);을 포함한다.

또한 본 발명은 자동차의 잠금 기기의 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 대어짐을 검출하는 방법에 관한 것이기도 한데, 여기서 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 근접은, 근접 센서의 이용에 의하여 검출되고, 작동자의 신체 부분에 의하여 작용 지점에 작용되는 가압력의 변화는 작용 지점에 배치된 기계적 센서의 이용에 의하여 검출되며, 작동자의 신체 부분이 대어짐을 나타내는 출력 신호는 근접 센서와 기계적 센서의 센서 출력 신호들의 작용에 의해 평가 회로에 의하 여 생성된다.

도입부에서 언급된 형태의 센서 장치 또는 방법은 특허 출원 DE 10 2004 019 571 에 의하여 공지되어 있다. 이 특허 출원에 설명된 기기는, 작동자의 신체 부분(특히, 손)의 근접에 응답하는 전기용량성 센서(capacitive sensor)들이 문 손잡이(door handle) 내에 수용된 자동차 잠금 기기에 기초를 두고 있다. 그 전기용량성 센서들 각각은 금속 표면 또는 금속 플레이트 형태의 전극, 그 전극에 결합된 공급 및 평가 회로, 및 (기준 전극으로서) 차량 접지에 대한 결합기(coupling)를 포함한다. 전기용량성 센서를 위한 복수의 다양한 공급 및 평가 회로들이 착상될 수 있다. 예를 들어, 전극과 기준 접지에 의하여 형성된 전기용량(capacitance)에는 직류 전압 또는 고주파수의 교류 전압이 공급될 수 있다. 특정한 전기용량의 존재(또는 교류 전압의 경우에는, 임피던스(impedance)) 또는 그것의 변화는 평가 회로에 의하여 검출된다. 전기용량에의 변화는, 예를 들어 그 전극에 대한 작동자의 손의 근접에 의하여 생성된다. 그 전기용량에의 이러한 변화는 그 전극과 접지 간에 형성되는 전기장에의 변화로부터 귀결되는 것이다. 기본적으로, 그 전극에 대한 작동자의 신체 부분의 근접은 전기용량의 증가로 이어진다. 이 전기용량의 증가는, 예를 들어 비교기(comparator)의 도움을 받아 확인될 수 있는데, 전기용량의 나타내는 평가 회로 내의 전압 또는 전류 값은 비교기에 의하여 문턱값(threshold value)과 비교되고 그 비교의 작용으로서 출력 신호를 생성시킨다.

전기용량성 센서의 도움을 받아 손의 근접이 판정되면, 이 근접을 나타내는 출력 신호가 작동자가 보유하는 식별정보 전송기(ID transmitter - "차량 열쇠(key)")와 자동차 내의 제어 기기 간의 통신을 개시시키고, 자동차와 식별정보 전송기 간의 이 통신의 결과로서 그 식별정보 전송기가 접근 권한을 부여하며, 자동차의 문에 있는 잠금 기기가 작동되는바, 그 작동은 (접근이 요망되는 때에는) 문 손잡이의 당김에 의하여 문이 열리도록 문 손잡이가 해제되거나, 또는 문 손잡이의 당김에 의한 효과가 없도록 잠금 기기가 잠금되는 방식으로 이루어진다. 문 손잡이에는 보통 두 개의 전기용량성 센서들 또는 두 개의 전극 장치들이 있다. 바람직하게는 차량 문을 대면하는 문 손잡이의 내측 면 상에 배치되는 전극을 구비한 제1 전기용량성 센서는, 후속하여 문 손잡이가 당겨질 때에 그 문이 열릴 수 있도록, 손의 근접을 검출한 후에 잠금 기기를 해제시킨다. 문 손잡이의 외측 면 또는 상측 면에 배치되는 것이 바람직하고 또한 엄지손가락의 대어짐에 의하여 작동되는 것이 바람직한 전극을 구비한 제2 전기용량성 센서는, 그것의 작동이 검출되는 때에 닫음 기기(closing device)의 잠금(locking)을 일으켜서, 문 손잡이의 당김에 의한 효과가 없도록 한다.

두 개의 전기용량성 센서들 모두에 대하여, 예를 들어 낙엽과 같은 다른 물체 또는 비, 눈, 우박, 및 오염물과 같은 다른 영향물에 의한 근접 또는 접촉에 의하여 야기되는 오작동이 방지되는 것이 바람직하다.

또한, 잠금을 일으키는 제2 전기용량성 센서에 있어서는, 그 센서가 문 손잡이에 손을 단순히 대는 것에 의하여는 작동되지 않고 문 손잡이의 작은 작용 지점의 목표로 된 접촉에 의하여는 작동되는 것이 바람직하다.

전기용량성 센서를 구비한 공지의 잠금 기기(DE 196 20 059 A1)에 있어서는, 손에 의한 근접 또는 접촉을 보다 신뢰성있게 확인하기 위하여, 전기용량의 변화의 양 또는 크기만이 판정되는 것이 아니라 변화속도도 판정된다. 이 경우에는, 작동자의 손의 근접에 있어서 전형적인 것과 같이 전기용량의 상대적으로 신속한 변화에 대하여는 센서가 반응하지만, 예를 들어 날씨와 오염물의 효과로부터 귀결되는 전기용량의 느린 변화에 대하여는 반응하지 않는다. 일반적으로, 그러한 절차는 잠금 기기를 잠금해제(unlocking)시키는 제1 전기용량성 센서에 대해 충분하다.

잠금 작용을 하는 제2 전기용량성 센서는 소위 편의 기능들의 제어를 위하여 자주 이용된다. 이것은 예를 들어, 열린 창문을 잠그는 것, 경보 신호를 작동시키는 것, 차량 지붕을 닫는 것, 그리고/또는 측방 거울을 접는 것을 포함하고, 이 기능들은 잠금 기기의 잠금과 동시에 개시되어야 한다. 그러나, 창문을 닫는 것과 차량 지붕을 닫는 것은 일정한 시간을 필요로 하는 작동들이다. 이 경우에 있어서, 이 기능들은 그 기능을 개시시키는 센서가 작동자에 의하여 작동되는 동안, 즉 작동자가 작용 지점에 손가락을 위치시키는 동안에만 수행 또는 지속되도록 제공될 수 있다. 그러나, 작동자가 작용 지점으로부터 그의 손가락을 제거하자마자, 움직임가능한 구성부품들의 편의 기능들의 작동은 중단되어야 하는바, 예를 들어 창문을 닫는 것과 지붕을 닫는 것이 중단되어야 한다.

그러나, 이것을 위하여는 전기용량성 센서의 작동의 시작뿐만 아니라 그 작동의 종료(즉 작동자의 신체 부분의 이탈)도 신뢰성있게 검출될 것이 요망된다. 특허 출원 DE 10 2004 019 571 으로부터 공지된 센서 장치로는 이것이 언제나 가능 한 것은 아니다. 거기에 제안된 바와 같이 부가적으로, 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 가압을 검출하는 압전 센서 형태의 기계적 보조 센서가 제공되면, 그 전기용량성 센서와 압전 센서의 센서 출력 신호들의 조합된 평가 후에 손의 대어짐에 관한 더 우수한 검출이 가능하게 된다. 그러나, 압전 센서는 작용하는 힘이 변화할 때에만 평가가능한 신호를 출력한다. 이것은, 손가락이 작용 지점에 대어지는 경우(가압력의 현저한 증가)이다. 그러나, 손가락이 작용 지점에 안착되어 머무르면, 그 압력은 예상불가능하게 변화(예를 들어, 가압력이 감소하거나 또는 불규칙하게 증가 및 감소한다)하여, 그 신호의 평가에 의하여는 손가락의 이탈을 신뢰성있게 검출하는 것이 가능하지 않다. 작동자의 신체 부분(손가락)의 대어짐 또는 이탈은 전기용량성 센서의 출력 신호의 도움을 받아서만 검출될 수 있다. 이 출력신호는 감시되고, 전기용량이 문턱값 미만으로 떨어지는 즉시, 작동자의 신체 부분(손가락)이 이탈된 것으로 추정되며, 적합한 경우에 움직임 가능한 구성부품들을 위한 편의 기능들의 작동이 중단된다. 이 경우, 전기용량성 센서의 출력 신호가 비교되는 문턱값은, 환경적 영향(특히, 습도 및 오염물)에 있어서의 변화와 무관하게 작동자의 신체 부분의 근접이 검출될 수 있도록 선택되어야 한다. 나아가, 작동자의 신체 부분(예를 들어, 손가락)의 근접이 항상 전기용량의 동일한 증가를 수반하는 것이 아님에 유의하여야 한다. 예를 들어, 작동자가 (예를 들어, 겨울에) 장갑을 착용하고 있다면 전기용량의 증가는 실질적으로 낮은 것이다. 문턱값은 이러한 상황을 고려하여 충분히 낮게 설정된다.

그러나, 그러한 낮은 그리고 일정한 문턱값에 있어서는, 작동자의 신체 부 분(손가락)의 근접의 경우에는 전기용량의 증가가 신뢰성있게 검출되지만 작동자의 신체 부분의 이탈에 있어서는 그러하지 않은 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 작동자의 신체 부분의 이탈에 대한 오류적인 비-인식(non-recognition)은, 특히 예를 들어 작동자의 손가락이 축축하고 더러워서 작용 지점으로부터 손가락을 이탈시킨 후에 오염물과 물의 도전성 잔류물이 거기에 머무르는 경우에 일어날 수 있는데, 손잡이가 주변에 연결(예를 들어, 지면에 연결(접지)됨)되어 있기 때문에, 그것은 작동자의 신체 부분의 근접 전에 존재하였던 것보다 실질적으로 높은 전기용량으로 귀결된다. 작동자의 신체 부분의 이탈에도 불구하고 전기용량이 미리 정해진 문턱값 미만으로 떨어지지 않아서 그 이탈이 검출되지 않을 수 있다.

본 발명의 목적은, 작동자의 신체 부분의 이탈의 검출 신뢰성이 증가될 수 있도록, 도입부에 기재된 것과 같은 형태의 센서 장치 또는 방법을 향상시키는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라서 청구항 1 의 사항들을 구비한 센서 장치 또는 청구항 9 의 사항들을 포함하는 방법에 의하여 달성된다.

도입부에 기재된 형태의 센서 장치는 본 발명에 따라서, 작동자의 신체 부분이 작용 지점으로부터 이탈되는 것이 보다 신뢰성있게 검출될 수 있도록 하기 위하여, 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호가 작동자의 신체 부분의 대어짐이 시작됨을 나타낼 때, 평가 회로가 그와 거의 동시에 근접 센서에 의하여 출력되는 센서 출력 신호 값을, 근접 센서의 센서 출력 신호에서의 후속적인 변화의 평가를 위해 이용하는 것을 특징으로 한다. 근접 센서는, 작용 지점에의 근접을 검출할 수 있도록 배치된 적어도 하나의 전극을 갖는 전기용량성 근접 센서이다.

본 발명은, 근접 센서의 센서 출력 신호에 있어서의 변화의 평가는, 작동자의 작동하는 신체 부분의 대어짐(application)이 매우 신뢰성있게 추정될 수 있는 시점에서 검출되고 기준값으로서 기능하는 센서의 센서 출력 신호 값에 의존하여야 한다는 지식에 기초한다. 기계적 보조 센서가 작동자의 신체 부분의 대어짐의 시작을 검출한다면 작동자의 신체 부분의 대어짐이 최고 수준의 신뢰성으로 추정될 수 있는데, 이것은 특히 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분(손가락)의 초기 압력에 의하여 기계적 센서의 출력 신호에 현저한 변화가 일어나기 때문이다. 기계적 센서의 센서 출력가 그 대어짐, 즉 작동자의 신체 부분의 압력의 시작을 나타내자마자, 예를 들어 전기용량성 근접 센서에 관하여 그 근접 센서는 작동 중에 달성될 수 있는 최고의 전기용량에 대략적으로 대응하는 전기용량을 가질 것이 추정될 수 있다(물론, 작동자의 신체 부분이 작용 지점 상에서 이동하거나 작용 지점을 보다 확고히 그리고 더 넓은 면적에 걸쳐서 가압한다면, 그 전기용량은 약간 더 증가할 수 있다). 그 대어짐의 시작이 검출됨과 대략적으로 동시에, 근접 센서에 의하여 방금 출력된 센서 출력 신호 값이 검출되고, 그것은 근접 센서의 센서 출력 신호에 있어서의 후속적인 변화의 평가를 위하여 이용된다. 작동자의 신체 부분의 대어짐의 시작의 검출과 근접 센서의 센서 출력 신호 값의 대략적으로 동시적인 검출 사이에는 선입견적인 작동(prejudicing operation)이 없는 약간의 시간 지연이 있을 수 있다. 그러나, 그 시간 지연은 센서 장치의 예상되는 최소 작동 기간보다 크지 않을 것이다.

작용 지점은 문 손잡이, 뒷문, 글로브 박스(glove box), 시동-정지 유니트, 및/또는 자동차 내부의 다른 작용 지점들에 위치될 수 있다.

자동차 잠금 기기의 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 대어짐을 검출하기 위한 방법 또는 센서 장치의 바람직한 실시예에서, 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호는 작동자의 신체 부분의 대어짐의 시작을 나타내는데, 이는 그것이, 그 신호에서의 현저한 변화에 의하여, 가해진 가압력에 있어서의 현저한 증가를 나타내기 때문이다. 작동자의 신체 부분의 대어짐은 통상적으로 가해지는 가압력의 현저한 증가라는 특징을 갖는다. 기계적 센서는, 그 가압력에 있어서의 현저한 증가에 대하여, 그 신호에 있어서의 현저한 변화, 예를 들어 짧은 전압 펄스로 반응한다.

바람직한 실시예에 있어서, 근접 센서에 의하여 출력되는 센서 출력 신호 값이 검출되고 또한 그 근접 센서의 센서 출력 신호에의 후속적인 변화의 평가를 위하여 이용되는데, 여기에 있어서는, (i) 근접 센서에 의하여 출력되는 센서 출력 신호 값으로부터 문턱값이 도출되고, (ii) 그 후 근접 센서의 센서 출력 신호가 그 문턱값과 비교되며, 그리고 (iii) 그 센서의 센서 출력 신호가 그 문턱값 아래로 떨어지자마자 작동자의 신체 부분의 이탈을 나타내는 출력 신호에서의 변화가 생성된다. 대안적으로 역의 의존성(converse dependencies)이 있는 경우에는, 그 문턱값 위로 올라갈 때에 그것이 검출된다. 그 문턱값은, 예를 들어 센서 출력 신호 전압값으로부터 미리 정해진 전압을 뺌에 의하여 센서 출력 신호 값으로부터 도출될 수 있다. 그 문턱값의 도출과 후속하는 비교는, 아날로그 영역은 물론 (그 전압값들을 디지털 값들로 대응하여 변환시킨 후에) 디지털 영역에서도 프로그램 제어에 의해 이루어질 수 있다. 설명된 바람직한 실시예는 원칙적으로, 근접 센서의 응답 문턱(response threshold)이 힘 센서의 지원에 의하여 조정되는 것으로서, 자동차 잠금 기기의 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 대어짐을 검출하는 방법 및 센서 장치에 관한 것이다.

바람직한 변형예에서, 근접 센서의 센서 출력 신호 값으로부터 도출되는 문턱값은, 작동자의 신체 부분의 대어짐의 예상되는 최대 기간에 대략적으로 대응하는 미리 정해진 시간 동안 유지되고, 그 후 초기값으로 천천히 떨어진다. 대안적으로, 그 문턱값은 출력된 값으로 천천히 설정된 직후에 떨어지도록 허용될 수도 있는데, 그 낙하에 대해 일정한 시간은 작동자의 신체 부분의 대어짐의 예상되는 최대 예상 기간보다 실질적으로 높도록 선택된다.

기계적 센서는, 예를 들어 압전 센서 또는 용량성 힘 센서와 같이, 특히 가압력에 대한 변화에 대응하는 경제적인 기계적 센서인 것이 바람직하다. 그 센서는, 문 손잡이의 외측 벽에 결합된 변형 부재뿐만 아니라, 변형 요소에 결합되거나 또는 변형 요소에 통합된 기계-전자식 변환기(mechano-electrical converter)도 포함한다. 기계적 센서는 추가적으로 주된 전자 시스템(primary electronic system)의 일부분을 포함할 수 있다. 그러므로, 압전 센서는 정전류없이 작동하도록 구성될 수 있는데, 이것은 전력 소모를 더 적게 최소화한다.

본 발명의 장점 및/또는 바람직한 변형예들은 종속항들에 따른 특징을 갖는다.

본 발명은 하기의 도면들에 도시된 바람직한 실시예들을 참조로 하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.

도 1 에는 자동차의 외측 문 손잡이를 관통하는 수평의 길이방향 단면이 개략적으로 도시되어 있는데, 여기에서는 외측 문 손잡이가 본 발명에 따른 센서 장치를 포함한다.

도 2 는 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 것으로서, 여기에는 도 1 에 도시된 외측 문 손잡이를 관통하는 수직의 길이방향 단면이 개략적으로 도시되어 있다.

도 3 은 도 2 에 도시된 장치의 개략적인 부분확대도로서, 여기에는 전기용량 근접 센서의 전극뿐만 아니라 기계적 센서도 포함되어 있다.

도 4a 내지 4c 에는, 작동자의 신체 부분의 적용을 나타내는 출력 신호와 센서 출력 신호들을 나타내는 개략적인 신호 패턴의 예들이 도시되어 있다.

자동차 문 손잡이의 잠금 기기(10)가 도 1 에 개략적으로 도시되어 있는데, 그것은 자동차의 문(12)(상세히 도시되지는 않으며, 그것의 외측 패널(13)만이 일점쇄선에 의하여 표시됨)의 내부에 장착된 지지부(support; 11), 지지부(11)에 장착된 손잡이(20), 잠금 장치(30), 및 제어 기기(25)를 포함한다. 문 손잡이(20)의 일 단부(21)는 지지부(11)에 피봇가능하게 장착된다. 도시된 문 손잡이는 소위 "당김 손잡이"로 불리는 것인데, 여기에서는 피봇 장착물(pivot mounting)이 실질적 으로 수직인 축(14)을 갖는다. 피봇 베어링(pivot bearing)의 반대측에 있는 문 손잡이(20)의 단부(22)는 지지부(11)와 외측 문 패널(13)에 있는 개구(15)를 관통하는 연장부를 가지며, 또한 문에 배치된 잠금 장치(30)의 기계적 수용 요소(31) 뒤에 맞물리는 갈고리형 단부를 갖는다. 잠금 장치는 평상시에 문(12)을 닫힌 위치에 유지시킨다. 잠금 장치(30)는 잠긴 위치와 잠금해제된 위치에 배치될 수 있다. 문 손잡이(20)가 화살표(23)의 방향으로 피봇되면, 잠금 부재(31)는 갈고리형 단부에 의하여 화살표(33)의 방향으로 이끌려진다. 잠금 장치가 잠금해제된 위치에 있으면, 잠금 장치(30)는 문을 해제시키고, 문은 개방될 수 있다. 잠금 장치(30)가 잠긴 위치에 있으면 이와 같은 작동은 이루어지지 않는바; 잠금 부재(31)는 문이 해제되지 않는 채로 헛된 움직임으로 이끌린다.

비상상황에 있어서는 그 잠금 장치가 잠긴 위치로부터 기계적 수단, 예를 들어 잠금 실린더(lock cylinder)에 의하여 잠금해제된 위치로 움직여질 수 있다. 이것은 도 1 에 상세히 도시되지는 않았으나, 도 1 에는 지지부(11)와 외측 문 패널(13)에 있는 다른 개구(16)가 도시되어 있고, 거기에 잠금 실린더가 배치될 수 있다. 잠금 장치(30)는 보통 전자기계적 엑츄에이터(electromechanical actuator)에 의하여 잠긴 위치로부터 그리고 잠금해제된 위치로 움직여질 수 있고, 그 역도 마찬가지이다. 잠금 장치 측에 있는 엑츄에이터를 위한 연결부(32)는 공급선(26)을 거쳐서 제어 기기에 연결된다. 제어 기기(25)는 다양한 입력 신호들의 작용에 의하여 자동차의 잠금 장치(30)의 엑츄에이터를 작동시킨다. 다른 것들 중에서도 특히, 문 손잡이(20)에 수용된 센서들(전기용량성 근접 센서들(45, 40) 및 기계적 센서(50)는, 문 손잡이(20)에 유사하게 수용된 평가 회로와 선들(18, 19)을 거쳐서 제어 신호를 제어 기기로 보낸다. 제1 전기용량성 센서(45)는 문 손잡이(20)의 내측 벽에 수용된 전극(46)과 평가 회로(42)의 부속 부분을 포함한다. 제2 전기용량성 센서는 전극(41)과 평가 회로(42)의 부속 부분을 포함하는데, 그 전극(41)은 피봇 장착물(14)로부터 이격된 단부 상에서 문 손잡이(20)의 상측면 상에 배치된다. 전극(46)을 갖는 제1 전기용량성 센서(45)는 잠금해제 작동을 개시하는 기능을 하는 반면에, 전극(41)을 갖는 제2 전기용량성 센서(40)는 잠금장치(30)의 잠금 작동을 개시하는 기능을 한다. 평가 회로(42)는, 선들(18, 19)을 거쳐서, 전극들(46, 41) 각각에 대한 작동자의 신체 부분의 대어짐 또는 근접을 나타내는 출력 신호를 제어 기기(25)로 보낸다. 전극(46)과 전극(41) 둘 다는 그들 주위에 전기장을 형성한다. 작동자의 손의 근접은 (무엇보다도 유전율(dielectric constant)을 변화시킴에 의하여, 그리고 특히 작동자의 지면에 대한 연결에 기인하는 손의 근접과 관련된 접지 전위를 전달함에 의하여) 그 전기장에 변화를 일으킨다. 장 분포(field distribution)의 변화와 관련된 전기용량의 증가는 평가 회로(42)에 의하여 검출된다. 이 경우, 전극(46)에 배정된 제1 전기용량성 센서는 보다 민감한 설정으로 되어 있고, 손이 아직 문 손잡이로부터 이격된 때(예를 들어, 문 손잡이 뒤의 공간에 삽입만 된 때)에 이미 그 근접을 검출한다. 이 제1 전기용량성 센서(45)는 지속적으로 활성화되어 있는데, 이로써 손의 근접이 검출되는 때에 작동자가 휴대하는 소위 식별정보 전송기(열쇠)과 제어 기기(25) 간에 무선주파 통신이 개시되어 식별정보 전송기의 접근 권한을 확인하게 된다. 근처에 위치된 식별정보 전송기가 접근 권한을 갖는다는 것이 확인되면, 잠금 장치(30)가 잠금해제되어, 문 손잡이(20)를 당기면 잠금 장치(30)가 개방된다. 따라서, 제1 전기용량성 센서(45)는 "개방 센서(opening sensor)"로 지칭된다. 개방 센서는 본 발명의 주제가 아니다.

문 잠금 장치(30)가 잠금해제된 때에 활성화될 필요가 있는 제2 전기용량성 센서(40)는 제1 전기용량성 센서보다 덜 민감하고, 따라서 작동자의 신체 부분의 매우 작은 거리(대어짐)에 대응하는 전기용량의 변화에만 반응한다. 작동자의 신체 부분의 대어짐이 검출되는 때에는, 이 전기용량성 센서(40)가 잠금 작동을 개시하고, 따라서 그것은 "폐쇄 센서(closing sensor)"로 지칭된다. 본 발명에 따르면, 폐쇄 센서는 그 전기용량성 센서(40)뿐만이 아니라 부가적인 기계적 보조 센서(50)도 포괄한다. 도 1 에 도시된 실시예에서, 기계적 보조 센서(50)는, 약간의 기계적 압력에 응답하는 압전 센서이다. 압전 센서(50)의 출력 신호도 평가 회로(42)에 의하여 평가된다. 전기용량성의 주된 센서(40)와 기계적인 보조 센서(50) 둘 다는 동일한 작용 지점(28)에 배치된다. 이것은 도 3 에 확대되어 도시되어 있다. 손가락(27)이 작용 지점(28)에 접근하면, (전기용량성의 원격 반응 때문에) 전기용량성 근접 센서(40)가 먼저 반응할 수 있다. 손가락(27)이 작용 지점(28)에 있는 문 손잡이의 탄성적인 벽을 가압하면, 그 벽(28)에 있는 러그(lug; 29)가 문 손잡이의 내부로 움직여지고, 압전 요소 또는 압전 요소를 포함하고 있는 기계적 센서(50)의 변형 부재(51)에 작용한다. 압전 요소의 전기적인 출력 신호는 선(52)을 거쳐서 평가 회로(42)로 공급된다. 선(48)을 거쳐서 평가 회로(42)에 연 결되어 있는 전기용량성 근접 센서의 전극(41)은 기계적 센서(50)의 아래에 위치된다.

도 4a 내지 도 4c 에는 전기용량성 근접 센서(40)와 기계적 센서(50)의 출력 신호들의 본 발명에 따른 평가들이 도시되어 있다. 도 4a 에는 전기용량성 근접 센서의 센서 출력 신호(1)와, 센서 장치의 작동 과정에 있어서의 기계적 보조 센서의 센서 출력 신호(2)의 연대기적인 순서(chronological sequences)가 도시되어 있다.

구간(A)에서, 작동자의 신체 부분(예를 들어, 작동자의 엄지손가락)이 작용 지점(28)에 가까이 간다. 이것은 전기용량의 증가로 귀결되므로, 근접 센서의 센서 출력 신호(1)가 증가된다. 센서 출력 신호(2)는 변화하지 않는다. 구간(B)에서 작동자의 손가락이 작용 지점(28)에 대어지고 가압력을 가하자 마자, 기계적 센서는 출력 펄스(output pulse)를 방출한다. 구간(C)에서는 그 손가락이 가압력을 현저히 변화하지 않는 채로 작용 지점(28) 상에 머무른다. 구간(D)에서는, 그 손가락이 작용 지점(28)으로부터 제거된다. 전기용량성 센서의 센서 출력 신호(1)는, 손가락이 대어진 중에 상대적으로 높은 값에 머무르고, 손가락이 제거되는 때에 떨어진다. 손가락의 대어짐을 검출하기 위하여, 전기용량성 센서의 출력 신호(1)는 문턱값(3)과 비교된다. 공지된 장치에서는 문턱값(3)이 일정(파선)하다. 따라서, 구간(A)에서는 문턱값(3)을 초과하는 센서 출력 신호(1)가 작동자의 신체 부분의 근접으로서 평가된다. 보통의 경우에 있어서, 구간(D)에서 손가락이 제거된 후에는 센서 출력 신호(1)가 선(1b)을 따라서 다시 떨어지고, 문턱값(3) 미만으 로 다시 떨어지는데, 이것은 그 제거의 검출을 가능하게 한다. 그러나, 손가락의 제거 중에 센서 출력 신호(1)가 적게 떨어지고 도 4a 에 도시된 선(1a)을 따르는 패턴으로 귀결되는 경우가 발생할 수 있다. 그 전기용량성 센서의 센서 출력 신호(전기용량)가 떨어지기는 하였으나, 문턱값(3) 미만으로까지 떨어지지는 않았다. 이것의 원인은 습기와 관련된 작동에 의하여 야기되는 오염일 수 있다. 통상적인 장치에 있어서 전기용량성 센서의 센서 출력 신호(1)의 평가에 의하여서는 손가락의 제거가 확인될 수 없을 것이다. 또한 기계적인 보조 센서의 추가적인 출력 신호(2)를 포함시켜도 그 제거가 확인될 수 없을 것이다.

본 발명은 여기에서 그 효과를 발휘한다. 구간(B)에서 기계적 센서의 출력 신호에 기초하여 대어짐과 관련된 손가락의 가압이 검출되면, 이 시점에서 검출된 전기용량성 센서의 출력 신호(1)의 값(5)이 그로부터 새로운 문턱값(4)를 도출하기 위하여 이용된다. 그 문턱값은 구간(B)에서 출력선(3)으로부터 이점쇄선(4)을 따르도록 상승된다. 그 작동이 (구간 C 및 D 에서) 더 진행되기 때문에, 전기용량성 센서의 센서 출력 신호(1)는 문턱값(4)와 비교된다. 이로써, 출력 신호가 오염/습기 때문에 선(1a)를 따라 움직이는 때에도 손가락의 제거를 신뢰성있게 검출할 수 있게 된다. 또한 오염 때문에 더 높은 이 센서 출력 신호(1a)는 (상승된) 문턱값(4)의 아래에 있게 된다.

도 4b 및 도 4c 에는, 센서 신호들로부터 도출된 전기용량성 근접 센서들(6a, 6b)의 이진 평가 신호들(binary evaluation signals), 기계적 보조 센서들(7a, 7b)의 이진 평가 신호들, 및 종래 기술(도 4b)로부터 공지된 장치와 본 발 명(4c)에 따른 장치 둘 다에 대하여 작동자의 신체 부분의 대어짐을 나타내는 출력 신호들(8a, 8b)이 도시되어 있다. 도 4b 에 따른 종래 기술에 있어서는, 센서 출력 신호(1)가 문턱값(3)을 초과할 때에 전기용량성 근접 센서의 평가 신호(6a)가 손가락의 대어짐을 나타낸다. 그 이탈(withdrawal)은 도 4a 에 파선에 의하여 표시된 신호 패턴(1b)의 경우에만 검출된다. 손가락의 대어짐은, 신호(6a)의 인가 후에 기계적 센서의 출력 신호(7a)가 추가적으로 잠시 존재할 때에, 신호(8a)에 의하여 표시된다. 그 후, 출력 신호(8a)는, 전기용량성 센서의 출력 신호(6a)가 다시 문턱값(3) 아래로 떨어질 때까지 높은 수준으로 유지되는데, 이것은 1b 의 경우에만 손가락의 이탈 후에 검출될 수 있다.

도 4c 에는 본 발명에 따른 절차의 경우에 있어서 대응하는 신호 패턴들이 도시되어 있다. 여기에서도, 손가락의 대어짐을 나타내는 신호(8b)는 전기용량성 센서 및 기계적 센서 둘 다가 대응하는 출력 신호를 발생시키기까지는 발생되지 않는다. 그 후, 전기용량성 센서의 센서 출력 신호(1)는 적합화된 문턱값(4)과 비교되어, 손가락이 이탈되는 때에 도 4a 에 도시된 신호 패턴(1a)이 생성된다면, 출력 신호(6d)도 다시 0 으로 떨어진다. 이로써, 출력 신호(8d)가 손가락의 이탈을 정확하게 나타낸다.

본 발명은 자동차의 잠금 기기의 작용 지점에 작동자의 신체 부분이 대어지는 것을 검출하기 위한 센서 장치에 이용될 수 있다.

Claims (13)

1. 자동차의 잠금 기기(10)의 작용 지점(28)에 대한 작동자의 신체 부분(27)의 대어짐을 검출하기 위한 센서 장치로서,

   작용 지점(28)에 대한 작동자의 신체 부분(27)의 근접을 검출할 수 있도록 배치된 근접 센서(proximity sensor; 40);

   작용 지점(28)에 배치되고, 작동자의 신체 부분(27)에 의하여 작용 지점(28)에 가해지는 가압력에 있어서의 변화를 검출할 수 있는, 기계적 센서(mechanical sensor; 50); 및

   근접 센서(40)와 기계적 센서(50)로부터의 센서 출력 신호(1, 2)의 작용에 의하여 작동자의 신체 부분의 대어짐(application)을 나타내는 출력 신호(8)를 발생시킬 수 있는 평가 회로(evaluation circuit; 42);를 포함하고,

   작동자의 신체 부분(27)이 작용 지점(28)으로부터 이탈되는 것이 보다 신뢰성있게 검출될 수 있도록 하기 위하여, 기계적 센서(50)로부터의 센서 출력 신호(2)가 작동자의 신체 부분(27)의 대어짐이 시작됨을 나타낼 때, 평가 회로(42)가 근접 센서(40)에 의하여 출력되는 센서 출력 신호 값(5)을 근접 센서(40)의 센서 출력 신호(1)에서의 후속적인 변화의 평가를 위해 이용하는 것을 특징으로 하는, 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   근접 센서는, 작용 지점(28)에의 근접을 검출할 수 있도록 배치된 적어도 하나의 전극(41)을 갖는 전기용량성 근접 센서(40)인 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   기계적 센서로부터의 센서 출력 신호(2)는, 가해진 가압력의 증가를 그 신호에 있어서의 변화로 나타내기 때문에, 작동자의 신체 부분(27)의 대어짐이 시작됨을 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   평가 회로(42)는, 센서 출력 신호(1)에의 후속적 변화를 평가하기 위하여, 근접 센서에 의하여 동시적으로 출력되는 센서 출력 신호 값(5)으로부터 문턱값(4)을 도출함으로써 근접 센서에 의해 출력되는 센서 출력 신호 값(5)을 이용하고, 그 후에 전기용량성 근접 센서로부터의 센서 출력 신호(1)를 문턱값(4)과 비교하여, 근접 센서(40)로부터의 센서 출력 신호(1a)가 문턱값(4) 아래로 떨어질 때에 작동자의 신체 부분(27)의 이탈을 나타내는 출력 신호(8)의 변화를 야기하는 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   평가 회로(42)는, 작동자의 신체 부분(27)의 대어짐의 최대 예상 기간에 대응되는 미리 정해진 시간 동안 문턱값(4)을 유지하고, 그 후에 그 문턱값을 초기의 값(3)으로 천천히 낮추는 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   기계적 센서(50)는 압전 센서 또는 용량성 힘 센서(capacitive force sensor)인 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   작용 지점(28)은 자동차 문 손잡이(20) 상에 위치된 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   기계적 센서(50)는 전기용량성 근접 센서의 전극(41)과 자동차 문 손잡이(20)의 탄성적인 외측 벽(28) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   기계적 센서는 전기용량성 근접 센서의 전극의 하측에 배치되고, 그 전극 및 그 위에 있는 자동차 문 손잡이의 외측 벽은 기계적 센서에 대한 가압력의 전달을 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 센서 장치.
10. 자동차의 잠금 기기의 작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 대어짐을 검출하는 방법으로서,

    작용 지점에 대한 작동자의 신체 부분의 근접은 근접 센서에 의하여 검출되고,

    작동자의 신체 부분에 의하여 작용 지점에 가해지는 가압력의 변화는 작용 지점에 배치되는 기계적 센서에 의하여 검출되며,

    작동자의 신체 부분의 대어짐을 나타내는 출력 신호(8)는 근접 센서 및 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호(1, 2)의 작용에 의하여 평가 회로에 의해 생성되고,

    작동자의 신체 부분이 작용 지점으로부터 이탈되는 것이 보다 신뢰성있게 검출될 수 있도록 하기 위하여, 작동자의 신체 부분의 대어짐이 시작되는 것이 기계적 센서로부터의 센서 출력 신호(2)에 기초하여 평가 회로에 의해 검출되는 때에, 근접 센서에 의해 출력되는 센서 출력 신호 값(5)이 검출되고 또한 근접 센서의 센서 출력 신호(1)에서의 후속적인 변화의 평가를 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는, 자동차 잠금 기기용 대어짐 검출 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    기계적 센서로부터의 센서 출력 신호(2)는, 가해진 가압력의 증가가 신호의 변화에 의하여 표시되기 때문에, 작동자의 신체 부분의 대어짐이 시작됨을 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 대어짐 검출 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    근접 센서에 의하여 동시적으로 출력되는 센서 출력 신호 값(5)은, 평가 회로에 의하여 검출되고, 근접 센서로부터의 센서 출력 신호(1)에의 후속적인 변화의 평가를 위하여 이용되며, 그 이용에 있어서는:

    근접 센서에 의하여 동시적으로 출력되는 센서 출력 신호 값(5)으로부터 문턱값(4)이 도출되고,

    그 후에 근접 센서로부터의 센서 출력 신호(1)가 그 문턱값(49)과 비교되며,

    근접 센서로부터의 센서 출력 신호(1)가 문턱값(4) 아래로 떨어지자마자, 작동자의 신체 부분의 이탈을 나타내는 출력 신호(8)에의 변화가 생성되는 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 대어짐 검출 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    문턱값(4)은, 작동자의 신체 부분의 대어짐의 최대 예상 기간에 대응되는 미리 정해진 시간 동안 유지되고, 그 후에 초기의 값(3)으로 천천히 낮추어지는 것을 특징으로 하는 자동차 잠금 기기용 대어짐 검출 방법.

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