KR102001199B1

KR102001199B1 - 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립 및 이를 이용한 물체 접근 감지 장치

Info

Publication number: KR102001199B1
Application number: KR1020170122757A
Authority: KR
Inventors: 김태윤
Original assignee: 김태윤
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-07-17
Also published as: KR20190033964A

Abstract

본 발명은 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립 및 이를 이용한 물체 접근 감지 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 차량의 차체 또는 도어의 프레임에 결합되는 웨더스트립으로서, 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 프레임의 단부가 삽입되는 요홈이 형성된 결합부; 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 요홈의 타측에서 상기 결합부와 일체로 결합 형성되고, 차체와 도어의 상호 밀착 시에 가압 변형되어 공기 흐름에 대한 차단 상태를 제공하는 차단부; 및 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장된 형태로 상기 결합부 및 차단부 중 적어도 어느 하나에 내설되고, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하여 물체의 접근을 감지할 수 있도록 하는 2 이상의 감지 스트립;을 포함하여 구성되며, 위상제어수단에 의해 상기 각각의 감지 스트립 사이에 위상 차이가 발생하여 각각의 감지 스트립에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 개시된다.

Description

물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립 및 이를 이용한 물체 접근 감지 장치 {Weatherstrip with the function of object approach sensing and sensing apparatus for approach of object using the same}

본 발명은 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립 및 이를 이용한 물체 접근 감지 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 차량의 차체 또는 도어의 프레임에 결합되는 웨더스트립으로서, 정전용량값의 변화에 기초하여 물체의 접근을 감지하는 2 이상의 감지 스트립을 내장함으로써 각각의 감지 스트립에 의한 전계 중첩에 의해 물체 접근 감지 거리가 증가된 상태에서 차체와 도어 사이에 탑승자나 물체가 끼어 발생하는 안전사고를 방지하도록 구성된 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립 및 이를 이용한 물체 접근 감지 장치에 관한 것이다.

웨더스트립은 도어를 닫았을 때 비와 물, 먼지 등이 실내로 들어오지 못하도록 도어와 차체 사이에 꼭 맞게 마련된 탄성 고무나 스펀지를 말한다. 이러한 웨더스트립은 도어를 여닫을 때의 충격이나 달리는 중에 도어가 진동되는 것을 막는 기능을 제공하며, 또한 도어뿐 아니라 트렁크 룸의 밀폐를 위해 사용되기도 한다.

도어를 차체에 닫는 과정에서, 아동이나 유아가 손을 그 사이에 집어 넣거나 미처 빼내지 못하여 다치게 되는 안전사고가 종종 발생한다. 또한, 가방이나 상자 등의 화물을 미처 빼내지 못한 상태에서 도어를 닫게 되면, 화물의 파손이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 감안하여, 차량에 적용하는 안전 감지 기술들이 제안된 바 있다.

일예로, 대한민국 등록특허 10-1373292(2014년03월05일 등록)는 차량의 장애물 감지용 센서스트립 조립체에 관한 것으로서, 도어프레임이나 차체프레임에 결합되는 바디; 상기 바디에 형성된 삽입홀; 상기 삽입홀에 삽입되는 것으로서, 절연재질의 센서바디와 상기 센서바디에 매설된 스트립전극과, 상기 스트립전극의 정전용량 변화를 감지하는 감지회로를 구비하는 센서스트립을 포함하는 구성을 개시한 바 있다.

다른예로, 대한민국 공개특허 10-2008-0037092(2008년04월29일 공개)는 핀치 센서를 통합한 틈마개, 신규의 핀치 센서 및 관련방법들에 관한 것으로서, "고속상승(express up)" 또는 "자동" 특성을 갖는 파워형 윈도우에 적용되며, 글래스 런과 같은 틈마개가 관련 안티-인트랩먼트 센서(anti-entrapment sensor)를 통합한 구성을 개시한 바 있다.

그런데 상기 종래기술들은 차량의 글래스 윈도우에 적용하기에 적합하도록 제안된 기술이라는 점에서 도어와 차체 사이의 장애물을 감지하는데 적합하지 않다는 한계를 갖고 있었다.

또한, 상기 종래기술들은 별도로 제작된 센서가 바디의 삽입홀이나 글래스 런의 컷팅부나 노치부에 삽입되는 방식으로 조립되므로, 조립 구조가 복잡하고 센서와 바디 또는 글래스 런의 소재가 서로 이종이므로 장기간의 사용에 따른 손상이나 파손의 우려가 크다는 한계를 갖고 있었다.

또한, 종래기술에 따른 정전센서는 물체가 빠르게 이동하거나 도어가 닫히는 경우, 물체 또는 도어의 이동속도에 대비하여 물체를 감지하는 거리가 상대적으로 짧으므로 물체 접근을 미처 감지하지 못하여 안전사고가 발생할 수 있다는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 10-1373292 (2014년03월05일 등록) 대한민국 공개특허 10-2008-0037092 (2008년04월29일 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 차량의 차체 또는 도어의 프레임에 결합되는 웨더스트립으로서, 정전용량값의 변화에 기초하여 물체의 접근을 감지하는 2 이상의 감지 스트립을 내장함으로써 각각의 감지 스트립에 의한 전계 중첩에 의해 물체 접근 감지 거리가 증가된 상태에서 차체와 도어 사이에 탑승자나 물체가 끼어 발생하는 안전사고를 방지하도록 구성된 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립 및 이를 이용한 물체 접근 감지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 차량의 차체 또는 도어의 프레임에 결합되는 웨더스트립으로서, 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 프레임의 단부가 삽입되는 요홈이 형성된 결합부; 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 요홈의 타측에서 상기 결합부와 일체로 결합 형성되고, 차체와 도어의 상호 밀착 시에 가압 변형되어 공기 흐름에 대한 차단 상태를 제공하는 차단부; 및 길이 방향을 따라 상호 간격을 유지하며 평행하게 연장된 형태로 상기 결합부 및 차단부 중 적어도 어느 하나에 내설되고, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하여 물체의 접근을 감지할 수 있도록 하는 2 이상의 감지 스트립;을 포함하여 구성되며, 위상제어수단에 의해 상기 각각의 감지 스트립 사이에 위상 차이가 발생하여 각각의 감지 스트립에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 개시된다.

바람직하게, 상기 차단부는 중공형의 단면 형태를 가지며, 상기 2 이상의 감지 스트립은 상기 중공형 단면에 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 내설되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 2 이상의 감지 스트립은 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 상기 결합부에 내설되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 각각의 감지 스트립은 (+) 전극을 형성하고, 상기 프레임은 접지 또는 (-) 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 차단부는 중공형의 단면 형태를 가지며, 상기 각각의 감지 스트립으로 이뤄진 각각의 제1 전극 스트립은 상기 중공형 단면에 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 내설되고, 상기 요홈을 둘러싸는 "U" 자 단면 형태로 형성된 제2 전극 스트립이 상기 결합부에 내설되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 전극 스트립은 각각 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

발명의 또다른 일측면에 따르면, 상기 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립을 이용하여 물체의 접근을 감지하는 장치로서, 차량의 차체 또는 도어의 프레임에 결합되는 상기 웨더스트립; 웨더스트립에 내설된 상기 2 이상의 감지 스트립의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부; 상기 웨더스트립과 상기 센싱부 사이에 설치되며, 상기 웨더스트립에 인가되는 전원 파형의 위상을 제어하여 각각의 감지 스트립 사이에 위상 차이가 발생하도록 하며, 각각의 감지 스트립에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 상기 센싱부가 상기 정전용량값의 변화를 감지하도록 하는 위상제어부; 및 상기 센싱부에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하며, 물체가 근접한 것으로 판단한 경우 물체의 감지를 알리는 감지 신호를 생성하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치가 개시된다.

바람직하게, 상기 위상제어부는 2 이상의 위상제어요소로 이뤄지며, 각각의 위상제어요소가 상기 2 이상의 감지 스트립에 각각 연결되어 상기 각각의 감지 스트립에 인가되는 전원 파형의 위상을 각각 제어하여 각각의 감지 스트립 사이에 미리 설정된 위상 차이가 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 각각의 위상제어요소는 서로 다른 임피던스 값을 형성하는 임피던스 소자인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 센싱부는, 상기 감지 스트립의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와, 상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제어부는, 차량의 도어가 정상적으로 닫히는 과정에서의 정전용량 변화에 따른 센싱신호를 기준신호로 기억하고, 차량 도어의 폐쇄시의 센싱신호와 상기 기준신호의 편차가 오차범위 이상 벗어난 경우에 웨더스트립에 물체가 근접한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 웨더스트립의 차단부는 중공형의 단면 형태를 가지고, 상기 감지 스트립은 상기 중공형 단면의 차단 측에 내설되며, 상기 제어부는, 차량의 개방 상태에서 감지되는 정전용량값의 변화가 물체의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위를 벗어난 것으로 판단한 경우, 상기 웨더스트립에 열화가 발생한 것으로 판단하여 열화 감지 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 물체의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위는 미리 설정된 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 차량의 차체 또는 도어의 프레임에 웨더스트립 형태로 일체로 형성된 센서에 의해, 차량의 차체와 도어 사이에 탑승자나 물체가 끼어 발생하는 안전사고를 방지하는 장점이 있다.

특히 본 발명은 2 이상의 감지 스트립의 전계가 상호 중첩되도록 하여 물체 접근을 감지하는 거리가 증가하도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은, 2 이상의 감지 스트립이 웨더스트립에 일체로 결합 형성되므로, 조립 구조가 간단하고 장기간의 사용에도 손상이나 파손의 우려가 낮다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은, 웨더스트립 형성시 다양한 위치에 감지 스트립을 내설할 수 있으므로, 감지 스트립이 내설되는 위치를 조절하여 원하는 위치 및 방향에서의 물체 접근을 감지할 수 있으며, 내구성이 뛰어나면서도 물체 접근 감지가 용이한 웨더스트립을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은, 정전용량값의 변화를 통해 웨더스트립에 열화가 발생되는 것을 감지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도,
도 2는 도 1의 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 부분 사시도,
도 3은 각각의 감지 스트립 사이의 전계 중첩 모식도,
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도,
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도,
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도,
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도,
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 제어 회로 구성도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도, 도 2는 도 1의 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 부분 사시도이다.

본 실시예의 웨더스트립(100)은, 차량의 차체 또는 도어의 프레임(F)에 결합되며, 정전용량값의 변화에 기초하여 물체의 접근을 감지하는 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)을 내장하여 차체와 도어 사이에 탑승자나 물체가 끼어 발생하는 안전사고를 방지하도록 구성된다.

본 실시예의 웨더스트립(100)은, 결합부(112)와 차단부(114), 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)을 일체로 결합한 구성을 갖는다.

상기 결합부(112)는, 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 프레임(F)의 단부가 삽입되는 요홈(112a)이 형성된다. 여기서 길이 방향은, 웨더스트립(100)이 결합되는 차량의 차체 또는 도어의 프레임(F) 단부의 길이 방향으로 이해될 수 있다.

상기 차단부(114)는, 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 요홈(112a)의 타측에서 상기 결합부(112)와 일체로 결합 형성되고, 차체와 도어의 상호 밀착 시에 가압 변형되어 공기 흐름에 대한 차단 상태를 제공한다.

상기 차단부(114)는 특정 단면 형태로 한정되는 것은 아니며, 바람직한 일예로 도 1의 단면도와 같이 중공형의 폐곡면을 이루는 단면 형태를 가질 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 실시예의 웨더스트립(100)은 도어가 차체에 닫힐 때에는 P 방향의 가압력을 받아 탄성 변형되며, 도어가 차체로부터 열릴 때에는 R 방향의 복원력을 받아 도 1의 상태와 같이 원형에 유사한 원상태로 복원된다.

상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장된 형태로 상기 결합부(112) 및 차단부(114) 중 적어도 어느 하나에 내설되고, 물체(5000)의 접근에 따라 정전용량값이 가변하여 물체의 접근을 감지할 수 있도록 구성된다.

일예로, 상기 차단부(114)는 중공형의 단면 형태를 가지며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 상기 중공형 단면에 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 내설된다.

본 실시예에서는 상기 웨더스트립(100)이 3개의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)으로 구성되도록 표시하였으나, 표시된 개수에 한정되는 것은 아니며, 2 이상의 감지 스트립으로 구성되는 웨더스트립(100)이라면 본 발명에 해당된다고 할 것이다.

상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 상기 차단부(114)에 내설되는 위치에 따라 각각의 위치로 접근하는 물체를 더욱 감지할 수 있으므로, 물체를 감지하기 위한 위치 및 방향을 고려하여 미리 내설되는 위치를 적절히 설정하여 상기 차단부(114)와 일체로 형성하는 것이 바람직하다.

일예로, 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은, 예를 들어, 띠 형상의 도전성 소재로 이뤄지며, 도 1에 도시된 바와 같이, 좁은 단면적을 갖는 금속 스트립 또는 금속 편조선의 형태로 형성될 수 있다.

상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 웨더스트립(100) 내에서 미리 설정된 간격을 유지하며, 상기 미리 설정된 간격은 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 형성되는 전계가 상호 중첩될 수 있도록 하는 거리로서, 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 폭에 따라 간격이 적절히 조절될 수 있다.

상기 미리 설정된 간격은 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 상기 프레임(F) 간의 종방향 간격을 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, 일예로, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 상기 프레임(F) 사이의 종방향 간격을 조절하여 물체의 접근이 이뤄지지 않은 상태에서 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 상기 프레임(F) 사이에서 각각 동일한 정전용량값이 센싱되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 상기 차단부(114)의 다양한 위치에 설치될 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 중공형 단면의 차단 측(도어와 차체가 맞닿는 측)에 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 내설되는 경우, 물체(5000) 감지의 민감도나 감지 공간 확장 측면에서 더욱 유리한 장점이 있다.

다른 예로, 상기 중공형 단면의 결합부(112) 측에 내설되는 경우, 도어 개폐에 따른 변형이나 외력을 상대적으로 덜 받으므로 장기간의 사용시에도 내구성이 우수하고 고장 등에 강인하다는 장점이 있다.

정전용량 방식의 센서로서 기능하기 위해, 본 실시예의 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 (+) 전극을 형성하고, 상기 프레임(F)은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성된다. 이러한 구성을 통해 본 실시예의 웨더스트립(100)은 도 1의 S 방향으로 물체를 감지할 수 있는 전계를 형성하게 된다. 물체 감지 동작에 관한 상세한 설명은 후술한다.

미설명한 부호 112b는 상기 요홈(12a)에 삽입된 상기 프레임(F)의 단부가 흔들리지 않고 견고하게 지지될 수 있도록 하는 가지부이다.

상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 위상제어수단에 의해 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 위상 차이가 발생하여 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 한다. 위상 차이 발생에 따라 이뤄지는 전계의 중첩에 관한 자세한 설명은 후술한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 제어 회로 구성도이다.

본 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 제어 회로 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는 상기 웨더스트립(100)을 이용하여 물체의 접근을 감지하는 것으로, 상기 웨더스트립(100)은 상술한 바와 같이 차량의 차체 또는 도어의 프레임(F)에 삽입 방식으로 결합되며, 물체를 감지하기 위한 감지부(1100)를 구성한다.

일예로, 상기 감지부(1100)는, 길이 방향을 따라 연장 형성된 웨더스트립(100)에 내설된 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과, 상기 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 적어도 일부 또는 전체 면적에 걸쳐 대향 상태를 갖는 차량의 차체 또는 도어의 프레임(F)으로 이뤄진다.

도 1을 참조할 때, 웨더스트립(100)의 결합부(112)는 프레임(F)에 대한 결합 기능을 제공하는 것과 함께, 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F)이 이루는 내측 및/또는 외측 공간을 전계 형성이 가능한 간격으로 유지하는 센서 프레임 역할을 한다. 이를 위해 웨더스트립(100)의 결합부(112)는 유전체의 성질을 가지면서 소정의 강도와 탄성을 갖는 합성수지재 또는 합성고무재로 형성될 수 있다.

또한, 상기 웨더스트립(100)의 차단부(114)는, 전술한 바와 같이, 차체와 도어의 상호 밀착 시에 가압 변형되어 공기 흐름에 대한 차단 상태를 제공하고, 차체와 도어의 상호 이격 시에 도 1과 같은 형상으로 복원되어 상기 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이의 간격이 적절히 유지되도록 한다. 상기 웨더스트립(100)의 차단부(114)는 상기 결합부(112)와 동일한 합성수지재 또는 합성고무재로 일체 형성될 수 있으며, 상기 결합부(112)에 비해 얇은 단면 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 (+) 전극판을 형성하고, 프레임(F)은 접지 또는 (-) 전극판을 형성하여, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F)이 사이 및/또는 주변 공간에는 정전용량 센싱을 위한 전기장(E)이 형성된다.

상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 외측 공간에 차량 탑승자의 신체 일부나 화물과 같은 물체(5000)가 위치하거나 근접하는 경우, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F)이 형성하는 정전용량에 변화가 발생되며, 이러한 변화의 여부 또는 그 정도를 후술하는 센싱부(1000)에서 센싱하여 물체(5000)의 존재 여부를 감지하게 된다.

이러한 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 금속판 또는 금속 편조물과 같은 도전성 소재를 스트립과 유사한 형태로 가공한 것으로 이해될 수 있다. 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 실제 구현 형상은 바람직하게는 좁은 단면적을 갖는 스트립 형상으로 이뤄지지만, 정전용량 센싱을 하기 위한 전기장(E)을 형성할 수 있는 구성과 크기, 위치를 갖는다면, 반드시 도시된 형태의 형상으로 형성될 필요는 없다. 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 예를 들어, 압출 가공 등을 통해 웨더스트립(100) 내에 일체로 설치될 수 있다.

프레임(F)은 통상적으로 도전성을 갖는 금속판으로 이뤄진다.

바람직하게, 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F)은 표면에 절연 처리가 되는 것이 좋다. 절연 처리는 통상의 절연 소재로 코팅층을 형성하는 방식으로 이뤄질 수 있다.

본 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 상기 웨더스트립(100)에 내설된 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부(1000)와 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 위상 차이가 발생하도록 제어하는 위상제어부(3000) 및 상기 센싱부(1000)에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체(5000)의 접근 여부를 판단하는 제어부(2000)를 더욱 포함하여 이뤄진다.

일예로, 상기 센싱부(1000)는, 상기 위상제어부(3000)를 통해 웨더스트립(100)에 연결되며, 상기 감지 스트립의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기(1520)와, 상기 RF 발진기(1520)에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기(1520)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부(Phase Locked Loop portion)를 포함하여 구성된다.

제어부(2000)는, 감지 실행 모드에서, 상기 센싱부(1000)에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 센싱신호에 근거하여 웨더스트립(100) 인근의 감지 대상 공간, 즉 웨더스트립(100)이 설치된 차량의 차체와 도어 사이 공간에 물체(5000)가 위치하거나 근접한 것으로 판단한 경우, 물체(5000) 감지를 알리는 감지 신호(경보 신호)를 생성한다.

상기 제어부(2000)는, 상기 위상고정루프부에 연결되며, 상기 RF 발진기(1520)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 상기 위상고정루프부가 제어하는 동안 상기 위상고정루프부로부터 수신하는 전기적 신호를 이용하여 물체(5000)의 근접 여부를 판단하는 MCU(2500; Micro Controller Unit)를 포함하여 이루어진다.

일예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 감지부(1100)를 구성하기 위해 상기 프레임(F)은 접지 전극과 같은 상태를 이루고 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 상기 위상제어부(3000)를 거쳐 RF 발진기(1520)에 연결된 형태를 이룰 수 있다.

이때, 상기 위상제어부(3000)에 의해 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 위상 차이가 발생되고, 위상 차이가 있는 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의한 전계가 상호 중첩된 상태에서 물체(5000)의 접근에 의해 정전용량값이 변화되며, 상기 위상제어부(3000)에 대한 자세한 설명은 후술한다.

본 실시예에서는, 상기 감지부(1100)의 정전용량에 변화가 발생되면 이에 대응하는 신호를 출력하는 RF 발진기(1520)와 위상고정루프부로 이루어지는 정전용량 감지회로가 구성된다.

상기 정전용량 감지회로는 MCU(2500)와 전기적으로 연결되고 위상고정루프부의 출력신호를 전달받아 물체(5000)의 근접 여부를 판단한다.

상기 RF 발진기(1520)는 감지부(1100)에 연결되어, 발진 주파수에 따른 교류 전원 파형이 감지부(1100)에 인가될 수 있도록 구성된다.

일예로, 상기 RF 발진기(1520)는 전압으로 주파수를 조정할 수 있는 VCO(Voltage Controlled Oscillator)가 바람직하나, 본 발명에 있어 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

상기 위상고정루프부는 RF 발진기(1520)의 발진 주파수를 일정하게 유지시켜 주는 역할을 수행한다. 즉, 상기 위상고정루프부는 설정된 기준 발진 주파수와 감지부(1100)의 정전용량값의 변화에 따른 발진 주파수와의 차이를 자동적으로 보정(補正)할 수 있도록 구성된 주파수 제어회로(制御回路)이다.

즉, 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기(1520)가 설정된 기준 발진 주파수를 항상 유지하도록 조절하는 회로가 PLL이다.

상기 MCU(2500)는 상기 위상고정루프부에 연결되어 상기 정전용량값의 변화에 따른 RF 발진기(1520)의 발진 주파수 값의 변화에 근거하여 물체(5000)의 근접 여부를 판단하게 되는데, 이를 위해 MCU(2500)에는 RF 발진기(1520)의 기준 발진 주파수 값이 미리 설정될 수 있다.

즉, 물체(5000)의 근접에 따라 감지부(1100)에서 정전용량값이 변화하는 경우에, RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화하게 되고, 이에 따라 위상고정루프부에서는 RF 발진기(1520)에 인가되는 전압을 제어하여 주파수의 변화를 상쇄하여 RF 발진기(1520)의 발진 주파수를 일정하게 유지하게 된다. 본 실시예의 설명에 있어서, RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하도록 설정된 전압을 '주파수 설정용 전압'으로 이해할 수 있으며, RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화할 때 이를 상쇄하기 위해 인가되는 전압을 '주파수 조정용 전압'으로 이해할 수 있다.

RF 발진기(1520)의 발진 주파수 제어를 위한 주파수 조정용 전압값은 전기적 신호의 형태로 ADC(Analog-to-Digital Converter, 2510)를 거쳐 MCU(2500)로 전송되며, 입력된 전기적 신호값이 MCU(2500)에 미리 설정된 전기적 신호 기준값의 허용범위를 초과하는 경우에는 물체(5000)가 웨더스트립(100)을 포함한 감지부(1100)에 근접하였음을 판단하게 된다. ADC(2510)를 거쳐 MCU(2500)로 전송되는 전기적 신호를 센싱신호로 이해할 수 있다.

한편, 상기 MCU(2500)는 제어 설정 입출력을 위한 입력부(1620) 및 전원 공급을 위한 전원부(1630)와 전송라인(2530)을 통해 연결되며, 인터페이스(2640)를 통해 액추에이터 모듈(1700) 및 경보부(1800)와 연결된다. 일예로, 인터페이스(2640)는 공지의 RS232 방식의 인터페이스를 포함하여 액추에이터 모듈(1700) 및 경보부(1800)에 사용 가능한 다양한 인터페이스가 적용될 수 있다.

상기 MCU(2500)는 위상고정루프부에서 출력되는 전기적 신호(예, 주파수 조정용 전압값)를 감지하여 물체(5000)의 근접 여부를 판단하고 물체 감지를 알리는 감지 신호(경보 신호)를 생성한다.

또한, 상기 MCU(2500)에 연결된 입력부(1620)는 사용자가 조작신호나 리셋(reset) 신호 등을 입력하는 부분이며, 전원부(1630)는 웨더스트립(100)을 포함하는 감지부(1100), RF 발진기(1520), 위상고정루프부 및 MCU(2500)로 구동전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로서 예를 들어 DC 5V의 직류전원을 제공한다.

본 실시예의 웨더스트립(100)은 차량의 도어나 차체에 설치되어 안전사고를 방지하기 위한 것이므로, 상기 MCU(2500), 입력부(1620) 및 전원부(1630)는 차량 제어 시스템의 제어부(미도시), 운전자용 입출력 수단(미도시) 및 차량 전원부(미도시)와 일체로 또는 연동하도록 구성될 수 있다.

본 실시예의 위상고정루프부에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 실시예의 위상고정루프부는, 일단이 RF 발진기(1520)에 연결되는 가변용량 다이오드(1410)와, 위상고정루프IC(1420)와, 위상고정루프IC(1420)와 가변용량 다이오드(1410)를 연결하는 주파수 조정용 신호선(1430)과, 주파수 검출용 커패시터(1440)를 포함한다. 미설명 부호 1470은 위상고정루프IC(1420)에 레퍼런스 주파수를 제공하는 오실레이터이다. 본 실시예의 경우, 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수를 지속적으로 감지하기 위한 주파수감지수단으로서 주파수 검출용 커패시터(1440)가 사용된다. 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수를 위상고정루프IC(1420)로 전달할 수 있다면, 상기 주파수감지수단은 예시된 주파수 검출용 커패시터(1440) 이외에도 다른 공지의 요소가 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 가변용량 다이오드(1410)는 인가되는 전압에 따라 정전용량이 가변하는 성질을 가지며, 일단이 주파수 조정용 신호선(1430)에 연결되는 한편 타단은 접지된다.

물체(5000)의 근접 없이 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하고 있는 상태에서는, 기준 발진 주파수에 대응하는 주파수 설정용 전압이 설정값을 유지한다.

물체(5000)의 근접에 의해 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 벗어나려고 하는 경우, 상기 가변용량 다이오드(1410)에 주파수 조정용 전압을 인가하거나 인가 중인 주파수 조정용 전압을 적절하게 변경하여 기준 발진 주파수가 유지되도록 한다.

주파수 조정용 전압을 인가 또는 변경한다는 것은, 기준 발진 주파수를 발진시키기 위해 가변용량 다이오드(1410)에 당초 인가되었던 주파수 설정용 전압에 더해, 주파수 조정용 전압을 + 또는 - 의 조건으로 더욱 인가한다는 것으로 이해될 수 있다. 또 다른 관점에서 주파수 설정용 전압을 대신하여 기준 발진 주파수를 적응적으로 유지하기 위한 주파수 조정용 전압을 인가한다는 관점으로 이해될 수도 있다.

RF 발진기(1520)와 위상고정루프IC(1420)는 가변용량 다이오드(1410)에 대하여 병렬로 연결된다.

위상고정루프IC(1420)는 상기 MCU(2500)에 의해 제어되며, 주파수 검출용 커패시터(1440)를 통해 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수를 지속적으로 감지하며, 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 주파수 조정용 신호선(1430)을 통해 상기 가변용량 다이오드(1410)에 주파수 조정용 전압을 공급하여 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 상기 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어한다.

상기 제어에 있어서, 상기 위상고정루프부로부터 MCU(2500)가 수신하는 전기적 신호는, 상기 위상고정루프IC(1420)에서 상기 가변용량 다이오드(1410)에 공급하기 위해 출력되는 주파수 조정용 전압이 이용된다.

바람직하게, 상기 주파수 조정용 신호선(1430)에는 RF 발진기(1520)에 대한 입력 전압에서 불필요한 신호를 필터링해주는 루프필터(1450)가 설치될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 예를 들어, 물체의 감지 실행 모드에서 위상고정루프부의 위상고정루프 IC(1420)를 이용하여 RF 발진기(1520)의 발진 주파수를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

즉, 물체(5000)가 웨더스트립(100) 주변의 감지공간에 위치하여 감지부(1100)의 정전용량이 변화하면 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 변화하기 때문에, 이때 위상고정루프IC(1420)에서 가변용량 다이오드(1410)에 인가하는 주파수 조정용 전압을 적절히 변화시킴으로써 발진 주파수를 일정하게 유지시킨다.

본 실시예에서는, MCU(2500)가 위상고정루프부의 위상고정루프IC(1420)의 구동을 제어하는 한편, 루프필터(1450)에 연결되는 주파수 조정용 신호선(1430)을 통해 주파수 조정용 전압의 변화를 감지한다. 그리고 MCU(2500)가 감지된 전압값을 토대로 물체(5000)의 근접 여부를 판단한다.

일예로, MCU(2500)에 의해 물체(5000)가 차량의 도어 및 차체 사이의 감지 공간에 위치하는 것으로 판단되면, MCU(2500)는 경보부(1800)를 제어하여 물체 감지를 알리는 경보 신호를 생성한다.

상기 경보부(1800)는 음향 또는 시각을 통해 사용자에게 경보 알람을 제공하도록 구성될 수 있으며, 통신 모듈(미도시)을 구비하여 본 실시예의 물체 접근 감지 장치에 네트워크(6000) 연결된 사용자 단말기(4000) 또는 차량 제어부(미도시)로 경보 신호를 전송할 수도 있다.

상기 MCU(2500)는 주파수 조정용 전압의 변화를 기준신호로 기억하고, 물체(5000)가 있는지 여부의 판단 등의 기능을 위한 소프트웨어를 탑재하거나 해당 알고리즘을 구현하는 하드웨어적 구성으로 구현될 수 있다. 또한, 제어 기능의 분담을 위해 2 이상의 MCU가 분산 처리를 실행할 수도 있다.

변형예로서, 상기 MUC(2500)는 물체 감지 여부에 따라 자동차의 도어를 자동으로 여닫는 액추에이터 모듈(1700)의 동작 여부를 제어할 수도 있다. 이 경우, 상기 제어부(2000)가 액츄에이터 모듈(1700)에 의한 자동 도어를 구비한 차량에 설치되고 차량 제어부(미도시)에 연결되어, 제어부(2000)에서 생성한 경보 신호를 차량 제어부에서 인식하도록 하거나 비상 제어 조치(예, 자동 도어 조작 멈춤, 비상 경보 출력)가 이뤄지도록 구성될 수도 있다.

상기 위상제어부(3000)는, 위상 제어수단으로서 상기 웨더스트립(100)과 상기 센싱부(100) 사이에 설치되며, 상기 웨더스트립(100)에 인가되는 전원 파형의 위상을 제어하여 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 위상 차이가 발생하도록 한다.

상기 위상제어부(3000)는, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 상기 센싱부(1000)가 상기 정전용량값의 변화를 감지하도록 한다.

일예로, 상기 위상제어부(3000)는, 2 이상의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)로 이뤄진다. 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)가 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 각각 연결되어 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 인가되는 전원 파형의 위상을 각각 제어하여 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 미리 설정된 위상 차이가 발생하도록 한다.

상기 위상 차이는 기준 발진 주파수의 크기 및 감지 스트립의 갯수 등에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 감지 스트립과 이웃하여 배치되는 또다른 하나의 감지 스트립 간에 30° 또는 60°의 위상 차이가 발생하도록 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 인가되는 전원 파형의 위상을 제어할 수 있다.

일예로, 상기 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)는 서로 다른 임피던스(impedance) 값을 형성하는 임피던스 소자로 이뤄진다.

예를 들어, 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 커패시터(capacitor, 3020a, 3020b, 3020c)와 커패시터 이외의 다른 수동소자 및 능동소자가 단독 또는 조합하여 이뤄진 고정 임피던스 소자(3040a, 3040b, 3040c)를 포함한다.

상기 고정 임피던스 소자(3040a, 3040b, 3040c)는 저항(resistor) 또는 저항과 인덕터(inductor)의 조합으로 이뤄질 수 있으며, 위상 차이와 무관하게 미리 각각의 임피던스 값이 설정될 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)에 포함된 고정 임피던스 소자(3040a, 3040b, 3040c)가 상호 동일한 임피던스 값을 갖도록 구성되고, 각각 서로 다른 커패시터 값을 갖는 커패시터(3020a, 3020b, 3020c)를 상기 고정 임피던스 소자(3040a, 3040b, 3040c)와 연결하여 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)가 서로 다른 임피던스 값을 갖도록 구성되며, 상기 각각의 커패시터 값에 의해 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 상호 일정한 위상 차이를 갖게 된다.

본 실시예에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 커패시터(3020a, 3020b, 3020c)와 고정 임피던스 소자(3040a, 3040b, 3040c)가 직렬 연결을 이루는 것으로 표현하였으나, 병렬 연결로 이뤄질 수도 있으며, 상기 위상 차이의 제어를 위해서 서로 다른 인덕터 값을 갖는 인덕터로 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)가 구성될 수도 있다.

한편, 상기 커패시터(3020a, 3020b, 3020c)는 각각 가변 커패시터로 이뤄질 수 있으며, 이 경우 상기 제어부(2000)는 각각의 가변 커패시터를 제어하여 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)가 서로 다른 임피던스 값을 갖도록 제어할 수 있다. 상기 각각의 가변 커패시터 값의 조절에 의해 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 상호 일정한 위상 차이를 갖게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치에서 각각의 감지 스트립 사이의 전계 중첩 모식도이다.

2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 미리 설정된 횡방향 간격을 유지하면서 배치되고, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 미리 설정된 위상 차이가 발생되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 전계 중첩이 이뤄지고, 웨더스트립(100)을 통해 물체(500)의 접근을 감지할 수 있는 감지 거리가 증가하게 된다.

이러한 감지 거리의 증가로 인해, 물체가 빠르게 이동하거나 도어가 닫히는 중에도 용이하게 물체 접근을 감지할 수 있다.

도 3의 (a) 내지 (c)는 발진 주파수의 주기에 따른 전계의 범위 변화를 간략하게 나타낸 것으로, 중첩된 전계의 최대 거리(범위)가 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의한 각각의 전계의 거리(범위)에 비해 증가되었음을 알 수 있다.

예를 들어, 도 3의 (a)에서 좌측의 감지 스트립(116a)이 이루는 전계 a1이 가장 크고, 중간의 감지 스트립(116b)이 이루는 전계 b1, 우측의 감지 스트립(116c)이 이루는 전계 c1 순으로 크기가 작아지며, 이를 합성한 전계 a1+b1+c1은 각각의 전계를 포함하면서 중첩된 부분에서 더욱 증가된 전계를 보여준다.

이러한 전계의 크기의 차이는, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 인가되는 파형이 정현파인 경우, 동일한 파형에서도 위상 차이에 따라 진폭의 차이가 발생하는 것을 통해 이해될 수 있다.

도 3은 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 발생되는 전계의 중첩에 관한 이해를 돕기 위해 작성된 모식도로서, 각각의 전계의 표현이 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 생성되는 전계의 형태를 한정하는 것은 아니다.

본 실시예의 물체 접근 감지 장치는, 기본적으로 차량의 도어가 열려 있는 상태(감지 모드)에서 웨더스트립(100) 인근의 감지 공간에 물체(5000)가 근접했는지 여부를 감지한다. 이를 위해 차량 도어가 열려진 상태인 것을 공지의 도어 개방 감지 센서(미도시)가 감지하면 감지 모드로 전환하고, 감지 스트립의 정전용량 변화 시에 물체가 근접한 것으로 감지할 수 있다. 도어 개방 감지 센서(미도시)가 도어 폐쇄 상태로 감지하면 감지 모드를 해제하게 된다. 차량 도어는 자동 도어, 수동 도어 모두 적용 가능하다.

다른예로, 본 실시예의 물체 접근 감지 장치는, 차량의 도어가 닫히는 과정에서 물체 근접을 감지할 수도 있다.

이 경우, 상기 제어부(2000)는, 차량의 도어가 정상적으로 닫히는 과정에서의 정전용량 변화에 따른 센싱신호를 기준신호로 기억하고, 차량 도어의 폐쇄시의 센싱신호와 상기 기준신호의 편차가 오차범위 이상 벗어난 경우에 웨더스트립(100)에 물체가 근접한 것으로 판단하게 된다. 정전용량 변화에 따른 센싱신호는 예를 들어, 신호 변화 패턴의 형태로 기억될 수 있다.

예를 들어, 상기 기설정된 기준신호는 차량 도어가 정상적으로 닫히는 과정에서 발생하는 상기 가변용량 다이오드(1410)에 인가되는 주파수조정용 전압변화가 될 수 있다.

즉, 차량 도어가 정상적으로 닫히는 과정에서 상기 가변용량 다이오드(1410)에 인가되는 주파수조정용 전압변화를 기준신호로서 MCU(2500)에서 기억하며, 도어의 실제 개폐 시에 상기 가변용량 다이오드(1410)에 인가되는 주파수조정용 전압변화와 상기 기준신호 패턴 상호 간의 편차가 오차범위 이상 벗어난 경우에 물체가 웨더스트립(10)의 감지 공간 내에 있다고 판단할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도이다.

본 실시예의 웨더스트립(100)에서, 2 이상의 감지 스트립(216a, 216b, 216c)은 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 상기 결합부(212)에 내설된다.

이러한 구성은 각각의 감지 스트립(216a, 216b, 216c)을 상기 차단부(214)의 중공형 단면의 결합부 측에 내설하는 경우와 유사하며, 차단부(214)에 각각의 감지 스트립이 내설되는 경우에 비해 각각의 감지 스트립(216a, 216b, 216c)이 설치되는 부위가 도어 개폐에 따른 변형이나 외력을 상대적으로 덜 받으므로 내구성이 우수하고 고장 등이 잘 발생되지 않는다는 장점이 있다.

또한, 본 실시예의 각각의 감지 스트립(216a, 216b, 216c)이 각각 형성하는 전계의 상호 중첩에 의해 물체(5000)의 감지 거리가 증가하므로, 상기 결합부(212)에 각각의 감지 스트립(216a, 216b, 216c)이 내설되더라도 상기 차단부(214)의 차단 측(도어와 차체가 맞닿는 측)에 하나의 감지 스트립이 내설되는 경우와 유사하게(또는 그 이상으로) 감지의 민감도나 감지 공간 확장할 수 있다는 장점이 있다.

도 4의 구성에서, 상기 각각의 감지 스트립(216a, 216b, 216c)은 (+) 전극을 형성하고, 상기 프레임(F)은 접지 또는 (-) 전극을 형성한다.

도 4의 미설명 부호 중 도 1과 동일 또는 유사한 기능을 제공하는 구성요소는 도 1과 동일한 부호의 맨 앞 '1' 대신에 '2'로 치환하여 표기하였다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도이다.

본 실시예의 웨더스트립(100)에서, 상기 차단부(314)는 중공형의 단면 형태를 가지며, 상기 각각의 감지 스트립으로 이뤄진 각각의 제1 전극 스트립(316a, 316b, 316c)은 상기 중공형 단면에 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 내설된다.

도 5의 경우, 상술한 도 1과 유사하게 각각의 제1 전극 스트립(316a, 316b, 316c)은 상기 중공형 단면의 차단 측(도어와 차체가 맞닿는 측)에 내설되는데, 반드시 이러한 위치로 한정되는 것은 아니다.

이때, 상기 요홈을 둘러싸는 "U" 자 단면 형태로 형성된 제2 전극 스트립(318)이 상기 결합부(312)에 더욱 내설된다.

이러한 구성에서, 상기 제1 전극 스트립(316a, 316b, 316c)은 각각 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립(318)은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성된다.

상기 제2 전극 스트립(318)은 상기 요홈(312a)에 삽입된 상기 프레임(F)의 단부에 이탈 방지를 위한 탄성 가압력을 제공하도록 구성된다. 이를 위해 상기 제2 전극 스트립(318)은 탄성력에 의해 프레임(F) 측에 가압 기능을 제공할 수 있는 금속 소재의 판재를 "U"자 단면 형태로 절곡 가공하여 형성될 수 있다.

정전용량 센서의 전극 구성에 있어서, 도 1 또는 도 4의 실시예와 같이 접지 전극((-) 전극)을 차체 또는 도어의 프레임(F)을 이용할 수도 있지만, 차체 또는 도어는 차량의 운행 과정에서 파손이나 변형이 발생할 수도 있으므로, 이러한 경우 당초 설정된 정전용량 조건에 변화나 오류가 발생할 수도 있다. (+) 전극과 (-) 전극을 모두 본 실시예와 같이 웨더스트립(100) 내에 별도의 전극 스트립으로 형성하게 되면, 정전용량 조건에 변화나 오류가 발생하는 상황을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상기 감지부(1100)는 상기 제1 전극 스트립(316a, 316b, 316c)과 상기 제2 전극 스트립(318)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

도 5의 미설명 부호 중 도 1과 동일 또는 유사한 기능을 제공하는 구성요소는 도 1과 동일한 부호의 맨 앞 '1' 대신에 '3'으로 치환하여 표기하였다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도, 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도, 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립이 차체 또는 도어의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 단면 모식도이다.

본 발명의 웨더스트립(100)은 설치 위치나 용도에 따라 도 1, 도 4 및 도 5에 예시된 위치에 차단부(114, 214, 314)가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 구조는 일반적인 차량 측면 도어에 적합한 형태로 볼 수 있다.

변형예로서, 도 6 내지 도 8에 예시된 바와 같은 위치에 차단부(414, 514, 614)의 위치가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 구조는 일반적인 차량 트렁크 도어 또는 해치백 도어에 적합한 형태로 볼 수 있다. 이러한 구성을 취하는 경우, 도 6 내지 도 8에 S로 예시된 방향으로 물체 감지를 위한 전계가 형성된다.

도 6의 미설명 부호 중 도 1과 동일 또는 유사한 기능을 제공하는 구성요소는 도 1과 동일한 부호의 맨 앞 '1' 대신에 '4'로 치환하여 표기하였다. 도 7의 미설명 부호 중 도 1과 동일 또는 유사한 기능을 제공하는 구성요소는 도 1과 동일한 부호의 맨 앞 '1' 대신에 '5'로 치환하여 표기하였다. 도 8의 미설명 부호 중 도 5와 동일 또는 유사한 기능을 제공하는 구성요소는 도 5와 동일한 부호의 맨 앞 '1' 대신에 '6'으로 치환하여 표기하였다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 물체 감지 장치는 웨더스트립(100)의 열화 감지 기능을 제공할 수 있다.

일예로, 상기 웨더스트립(100)의 차단부(114)가 중공형의 단면 형태를 가지고, 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 상기 중공형 단면의 차단 측에 내설된 상태에서, 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 정전용량값의 변화를 통해 웨더스트립(100)의 열화 감지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어, 웨더스트립(100)이 열화되는 경우 차단부(114)의 탄성 복원력이 약해지거나 손상이 발생되어 차량의 개방 상태에서 상기 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F) 사이의 거리(d)가 변경될 수 있다(도 1 참고).

이때 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 정전용량값이 변화되며, 상기 제어부(2000)는, 차량의 개방 상태에서 감지되는 정전용량값의 변화가 물체(5000)의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위를 벗어난 것으로 판단한 경우, 상기 웨더스트립(100)에 열화가 발생한 것으로 판단하여 열화 감지 신호를 생성한다.

본 실시예의 웨더스트립(100)의 구성상, 물체(5000)의 접근에 의한 정전용량값의 변화와 웨더스트립(100)의 열화에 의한 정전용량값의 변화는 상이한 특징을 갖는다.

예를 들어, 물체(5000)의 접근에 의한 정전용량값의 변화는 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F)이 이루는 전기장의 외부 영역에 형성되는 외부 전계에서 이뤄지는 것이므로 변화 범위가 상대적으로 작다. 이에 반해, 웨더스트립(100)의 열화에 의한 정전용량값의 변화는 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F)이 이루는 전기장 내부에서 형성되는 내부 전계에서 이뤄지는 것이므로, 작은 거리(d) 변화에도 그 변화 범위가 상대적으로 크다.

따라서, 상기 물체(5000)의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위는 웨더스트립(100)의 열화에 따라 상기 감지 스트립(116a, 116b, 116c)과 프레임(F) 사이의 거리(d)가 변경되어 발생되는 정전용량값의 변화 범위에 비해 상대적으로 작은 값을 가지므로, 센싱부(1000)에서 감지되는 정전용량값의 변화 정도를 구분하여 판단하면 제어부(2000)에서 열화 여부 판단이 이뤄질 수 있다.

상기 물체(5000)의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위는 미리 설정된다.

일예로, 상기 물체(5000)의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위는 사용자의 입력에 의해 특정값으로 범위가 설정될 수 있으며, 다른 예로, 물체(5000) 접근에 따라 변화되는 실제 정전용량값 데이터를 측정하여 그 범위가 설정될 수도 있다.

상기 열화 감지 신호는 경보부(1800)를 통해 사용자에게 전달되며, 사용자는 이를 통해 상기 웨더스트립(100)에 열화가 발생된 것을 확인하고 웨더스트립(100)을 교체(또는 수리)함으로써 웨더스트립(100)에 발생된 문제를 용이하게 해결할 수 있다.

상술한 도 1의 실시예는, 웨더스트립(100)의 차단부(114)가 중공형의 단면 형태를 가지고, 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)이 상기 중공형 단면의 차단 측에 내설된 구성을 갖는 도 5, 도 6 및 도 8과 같은 실시예에서도 적용 가능하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100: 웨더스트립 112: 결합부
112a: 요홈 114: 차단부
116a, 116b, 116c: 감지 스트립
F: 차량의 차체 또는 도어의 프레임
1000: 센싱부 1100: 감지부
2000: 제어부 4000: 사용자 단말기
5000: 물체

Claims

차량의 차체 또는 도어의 프레임(F)에 결합되는 웨더스트립(100)으로서,
길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 프레임(F)의 단부가 삽입되는 요홈(112a)이 형성된 결합부(112);
길이 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 요홈(112a)의 타측에서 상기 결합부(112)와 일체로 결합 형성되고, 차체와 도어의 상호 밀착 시에 가압 변형되어 공기 흐름에 대한 차단 상태를 제공하는 차단부(114); 및
길이 방향을 따라 상호 간격을 유지하며 평행하게 연장된 형태로 상기 결합부(112) 및 차단부(114) 중 적어도 어느 하나에 내설되고, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하여 물체의 접근을 감지할 수 있도록 하는 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c);을 포함하여 구성되며,
위상제어수단(3000)에 의해 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 위상 차이가 발생하여 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립.
제1항에 있어서,
상기 차단부(114)는 중공형의 단면 형태를 가지며,
상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 상기 중공형 단면에 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 내설되는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립.
제1항에 있어서,
상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 상기 결합부(112)에 내설되는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 (+) 전극을 형성하고, 상기 프레임(F)은 접지 또는 (-) 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립.
제1항에 있어서,
상기 차단부(114)는 중공형의 단면 형태를 가지며, 상기 각각의 감지 스트립으로 이뤄진 각각의 제1 전극 스트립(316a, 316b, 316c)은 상기 중공형 단면에 각각 미리 설정된 간격을 유지하며 내설되고,
상기 요홈(112a)을 둘러싸는 "U" 자 단면 형태로 형성된 제2 전극 스트립(318)이 상기 결합부(112)에 내설되는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립.
제5항에 있어서,
상기 제1 전극 스트립(316a, 316b, 316c)은 각각 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립(318)은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립.
제1항에 따른 물체 접근 감지 기능을 갖는 웨더스트립(100)을 이용하여 물체의 접근을 감지하는 장치로서,
차량의 차체 또는 도어의 프레임(F)에 결합되는 상기 웨더스트립(100);
웨더스트립(100)에 내설된 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부(1000);
상기 웨더스트립(100)과 상기 센싱부(1000) 사이에 설치되며, 상기 웨더스트립(100)에 인가되는 전원 파형의 위상을 제어하여 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 위상 차이가 발생하도록 하며, 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 상기 센싱부(1000)가 상기 정전용량값의 변화를 감지하도록 하는 위상제어부(3000); 및
상기 센싱부(1000)에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하며, 물체가 근접한 것으로 판단한 경우 물체의 감지를 알리는 감지 신호를 생성하는 제어부(2000);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
제7항에 있어서,
상기 위상제어부(3000)는 2 이상의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)로 이뤄지며, 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)가 상기 2 이상의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 각각 연결되어 상기 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c)에 인가되는 전원 파형의 위상을 각각 제어하여 각각의 감지 스트립(116a, 116b, 116c) 사이에 미리 설정된 위상 차이가 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
제8항에 있어서,
상기 각각의 위상제어요소(3010a, 3010b, 3010c)는 서로 다른 임피던스 값을 형성하는 임피던스 소자인 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
제7항에 있어서,
상기 센싱부(1000)는,
상기 감지 스트립(116a, 116b, 116c)의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기(1520)와,
상기 RF 발진기(1520)에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기(1520)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기(1520)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부(1420)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부(2000)는,
차량의 도어가 정상적으로 닫히는 과정에서의 정전용량 변화에 따른 센싱신호를 기준신호로 기억하고, 차량 도어의 폐쇄시의 센싱신호와 상기 기준신호의 편차가 오차범위 이상 벗어난 경우에 웨더스트립(100)에 물체가 근접한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
제7항에 있어서,
상기 웨더스트립(100)의 차단부(114)는 중공형의 단면 형태를 가지고, 상기 감지 스트립(116a, 116b, 116c)은 상기 중공형 단면의 차단 측에 내설되며,
상기 제어부(2000)는, 차량의 개방 상태에서 감지되는 정전용량값의 변화가 물체의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위를 벗어난 것으로 판단한 경우, 상기 웨더스트립(100)에 열화가 발생한 것으로 판단하여 열화 감지 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
제12항에 있어서,
상기 물체의 접근에 의한 정전용량값의 변화 범위는 미리 설정된 것임을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.