KR19980033312A - 피에조일렉트릭 케이블 및 이를 이용한 와이어 하니스 - Google Patents

피에조일렉트릭 케이블 및 이를 이용한 와이어 하니스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서로서 작용해야할 개소 이외에서는 노이즈가 실리지 않고 접속의 신뢰성이 높은 저 코스트의 피에조 케이블 및 이를 이용한 와이어 하니스를 제공한다.
동축형의 피에조 케이블(10)은 중심도체 및 외측도체간에 압전재료층을 갖는다. 압전재료층은 예를 들어, 자동차의 창틀(2)을 따라서 영역(20)에 있어서는 분극해서 압전성을 나타내나 센서로서 작용시키고 싶지 않는 영역(22)에 있어서는 분극하지않고 있으므로 압전성을 나타내지 않는다. 따라서, 영역(22)에 있어서 위신호(노이즈)는 실리지 않는다.

Description

피에조일렉트릭 케이블 및 이를 이용한 와이어 하니스
본 발명은 피에조일렉트릭 케이블(piezoelectric cable : 이하 피에조 케이블이라 칭함) 및 이를 이용한 와이어 하니스, 특히 자동차의 파워 윈도우 등에 부착되는 압력센서에 적합한 피에조 케이블 및 그를 이용한 하니스에 관한 것이다.
자동차의 파워 윈도우, 전동 썬 루프 등의 전동창에 있어서는 창과 창틀과의 사이에 손가락 등의 이물이 끼는 경우, 그 이물을 검지해서 창을 구동하는 모터를 정지 또는 역회전시키는 안전장치를 설치하는 것이 바람직하다. 이물을 검지하는 방법으로서 이물이 끼여들 때에 변화하는 모터의 토오크를 검지하는 간접 검지법과 창틀에 설치된 센서에 의해서 이물의 유무를 검지하는 직접 검지법이 있다. 간접 검지법은 응답속도가 느린 등의 문제가 있으므로 FMVSS(미국연방안전기준) 118항에서는 직접 검지법을 채용하고 있다. 이물을 직접 검지하는 압력(또는 충격) 센서의 예로서 미소한 간격을 통해서 마주보는 한 쌍의 전극으로 되는 테이프 형태의 메카니컬(mechanical) 스위치, 피에조 케이블 등이 제안되어 있다. 이중에서 메카니컬 스위치는 창과 창틀 사이에 이물이 비스듬히 삽입되었을 때 이물의 검지가 행하여 지지 않는 경우가 있다. 이에 대해서 피에조 케이블은 특개소 61-226679호 공보에서 개시된 바와 같이 그 지향성이 동일(360°)하므로 이물의 삽입각도에 영향됨이 없이 검지 될 수 있고, 또 동축구조를 가지므로서 외부로부터의 전자 노이즈에 대해서도 강하다.
상술한 특개소 61-226679호 공보에서는 피에조 케이블을 사용하는 와이어 하니스(wire harness)의 구체적인 예는 명기되어 있지 않다. 실제의 와이어 하니스의 형태는 도 3에 도시된 바와 같이 자동차의 도어(1)의 창틀(2)에 따라서 및 이 창틀(2)로부터 도어(1)의 하부 또는 자동차 바디(도시되지 않음)에 수용된 모터 제어부 (3)에 이르기까지 피에조 케이블(4)을 연출(延出)하는 형태가, 도 4에 도시되는 바와 같이, 창틀(2)에 따라서 배치되는 피에조 케이블(4')의 단부에 컨넥터(5)를 부착하고 모터 제어부(3) 및 컨넥터(5)의 사이를 양단에 컨넥터(6, 7)가 설치된 다른 와이어 하니스(8)로 상호 접속하는 형태의 어느 쪽이라고 생각된다.
그러나, 도 3에 도시된 예의 경우, 도어(1)의 하부에 있어서 피에조 케이블 (4)에 늘어남이 생기면 자동차의 진동 등에 의해서 위신호(노이즈)가 실리는 문제가 있다. 이 늘어남을 모두 없애기 위해서는 피에조 케이블(4)을 견고하게 고정하면 노이즈의 문제는 해결되지만 케이블(4)의 고정에도 여분의 코스트가 발생하게 된다.
그리고, 도 4에 도시된 예의 경우, 센서로서 작용해야할 창틀(2) 이외의 장소에서 위신호가 실리지는 않으나 컨넥터(6, 7)의 부가로서 접속점의 수가 증가하므로 접속의 신뢰성을 저하시킬 뿐만 아니라 부가 하니스(8)에 의해서 부품 및 조립코스트가 상승한다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 센서로서 작용해야할 장소 이외에서는 노이즈가 실리지 않으며, 접속의 신뢰성이 높은 저 코스트의 피에조 케이블 및 그를 이용한 와이어 하니스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 피에조 케이블은 중심도체, 압전재료층, 외측 도체 및 외피가 중심으로부터 외측을 향해서 차례로 동축상으로 배치된 피에조 케이블에 있어서, 이 피에조 케이블의 길이방향을 따라서 압전영역 및 비압전영역을 서로 인접시켜서 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 피에조 케이블은 중심도체, 압전재료층, 외측 도체 및 외피가 중심으로부터 외측을 향해서 차례로 동축형태로 배치된 피에조 케이블에 있어서, 상기 압전재료층을 상기 피에조 케이블의 길이방향을 따라서 서로 인접하는 분극 영역 및 비분극 영역으로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 와이어 하니스는 청구항 1 또는 청구항 2의 피에조 케이블의 비전압 영역 또는 비분극 영역의 단부에 전기 컨넥터를 부착한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 피에조 케이블의 실시형태를 나타내는 일부 단면을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 와이어 하니스를 도시한 설명도.
도 3은 종래의 와이어 하니스의 응용예를 도시한 도면.
도 4는 종래의 다른 와이어 하니스의 응용예를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 기호설명 *
10 : 피에조 케이블 12 : 중심도체
14 : 압전재료층 16 : 외측 도체
18 : 외피 20 : 압전(분극)영역
22 : 비압전(비분극)영역
40 : 전기 컨넥터
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 피에조 케이블의 한 실시형태를 도시하는 부분 단면도, 도 2는 도 1의 피에조 케이블을 사용한 본 발명의 와이어 하니스의 사시도이다.
도 1에 있어서, 피에조 케이블(10)은 중심으로부터 외측을 향하여 차례로 동축 형태로 배치된 중심도체(12), 압전 재료층(14), 외측 도체(16) 및 외피(18)로 구성된다. 이들 요소의 재료는 기본적으로 종래와 동일이다. 즉, 중심도체(12)는 동(銅) 등의 도전체이며, 압전재료층(14)은 내열성을 고려하면 폴리부화비리덴(PVDF)의 공중합체(共重合體)가 바람직하다. 그리고, 외피 도체(16)는 동(銅) 등의 도전체의 편조(編組) 또는 횡권선(橫卷線)이며, 외피(18)는 염화비닐(PVC) 폴리우레탄 등의 절연재이다. 본 발명의 피에조 케이블(10)이 종래의 것과 상이한 것은 케이블의 전 길이에 걸쳐서 균일하게 압전성을 가지는 것이 아니고 전장방향에 따라서 서로 인접하는 압전영역(20) 및 비압전영역(22)을 가진다는 점이다. 즉, 도 1의 파선으로 표시되는 중간점(24)을 경계로 하여 압전영역(20) 및 비압전영역(22)이 인접하는 것이다. 이 때문에 압전영역(20)에 압력, 충격 등을 가하는 경우에는 중심도체(12) 및 외측도체(16)간에 펄스 전압이 발생하나 비압전영역(22)에 압력 등을 가해도 펄스 전압은 발생하지 않는다.
이와 같은 특성을 가지는 피에조 케이블(10)을 얻기 위해서는 압전재료층(14)등에 압전성을 필요로 하는 영역에만 즉, 소정의 압전영역(20)에만 강력한 전장(電場)을 인가해서 압전영역의 압전재료(14)만을 분극(poling)시킨다. 그리고, 완성후의 피에조 케이블(10)의 압전영역(20)을 분극시키는 것은 어려우므로 압전재료층 (14)상에 외측 도체(16)를 형성하는 공정에 앞서서 압전영역(20)의 압전재료를 분극시킨다. 그리고, 다수의 소정길이의 피에조 케이블(10)의 압전재료층(14)을 개별적으로 분극시키는 것은 비효율적이므로 중심에 중심도체(12)를 가지는 1 본(本)의 연속한 압전재료층(14)을 소정간격을 두고 단속적으로 분극시키고, 그 압전재료층 (14)상에 외측도체(16) 및 외피(18)를 덮어서 1 본의 피에조 케이블을 작성하며, 이 케이블을 소정위치로 절단하면 된다. 이 경우, 분극한 압전재료의 영역 또는 비분극의 압전재료의 영역에 대응하는 외피(18)상에 마킹을 하면 후속 공정에 있어서 편리하다.
도 2에 있어서, 와이어 하니스(30)는 압전영역(20)과 비압전영역(22)이 인접하며 또 연속한 피에조 케이블(10)과 비압전영역(22)의 일단에 접속된 전기 컨넥터 (40)로 이루어진다. 전기 컨넥터(40)는 두 개의 콘택트 수용실(44, 46)을 가지는 절연 하우징(42) 및 2본의 콘택트(도시되지 않음)로 되는 공지의 컨넥터이다. 2본의 콘택트는 피에조 케이블(10)의 중심도체(12) 및 외측도체(16)에 각각 접속된다. 그리고, 전기 컨넥터(40)는 공지의 동축 컨넥터 또는 실드 컨넥터라도 좋으며, 피에조 케이블(10)로부터 신호를 처리하는 임피던스 변환회로, 증폭회로, 비교회로, A/D 변환회로 등의 회로가 내장된 컨넥터로 해도 된다. 이러한 회로를 내장한 컨넥터의 경우에는 후술하는 컨트롤 박스(50)에 있어서 회로의 간소화, 소형화의 이점이 있다. 자동차의 도어(1)의 하방 또는 자동차 본체에 수용되는 컨트롤 박스(50)는 피에조 케이블(10)로부터 신호를 처리하여 창을 개폐하는 모터(도시되지 않음) 에 신호를 보내기 위한 것이며, 전기 컨넥터(40)와 감합되는 컨넥터부(52)를 가진다.
전술한 바와 같이, 피에조 케이블(10)은 그 길이에 걸쳐서 중심도체(12) 및 외부도체(16)가 동축구조를 취하므로 외부로부터의 전자(電磁) 노이즈의 영향을 받기 어렵다. 그리고, 피에조 케이블(10)중 센서로서 작용해서는 아니될 부분은 비압전 또는 비분극 영역(22)이므로 이 영역에 있어서는 위신호(노이즈)가 발생하지 않는다. 그리고 피에조 케이블(10)을 창틀(2)에 부착하는 경우에는 케이블(10)내에 물 등이 침입하지 않도록 적어도 압전 또는 분극영역(22)의 주위에 예를 들어 고무제 웨더스트립(weather strip : 30)을 설치할 필요가 있다.
이상에서 본 발명의 가장 바람직한 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 필요에 의해서 여러 가지 변형, 변경이 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 검지하고자 하는 2개소가 떨어져 있는 경우에 2개의 압전 또는 분극 영역 및 2개의 비압전 또는 비분극 영역을 케이블의 축방향을 따라서 번갈아 배치한 1본의 피에조 케이블을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 본 발명의 피에조 케이블 및 와이어 하니스의 응용분야는 자동차의 전동창뿐만 아니라 센서부와 컨트롤부가 떨어져 있는 모든 분야에 응용 가능하다. 예를 들어, 도로에 센서부를 매설하여 차량의 통과를 검지하는 센서(traffic sensor), 자동 도어의 플로어 매트에 내장되어 사람 또는 물체의 유무를 검지하는 센서 또는 의료용 매트의 매트리스에 내장되어 환자의 유무를 검지하는 센서 등에 응용할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 1본의 동축구조를 가지는 피에조 케이블에 압전 또는 분극영역과 비압전 또는 비분극 영역이 연속해있으므로 외부로부터의 전자(電磁)적인 노이즈에 강할 뿐만 아니라 센서로서 작용시키고 싶지 않는 영역에서는 진동 등에 의한 노이즈가 실리지 않는다는 이점이 있다. 그리고, 단일의 피에조 케이블이므로 접속의 신뢰성이 높음과 동시에 생산 코스트를 낮게 할 수가 있다는 이점도 있다.

Claims (4)

  1. 중심도체, 압전재료층, 외측도체 및 외피가 중심으로부터 외측으로 차례로 동축 형태로 배치된 피에조일렉트릭 케이블에 있어서,
    상기 피에조일렉트릭 케이블의 방향에 따라서 압전영역 및 비압전영역을 선택적으로 형성한 것을 특징으로 하는 피에조일렉트릭 케이블.
  2. 상기 압전영역 및 비압전영역은 상기 압전재료층을 각각 선택적으로 분극 및 비분극하여 형성하는 것을 특징으로 하는 청구항 1의 피에조일렉트릭 케이블.
  3. 자동차의 파워 윈도우의 압력센서에 사용하며 상기 압전영역을 상기 파워 윈도우의 압력검출부에 대응해서 형성하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2의 피에조일렉트릭 케이블.
  4. 중심도체, 압전재료층, 외측도체 및 외피가 중심으로부터 외측을 향해서 차례로 동축 형태로 배치되어 길이방향에 따라서 상기 압전재료층을 선택적으로 분극 및 비분극한 압전영역 및 비압전영역을 포함하여 연속한 일체의 피에조일렉트릭 케이블과,
    상기 피에조일렉트릭 케이블의 일단에 접속된 컨넥터를 구비한 피에조일렉트릭 케이블을 이용한 와이어 하니스.
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