KR20010042475A - 레인 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파(광파)를 위해 하나 이상의 발광기와 하나 이상의 수광기를 포함하는 측정 영역을 구비한 자동차용 레인 센서에 관한 것이다. 윈드실드는 하나 이상의 상기 발광기와 하나 이상의 상기 수광기 사이에 파 전파(wave propagation)에 영향을 주는 상기 측정 영역에 배열된다. 상기 파 전파는 상기 수광기에 의해 감지된 출력 신호가 상기 윈드실드가 특히 강수로 덮힐 때 변하는 방식으로 영향을 받는다. 본 발명에 따라서 상기 레인 센서(4)의 광학적 및 전자적 소자는 하우징(6) 안에 설치되고, 광유도체(10)가 하우징(6)의 덮개를 형성한다.

Description

레인 센서{Rain sensor}

윈드실드 와이퍼의 제어가 종래의 피트먼 암에 의해 이루어질뿐만 아니라 부가적으로 광학식 레인 센서에 의해서도 이루어지는 자동차의 윈드실드용 윈드실드 와이핑 장치가 공지되어 있다. 상기 광학식 레인 센서는 일반적으로 광원을 가지며, 상기 광원의 전자(電磁)빔은 상기 윈드실드의 습기층(humidity covering)에 따라 다르게 반사를 한다. 반사되는 양(reflected share)은 포토 엘리먼트에 의해 검출되므로, 상기 습기층에 상응하는 상기 레인 센서의 출력 신호가 제공될 수 있다. 상기 출력 신호는 그와 같이 평가되어 상기 윈드실드 와이퍼의 제어를 위해 이용되어, 스위칭 온뿐만 아니라 와이퍼 속도 역시 측정되는 비의 양에 따라서 변하게 된다.

종래의 레인 센서는 일반적으로 상기 윈드실드의 안쪽에, 바람직하게는 내부 백미러 뒤에 설치된다. 고정하기 위해 예를 들어 금속 풋(metallic foot)이 접착된다. 그 외에도, 특히 상기 윈드실드에 연결되고 나중에 상기 레인 센서 하우징이 프레스되어 들어가는 부가의 프레임을 이용한 고정 역시 공지되어 있다.

본 발명은 제 1 항의 전제부에 언급한 특징을 가지는 레인 센서에 관한 것이다.

본 발명은 하기에서 첨부한 도면을 이용해 실시예를 통해 상술된다.

도 1a 는 본 발명에 따른 레인 센서의 개략적인 측면도,

도 1b 는 도 1에 상응하는 레인 센서의 개략적인 평면도,

도 2 는 본 발명에 따른 레인 센서의 개략적인 분해 단면도,

도 3 은 광유도체의 사시도.

제 1 항에 언급한 특징을 갖는 본 발명의 레인 센서가 가지는 장점으로는 실제로 3개의 개별 부재만이 그의 구성에 필요하다는 것이다. 상기 레인 센서는 실제로 뒤에 연결된 평가 유니트와의 연결을 위해 상기 전기선이 상기 하우징으로부터 인출되는 하우징, PCB 또는 전기 회로 및 바람직하게는 모든 필요한 광학 렌즈 구조체를 이용하는 광유도체로 구성된다. 그 때문에 저렴하고 매우 콤팩트하며 간단하게 장착될 수 있는 레인 센서가 제공될 수 있다. 특히 바람직하게는 양쪽에서 자동으로 접착되는 투명 필름에 의해, 상기 레인 센서의 간단한 장착이 이루어질 수 있으며, 그의 광학적 특성이 침해되지 않는다. 그 외에도 상기 레인 센서의 장착 단계가 적어지므로, 이것은 경제적으로 대량 생산될 수 있다.

필요한 모든 전자적 및 광전자적 소자를 공동의 전기 회로에, 바람직하게는 SMD(Surface Mounted Device)-기술로 장착하여, 매우 콤팩트한 센서가 실현될 수 있으며, 그 외에도 상기 센서는 자동차에 아무런 문제없이 장착될 수 있다. 그러므로 그런 종류의 레인 센서는 종래의 레인 센서보다 확실히 더 콤팩트하게 실시될 수 있으며 예를 들어 내부 백미러 뒤에 윈드실드의 내측에 장착될 수 있다.

본 발명의 선호되는 구성에서 상기 광유도체는 동시에 상기 센서 하우징의 커버를 형성하며 상기 커버와 함께 완전한 일렉트로닉 하우징(electronics housing)을 형성한다. 그 연결은 클립 동작을 통해 보장되는 것이 유리하다. 그와 동시에 상기 투명한 접착 필름의 외부 접착 측면에 제거가능한 보호 필름이 이송 시에 기계적인 손상으로부터 광유도체를 보호한다. 매우 콤팩트한 구성 때문에 자동차 제조업자는 그런 종류의 레인 센서의 구매자로서 간단하고 빠르며 그 결과 매우 경제적이며 그 외에도 아무런 문제없이 자동 장착을 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 레인 센서의 출력 신호는 윈드실드 와이핑 장치 및/또는 자동차 조명 장치의 제어를 위해 이용되는 것이 유리하다. 그러므로 예를 들어 더 강한 강우에서 또는 안개에서는 부가의 안개 헤드라이트를 자동적으로 켜는 것이 중요하다.

본 발명의 선호되는 구성에서 상기 레인 센서 외에 부가적으로 밝기 센서(brightness sensor)가 주위 빛(ambient light)을 위해 장착되고 일광(daylight)으로부터 영향을 받는 신호를 전송하며 그에 상응하게 상대적으로 넓고 위를 향해 있는, 입사광을 위한 원추형 개구를 갖는다. 그 외에도, 상기 밝기 센서는 그러나 인공광에서가 아니라 태양광에서의 성분(share)처럼 자외선 광 성분을 감지한다. 예를 들어 터널 통과 시에 상당한 인공광을 통한 잘못된 트리거가 회피될 수 있다.

입사광의 포커싱은 광유도체를 통해 이루어지는 것이 유리하며, 그와 동시에 상기 광유도체는 상기 센서 하우징을 위한 밑판으로서 기능한다. 그러한 광유도체는 예를 들어 PMMA와 같은 플라스틱으로 사출 성형 공정을 통해 제조되며, 간단하게 볼록 렌즈와 같은 광학 구조가 성형 공정에서 이용될 수 있다. 레인 센서 기능을 위한 적외선 광의 이용 시에 흑색의 PMMA로 상기 광유도체를 제조하고 상기 대기광 센서를 위한 광 통과부만은 밝은 플라스틱으로 이루어지는 것이 유리하다. 이는 예를 들어 소위 2색 사출 성형 공정에서의 처리를 통해 또는 콤비네이션을 통해서도 예를 들어 단색의 2개의 플라스틱의 접착 또는 웰딩을 통해 실현될 수 있다.

본 발명의 유리한 그 외의 다른 구성은 종속항에 언급한 나머지 특징으로부터 도출된다.

도 1a에는 자동차의 윈드실드(2) 안쪽에 고정되는 본 발명의 레인 센서(4)의개략적인 측면도가 도시되어 있다. 상기 윈드실드(2) 뒤에 있는 레인 센서(4)의 장착은 예를 들어 여기에 도시되지 않은 내부 백미러에서 접착을 통해 이루어질 수 있다. 상기 백미러 뒤에 설치할 때 운전자에게는 부가의 시야 장애가 발생하지 않는다. 상기 레인 센서(4)의 전자식 및 광전자식 소자는 내부를 향해, 즉 승객실 쪽으로 광불투과성인 하우징에 의해 에워싸여 있다. 상기 윈드실드(2)에 대한 면적(面的) 결합을 형성하는 하우징 하측은 광유도체(10)를 의미하며, 상기 광유도체 안에 상기 기능에 필요한 모든 광학 구조체(렌즈 구조체, 광유도 구조체 등)가 설치된다. 이는 예를 들어 적절한 광 통과성 플라스틱의 사출 성형 공정을 통해 이루어질 수 있다. 상기 윈드실드와 상기 레인 센서(4)의 기계적인 그리고 광학적인 커플링을 위해, 상기 광유도체(10)는 양측에서 자동 접착되는(self-adhesive) 투명한 접착 필름(36)에 의해 상기 윈드실드(2)에 연결된다.

도 1b에는 도 1a에 상응하는 레인 센서(4)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 이 경우 뒤에 연결되어 있는, 그러나 여기에 도시되어 있지 않은 평가 유니트와의 전기 접속을 위한 커넥터(38)가 파악된다. 상기 평가 유니트는 상기 레인 센서(4)에 의해 제공되는 신호를 이용해 윈드실드 와이핑 장치 및/또는 자동차 조명 장치를 가변적으로 제어할 수 있다. 상기 커넥터(38)는 실시예에 따라서 4개 또는 예를 들어 8개의 커넥터 핀을 가질 수 있으며, 이 커넥터 핀은 상기 하우징에 장착된 전기 회로 안으로 끼워져 거기에서 전기 접속의 형성을 위해 솔더링되거나 프레스될 수 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 레인 센서(4)의 개략적인 분해 단면도가 도시되어 있다. 도면에서 하향 개방된 포트(pot) 형상 하우징(6) 안에 있는 전기 회로(8)가 하우징(6) 안에 내부에 있는 단(14)에 대해 끼워질 수 있으며 예를 들어 SMD(Surface Mounted Device)-기술로 전기 및 광전자 소자가 상기 전기 회로에 장착될 수 있다. 상기 하우징(6) 안에 전기 회로(8)를 확실하게 고정하기 위해, 상기 전기 회로는, 끼울 때 환형 홈(Nut)(12)에 의해 프레스된 후, 하우징 안에 있는 단(14)과 접하게 된다. 상기 홈은 상기 전기 회로(8)를 고정하여 상기 전기 회로가 아래쪽으로 빠지는 것을 막는다. 그 외에도 하우징(6) 안으로 안쪽을 향해 있는 커넥터 핀(16)이 파악되며, 상기 커넥터 핀은 예를 들어 부분적인 솔더링 등을 이용해 상기 전기 회로(8)의 적절한 프린트 도체(printed conductor)에 연결된다. 도전성 압축 이음(compression joint)도 가능하다.

소자로서 예를 들어 상기 전기 회로(8)의 상측에 장착되는 발광 다이오드 또는 LED(15)가 필요하며, 상기 발광 다이오드는 방향성 라이트 빔(directed light beam)의 형태인 가시광선 또는 적외선 광을 송신한다. 상기 라이트 빔은 예각으로 상기 윈드실드(2)에 부딪치며 공기에 대한 외부 경계면의 굴절율 때문에 전반사되고 반사 성분으로서 거의 완전히 포토다이오드에 부딪치며, 상기 포토다이오드는 마찬가지로 상기 전기 회로(8)의 상측에 적절한 위치에 장착되어 있다. 상기 윈드실드(2) 외부에 있는 물방울이 상기 라이트 빔의 반사 지점에 위치하면, 공기에 대한 상기 윈드실드의 외부 경계면의 굴절율이 변하게 되므로, 상기 경계면에서의 라이트 빔은 전반사되지 않고 오히려, 외부로 유출되는 분산 성분이 발생하게 된다. 그 결과 약화된 전반사 성분의 신호는 상기 포토다이오드에 의해 검출되며 양적으로 평가되고 그 결과 자동차의 윈드실드(2) 외부에서 습기층(humidity veil)으로서 또는 비(rain)로서 검출된다.

상기 라이트 빔 또는 반사되는 성분의 원하는 포커싱은, 예를 들어 PMMA(polymethylmetachrylate)와 같이 사출 성형이 가능하고 투명도가 높은 플라스틱으로 이루어지는 적절하게 성형된 광유도체(10)를 통해 이루어지는 것이 합목적적이며, 상기 광유도체는 그와 동시에 상기 하우징(6)의 밑판을 형성하고 투명한 접착 필름(36)에 의해 상기 윈드실드(2)에 면적으로 결합한다. 바람직하게는 사출 성형 공정에서 적절한 성형을 통해, 상기 광유도체(10)는 몰딩된, 렌즈 형상의 구조체를 얻을 수 있으며, 상기 구조체는 상기 LED(15)에 의해 송신되는 라이트 및 상기 포토다이오드에 의해 검출되는 라이트 성분의 원하는 포커싱과 번들링(bundling)을 맡는다.

그 외에도 상기 전기 회로(8)에 대기광 센서(environmental light sensor)(22)가 배열되고, 상기 대기광 센서는 외부로부터 자동차의 윈드실드(2)를 통해 입사하는 대기광의 밝기를 검출하고 그것에 따라서 라이트를 자동적으로 제어하기 위한 또는 윈드실드 와이퍼의 제어에 대한 낮/밤-전환 스위칭을 위한 제어 신호를 발생시킨다. 상기 대기광 센서(22)가 자연적인 태양광에만 있는 일정한 UV-라이트 성분을 감지하므로, 밝게 비치는 터널 안에서 또는 강한 인공 광원이 있는 저로(underpass)에서 헤드라이트의 비의도적인 컷오프를 배제할 수 있다.

상기 레인 센서(4)를 위한 적외선 광의 이용 시에 상기 광유도체(10)는 예를 들어 흑색의 PMMA로 이루어지고 상기 대기광 센서(22)를 위한 작은 지점만이 투명한 소재로 이루어진다.

그 외에 상기 윈드실드(2)에 면적 결합을 하는 투명한 접착 필름(36)이 파악되며, 도 2에서 부가의 뗄수 있는 보호 필름(3)이 상기 투명한 접착 필름(36)에서 파악될 수 있다. 상기 보호 필름(3)의 제거 후에 상기 레인 센서(4)는 간단하게 상기 윈드실드(2)의 원하는 지점에 접착될 수 있다. 상기 보호 필름(3)은 이송, 장착 등의 동안 기계적인 손상으로부터 상기 광유도체(10) 및 접착 필름(26)의 보호에 이용된다.

도 4에는 상기 광유도체(10) 안에 사출 성형된 포커싱 구조체(볼록 렌즈)를 가지는 상기 광유도체의 사시도가 도시되어 있다. 외측 가장자리에 있는 각각의 긴 홈(19)이 파악되며, 상기 홈 안에 상기 하우징(6)의 적절한 웨브(18) 각각이 클립되고(도 2) 하측 개방된 하우징(6)과 하측의 하우징 커버를 형성하는 광유도체(10) 사이에 고정 접합 이음이 가능해진다.

Claims (19)

1. 전자파(광파)를 위한 하나 이상의 발광기와 하나 이상의 수광기를 가지는 측정 영역 안에 윈드실드가 배열되고 상기 측정 영역은 하나 이상의 발광기와 하나 이상의 수광기 사이에 파 전파에 영향을 주므로 상기 윈드실드가 강수로 덮힐 때 수광기가 감지한 출력 신호가 변하게 되는 자동차용 레인 센서에 있어서,

   상기 레인 센서(4)의 광학적 및 전자적 소자가 하우징(6) 안에 장착되고, 광유도체(10)가 상기 하우징(6)의 커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광유도체(10)가 상기 윈드실드(2)에 면적으로 연결되는 상기 센서 하우징의 밑판을 형성하는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 레인 센서(4)의 광학적 및 전자적 모든 소자는 SMD-기술로 공동의 전기 회로(8)에 장착되는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 레인 센서(4)는 뒤에 연결된 평가 유니트와의 전기 접속을 위해 통합형 커넥터(38)를 가지는 직육면체 형상의 센서 하우징(6) 안에 장착되는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 전기 회로(8)은 접촉핀에 의해 센서 하우징(6)에 있는 커넥터(38)에 연결되는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
6. 제 7 항에 있어서, 상기 레인 센서(4)는 상기 윈드실드 안쪽에 접착되는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
7. 제 6 항에 있어서, 양측에서 자동으로 접착되는 투명한 필름(36)이 윈드실드(2)와 상기 레인 센서(4)의 광유도체(10) 사이의 연결부로서 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 뒤에 연결된 평가 회로에 전송되는 상기 레인 센서(4)의 출력 신호가 상기 윈드실드(2)의 매 순간의 젖음 정도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
9. 제 8 항에 있어서, 윈드실드 와이핑 장치 및/또는 자동차 조명 장치는 상기 레인 센서(4)의 출력 신호에 따라서 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 발광기가 LED(15)인 것을 특징으로 하는 레인 센서.
11. 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 LED(15)에 의해 송신되는 광학 신호를 검출하는 제 1 의 수광기가 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 레인 센서.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 의 수광기로서 하나 이상의 대기광 센서(22)가 제공되는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 대기광 센서(22)가 주행 방향으로 경사져서 위를 향해 개방 방향을 가지는 약 40°의 개방각을 가지는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
14. 제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 대기광 센서(22)가 자외선 광, 특히 태양광을 감지하는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, IR-광의 이용 시에 상기 레인 센서 기능을 위한 상기 광유도체(10)가 흑색의 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 수광기(20)에 대해 투명한 (맑은) 플라스틱으로 이루어지는 광유도체(10)에 광학 영역이 제공되는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광유도체(10)가 2색-사출 성형 방법으로 플라스틱 부품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광유도체(10)가 2개의 단색의 플라스틱의 조합을 통해 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 레인 센서.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광유도체(10)가 라이트 번들링을 위해 삽입된 렌즈 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 레인 센서.