KR20030075021A - 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서 - Google Patents

충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서에 관한 것으로서, 충돌 센서 및 충돌량 센서를 일체화하여 모듈화하고, 충돌량 센서가 충돌시 충돌 센서의 스위치부 동작에 연동하는 전동모터의 구동으로 톤휠이 회전되는 동시에 이 톤휠과 자기변화검출수단간 발생되는 자기장 변화를 통해 충돌량 신호를 검출하도록 구성됨으로써, 센서 모듈화를 통한 부품수 및 라인 조립공수의 축소가 가능하고, 특히 상기 충돌량 센서가 이동판 변위에 따른 두 금속 평판간 정전용량 변화를 감지하도록 구성된 종래의 충돌 센서 구조에 비해 전자파 및 외부 충격에 강한 구조로 구성되어 에어백 등 안전장치의 오작동 문제를 해소할 수 있는 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서에 관한 것이다.

Description

충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서{Automobile collision sensor united with sensor for sensing the amount of collision}
본 발명은 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충돌 센서 및 충돌량 센서를 일체화하여 모듈화하고, 충돌량 센서가 충돌시 충돌 센서의 스위치부 동작에 연동하는 전동모터의 구동으로 톤휠이 회전되는 동시에 이 톤휠과 자기변화검출수단간 발생되는 자기장 변화를 통해 충돌량 신호를 검출하도록 구성됨으로써, 센서 모듈화를 통한 부품수 및 라인 조립공수의 축소가 가능하고, 특히 상기 충돌량 센서가 이동판 변위에 따른 두 금속 평판간 정전용량 변화를 감지하도록 구성된 종래의 충돌 센서 구조에 비해 전자파 및 외부 충격에 강한 구조로 구성되어 에어백 등 안전장치의 오작동 문제를 해소할 수 있는 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 있어서 무엇보다도 중요하게 간주되는 것이 사고 발생시 탑승자의 안전도이며, 최근에는 차량의 성능을 판단하는 기준이 단순한 성능대비 보다는 사고 발생시 탑승자를 얼마나 보호할 수 있느냐의 안전도대비로 바뀌고 있는 추세이다.
따라서, 최근에 개발되는 차량에는 탑승자의 안전도 향상을 위한 여러 안전장치들이 필수적으로 구비되고 있는 바, 그 대표적인 예가 바로 에어백 시스템이다.
이 에어백 시스템은 주행 중 차량 충돌이 발생할 시 에어백을 순간 전개시켜탑승자가 차체에 직접 부딪히는 것을 방지하고, 이를 통해 탑승자의 머리와 가슴부위를 보호하여 부상의 정도를 최소화하는데 그 설치목적이 있는 것이다.
상기 에어백 시스템은 물론 차량 충돌시 순간 작동을 요하는 안전장치들은 차량 충돌 순간 및 충돌량을 충돌 센서 및 가속도 센서를 통해 감지하고 있다.
여기서, 상기 충돌 센서는 차량의 충돌 순간을 감지하고 상기 가속도 센서는 차량의 충돌량을 감지하도록 구성되어, 주행 중인 차량에 일정정도 이상의 큰 충돌량이 발생할 경우에만 이를 감지한 상기 두 센서가 에어백 시스템에 전기적 신호를 인가하도록 하고 있다.
즉, 상기 두 센서는 에어백 전개를 요하는 큰 충돌량 발생여부에 따라 에어백 시스템에 선택적으로 전기적 신호를 인가하게 되는 것이며, 각 센서의 구성은 첨부한 도 3과 4에 개략적으로 도시되고 있다.
먼저, 상기 충돌 센서는 충돌에 대한 질량체의 동적특성에 따라 스위치부의 온(on)/오프(off) 동작이 선택적으로 이루어지도록 구성된 것으로서, 이 스위치부의 온(on) 동작여부가 에어백 전개를 요하는 충돌의 발생여부가 된다.
도 3을 참조하여 상기 충돌 센서(10)를 설명하면, 하우징(1) 전방 일측에는 스위치부(16)가 구성되고, 이 하우징(1) 내부에는 소정의 관성질량을 갖는 자성체(12)가 그 전방의 코일 스프링(14)에 의해 탄성 지지된 채 전/후 이동 가능하게 설치된다.
상기 자성체(12)는 차량 충돌이 발생할 경우 그 관성에 의해 코일 스프링(14)을 압축하면서 충돌방향, 즉 전방의 스위치부(16)쪽으로 순간 이동하도록 되어 있는 바, 차량 충돌의 크기가 일정정도 이상일 경우 자성체(12)가 스위치부(16)쪽으로 소정 거리 이내로 접근함과 동시에 스위치부(16)가 자성체(12)의 자력으로 온 동작하게 된다.
물론, 상기 충돌 센서(10)에서, 일정정도 이상의 차량 충돌 발생시에만 자성체(12)가 코일 스프링(14)을 압축하면서 스위치부(16)를 온 동작시키는 거리 이내로 접근될 수 있도록, 상기 코일 스프링(14)의 탄성계수와 자성체(12)의 관성질량 등이 미리 고려되어야 함은 당연할 것이다.
한편, 상기 가속도 센서는 질량체의 동적특성에 따른 두 금속 평판간의 정전용량(capacitance) 변화를 감지하는 정전용량식 가속도 센서가 주로 이용되고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 정전용량식 가속도 센서(20)는 고정빔(24)으로 위치가 완전 고정되게 설치된 고정판(22)과, 질량체로서 상기 고정판(22)과 소정 간격을 두고 평행되게 배치되는 이동판(26)을 포함한다.
상기 이동판(26)은 탄성빔(28)에 의해 탄성 지지된 채 외부로부터 가해진 힘에 의해 유동되면서 변위가 발생하도록 되어 있고, 이 변위가 발생함에 따라 두 평판(22,26)간의 간격이 변화되도록 되어 있다.
여기서, 상기 두 평판(22,26)간의 정전용량값은 가속도 작용에 의한 이동판(26)의 변위량, 즉 두 평판(22,26)간의 간격에 따라 달라지는 바, 상기 가속도 센서에서는 이 정전용량값의 크기를 통해 충돌량을 검출하게 된다.
그러나, 종래에는 상기한 바와 같이 충돌 센서 및 충돌량 센서(가속도 센서)가 서로 분리 구성되어 라인상의 조립공수를 증가시켰고, 특히 충돌량 센서가 전자파의 영향을 쉽게 받는 구조임은 물론 외부의 충격에도 매우 약한 구조여서 에어백 등 안전장치의 오작동이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 충돌 센서 및 충돌량 센서를 일체화하여 모듈화하고, 충돌량 센서가 충돌시 충돌 센서의 스위치부 동작에 연동하는 전동모터의 구동으로 톤휠이 회전되는 동시에 이 톤휠과 자기변화검출수단간 발생되는 자기장 변화를 통해 충돌량 신호를 검출하도록 구성됨으로써, 센서 모듈화를 통한 부품수 및 라인 조립공수의 축소가 가능하고, 특히 상기 충돌량 센서가 이동판 변위에 따른 두 금속 평판간 정전용량 변화를 감지하도록 구성된 종래의 충돌 센서 구조에 비해 전자파 및 외부 충격에 강한 구조로 구성되어 에어백 등 안전장치의 오작동 문제를 해소할 수 있는 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일체형의 자동차 충돌 센서 및 충돌량 센서를 보여주는 구성도
도 2는 본 발명의 마그네틱 픽업을 보여주는 단면도
도 3은 종래의 충돌 센서의 구성을 보여주는 개략도
도 4는 종래의 가속도 센서의 구성을 보여주는 개략도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 하우징3 : 제1하우징
5 : 제2하우징7 : 터미널
30 : 충돌 센서31 : 이동체
32 : 자성체33 : 코일 스프링
34 : 스위치부40 : 충돌량 센서
41 : 전동모터43 : 톤휠
44 : 자기변화검출수단
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서는
일체로 된 제1(3) 및 제2하우징(5)과;
상기 제1하우징(3) 내부에 전/후 이동 가능하게 설치된 이동체(31)와, 이 이동체(31) 측면에 설치된 자성체(32)와, 상기 이동체(31)를 전방에서 탄성 지지하는코일 스프링(33)과, 충돌시 상기 이동체(31)의 스프링 압축 이동으로 상기 자성체(32)가 소정 거리 이내로 접근함과 동시에 그 자력으로 온 동작될 수 있도록 상기 제1하우징(3) 내부 측면에 설치된 스위치부(34)를 포함하는 충돌 센서(30)와;
상기 제2하우징(5) 내부에 설치되고 상기 스위치부(34)의 온/오프 동작에 따라 구동이 온/오프되는 전동모터(41)와, 이 전동모터(41)의 회전축에 장착된 톤휠(43)과, 이 톤휠(43)의 회전에 따른 자기장 변화를 통해 충돌량 신호를 검출할 수 있도록 상기 톤휠(43) 주변에 설치된 자기변화검출수단(44)을 포함하는 충돌량 센서(40); 및
상기 충돌 센서(30) 및 충돌량 센서(40)로부터 검출된 신호를 외부로 출력하기 위하여 상기 제1(3) 또는 제2하우징(5)에 설치되는 터미널(7);
로 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 자기변화검출수단(44)이 충돌량 신호 검출을 위해, 영구자석(45)과, 이 영구자석(45)의 자속이 상기 톤휠(43)에 전달되도록 하는 요크(46)와, 상기 톤휠(43)의 회전에 따른 자속 크기 변화로 교류 전압을 발생시키는 픽업 코일(47)을 갖는 마그네틱 픽업인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 일체형의 자동차 충돌 센서 및 충돌량 센서를 보여주는 구성도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 충돌 센서(30) 및 충돌량 센서(40)는 하나의 하우징(1) 내부에서 일체로 구성되어지며, 상기 하우징(1)은 충돌 센서(30)의 구성요소가 내장되는 제1하우징(3)과, 충돌량 센서(40)의 구성요소가 내장되는 제2하우징(5)으로 구분된다.
먼저, 충돌 센서(30)를 설명하면, 상기 제1하우징(1) 내부에는 소정의 관성질량을 갖는 이동체(31)가 그 전방의 코일 스프링(33)에 의해 탄성 지지된 채 전/후 이동 가능하게 설치된다.
상기 이동체(31)는 차량의 충돌 순간 그 관성에 의해 제1하우징(3) 내부에서 코일 스프링(33)을 압축하면서 충돌방향, 즉 전방으로 순간 이동할 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 이동체(31)의 측면에는 자성체(32)가 설치되며, 상기 제1하우징(3) 내부 측면에는 이동체(31)의 스프링 압축방향으로의 이동으로 자성체(32)가 소정 거리 이내로 접근함과 동시에 이 접근된 자성체(32)의 자력으로 온(on) 동작되는 스위치부(34)가 구성된다.
물론, 상기 충돌 센서(30)에서는 일정정도 이상의 큰 충돌, 즉 에어백 작동을 요하는 큰 충돌 발생시에만 자성체(32)가 이동체(31)와 함께 스위치부(34)를 온 동작시키는 거리 이내로 접근될 수 있게 코일 스프링(33)의 탄성계수, 이동체(31) 및 자성체(32)의 관성질량, 제1하우징(3) 내부에서의 스위치부(34) 전후 위치 등이 미리 고려되어야 함은 당연할 것이다.
도 1에서 도면부호 35a와 35b는 스위치부(34)의 각 접점으로부터 하우징(1) 일측에 구비된 터미널(7)로 연결되는 리드선을 나타낸다.
한편, 충돌량 센서(40)는 제2하우징(5) 내부에서 충돌 센서 스위치부(34)의 온(on)/오프(off) 동작에 연동하여 그 구동이 온/오프되는 전동모터(41)와, 이 전동모터(41)의 회전축에 장착된 톤휠(43)과, 이 톤휠(43) 주변으로 접근시켜 설치한 자기변화검출수단(44)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 전동모터(41)는, 충돌 센서(30)의 스위치부(34)를 통해 그 구동전원을 인가받도록 설치된 것으로서, 상기 스위치부(34)가 온 동작되는 동안 구동전원을 인가받아 구동되면서 그 회전축에 장착된 톤휠(43)을 회전시키도록 되어 있고, 상기 스위치부(34)의 오프시에는 그 구동 역시 오프된다.
도 1에서 도면부호 48a와 48b는 각각 전동모터(41)를 고정하기 위한 브라켓과 볼트를 나타낸다.
상기 톤휠(43)은 자성체로 된 디스크형상으로 되어 그 주연상에 다수의 치형(43a)이 형성된 것이다.
또한, 상기 자기변화검출수단(44)은 톤휠(41)의 회전시 발생되는 자기장 변화를 통해 충돌량 신호를 검출하도록 구성된 것으로서, 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이, 영구자석(45)과, 이 영구자석(45)의 자속이 톤휠(43)에 전달되도록 하는 요크(46)와, 톤휠(43)의 회전에 따른 자속 크기 변화로 교류 전압을 발생시키는 픽업 코일(47)을 포함하는 마그네틱 픽업으로 실시될 수 있다.
즉, 상기 전동모터(41)의 구동으로 톤휠(43)이 회전되면, 픽업 코일(47)을 통과하는 자속의 크기가 변화되어 코일(47)의 양 끝에는 교류 전압이 발생되는데, 이 교류 전압은 곧 충돌량 신호를 나타낸다.
상기 마그네틱 픽업(44)의 픽업 코일(47)에서 발생된 교류 전압은 리드선(49a,49b) 및 터미널(7)을 통해 외부로 출력되도록 되어 있다.
여기서, 상기 교류 전압이 충돌량을 나타냄을 좀 더 상세히 설명하면, 충돌량이 클수록 이동체(31)가 코일 스프링(33)의 복원력을 극복하는 시간이 길어지고, 이로써 코일 스프링(33)의 온 동작시간 및 전동모터(41)의 구동시간이 길어지면서 마그네틱 픽업(44)을 통해 검출되는 자기장 변화 시간이 비례적으로 길어진다.
물론, 이 자기장 변화는 톤휠(43)의 회전에 따른 것이며, 이 톤휠(43)이 회전되는 동안 픽업 코일(47)에서 발생된 교류 전압은 터미널(7)을 통해 외부의 제어수단(예, ECU, 미도시됨)으로 입력될 수 있다.
여기서, 상기 제어수단은 교류 전압이 입력되는 시간을 통해 충돌량을 계산할 수 있으므로, 상기 픽업 코일(47)로부터 발생된 교류 전압은 곧 충돌량을 나타내게 되는 것이다.
도 1에서 도면부호 48a와 48b는 각각 자기변화검출수단(44)을 고정하기 위한 브라켓과 볼트를 나타낸다.
이하, 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
차량의 정면 충돌시, 상기 이동체(31)는 그 관성에 의해 코일 스프링(33)을 압축하면서 충돌방향, 즉 전방으로 순간 이동하게 된다.
만약, 충돌 크기가 일정정도 이상일 경우, 상기 이동체(31)와 함께 이동하는 자성체(32)가 스위치부(34)로 온 동작 거리 이내로 접근하게 되고, 이와 동시에 상기 스위치부(34)는 자성체(32)의 자력으로 온 동작된다.
결국, 상기 충돌 센서(30)에서는 스위치부(34)의 온 동작으로 충돌신호가 리드선(35a,35b) 및 터미널(7)을 통해 인가되어진다.
물론, 상기 스위치부(34)는 이동체(31)가 충돌시의 관성력으로 코일 스프링(33)의 복원력을 극복하여 자성체(32)가 스위치부(34)의 온 동작 거리 이내에 있는 동안에만 온 동작된다.
또한, 상기 스위치부(34)는 압축된 코일 스프링(33)의 복원력에 의해 이동체(31)가 후방 이동하여 자성체(32)가 스위치부(34)의 온 동작 거리를 벗어나는 순간 자동 오프 동작된다.
한편, 상기 스위치부(34)의 온 동작동안에는 충돌량 센서(40)를 구성하는 전동모터(41)가 구동되고, 이로 인해 그 회전축에 장착된 톤휠(43)이 회전된다.
상기 톤휠(43)의 회전시, 상기 마그네틱 픽업(44)은 자기장 변화를 검출하게 된다.
즉, 상기 톤휠(43)이 회전되면, 마그네틱 픽업(44)의 픽업 코일(47)에서는 자기장 변화에 따른 교류 전압이 발생되고, 이 교류 전압은 터미널(7)을 통해 외부의 제어수단으로 전해져서 충돌량으로 계산될 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 충돌 센서와 충돌량 센서를 일체화하고, 특히 충돌량 센서에서는 충돌량 검출을 위하여 자기변화검출수단이 톤휠의 회전에 따른 자기장 변화를 읽어 들이도록 구성되어, 이동판 변위에 따른 두 금속 평판간 정전용량 변화를 감지하던 종래의 정전용량식 가속도 센서에 비해 전자파 및 외부 충격에 강한 구조로 되어 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 충돌 센서 및 충돌량 센서를 일체화하여 모듈화하고, 특히 상기 충돌량 센서가 톤휠의 회전에 따라 발생되는 자기장 변화를 통해 충돌량을 검출하도록 구성됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.
1) 충돌 센서 및 충돌량 센서의 모듈화를 통해 부품수 및 라인 조립공수의 축소가 가능해지는 장점이 있다.
2) 충돌 센서의 구조가 이동판 변위에 따른 두 금속 평판간 정전용량 변화를 감지하도록 구성된 종래의 충돌 센서 구조에 비해 전자파 및 외부 충격에 강한 구조이므로 에어백 등 안전장치의 오작동 문제를 해소할 수 있다.

Claims (2)

  1. 일체로 된 제1(3) 및 제2하우징(5)과;
    상기 제1하우징(3) 내부에 전/후 이동 가능하게 설치된 이동체(31)와, 이 이동체(31) 측면에 설치된 자성체(32)와, 상기 이동체(31)를 전방에서 탄성 지지하는 코일 스프링(33)과, 충돌시 상기 이동체(31)의 스프링 압축 이동으로 상기 자성체(32)가 소정 거리 이내로 접근함과 동시에 그 자력으로 온 동작될 수 있도록 상기 제1하우징(3) 내부 측면에 설치된 스위치부(34)를 포함하는 충돌 센서(30)와;
    상기 제2하우징(5) 내부에 설치되고 상기 스위치부(34)의 온/오프 동작에 따라 구동이 온/오프되는 전동모터(41)와, 이 전동모터(41)의 회전축에 장착된 톤휠(43)과, 이 톤휠(43)의 회전에 따른 자기장 변화를 통해 충돌량 신호를 검출할 수 있도록 상기 톤휠(43) 주변에 설치된 자기변화검출수단(44)을 포함하는 충돌량 센서(40); 및
    상기 충돌 센서(30) 및 충돌량 센서(40)로부터 검출된 신호를 외부로 출력하기 위하여 상기 제1(3) 또는 제2하우징(5)에 설치되는 터미널(7);
    로 구성된 것을 특징으로 하는 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기변화검출수단(44)이 충돌량 신호 검출을 위해,영구자석(45)과, 이 영구자석(45)의 자속이 상기 톤휠(43)에 전달되도록 하는 요크(46)와, 상기 톤휠(43)의 회전에 따른 자속 크기 변화로 교류 전압을 발생시키는 픽업 코일(47)을 갖는 마그네틱 픽업인 것을 특징으로 하는 충돌량 센서와 일체로 된 자동차용 충돌 센서.
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