KR101048541B1 - 수분 무시 필터링을 구비한 전자 도어 래치 장치 - Google Patents

Abstract

제어 회로는 제1 및 제2 전계 효과 센서로부터 입력을 수신한다. 제어 회로는 제1 전계 효과 센서가 근접 또는 접촉을 감지한 후 소정의 시간보다 긴 시간동안 제2 전계 효과 센서가 감지하는 경우에만 제어 출력을 발생시킨다.

래치 장치, 접촉 센서, 수분 센서, 지연 회로, 제어 회로

Description

수분 무시 필터링을 구비한 전자 도어 래치 장치{ELECTRONIC DOOR LATCH SYSTEM WITH WATER REJECTION FILTERING}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 2003년 4월 22일 출원되었으며, 제목이 "수분 무시 필터링을 구비한 전자 도어 래치 장치(Electronic Door Latch System with Water Rejection Filtering)"인 미국 특허 가출원 제60/464,518호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시는 본 명세서에 참조로 포함된다.

기술분야

본 발명은 환경적인 영향 또는 그 외의 것으로 인한 잘못된 작동 신호를 무시하기 위한 수단을 포함하는, 도어 래치 해제 기구를 위한 전자 제어 장치에 관한 것이다.

관련분야

일반적인 자동차 도어 래치는 기계적 가압 버튼(push button), 견인 핸들 등에 의해 작동되는 기계적 래치 및 기계적 해제 기구를 갖는 순수한 기계적 장치이다. 최근, 일부 자동차 제조사들은 전기-작동식 도어 래치 기구를 제안해 왔다. 이러한 기구는 통상 종래 박막 스위치(membrane switch)에 의해 제어되는 전기-작 동식 해제 기구를 구비하는 종래 기계적 래치를 사용한다. 박막 스위치는 통상 주변으로부터 밀봉되며, 따라서 스위치는 자동차의 외부에서 사용하기 위한 논리적 구조 선택(logical design choice)이다. 그러나, 보호 덮개 아래에서, 박막 스위치는 기본적으로 보호 덮개를 절곡시킴으로써 가동 접점이 이동되는 기계적 가압 버튼이다. 이와 같은 경우, 보호 덮개는 열화 및 균열되어, 수분 및 오염물이 스위치의 내부로 유입되게 하여 결국 스위치를 고장나게 할 수 있다. 또한, 북부 기후의 겨울에는 통상적인 얼음 생성은 박막 스위치를 작동 불가능하게 만들 수 있다.

자극의 근접 또는 접촉, 예를 들어 사람 손가락의 접촉에 응답하는 전계 효과 센서(field effect sensor)는 마모되는 이동 부품들을 갖지 않는 고체 상태(solid state) 장치라는 점에서 박막 스위치에 비해 우수하다. 그러나, 종래 전계 효과 센서는 고인 물이나 흐르는 물 또는 다른 오염물 등의 다른 자극에 의해 비의도적으로 작동될 수도 있기 때문에, 종래 전계 효과 센서는 자동차의 외부와 같은 가혹한 환경에 대해 이상적으로는 적합하지 않다. 이와 같은 경우, 종래 전계 효과 센서에 의해 제어되는 전기적 작동식 자동차 도어 래치는 자동차가 비 속에 주차되거나 또는 세차기를 통과할 때 허위로(spurious) 그리고 비의도적으로 해제할 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 전계 효과 센서들 및 전계 효과 센서에 영향을 주는 의도적인 자극과 허위 자극을 구별하는 시간 지연을 포함하는 제어 회로를 사용한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 비의도적인 작동을 필터링 제거하는데 기하학적 고려를 이용할 수도 있다.

도1a는 본 발명에 따르는 리프트 게이트(lift gate) 또는 도어 핸들의 정면도이며,

도1b는 본 발명에 따르는 자동차 리프트 게이트 핸들의 측면도이며,

도2는 본 발명에 따르는 자동차 리프트 게이트 또는 도어 핸들의 후방 사시도이며,

도3은 본 발명에 따르는 복수의 센서를 포함하는 가요성 기판의 평면도이며,

도4a는 본 발명에 따르는 제어 회로의 개략도이며,

도4b는 본 발명에 따르는 다른 제어 회로의 개략도이다.

도1a와 도1b는 자동차의 리프트-게이트(lift-gate) 또는 도어 내에 장착될 수 있는 핸들 쉘(10)을 도시한다. 쉘(10)은 대체로 편평한 부분(12), 대체로 만곡된 부분(14)과 립(16)을 포함하며, 편평부(12)는 상부면(18)과 하부면(20)을 한정하며, 만곡부(14)는 외부면(20)과 내부면(22)을 갖는 함몰부(20)를 한정하며, 립(16)은 배면(24)을 한정한다. 통상, 편평부(12)가 리프트 게이트 또는 도어의 상부 쪽으로 배향되고, 만곡부(14)가 리프트 게이트 또는 도어의 하부 쪽으로 배향되도록, 쉘(10)이 장착될 수 있다. 보통, 사람의 손가락 끝이 편평부(12)의 하부면(20)과 립(16)의 배면(24)으로 연장될 수 있도록, 손바닥이 쉘(10)로부터 이격되어 마주보게 하면서 사람의 손을 수용하도록 쉘(10)이 구성될 수 있다.

도2를 참조하면, 제1 전계 효과 센서 또는 접촉 센서(26)가 편평부(12)의 상부면(18) 상에 위치된다. 도3, 도4a 및 도4b에서 도시되고 후술되는 바와 같이, 양호한 접촉 센서(26)는 제1 및 제2 전극(26A, 26B)과 제어 회로(26C)를 포함한다. 바람직하게는, 전극들(26A, 26B)이 편평부(12)의 대부분 또는 대체로 전부를 덮는다. 다른 실시예에서는, 접촉 센서(26)가 보다 많은 또는 보다 적은 전극들을 가질 수 있으며, 접촉 센서는 편평부(12)의 하부면(20) 상에 위치되거나 편평부(12) 내에 매설될 수 있다. 대안으로, 접촉 센서(26)는 립(16)의 배면 내에 또는 배면 상에 위치될 수 있다.

제2 전계 효과 센서 또는 수분 센서(28)가 만곡부(14)의 내부면(22)의 중심에 대체로 위치된다. 양호한 접촉 센서(26)와 유사하게, 양호한 수분 센서(28)는 제1 및 제2 전극(28A, 28B) 및 제어 회로(28C)를 포함한다. 양호하게는, 전극(28A, 28B)은 만곡부(14)의 내부면(22)의 대체로 중심부를 덮는다. 다른 실시예에서는, 수분 센서(28)가 만곡부(14)의 외부면(24) 상에 위치되거나, 만곡부(14) 내에 매설될 수 있다.

도3을 참조하면, (제1 및 제2 전극(26A, 26B) 및 제어 회로(26C)를 포함하는) 접촉 센서(26)와 (제1 및 제2 전극(28A, 28B) 및 제어 회로(28C)를 포함하는) 수분 센서(28)는 바람직하게는 가요성 기판(40) 상에 제공된다. 가요성 기판(40)은 쉘(10)의 후방 측면에 접합되거나 다른 방법으로 부착되어, 접촉 센서(26)와 수분 센서가 편평부(12) 및 만곡부(14) 상에 각각 배치되거나 달리 요구되는 바에 따 라 배치될 수 있다. 쉘(10)이 성형(molding)에 의해 형성되는 실시예에서는, 가요성 기판(40)이 성형 공정 동안에 쉘(10) 내에 매설될 수 있다. 대안으로, 접촉 센서(26)와 수분 센서(28)가 개별 기판 상에 배치될 수 있으며, 이들 기판 각각은, 개별적으로 쉘(10)에 부착되거나 쉘(10) 내에 매설될 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 센서(26)와 수분 센서(28)는 쉘(10)에 직접적으로 부착될 수 있다.

양호하게는, 접촉 센서(26)와 수분 센서(28)의 일례로서, 일리노이주, 휘튼시 소재 터치센서 테크놀로지스，엘엘씨로부터 입수 가능한 TS100 집적 제어 회로를 사용하는 전계 효과 센서가 있다. TS100 센서의 여러 구조와 작동 원리는 미국 특허 제6,230,282호와 제6,713,897호 및 관련 미국 특허 출원 제10/272,377호와 제10/725,908호에 개시되어 있으며, 이들 개시는 본 명세서에 참조로서 포함된다. TS100 센서는 예를 들어, 물이 센서와 접촉하거나 근접하게 됨으로써 생기는 허위 작동에 대한 실질적인 내성(resistance)을 제공하도록 구성된다. 본 발명의 원리들은 허위 작동에 대한 부가적인 내성을 제공한다.

도4는 본 발명에 따르는 제어 회로(50)의 실시예를 도시한다. 접촉 센서(26)의 출력(27)은 AND 게이트(54)의 입력(54A)과 접촉 센서 타이머(52)의 상승 에지 감지 입력(rising edge sensitive input)(A)에 연결된다. 접촉 센서 타이머(52)의 상보 펄스 출력(complementary pulse output)(

)이 AND 게이트(54)의 입력(54B)에 연결된다. AND 게이트(54)의 출력(54C)이 AND 게이트(56)의 입력(56A)에 연결된다.

수분 센서(28)의 출력(29)은 OR 게이트(58)의 입력(58A)과 수분 센서 타이머(60)의 하강 에지 감지 입력(falling edge sensitive input)(B)에 연결된다. 수분 센서 타이머(60)의 펄스 출력(Q)이 OR 게이트(58)의 입력(58B)에 연결된다. OR 게이트(58)의 출력(58C)은 인버터(62)의 입력에 연결되며, 인버터의 출력은 AND 게이트(56)의 입력(56B)에 연결된다. AND 게이트(56)의 출력은 FET(64)의 게이트에 연결되고, FET의 출력은 (도시되지 않은) 도어 래치에 연결되며 도어 래치를 제어한다.

접촉 센서(26)는 자극, 예를 들어 손가락 또는 물, 인접 접촉 센서(proximate touch sensor)(26)에 응답한다. 자극이 없는 경우, 접촉 센서(26)의 출력(27)은 낮다. 인접 접촉 센서(26)에 자극이 존재하면, 접촉 센서(26)의 출력(27)이 높아지며 자극이 제거될 때까지 높게 유지된다. 수분 센서(28)는 같은 방법으로 작동한다.

접촉 센서 타이머(52)는 후술하는 접촉 센서(26)의 출력(27)으로부터 수신된 입력에 응답한다. 정상 상태(steady state)에서, 접촉 센서 타이머(52)의 상보 펄스 출력(

)은 높다. 접촉 센서(26)가 비자극 조건으로부터 자극 조건으로 바뀌며 접촉 센서(26)의 출력(27)이 낮음에서 높음으로 변할 때 발생할, 접촉 센서 타이머(52)의 입력(A)이 저고 천이(low-to-high transition)를 감지할 때, 접촉 감지 센서(52)는 상보 펄스 출력(

)은 낮게 되고 접촉 센서 타이머(52)가 타임 아웃될 때까지 낮게 유지된다. 상보 펄스 출력(

)은 높은 상태(정상 상태)로 복귀 한다. 입력(A)이 이러한 저고 천이를 감지할 때 접촉 센서 타이머(52)의 상태와는 관계없이, 접촉 센서 타이머(52)는 입력(A)이 저고 천이를 감지할 때마다 재트리거(retriggered)된다. 바람직한 실시예에서, 접촉 센서 타이머(52)는 입력(A)에서의 가장 최근 저고 천이를 감지한지 약 300 msec 후에 타임 아웃된다.

수분 센서 타이머(60)가 후술하는 바와 같이 수분 센서(28)의 출력(29)으로부터 수신된 입력에 응답한다. 정상 상태에서, 수분 센서 타이머(60)의 펄스 출력(Q)은 낮다. 수분 센서(28)가 자극 조건으로부터 비자극 조건으로 바뀌며 수분 센서(28)의 출력(29)이 높음에서 낮음으로 변할 때 발생할, 수분 센서 타이머(60)의 입력(B)이 고-저 천이를 감지할 때, 수분 센서 타이머(60)는 트리거되고 펄스 출력(Q)은 높아지고 수분 센서 타이머(60)가 타임 아웃될 때까지 높게 유지된다. 그 다음, 펄스 출력(Q)은 낮은 상태(정상 상태)로 복귀한다. 입력(B)이 이러한 고-저 천이를 감지할 때 수분 센서 타이머(60)의 상태에 무관하게, 수분 센서 타이머(60)는 입력(B)이 고-저 천이를 감지할 때마다 재트리거된다. 바람직한 실시예에서, 수분 센서 타이머(60)는 입력(B)에서의 가장 최근의 고-저 천이를 감지한지 약 5분 후 타임 아웃된다.

보통 상태에서, 접촉 센서(26)와 수분 센서(28)는 어느 것도 자극되지 않는다. 이러한 상태에서, 접촉 센서(26)의 출력(27)은 낮고 접촉 센서 타이머(52)의 상보 펄스 출력(

)은 높다. 따라서, AND 게이트(54)의 입력(54A)이 낮고, AND 게이트(54)의 입력(54B)은 높으며, AND 게이트의 출력(54C)은 낮다. 또한, 수분 센서(28)의 출력(29)과 수분 센서 타이머(60)의 펄스 출력(Q)은 모두 낮다. 따라서, OR 게이트(58)로의 두 출력(58A, 58B)이 모두 낮고 OR 게이트의 출력(58C)은 낮다. 따라서, AND 게이트(56)의 입력(56A)은 낮고, AND 게이트(56)의 입력(56B)은 높으며, AND 게이트의 출력(56C)은 낮다. 따라서, FET(64)는 "오프(off)" 상태이며, 도어 래치에 해제 신호를 제공하지 않는다.

자극이 접촉 센서(26)에 제공될 때, 접촉 센서(26)의 출력(27)은 높게 되고 자극이 제거될 때까지 높게 유지된다. 전술한 바와 같이, 이 저-고 천이는 접촉 센서 타이머(52)를 트리거하고 상보 펄스 출력(

)이 접촉 센서 타이머(52)가 타임 아웃될 때까지 낮게 되도록 유발한다. 따라서, 접촉 센서(26)가 자극을 수신한 후 즉시, AND 게이트(54)의 입력(54A)은 높게 되고 AND 게이트 입력(54B)은 낮게 된다. 결과적으로, AND 게이트(54)의 출력(54C)은 낮게 유지된다. 따라서, AND게이트(56)의 입력(56A)과 출력(56C)도 낮게 유지되고, FET(64)는 "오프" 상태로 유지되고 도어 래치에 해제 신호를 제공하지 않는다.

접촉 센서 타이머(52)가 타임 아웃되고 정상 상태 조건(바람직한 실시예에서는 약 300 msec)으로 복귀되면, 상보 펄스 출력(

)이 높은 상태로 복귀한다. 사람이 도어 래치를 해제하려고 하는 경우에 발생하는 자극이 접촉 센서(26)에 여전히 존재하면, AND 게이트(54)의 두 입력(54A, 54B)이 높게 될 것이다. 결과적으로, AND 게이트(54)의 출력(54C)과 AND 게이트(56)의 입력(56A)은 높게 될 것이다. AND 게이트(56)의 입력(56B)도 높게 되면, AND 게이트(56)의 출력(56C)은 높으며, FET(64)를 "온" 상태로 편향시킴으로써 FET(64)가 도어 래치에 해제 신호를 제공한다.

그러나, 사람이 접촉 센서(26)에 대하여 허위로 스치거나, 물이 접촉 센서(26)와 접촉한 후 접촉 센서(26)로부터 떨어지는 경우에 생길, 타이머가 타임 아웃된 경우 접촉 센서(26)에 더이상 자극이 존재하지 않는 경우, 입력(54B)이 높은 상태(정상 상태)로 복귀하기 전에 입력(54A)이 보통 낮은 상태로 복귀한다. 그러므로, AND 게이트의 출력(54C)이 낮고, AND 게이트(56)의 입력(56A)은 낮으며, AND 게이트(56)의 출력(56C)은 낮으며, FET(64)는 "오프"이고 해제 신호가 도어 래치에 제공되지 않는다.

접촉 센서 타이머(52)와 이와 결합된 논리는 도어 래치의 비의도적인 해제의 가능성을 줄일 수 있음은 위 설명으로부터 명백하다. 수분 센서(28), 수분 센서 타이머(60) 및 이들 구성 요소들과 결합되는 논리는 이러한 비의도적인 해제의 가능성을 더 줄인다.

자극이, 예를 들어, 소나기 또는 세차기로부터의 물이 수분 센서(28)에 적용될 때, 수분 센서(28)의 출력(29)은 높게 된다. 결과적으로, OR 게이트(58)로의 입력(58A)은 높게 되고, OR 게이트(58)의 출력(58C)은 높게 되고, 인버터(62)의 출력은 낮게 되고, AND 게이트(56)의 입력(56B)은 낮게 되며, 이에 따라 도어 래치 해제를 불능케 한다. 또한, 수분 센서 타이머(60)의 펄스 출력(Q)이 (그리고, 이에 따라 OR 게이트(58)로의 입력(58B)은) 높게 되고 수분 센서 타이머(60)가 타임 아웃되고 정상 상태로 복귀하기 전까지 (바람직한 실시예에서는 약 5초 동안) 높게 유지된다. 이와 같이 하여, 임의의 자극이 수분 센서(28)에 적용되거나 임의의 자극이 수분 센서(28)에서 제거된 지 5초 후일 때, 도어 래치는 접촉 센서(26)의 상태 및 그의 결합된 논리와 관계없이 해제될 수 없다.

도4b에 도시된 논리 회로는 도4a에 도시된 것과 기능적으로 동일하며, 이는 당업자에게 명백할 것이다. 그러나, 논리는 AND 및 OR 게이트와 인버터 대신 NAND 게이트를 사용하여 실행된다. 더 적은 수의 부품들을 가지며, 따라서 제조비가 저렴할 것이기 때문에 도4b 실시예가 실제로는 더 바람직하다.

도어 래치의 비의도적인 작동에 대한 부가적인 필터링이 쉘(10)의 기하학적 형상, 쉘(10) 상의 접촉 센서(26)와 수분 센서(28)의 위치 및 기타 기하학적 고려에 의해 제공된다. 예를 들어, 쉘(10)과 접촉하거나 근접하게 되는 임의의 물은 접촉 센서(26) 전에 수분 센서(28)와 접촉하거나 근접하게 될 가능성이 있으며, 이에 따라 물이 접촉 센서(26)와 접촉하거나 근접하게 될 기회를 갖기 전에 도어 래치 해제를 불능하도록 한다. 심지어 물이 수분 센서(28) 전에 접촉 센서(26)와 접촉하거나 근접하게 될 기회를 갖는다 해도, 300 msec 미만에 중력은 접촉 센서(26)로부터 또는 쉘(10)의 대응하는 부분으로부터 수분 센서(28) 상으로 물이 떨어지도록 유발한다. 전술한 바와 같이, 접촉 센서(26)는 도어 래치 해제 신호가 발생되도록 하기 위해서는 접촉 센서(26)가 적어도 300 msec 동안 연속적으로 자극되어야 한다(그리고, 도어 래치 해제 신호는 이전 5초 기간 내의 임의 시각에 수분 센서(28)의 현재 자극 또는 수분 센서(28)의 자극해제(destimulation)에 의해 가능하게 되어야만 한다). 또한, 쉘(10)의 볼록 곡률은 사람 손의 후방이 두서넛 이상의 불 연속 지점에서 만곡부(14)의 외부면(24)과 접촉되지 않도록 한다. 따라서, 사람 손의 근접이 수분 센서(28)를 작동시킬 가능성은 없다.

본 발명이 자동차용 전자 도어 래치 제어 장치의 관점에서 설명되었지만, 다른 래치 기구에 연결되어 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명은 다른 센서 유형 및 회로 로직을 사용하여 실시될 수 있다. 당업자는 본 발명을 한정하는 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서의 개시의 사상을 변경하는 방법을 알 것이다.

Claims (13)

1. 전자 제어 회로이며,

   제1 전계 효과 센서와,

   제2 전계 효과 센서와,

   시간 지연 회로를 포함하며,

   상기 전자 제어 회로는, 상기 제1 전계 효과 센서가 접촉 또는 근접을 감지한 후 적어도 미리 정해진 시간 이후에 상기 제2 전계 효과 센서가 근접 또는 접촉을 감지하였을 경우에만 제어 출력을 발생시키는 전자 제어 회로.
2. 전기적 해제 기구를 제어하기 위한 방법이며,

   제1 전계 효과 센서로부터의 입력을 처리하는 단계와,

   제2 전계 효과 센서로부터의 입력을 처리하는 단계와,

   상기 제1 전계 효과 센서로부터의 상기 입력 후 미리 정해진 시간 이후에 제2 전계 효과 센서로부터의 입력이 수신된 경우에만 제어 출력을 발생시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 핸들 쉘을 더 포함하며, 상기 제1 전계 효과 센서와 상기 제2 전계 효과 센서는 상기 핸들 쉘과 작동 가능하게 결합된 전자 제어 회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 핸들 쉘은 제1 표면과 제2 표면을 포함하며, 상기 제1 전계 효과 센서는 상기 제1 표면과 작동 가능하며 결합되며, 상기 제2 전계 효과 센서는 상기 제2 표면과 작동 가능하게 결합된 전자 제어 회로.
5. 제4항에 있어서, 손의 제1 부분이 상기 제1 표면에 근접하고 손의 제2 부분은 상기 제2 표면에 근접하도록, 상기 핸들 쉘의 일부가 손을 수용하게 구성된 전자 제어 회로.
6. 제5항에 있어서, 상기 핸들 쉘은 패널에 장착되는 전자 제어 회로.
7. 제6항에 있어서, 상기 패널은 도어를 포함하는 전자 제어 회로.
8. 제3항에 있어서, 상기 제1 전계 효과 센서와 상기 제2 전계 효과 센서 중 적어도 하나는 상기 핸들 쉘에 배치되는 전자 제어 회로.
9. 제3항에 있어서, 상기 제1 전계 효과 센서와 상기 제2 전계 효과 센서 중 적어도 하나는 상기 핸들 쉘을 포함하는 재료 안에 매설되는 전자 제어 회로.
10. 제1항에 있어서, 유전성 기판을 더 포함하며, 상기 제1 전계 효과 센서와 상기 제2 전계 효과 센서는 상기 유전성 기판에 배치되는 전자 제어 회로.
11. 제10항에 있어서, 제1 표면과 제2 표면을 가진 핸들 쉘을 더 포함하며, 손의 제1 부분이 상기 제1 표면에 근접하고 손의 제2 부분이 상기 제2 표면에 근접하도록, 상기 핸들 쉘은 손을 수용하게 구성되며, 상기 제1 전계 효과 센서는 상기 제1 표면과 작동 가능하게 결합되고 상기 제2 전계 효과 센서는 상기 제2 표면과 작동 가능하게 결합되도록, 상기 유전성 기판이 상기 핸들 쉘에 배치되는 전자 제어 회로.
12. 제11항에 있어서, 상기 핸들 쉘은 패널에 장착되는 전자 제어 회로.
13. 제12항에 있어서, 상기 패널은 도어를 포함하는 전자 제어 회로.

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