핀치 센서를 통합한 틈마개, 신규의 핀치 센서 및 관련방법들

핀치 센서를 통합한 틈마개, 신규의 핀치 센서 및 관련 방법들{Weatherstrip in corporating pinch sensor, new pinch sensors, and associated methods}

본원 발명은 틈마개(weatherstrip) 즉, 글래스 런 조립체(grass run assembly) 또는 내부 장식 조립체(inner garnish assembly)에 관한 것이며, 특히 신규 핀치 센서 또는 안티-인트랩먼트 센서(anti-entrapment sensor), 공지된 핀치 센서 및 관련된 그 제조 방법에 관한 것이다. 예시적인 실시예들은 "고속상승(express up) 또는 "자동" 특성을 갖는 파워형 윈도우를 포함하는 자동차와 같은 차량에 특수하게 적용된다.

양호하게는, 핀치 센서는 캐패시턴스 센서(capacitance sensor)이다. 캐패시턴스 타입의 핀치 센서들은 공지되어 있으며, 예를 들어, 이들의 다양한 실시예들은2005년 5월 5일자 발행된 US 공보 출원 US 2005/0092097 A1호에 기재되어 있다. 예를 들어, 상기 기재된 공보에 기재된 바와 같이, 핀치 센서의 일 실시예는 압축가능한 유전체 재료에 의해서 분리된 제 1 및 제 2 전기 도체들을 포함한다. 3개의 요소들은 부도체 엘라스토머와 같은 외부 자켓(jacket)에 동봉된다. 외부 자켓과의 근접 접촉하는 물체에 반응하여, 전기 도체들 사이의 이격 거리들이 변경되고 그에 의해서 캐패시턴스의 변화를 유발하거나 또는 센서의 캐피시턴스가 실제 접촉없이 변화한다. 검출된 캐패시턴스의 변화는 예를 들어 윈도우 도어, 문루프(moonroof) 등과 같은 병진 이동 요소의 추가 이동 또는 이동 요소의 역방향 이동을 방지할 수 있는 제어기에 의해서 모니터된다.

핀치 센서를 예를 들어 차량 윈도우에 인접한 중요 위치에 위치시킴으로써, 제어기는 윈도우의 고속 상승 동작 또는 소정 위치로의 윈도우의 역방향 이동(즉, 윈도우의 하강 이동)을 중지시킬 수 있다. 공지된 장치와 관련되는 하나의 인식된 결점은 센서가 틈마개에 설치될 때, 시각적으로 뚜렷하게 보여진다는 것이다. 이것은 차량의 외적 미관을 손상시키고 틈마개로부터 핀치 센서가 비정상적으로 외부 돌출한 것으로 인하여 운전자 및 차량 탑승자의 품위를 손상시킨다. 공지된 구성들은 핀치 센서들을 디자인, 미적 외관을 고려하여 유리하게 통합시키는 것 보다 핀치 센서를 상업용 틈마개에 부착함으로써 틈마개의 제조공정과, 차량에 경제적 및 효율적인 방식으로 통합하기 전에 틈마개의 제조공정에 추가 비용을 부가하는 것으로 사료된다.

결과적으로, 효과적이고, 비용 절감식이면서 제조하기에 용이한 방식으로 상기 결점들을 처리할 필요성이 존재한다.

틈마개의 형성 방법은 엘라스토머 재료 또는 플라스틱 재료를 형성하는 단계와, 압출된 재료의 표면을 따라서 리세스를 제공하는 단계 및 압출된 재료의 리세스 안으로 센서 스트립을 제공하는 단계를 포함한다.

차량용 핀치 센서는 평탄한 꼬임식의 제 1 전기 전도성 부재와, 상기 제 1 전기 전도성 부재로부터 이격되고 평탄한 꼬임식의 제 2 전기 전도성 부재를 포함한다. 압축가능한 유전체 층은 꼬임식의 제 1 및 제 2 전기 전도성 부재 사이에 삽입되고 중합체 하우징은 꼬임식의 제 1 및 제 2 전기 전도성 부재와 유전체 층을 동봉한다.

도 1은 핀치 센서를 합체한 지지 글래스 런의 몸체 측면도.

도 2는 일반적으로 도 1의 라인 2-2를 따라 절취한 단면도.

도 3은 C 채널 도어 구성에서 사용된 비지지(unsupported) 글래스 런 조립체의 몸체 측면도.

도 4는 일반적으로 도 3의 라인 4-4를 따라 절취한 단면도.

도 5는 일반적으로 도 3의 라인 5-5를 따라 절취한 단면도.

도 6은 일반적으로 도 3의 라인 6-6을 따라 절취한 단면도.

도 7은 핀치 센서의 양호한 구성을 합체한 글래스 런의 확대 단면도.

도 8은 도 7에 도시된 핀치 센서의 확대 단면도.

도 9는 핀치 센서를 합체한 내부 장식 조립체의 몸체 측면도.

도 10은 일반적으로 도 9의 라인 10-10을 따라 절취한 단면도.

도 11은 핀치 센서를 합체한 C 채널 도어 구성의 내부 장식 조립체의 몸체 측면도.

도 12는 일반적으로 도 11의 라인 12-12를 따라 절취한 단면도.

도 13은 일반적으로 도 11의 라인 13-13을 따라 절취한 단면도.

먼저, 도 1 및 도 2에는, 차량 도어(도시생략)를 따라 연장되는 지지 글래스 런 조립체(20)가 도시된다. 글래스 런 조립체(20)의 A 필러 부분(pillar portion;22)은 하부 벨트 라인(24)으로부터 연장되어서 헤더 부분(header portion;26)으로 이동하고, 그 단면도는 도 2에 도시된다. 영역(28)에서, 글래스 런은 정확하게(tightly) 굴곡되거나 또는 굽혀지고, 여기서 글래스 런 조립체(20)는 헤더 부분(26)에서 B 필러 부분(30)으로 통합된다.

도 2에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 글래스 런은 단단한 플라스틱 또는 금속 코어(40)와 같은 코어 또는 지지 부재를 포함한다. 여기서, 코어는 서로에 대해서 반대로 굽혀진 연속 U형 부분(42,44)에 의해서 제한된다. 제 1 U형 부분(42)은 차량의 플랜지(46)를 수납하도록 크기 설정되고 하기 기술되는 바와 같이 플랜지를 단단하게 고정하도록 구성된다. 제 2 U형 부분(44)은 차량의 윈도우(52)를 수납하는 역전형 U형 채널(50)에 대한 지지부를 제공한다.

특히, 코어는 적어도 부분적으로 또는 양호하게는 완전하게 EPDM, 고무, 플라스틱 등과 같은 열가소성 또는 엘라스토머 부재(54) 내에 캡슐동봉(encapsulate)된다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 본 발명의 범주 및 정신 내에서 동등한 결과를 내면서 다른 재료를 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있지만, 상기 재료는 일반적으로 엘라스토머를 지칭한다. 엘라스토머(54)는 코어 주위에서, 예를 들어, 몰딩 또는 압출과 같이 형성된다. 엘라스토머 틈마개는 차량 플랜지의 고정 수납을 위 해 윤곽성형되고 윈도우의 주변 에지를 수납하도록 크기설정된다. 고정 에지(56)(2개가 도 2에 도시됨)는 프로파일에서 외향으로 연장되고 글래스 런 조립체를 차량 플랜지에 밀봉식으로 고정한다. 설치 공구(도시생략)는 U형 부분(42) 및 고정 플랜지(56)를 차량 플랜지에 설치할 때 보조하여 당업계에서 널리 공지된 방식으로 차량에 안전한 상호 접속부를 제공할 수 있다.

립(lip;58)은 부분(42)으로부터 연장되어서 차량에 매끄럽고 미학적으로 양호한 계면을 제공하기 위하여, 에지를 따라 차량과 결합한다. 제 2 립 또는 밀봉 립(60)은 대향 방향으로 연장되고 윈도우의 내면과 가요성 방식으로 결합한다. 양호하게는, 밀봉 립(60)의 표면은 윈도우가 틈마개에 대해서 용이하게 슬라이드될 수 있게 허용하는 저마찰 재료(62) 또는 저마찰층을 포함한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 저마찰 재료는 윈도우와 결합하도록 구성된 틈마개의 부분들에서 공통압출될 수 있다.

틈마개의 제 2 U형 부분은 윈도우 에지를 수납하는 채널(50)을 형성하기 위하여 제 1 및 제 2 레그(72,74)를 상호연결하는 베이스(70)를 포함한다. 밀봉 립(60)은 윈도우의 내면과 슬라이딩 결합하기 위해 채널 안으로 내향으로 연장되고, 유사하게 밀봉 립(76)은 윈도우의 외면과 슬라이딩가능하게 결합된다. 베이스(70)로부터 연장되는 립(78)도 역시 채널에 수납될 때, 윈도우의 주변 에지와 결합하도록 채널에 제공될 수 있다.

도 3 내지 도 6은 지지되지 않은 즉, 단단한 코어가 없는 글래스 런 조립체를 도시한다. 글래스 런은 지지되지 않기 때문에, 차량은 C 형 부분들을 포함하 고, 상기 C 형 부분들 안으로 글래스 런이 삽입되어서 예를 들어 고정자(도시생략)로써 고정된다. 그러나, 틈마개들은 윈도우가 상승 및 하강할 때 윈도우의 주변 에지를 안내 및 지지하는 것과 유사 방식으로 작용한다는 것을 이해할 것이다. 유사 부호들은 유사 요소들을 지칭하고 기능은 상기 다른 실시예에서 기술한 것과 유사하다.

도 7 및 도 8은 특히 핀치 센서와 센서가 틈마개에 고정식으로 설치될 수 있게 하는 변형 구성을 도시한다. 비록, 도 7이 지지되지 않은 글래스 런을 도시하지만, 핀치 센서의 상세 구성 및 틈마개로의 통합 구성도 역시 지지된 글래스 런 변형체(version)에 동일하게 적용될 수 있다. 상세하게는, 틈마개는 실질적으로 평행하고 크기 W1 만큼 이격된 제 1 및 제 2 측벽(82,84)과, 측벽들 사이의 폭 W1 보다 큰 폭 W2을 갖는 콘투어 바닥 홈(contoured bottom groove;86)에 의해서 일반적으로 형성된 T형 캐비티(80)와 함께 (몰딩 또는 압출성형으로) 형성된다. 홈은 핀치 센서(100)가 포지티브하게(positively) 그리고 고정식으로 틈마개 내에 수용되도록 언더컷 부분(undercut portion;88,99)을 구비한다.

콘투어 바닥 홈(86)은 경사진 외부 영역(86a,86b) 및 일반적으로 평면형 상호연결 부분(86c)을 포함한다. 도 7에서 이해할 수 있는 바와 같이, 측벽(82,84)은 핀치 센서와 함께 로킹 작용을 제공한다. 특히, 측벽들은 유리하게는 글래스 런의 외향 연장 립 부분들과 결합된다. 예를 들어, 제 1 측벽(82)은 글래스 런의 립(110)과 결합된다. 유사하게, 립(112)은 제 2 측벽 부분(84)으로부터 연장된다. 이러한 구성은 핀치 센서(100)를 캐비티(80) 안으로 설치할 때 도움이 된다. 상세 하게는, 립들이 화살표로 표시된 바와 같이, 서로를 향하여 이동할 때 측벽(82,84)이 더 벌어지고 캐비티(80)에 용이한 접근을 허용하도록, 립(110,112)이 레버 아암으로 작용한다. 한편, 립(110,112)이 대향 방향 즉, 서로로부터 이격되는 방향으로 추진될 때, 측벽(82,84)은 서로를 향하여 추진된다. 추측하건데, 도 4 및 도 5에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 이 구성은 글래스 런이 형성된 이후에 그리고 지지되지 않은 글래스 런을 수납하는 메이팅 캐비티(mating cavity) 안으로 삽입되기 전에, 핀치 센서가 캐비티 안으로 삽입될 수 있게 한다. 일단, 립(112)이 차량에 설치되면, 특히 외향으로 추진되고 그에 따라서 캐비티 내에서 핀치 센서를 고정식으로 보유한다. 측벽(82,84)은 T형 핀치 센서가 부주의하게 캐비티에서 제거되는 것을 방지한다.

도 8에서 특히 잘 도시된 바와 같이, 핀치 센서(100)는 복합 구조이다. 핀치 센서는 캐비티에 수납되기 위해 종방향 길이를 따라서 대향 에지로부터 외향으로 연장되는 제 1 및 제 2 외향 연장 레그들 또는 플랜지(114,116)에 의해서 한정된 메이팅 결합하는 일반적인 T 형상을 취한다. 언더컷 영역들(118,120)은 추가 유지 장점(retention benefit)을 제공하고 제 1 및 제 2 측벽(82,84)의 하부 에지를 수납한다. 상기 측벽들은 핀치 센서의 종방향 연장 에지(122,124)에 대해서 접촉 결합한다.

핀치 센서들의 하면도 역시 글래스 런 핀치 센서 홈의 하벽(86c)을 갖는 종방향 연장 캐비티를 형성하는 리세스 영역(126)을 포함할 수 있다. 캐비티(126)는 점선 부호 "128"로 표시된 접착제 또는 가열 융합 재료를 합체하고, 그 후에 접착 제 또는 가열 융합 재료가 틈마개에 대하여 핀치 센서를 제위치에 고정하게 된다.

또한, 틈마개의 핀치 센서에 가요성을 제공하기 위해서는, 평탄형의 꼬임식 전기 전도성 부품들을 사용하는 것이 가장 적합하다는 것이 확인되었다. 예를 들어, 도면의 영역(28)과 같은 정확한 굽힘 영역들에서, 핀치 센서의 전기 전도성에 악영향을 미치지 않기 위하여, 통합 핀치 센서를 갖는 틈마개가 충분히 가요성이 있어야 한다는 것이 중요하다. 꼬임식(braided) 구성은 그 길이를 따라서 임의의 곳이 파손되면 전기 전도성을 상실하는 단일 와이어를 사용하기 보다는 많은 전도성 경로가 있다는 것을 보장한다. 꼬임식 와이어는 한편 다중의 전도성 경로를 가지며 핀치 센서들과 다른 영역들에서 넓은 범위의 꼬임식 와이어의 용도로 인해서 비싸지 않다. 전기 전도성 꼬임식 와이어(140,142)는 전기적으로 부도체의 포움 재료(foam material;144)에 의해서 분리된다. 예를 들어, 일측 상의 폴리에스테르 막 적층물을 포함하는 가요성 폴리우레탄 포움(foam)은 캐패시턴스 센서의 동작에 특히 도움이 된다.

전기 전도성 부재들과 포움 재료는 TPO, TPV 또는 폴리에틸렌과 같은 적당한 전기 불활성 재료에서 캡슐동봉된다. 몰딩되는 경우에는, 센서의 개별 부품들을 파괴하지 않도록 충분히 낮은 온도가 유지될 수 있다. 압출되는 경우에는, 한편, 핀치 센서는 하부 부분 즉, 플랜지(114,116) 및 베이스 벽(126)에서 TPO와 같은 다중 재료들로 형성될 수 있고, 측벽(122,124)에 의해서 한정된 상부 부분은 TPV로 형성될 수 있다. 핀치 센서의 베이스 부분의 TPO 사이에 저밀도 폴리에틸렌(128)을 포함하면, TPO는 틈마개의 잔여 부분의 EPDM와 접착될 수 있다.

몰딩되면, 핀치 센서는 주형에서 제자리에 위치하고 그 주위에 폴리프로필렌이 형성되어서 장식물, 내부 벨트 및 스위치가 일체형 몰딩 조립체로서 상호연결된다.

어떤 경우에는, 핀치 센서에 원하지 않는 힘이 가해질 때, 꼬임 재료를 사용하면 불리하게도 비틀릴 수 있는, 즉 변형될 수 있다는 것이 확인되었다. 단지 보기를 통해서 설명하면, 차량 운전자가 하나의 판재(lumber)로써 핀치 센서와 접촉할 때, 비록 스위치가 적절하게 작동하는 상태에서도, 핀치 센서는 미관상 바람직하지 않은 상태로 영구적으로 휘어질 수 있다. 따라서, 전기 전도성의 부재들중 하나 즉, 외부 전기 전도성 부재(142)를 위한 하나의 랜스(lanced)형 또는 스탬프(stamp)형 금속 구성요소는 내부 꼬임식 전도성 부재(140)와 관련하여 사용될 수 있다. 이것은 랜스형 또는 스탬프형 변형체가 꼬임식 변형체 보다 실질적으로 더욱 비싸기 때문에, 전체 비용을 감소시킨다.

또한, 핀치 센서는 글래스 런과는 별도로 조립되어서, 예를 들어 글래스 런이 일정 길이로 컷팅되거나 또는 노치(notch)될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 핀치 센서는 전체 길이에서 일부분에 대해서만 적용된다. 노칭(notching) 또는 차후 컷팅이 필요한 경우에, 핀치 센서가 상기 작업들 동안 고정되지 않은 경우가 바람직하다. 따라서, 틈마개 및 핀치 센서는 개별적으로 제조되어서 그후 차량에 설치하기 위해서 소비자에게 인도되기 전에 조립된다.

도 9 및 도 10은 핀치 센서와 차량의 내부 장식과의 협력 관계를 도시한다. 예를 들어, 2005년 11월 18일자 출원된 공동 계류중인 출원서 PCT/US2005/042159호 에 기재되고 도시된 유형의 몰딩 장식물은 차량의 윈도우 개방부의 내부 주변에 형성된다. 몰딩 장식물(160)은 차량 윈도우 주위에서 내부 주변부를 덮는 확대 몰딩된 립(162)을 포함하고, 또한 글래스 런 조립체에 대해서 연장되고 글래스 런 조립체와 부호 "166"에서 로킹 결합하는 립(164)도 역시 포함한다. 이러한 구성은 글래스 런과 내부 장식물 사이의 갭을 밀봉하고, 또한 유리하게는 차량의 윈도우에 인접한 핀치 센서를 통합하기 위한 로케이션(location)을 제공한다. 비록, 도 9 및 도 10과 유사하게는 도 11 내지 도 13에 개략적으로 도시되었지만, 장식물과 글래스 런의 상호 결합부는 조립체 안으로 핀치 센서를 통합하기 위한 이상적인 로케이션을 제공한다는 것이 명백하다. 도 7 및 도 8에 대해서 상기 기술한 바와 같이, 틈마개의 잔여부와 핀치 센서 사이의 콘투어 구성(T 형)은 상기 목적을 위해서도 특히 적합하다. 한편, 장식물은 몰딩된 구성요소일 수 있기 때문에, 핀치 센서는 내부 트림 패널(inner trim panel)로써 제자리에 몰딩될 수 있다는 것이 명백하다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조하여 기술되었다. 당업자가 본원 명세서를 읽고 이해하면, 변형 및 다른 구성을 부가할 수 있다. 이러한 변형 및 다른 구성들도 본 발명의 범주 내에서 포함되는 것으로 계획된다.