KR100943739B1 - 차량 진동 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 사람(6)이 바람직하게는 스프링식 차량 시트(1)를 이용하며, 사전설정된 시간 간격(11)으로 상기 차량 시트(1)에 설치된 검출 유닛(8)을 이용하여 x축, y축 및 z축(10a-10c)에서의 가속도 값을 검출하여 상기 사람(6)에게 작용하는 차량의 진동을 분석하는 방법으로서, 시간에 대하여 상기 가속도를 누적한 가속도 값(28)에서 증가분을 결정하며, 상기 결정된 증가분으로부터, 누적된 상기 가속도 값(28)에 대한 사전결정된 최대 허용값(29)의 도달이 예측되는 시간을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법에 관한 것이다.

Description

차량 진동 분석 방법{METHOD AND DEVICE FOR ANALYSING THE EFFECTS OF THE VIBRATIONS OF A VEHICLE ACTING ON A PERSON}
본 발명은, 청구항 1 및 9의 전제부에서와 같이, 사람이 바람직하게는 스프링식 차량 시트를 이용하고 가속도 값이 차량 시트에 설치된 검출 유닛을 통해 x, y 및 z축에서의 사전설정된 시간 간격으로 검출하여 사람에게 작용하는 차량의 진동 효과를 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
예컨대, 독일 특허 공개 DE 10 2004 061 574 A1과 같이, 차량 내에서 차량 시트를 이용하는 사람에게 변동을 주는 차량 시트의 효과를 분석하는 공지된 방법이 있다. 상기 공보에 개시된 방법은 가속도 센서로서 설계되고 케이싱(casing)의 중앙에 배치된 진동을 기록하기 위한 센서를 이용한다. 측정된 신호를 분석하는 전자 장치는 케이싱에 일체화된다. 센서 유닛으로부터의 측정된 신호를 분석하는 것은 더 자세히는 설명되지 않는다.
EU 명령에 따르면, 영업일 동안에 상용차를 이용하는 경우에 상용차의 운전 자에게 작용하는 진동은 기록되어야만 하고, 허용 한계를 초과해서는 안 된다는 것이 알려져 있다. 이것은 일반적으로 이러한 진동으로부터 나오는 가속도 값을 기록함으로써 수행될 수 있으며, 가속도 값은 누적되어 작업 교대에 대하여 일정하게 상승하는 가속도 값을 제공한다. 근무 시간의 종료에 의해 누적된 가속도 값에 대한 최대 허용값에 도달하는 것을 예측할 수 있는지 여부를 근무 시간 동안에는 결정하지 못하기 때문에, 운전자는 휴식을 취하거나 다른 운전 패턴을 개시하고 구현하여 적절한 대책을 취할 수 없다.
따라서, 본 발명의 과제는 사람이 스프링식의 쿠션이 있는 차량 시트를 이용하고 진동 한계를 너무 이르게 도달하는 것을 방지하기 위하여 사용자로 하여금 구동 패턴 또는 구동 상태를 변경할 수 있도록 사람에게 작용하는 차량의 진동 효과를 분석하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제는, 방법의 측면에서 특허청구범위 제1항의 특성에 의해 해결되며, 장치의 측면에서 특허청구범위 제9항의 특성에 의해 해결된다.
본 발명의 주요점 중 하나는, 사람이 바람직하게는 스프링식 차량 시트를 이용하며, 사전설정된 시간 간격으로 상기 차량 시트에 설치된 검출 유닛을 이용하여 x축, y축 및 z축에서의 가속도 값을 검출하여 상기 사람에게 작용하는 차량의 진동을 분석하는 방법으로서, 시간에 대하여 상기 가속도를 누적한 값(28)에서 증가분을 결정하며, 상기 결정된 증가분으로부터, 누적된 상기 가속도 값(28)에 대한 사전결정된 최대 허용값(29)의 도달이 예측되는 시간을 연산한다. 이것은 차량의 현재 진동 패턴에 근거하여 예컨대 8시간의 작업 교대의 말기 전에 최대 허용값이 조속하게 도달하는지의 여부를 결정가능하게 한다. 이것은 측정된 증가분을 고려하여 조속하게 성취될 수 있기 때문에, 시간 보다 이른 운전 패턴을 변경하고, 그의 루트를 변경하거나 또는 만족스러운 시간에 휴식을 취하는 기회를 운전자에게 제공하도록, 적절한 경고 신호가 표시되거나 또는 음성으로 제공되거나 혹은 표시 스크 린을 거쳐 나타낼 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 증가분이 결정되는 시간으로부터 상기 최대값에 도달되는 것이 기대되는 시간까지의 잔여 작동 시간이 연산된다. 이것은 누적된 가속도 값의 최대 허용값이 비교되어 도달되지 않는 시간 내에 사전결정된 최소 기간의 잔여 작동 시간과 측정된 잔여 작동 시간을 비교함으로써 가능하게 하며, 그 후 최소 시간이 경과한 후까지 최대 허용값이 성취되지 않은지의 여부를 결정한다.
이것은, 예컨대 소프트웨어 설계를 거쳐 작동하는 적절하게 설계되며 측정된 특정의 시간 및 가속도 값이 저장되는 추가적인 메모리 장치에 연결된 비교 장치에 의해 수행될 수 있다. 마찬가지로, 이와 같은 비교 유닛은 임의의 시간에 판독 및 인쇄되어, 새로운 값을 도입하거나 또는 최대 허용값 및 최소 허용값을 변경할 수 있다.
누적된 상기 가속도 값의 증가분을 시간 경과적으로 결정하기 위해, 제 1 시간 지점에서의 제 1 누적 가속도 값 및 제 2 시간 지점에서의 제 2 누적 가속도 값이 연산되고, 상기 제 1 및 제 2 가속도 값의 차와, 제 1 및 제 2 시간 지점의 차는 시간 경과적으로 다이아그램에 도입되는 누적 가속도 값의 곡선의 상승분을 결정하도록 연산된다. 이것은 최대 허용값에 도달할 때까지 예측가능한 잔여 작동 시간을 용이하게 결정가능하게 한다. 이와 같은 연산은 주문식 또는 자동식, 바람직하게 반복식으로 이루어지므로, 최대값이 조속하게 성취되는지의 여부에 대해 이에 근거한 예측이 임의의 시간에 보정 또는 대체될 수 있다. 이것은 측정된 증가 값의 일정하게 업데이트된 결과를 제공하므로, 음성 및/또는 영상 경고 신호를 조절한다.
이와 같은 경고 신호의 작동은 LED가 최대값에 조속하게 도달할 위험이 있자마자 발광하는 점에서 다수의 LED 또는 단일 다이오드를 거쳐 수행될 수도 있다. 마찬가지로, 다수의 LED 중 선택된 LED는 곡선부에서의 상승분의 구배에 따라 시동되므로, 얼마나 큰 위험인지 그리고 얼마나 빨리 이러한 조건이 발생하는지, 즉 예컨대 8시간일 수 있는 작업 교대 말기 전의 최대값에 도달하는지를 LED가 발광하는 것으로 신속하고 용이하게 운전자는 결정할 수 있다.
검출된 각각의 가속도 값은 그 주파수 함수로서 가중 계수에 의해 곱해져서, 후속적인 누적 연산 상태에서의 상이한 주파수 가중치를 제공한다.
각각의 검출된 가속도 값은, 필요하다면 x축, y축 및 z축 중 하나 이상에 할당하는 보정된 가속도 값을 얻도록 연산된 보정 계수에 의해 곱해질 수 있다. 이것은 특히 장치가 정확하게 x축, y축 및 z축으로 차량 시트 등에 배치되지 않는 것에 필요하므로, x축, y축 및 z축에서 작동하는 가속도 값을 우선 보정해야 한다.
누적된 가속도 값이 최대값을 초과하면, 정지 표시가 이루어질 것이다. 이것은 빨간색 LED 표시장치 및/또는 음성 신호를 작동함으로써 수행될 수 있다. 이에 따라, 운전자는 EU 지령에서 진동 패턴을 허용하는 최대값이 실제로 성취되었는지 그리고 운전자가 차량을 정지하고 엔진을 바로 꺼야하는지, 아니면 운전자가 차량, 특히 상용차에서의 최대 허용 진동값에 대해 기존의 규칙을 위반하는지를 알게 된다.
유리하게는, 상술한 바와 같은 방법을 실시하기 위한 장치는 x축, y축 및 z축에서의 가속도 값을 기록할 수 있는 가속도 센서와, 케이싱 또는 내부 케이싱 내에 직접, 혹은 장치 케이싱이 연결될 수 있는 PC에 배치되는 관련 분석 장치를 구비한다. 유리하게는, 이와 같은 장치는 또한, 측정 또는 특정된 가속도 값을 저장하기 위한 메모리 장치와, 이러한 장치 내의 다른 구성요소를 제어하기 위한 제어 장치를 구비한다.
다른 유리한 실시예들은 종속항에서 명백하다.
도면과 함께 기술된 명세서로부터 이점 및 타당성을 알 수 있다.
도 1은 사람(6)이 앉는 차량 시트(1)를 도시한 개략적인 도면으로서, 차량 시트는 시트 후방부(2)와, 사람(6)이 앉는 시트 쿠션 표면(3a)을 갖는 시트 쿠션(3)을 구비한다. 차량 시트 프레임(4)은 시트 후방부 쿠션(2)과 시트 쿠션(3)을 지지하는 기능을 한다.
차량 시트 프레임(4)은 바람직한 스프링 차량 시트 베이스(5) 상에 스프링 장착된다.
베이스(5)를 탑재하는 차량 바닥(7)은 이동하고 있는 도로에서의 진동을 받는 차량 내에 배치되며, 도시하지는 않는다.
진동을 분석 및 기록하기 위한 장치(8)는 차량 시트 프레임(4) 상에 장착되어 스프링 베이스(5)로부터 유도되는 안내를 허용한다. 또한, 암레스트(9)는 차량 시트(1) 상에 장착된다.
3개의 주축, 즉 x축(10a), y축(10b) 및 z축(10c)에 있는, 장치(8) 내의 가속도 센서(도시하지 않음)에 의해 진동이 측정된다.
도 2a 및 도 2b는 별개의 단계로 본 발명에 따른 방법을 도시한 작동 시퀀스를 도시한다. 이와 같은 작동 시퀀스 다이아그램으로부터, 제 1 단계(11)에서, 장치(8) 및/또는 조작자에 작용하는 진동이 시간 간격(Δt)으로 기록되는 것을 알 수 있다.
단계(12)에서, 검출되거나 또는 기록된 진동값 및 이에 따른 가속도 값에 인가된 보정 계수에 따라 주파수 보정이 이루어진다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같은 별개의 가속도 값(aWIC)은 연대 시퀀스로 기록된다.
단계(13)에서, 현재 교대의 최대 허용된 노출값[A(8)]의 소위 순간 이용값[A(Ti)]이 하기의 수학식을 이용하여 결정된다.
[수학식]
Figure 112008029106774-pat00001
여기서, N은 측정된 가속도 값의 수
awi는 검출된 가속도 값
Δt는 가속도 값이 측정된 후의 시간 간격
8h는 8시간의 작업 교대이다.
단계(14)에 있어서, 순간 이용값[A(Ti)]이 A(8)의 허용한 노출값을 초과는지의 여부를 결정한다. 만약 그러하다면, 지시기(15)를 이용하여 젖이 표시가 이루어진다. 그러나, 그렇지 않다면, 단계(16)는 A(Ti) 및 A(Ti -1)로부터 이용값의 순간 증가분(ΔA)을 결정한다.
그 다음, 단계(17)에서 잔여 작동 시간(tmax)을 예측하여, 허용된 최대 노출값[A(8)]에 도달되어 증가분(ΔA), 이용값[A(Ti)] 및 한계값[A(8)]으로부터 결정될 때까지 가능한 최대 잔여 작동 시간을 나타낸다.
단계(18)는 교대가 측정된 잔여 작동 시간(tmax) 내에 도달될 것인지의 여부를 요청한다. 만약 그렇다면, 단계(19)는 '현재의 작동 레벨에서, 당신의 교대 말기까지 계속하여 작동할 수 있음'으로 나타나는 녹색 표시를 조명한다.
교대가 측정된 잔여 작동 시간(tmax) 내에서 끝나지 않으면, 단계(20)에서와 같이, '현재의 작동 레벨에서, 당신의 교대가 끝나기 전에 당신의 노출 한계값을 초과할 것임'이라는 노란색 표시를 나타낸다.
도 3은 종좌표(21)를 거쳐 도입된 가속도와 횡좌표(22)로서의 시간의 다이아그램이다. 도 3에 도시한 가속도 값은 대략 1.4 m/s2인 일정한 작동 레벨에서 가속 도 값(aWID) 23이 측정된다.
누적되는 가속도 값(awo)은 도 3에 도시한 바와 같은 곡선(24)을 제공한다.
도 4는 변동 작업 레벨, 즉 상용차 및 그에 따른 횡좌표(25)로서의 운전자의 시트와 횡좌표(26)로서의 시간 함수를 이용하는 상용차 및 그에 따른 사람에 대한 베이스 파(base waves)를 거쳐 작용하는 상이한 강도의 진동으로 검출된 가속도 값(aWID)을 도시한다. 시간 간격은 도시한 단위 시간당 한번에 10분이며, 8시간의 총 시간을 제공한다.
검출된 별개의 가속도 값(aWID)은 허용된 최대값(29) 이상 또는 이하일 수 있으며, 결정 계수는 최대값(29)이 누적된 가속도 값(awo)(28)에 의해 성취되지 않는다. 이로써, 검출된 별개의 가속도 값(27)은 누적된 가속도 값 곡선(28)을 제공하도록 진행 중에 서로 누적된다.
곡선부에서, 누적된 가속도 값에서의 증가분(평균인 상승부(30)에 의해 나타냄)을 결정하는 측정이 수행된다. 이로써, 제 1 누적 가속도 값(32a)은 제 1 시간 지점(31a)에서 결정된다. 제 2 누적 가속도 값(32b)은 제 1 시간 지점(31b)에서 결정된다. 그 다음, 각각의 경우에서 2개의 지점 사이의 상승분(30)을 제공하도록 가속도 값 및 시간으로부터 차(31, 32)가 연산된다. 이것은 계속적으로 상승하는 경우, 8시간이 경과하기 전에 허용된 최대값(29)이 의도적이지 않게 보다 이전에 초과되는지의 여부를 언급할 수 있게 한다. 이것은 표시되거나/되고 경고 신호를 거쳐 음성으로 지시될 수 있다.
본 명세서에 개시된 모든 특징은 당해기술 분야에서 별개로 또는 조합적으로 본 발명에 필수적인 것이다.
도면의 구성요소
1 : 차량 시트
2 : 시트 후방부
3 : 시트 쿠션
3a : 시트 쿠션 표면
4 : 차량 시트 프레임
5 : 차량 시트 풋
6 : 사람
7 : 차량 바닥
8 : 장치
9 : 암레스트
10a : x축
10b : y축
10c : z축
11-14 : 단계
15 : 정지 표시장치
16-20 : 단계
21 : 종좌표
22 : 횡좌표
23 : 가속도 값 aWID
24 : 곡선
25 : 종좌표
26 : 횡좌표
27 : 검출된 가속도 값
28 : 가속도 값 aw0
29 : 최대값
30 : 상승부
31a, b : 시간
32a : 제 1 가속도 값
32b : 제2 가속도 값
31, 32 : 차
Δt : 시간 간격
aWID : 검출된 가속도 값
aw0 : 누적 가속도 값
A(Ti), A(Ti -1) : 이용값
A(8) : 노출값
ΔA : 이용시의 순간 증가분
도 1은 본 발명에 따른 장치를 갖는 차량 시트와, 이 차량 시트에 앉은 사람의 개략적인 도면,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 작동 시퀀스를 도시한 다이아그램,
도 3은 일정한 작동 강도에서 시간 함수로서 측정되어 누적된 가속도 값을 도시한 다이아그램,
도 4는 변동 작동 강도에서 시간 함수로서 측정되어 누적된 가속도 값을 도시한 다이아그램.

Claims (9)

  1. 사람(6)이 바람직하게는 스프링식 차량 시트(1)를 이용하며, 사전설정된 시간 간격(11)으로 상기 차량 시트(1)에 설치된 검출 유닛(8)을 이용하여 x축, y축 및 z축(10a-10c)에서의 가속도 값을 검출하여 상기 사람(6)에게 작용하는 차량의 진동을 분석하는 방법에 있어서,
    시간에 대하여 상기 가속도를 누적된 가속도 값(28)에서 증가분을 결정하며, 상기 결정된 증가분으로부터, 상기 누적된 상기 가속도 값(28)에 대한 사전결정된 최대 허용값(29)의 도달이 예측되는 시간을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증가분이 결정되는 시간으로부터 상기 최대값에 도달되는 것이 기대되는 시간까지의 잔여 작동 시간이 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정된 잔여 작동 시간은 상기 누적된 가속도 값이 최대 허용값(18)에 도달하지 않은 사전설정된 최소 시간의 잔여 작동 시간과 비교되는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 누적된 상기 가속도 값이 시간 경과적으로 증가하는 방법을 결정하기 위해, 제 1 누적 가속도 값(32a)이 제 1 시간 지점(31a)에서 연산되고, 제 2 누적 가속도 값(31b)이 제 2 시간 지점(32b)에서 연산되며, 상기 제 1 및 제 2 가속도 값의 차와, 제 1 및 제 2 시간 지점의 차는 시간 경과적으로 다이아그램에 도입되는 누적 가속도 값의 곡선의 상승분(30)을 결정하도록 연산되는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 잔여 작동 시간이 최소 기간의 잔여 작동 시간보다 짧으면, 경고 표시장치(20)가 작동되는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 검출된 가속도 값은 그 주파수(12)의 함수로서의 가중 계수로 곱해지는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 검출된 가속도 값은 x축, y축 및 z축(10a-10c) 중 하나 이상에 할당하는 보정된 가속도 값을 얻도록 연산된(12) 보정 계수에 의해 곱해지는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    누적 가속도 값이 최대값(29)을 초과한다고 결정되면, 정지 표시장치(15)가 작동되는 것을 특징으로 하는 차량 진동 분석 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치.
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