KR101054759B1 - 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 차량의 후방 소정 위치에 거리 감지를 위한 감지수단를 설치하고, 헤드레스트의 내부에는 헤드레스트를 전방으로 이동시킬 수 있는 이송수단을 설치하여, 후방 차량의 접근거리가 짧으면 일차로 경고하고, 점차 거리가 좁아지면 후방 추돌을 대비하여 미리 헤드레스트를 운전자의 두부쪽으로 이송시켜서, 최종적으로 추돌 사고가 발생하면 운전자 및 승객의 목상해를 최소화시킬 수 있도록 한 일종의 사전 안전장치(Pre-Safe System)인 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

후방 추돌, 헤드레스트, 레이다 센서, 혼장치, 경고등

Description

후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법{Active headrest and method for control the same}

도 1은 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 작동상태를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치의 작동 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치의 작동이 이루어지는 과정을 설명하는 개략도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 레이다 센서 12 : 혼장치

14 : 경고등 16 : 추돌 경보 표시등

18 : 제어기 20 : 헤드레스트

22 : 가이드레일 24 : 스테이

26 : 제1샤프트 28 : 랙기어

30 : 제2샤프트 32 : 롤러

34 : 정역모터 36 : 피니언

본 발명은 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 후방 차량의 거리를 감지하여 접근거리가 짧으면 일차로 경고하고, 점차 거리가 좁아지면 후방 추돌을 대비하여 헤드레스트를 운전자의 두부쪽으로 이송시켜서, 추돌 사고시 운전자 및 승객의 목상해를 최소화시킬 수 있도록 한 일종의 사전 안전장치(Pre-Safe System)인 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

통상적으로 자동차의 시트에는 운전자 및 승객의 머리를 받쳐줄 수 있는 헤드레스트가 구비되어 있으며, 이 헤드레스트는 사용자의 체형에 따라 높이 조절 가능하게 설치된다.

지금까지 개발된 해드레스트 시스템은 대부분 전방 충돌시 반동에 의한 운전자의 후두부를 완충시켜주는 것에 불과했지만, 최근에는 소위 '액티브 헤드레스트(active headrest)'라 하여, 후방 추돌시 헤드레스트가 전방으로 상승하는 동시에 승객의 머리 및 목부분을 받쳐주는 완충 작용을 통해 상해를 방지할 수 있는 장치가 적용되고 있다.

특히, 후방 추돌시에는 운전자 및 승객이 전방을 주시하고 있기 때문에 후방 추돌이 전혀 예상치 못한 무방비 상태에서 일어나 그 상해치가 가중되는 경향이 있다.

대개, 주행 또는 정차중에 있는 운전자의 후두부와 헤드레스트의 사이 거리는 수센티미터 정도의 간격을 유지하면 전방을 주시하고 있는 상태인 바, 후방 추돌시 후두부의 후방 가속도가 크기 때문에 후두부가 헤드레스트에 닿기 전에 목이 뒤로 젖혀져 목부위에 심각한 상해를 입는 경우가 발생하고 있다.

이에, 상기와 같은 후방 추돌시 헤드레스트가 전방으로 상승하는 동시에 승객의 머리 및 목부분을 받쳐주는 액티브 헤드레스트 장치가 개발되어 적용되고 있지만, 이 액티브 헤드레스트 장치는 후방 추돌시 이루어지는 완충장치에 불과할 뿐, 미리 후방 추돌을 예측하거나 알려주지 못하는 단점이 있다.

즉, 미리 후방 추돌이 발생될 수 있는 상황을 예견하여 운전자에게 경보하지 못하므로, 후방 추돌에 대하여 적극적으로 대응할 수 있는 장치라 볼 수 없다.

그 밖의 헤드레스트 장치에 관한 것으로서, 본원 출원인에 의하여 출원된 한국특허출원번호 10-2002-0064171(2002.10.21) 및 10-2002-0061387(2002.10.09)에는 후방 추돌순간 이를 감지하여 헤드레스트가 전방으로 회동되는 장치가 공개되어 있는 바, 이 또한 미리 후방 추돌이 발생될 수 있는 상황을 예견하여 운전자에게 경보하지 못하므로, 후방 추돌에 대하여 적극적으로 대응할 수 있는 장치라 볼 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 후방 소정 위치에 거리 감지를 위한 감지수단를 설치하고, 헤드레스트의 내부에는 헤드레스트를 전방으로 이동시킬 수 있는 이송수단을 설치하여, 후방 차량의 접근거리가 짧으면 일차로 경고하고, 점차 거리가 좁아지면 후방 추돌을 대비하여 미리 헤드레스트를 운전자의 두부쪽으로 이송시켜서, 최종적으로 추돌 사고가 발생하면 운전자 및 승객의 목상해를 최소화시킬 수 있도록 한 일종의 사전 안전장치(Pre-Safe System)인 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치는: 차량의 후방 소정 위치에 설치되는 거리 감지용 레이다 센서와; 차량의 실내에 설치되는 혼장치와; 차량의 후방에 설치되는 경고등과; 헤드레스트를 전방으로 이송시키는 수단과; 상기 레이다 센서의 감지값을 입력받아 후방 차량과 거리마다 상기 경고등과 혼장치를 온시키고, 상기 헤드레스트를 전방으로 이송시키는 수단에 작동전류신호를 전송하는 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는

바람직한 구현예로서, 운전석 전면의 클러스터에는 상기 혼장치와 함께 작동하는 추돌 경보 표시등이 상기 제어기와 연결되며 더 장착된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 헤드레스트를 전방으로 이송시키는 수단은: 상기 시트백의 상단 내부에 전후방향을 따라 설치되는 가이드레일과; 상기 가이드레일의 내부에 전후 이동 가능하게 샤프트와; 상기 제어기의 전류신호를 받아 구동되는 정역모터와; 상기 정역모터의 축에 고정된 피니언과; 상기 피니언과 맞물리도록 상기 샤프트의 후단부에 형성된 랙기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트는 헤드레스트의 스테이와 연결되고 전단부에는 롤러가 부착된 제1샤프트와; 일부구간에 상기 랙기어가 형성되고 후단부에 롤러가 부착된 제2샤프트로 구성되며, 상기 제1샤프트와 제2샤프트는 서로 꺽임 가능하게 힌지수단으로 연결된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치의 제어 방법은: 차량에 후방에 설치된 레이다 센서에서 후방 차량의 거리를 감지하는 단계; 상기 레이다 센서의 입력값을 받은 제어기의 연산에 따라, 후방 차량에 대하여 근접 거리임을 알리는 경고등이 점등되는 단계; 상기 레이다 센서의 입력값을 받은 제어기의 연산에 따라, 후방 차량이 보다 근접되었음을 운전자에게 알리는 혼장치의 작동 단계; 상기 레이다 센서의 입력값을 받은 제어기의 연산에 따라, 후방 차량이 보다 더 근접되는 경우, 헤드레스트가 가이드레일을 따라 전방으로 이동하여 운전자의 두부에 밀착되게 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 작동상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 장치를 구성하기 위하여 차량의 후방 소정 위치에 후방차량과의 거리를 감지할 수 있는 감지용 레이다 센서(10)가 설치되고, 차량의 실내에 소정 위치에는 혼장치(12)가 장착되며, 또한 차량의 후방 위치에 별도의 경고등(14)이 장착되며, 운전석 전면의 클러스터에는 상기 혼장치와 함께 작동하는 추돌 경보 표시등(16)이 장착된다.

또한, 상기 레이다 센서(10)와 혼장치(12) 그리고 추돌 경보 표시등(16)의 온/오프 제어를 위한 제어기(18)가 차량의 소정 위치에 장착된다.

또한, 상기 레이다 센서(10)는 제어기(18)의 입력측에 연결되고, 상기 혼장치(12)와 추돌 경보 표시등(16)은 제어기(18)의 출력측에 연결된다.

한편, 상기 헤드레스트(20)를 전방으로 이동시킬 수 있는 수단이 시트백의 내부에 집약적으로 설치되는데, 그 구성을 보면 다음과 같다.

상기 시트백의 상단 내부에 전후방향을 따라 한 쌍의 가이드레일(22)이 설치되는 바, 이 가이드레일(22)의 앞단부는 아래쪽으로 경사진 형태로 형성된다.

이때, 상기 가이드레일(22)의 내부에 전후 이동 가능하게 샤프트가 위치되는데, 이 샤프트는 헤드레스트(20)의 스테이(24)와 연결되는 제1샤프트(26)와, 일부구간에 랙기어(28)가 형성된 제2샤프트(30)로 구성되며, 이 제1샤프트(26)와 제2샤프트(30)는 서로 꺽임 가능하게 힌지수단(회전조인트)으로 연결된다.

또한, 상기 제1샤프트(26)의 전단부에는 롤러(32)가 부착되고, 제2샤프트 (30)의 후단부에도 롤러(32)가 부착된다.

특히, 시트백의 내부에는 상기 제어기(18)의 전류신호를 받아 구동되는 정역모터(34)가 설치되며, 이 정역모터(34)의 축에는 상기 제2샤프트(30)의 랙기어(28)에 맞물리게 되는 피니언(36)이 장착된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 장치에 대한 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치의 작동 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치의 작동이 이루어지는 과정을 설명하는 개략도이다.

차량이 주정차된 상태(시동 온 상태)에서, 후방으로부터 후방 차량이 점차 근접하는 경우, 상기 레이다 센서(10)에서 그 거리를 감지하여 상기 제어기(18)에 전송하면, 제어기(18)는 TTC(Time To Collision)를 계산하여 TTC1(후방 추돌에 대비한 1차 경보용 기준거리)보다 작으면 상기 경고등(14)에 점등을 위한 전류신호를 보내게 된다.

이에, 상기 경고등(14)이 점멸하여 후방차량에 대한 1차 경고가 이루어지게 된다.

이때, 상기 제어기(18)에서 이루어지는 TTC는 다음과 같은 식으로 구해진다.

즉, 상기 레이다 센서(10)에서 자차에서 본 상대차 속도와, 자차에서 상대차 까지의 거리를 감지하여 상기 제어기(18)에 전송하게 되면, 제어기(18)는 위의 식을 이용하여 TTC를 구하게 되는 것이다.

이러한 1차 경고에도 불구하고, 후방차량의 거리가 더 좁혀지는 경우(예를들어, 후방차량이 제동을 시작하였으나 제동을 위한 거리가 충분치 못한 상황), 계속해서 상기 레이다 센서(10)가 그 거리를 감지하여 상기 제어기(18)에 전송하면, 제어기(18)는 TTC(Time To Collision)를 계산하여 TTC2(후방 추돌에 대비한 2차 경보용 기준거리)보다 작으면 상기 혼장치(12)와 추돌 경보 표시등(16)을 작동시키는 전류신호를 보내게 된다.

이에, 운전자는 청각적으로 상기 혼장치(12)의 경고음을 듣는 동시에 시각적으로 클러스터상의 추돌 경보 표시등(16)의 점등 상태를 보게 되어 후방 추돌 가능성을 인지하게 된다.

후방차량의 거리가 더욱 좁혀지는 경우(예를들어, 후방차량이 자차에 대해 추돌하는 상황이 거의 확정적인 상태), 상기 레이다 센서(10)가 그 거리를 감지하여 상기 제어기(18)에 전송하면, 제어기(18)는 TTC(Time To Collision)를 계산하여 TTC3(후방 추돌이 일어나지 않는 최종 한계거리)보다 작으면 상기 헤드레스트(20)를 전방으로 이송시키는 수단에 작동을 위한 전류신호를 보내게 된다.

이에, 상기 정역모터(34)가 구동하게 되면, 정역모터(34)의 회전축인 피니언(36)이 상기 제2샤프트(30)의 랙기어(28)에 맞물려 회전하게 된다.

이어서, 상기 제1 및 제2샤프트(26,30)가 가이드레일(22)을 따라 전방으로 이동하게 되는 바, 제1샤프트(26)는 가이드레일(22)의 전단부(아래쪽으로 경사진 부분)에 위치하게 되고, 제1샤프트(26)와 제2샤프트(30)의 힌지 체결점은 아래로 꺽여진 상태가 된다.

따라서, 상기 제1샤프트(26)와 연결되어 있던 헤드레스트(20)가 전방을 향하여 하향 이동을 하게 되어, 운전자의 두부에 감싸듯이 밀착된다.

이에따라, 후방 추돌이 발생되면, 이미 헤드레스트(20)가 운전자의 두부를 감싸듯이 밀착하고 있기 때문에 추돌에 의한 충격을 격감시키며 운전자의 두부를 완충시킴으로써, 결국 운전자의 목과 두부에 대한 상해치를 격감시킬 수 있다.

한편, 후방 추돌이 이루어지지 않는 경우에는 점차 후방 차량과의 거리가 멀어지게 되므로, 헤드레스트(20)는 본래의 위치로 뒤돌아가게 된다.

즉, 레이다 센서(10)의 거리 감지값(후방차량의 거리가 안전한 거리로 감지)에 따라 제어기(18)는 상기 정역모터(34)에 역방향 구동을 위한 전류신호를 보내게 되고, 정역모터(34)의 회전축인 피니언(36)이 상기 제2샤프트(30)의 랙기어(28)에 맞물려 회전하게 되며, 결국, 상기 제1 및 제2샤프트(26,30)가 가이드레일(22)을 따라 후방으로 이동하게 되어, 결국 헤드레스트는 본래의 위치로 복귀된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 헤드레스트의 내부에 헤드레스트를 전방으로 이동시킬 수 있는 이송수단을 설치하여, 차량의 후방 위치에 레이다 센서를 설치하여, 후방 차량의 접근거리가 짧으면 일차로 경고등을 점등하여 경고하고, 점차 거 리가 좁아지면 후방 추돌을 대비하여 미리 헤드레스트를 운전자의 두부쪽으로 이송시켜서, 최종적으로 추돌 사고가 발생하면 운전자 및 승객의 목상해를 최소화시킬 수 있는 장점을 제공한다.

즉, 후방 추돌을 미리 예측하여 후방차량에 대한 경고를 하고, 자차 승객에게도 경고를 함으로써, 무방비 상태로 충격이 가해지는 상황을 줄일 수 있고, 후방 추돌이 이루어지기 전에 이미 헤드레스트가 운전자 및 승객의 두부에 감싸듯이 밀착된 상태이므로, 최종적으로 추돌 사고가 발생하더라도 운전자 및 승객의 목상해를 최소화시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 차량의 후방 소정 위치에 설치되는 거리 감지용 레이다 센서;

   차량의 실내에 설치되는 혼장치;

   차량의 후방에 설치되는 경고등;

   시트백의 상단 내부에 전후방향을 따라 설치되는 동시에 앞단부가 아래쪽으로 경사진 형태로 형성되는 가이드레일과, 상기 가이드레일의 내부에 전후 이동 가능하게 샤프트와, 제어기의 전류신호를 받아 구동되는 정역모터와, 상기 정역모터의 축에 고정된 피니언과, 상기 피니언과 맞물리도록 상기 샤프트의 후단부에 형성된 랙기어를 포함하여 구성되는 헤드레스트를 전방으로 이송시키는 수단;

   상기 레이다 센서의 감지값을 입력받아 후방 차량과 거리마다 상기 경고등과 혼장치를 온시키고, 상기 헤드레스트를 전방으로 이송시키는 수단에 작동전류신호를 전송하는 제어기;

   를 포함하며,

   상기 샤프트는 헤드레스트의 스테이와 연결되고 전단부에는 롤러가 부착된 제1샤프트와, 일부구간에 상기 랙기어가 형성되고 후단부에 롤러가 부착된 제2샤프트로 구성되며, 상기 제1샤프트와 제2샤프트는 서로 꺽임 가능하게 힌지수단으로 연결되어, 상기 제1샤프트와 연결되어 있던 헤드레스트가 전방을 향하여 하향 이동을 하게 되면서 운전자의 두부에 감싸듯이 밀착될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 운전석 전면의 클러스터에는 상기 혼장치와 함께 작동하는 추돌 경보 표시등이 상기 제어기와 연결되며 더 장착된 것을 특징으로 하는 후방추돌 예보를 위한 능동 헤드레스트 장치.
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