KR101237816B1 - 헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법 - Google Patents

헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법 Download PDF

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Abstract

간단한 구성으로 정밀도 높게 헤드레스트의 위치를 자동적으로 적절한 상태로 조정한다. 헤드레스트 위치조정장치의 검출회로(20)는 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 소정 범위 내일 경우, 복수의 검지전극(11 내지 15)으로부터의 검지 신호에 기초하여 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 머리부(49a)의 높이위치를 검출하며, 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 검출회로(20)는 복수의 검지전극(11 내지 15) 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극(11)과 최하에 위치하는 검지전극(15)으로부터의 검지 신호에 기초하여 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다.

Description

헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법{HEADREST POSITION ADJUSTMENT DEVICE AND HEADREST POSITION ADJUSTMENT METHOD}
본 발명은 자동차 등의 차량 좌석에 구비된 헤드레스트의 위치를 조정하는 헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법에 관한 것으로, 특히 간단한 구성으로 정밀도 높게 헤드레스트의 위치를 자동적으로 적절한 상태로 조정할 수 있는 헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들면 자동차 등의 차량 좌석에 구비된 헤드레스트의 위치를 조정하는 것으로서, 예를 들면 다음과 같은 것이 알려져 있다. 즉, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 헤드레스트 구동제어장치는 차량의 천장부와 헤드레스트에 내장된 한쌍의 검지전극간의 정전용량을 모니터링하고, 헤드레스트를 하단에서 윗방향으로 구동하면서 스캐닝했을 때의 정전용량의 변화량에 기초하여, 좌석에 착석한 탑승자의 머리부의 높이위치를 판단하여, 헤드레스트의 상하위치를 조정한다고 되어 있다.
또한 하기 특허문헌 2에 개시되어 있는 헤드레스트를 조절하기 위한 장치는 헤드레스트 내에 2개 혹은 3개의 콘덴서 플레이트를 배치하고, 머리부와 각 콘덴서 플레이트 사이의 정전용량값을 측정하여, 헤드레스트를 적절한 높이로 조절한다고 되어 있다.
또한 하기 특허문헌 3에 개시되어 있는 헤드레스트 조정장치는, 헤드레스트 내에 하나의 검지전극을 배치하여, 헤드레스트와 머리부 사이의 정전용량을 모니터링하고, 헤드레스트를 상하방향으로 이동시키면서 스캐닝했을 때의 정전용량의 변화량에 기초해서, 좌석에 착석한 머리부의 높이위치를 판단하여 헤드레스트를 조정한다고 되어 있다.
일본국 공개특허공보 소64-11511호 일본국 공개특허공보 2000-309242호 일본국 공개특허공보 평11-180200호
그러나 상술한 특허문헌 1∼3에 개시되어 있는 것에서는 헤드레스트를 이동시키면서 스캐닝을 하고 있다. 이 때문에, 좌석에 착석한 탑승자의 머리부가 전후방향으로 흔들리거나 했을 경우, 헤드레스트의 상하방향의 조정위치가 어긋나거나, 헤드레스트의 위치조정을 담당하는 제어부(예를 들면 ECU(전자제어유닛) 등)에서의 데이터 처리 부하가 커지는 등의 문제가 있다.
또한 상술한 특허문헌 1∼3에 개시된 것은 배치된 정전용량 센서의 출력 변화(후두부의 요철에 따른 정전용량값의 변화)로부터 머리부의 위치를 추정하고자 하였지만, 머리부가 센서로부터 먼 위치에 있으면 출력 변화가 작아져 후두부의 요철을 명확히 검지할 수 없다는 문제가 있다.
나아가 상술한 특허문헌 1에 개시되어 있는 것에서는 차량의 천장부에 검지전극을 배치시킬 필요가 있기 때문에, 시스템 전체를 헤드레스트 내부에서 완결할 수 없어 시스템이 복잡해져 비용이 든다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 간단한 구성으로 정밀도 높게 헤드레스트의 위치를 자동적으로 적절한 상태로 조정할 수 있는 헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 헤드레스트 위치조정장치는 좌석에 착석한 탑승자의 머리부 뒤에 배치되는 헤드레스트와, 상기 헤드레스트의 높이방향을 따라 나란히 설치되며, 상기 탑승자의 머리부와 상기 헤드레스트 사이의 정전용량을 검지하는 복수의 검지전극과, 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여, 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하는 검출회로와, 상기 검출회로의 검출 결과에 기초하여 상기 헤드레스트의 상하방향의 위치를 조정하는 위치조정수단을 구비하고, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내일 경우, 상기 검출회로는 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하며, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 상기 검출회로는 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 헤드레스트 위치조정방법은 좌석에 착석한 탑승자의 머리부와 헤드레스트 사이의 정전용량을, 상기 헤드레스트의 높이방향을 따라 나란히 설치된 복수의 검지전극에 의해 각각 검지하여, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내일 경우, 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하며, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하여, 검출된 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치에 기초하여 상기 헤드레스트의 상하방향의 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법은 헤드레스트와 머리부의 거리에 기초하여, 적절한 머리부의 높이위치의 검출방법을 선택함으로써, 헤드레스트의 머리부에 대한 위치를 간단한 구성으로 정밀도 높게, 또한 자동적으로 적절한 상태로 조정할 수 있다. 그리고 이와 같이 헤드레스트의 머리부에 대한 위치를 조정할 수 있기 때문에, 예를 들면 헤드레스트 위치 미(未)조정에 따른 충돌시 등에 있어서의 탑승자의 경추 손상 등의 사고 방지를 도모할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 검출회로는 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값 중 최소값이 역치 이상일 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내라고 판단하고, 상기 최소값이 역치보다 작을 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아니라고 판단하도록 구성되어도 된다.
또한 상기 검출회로는 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출함과 동시에, 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하여, 양자의 검출값이 동일 또는 그 오차가 소정 범위 내일 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내라고 판단하고, 양자의 검출값의 오차가 소정 범위보다 클 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아니라고 판단하도록 구성되어도 된다.
또한 본 발명에 따른 헤드레스트 위치조정장치는 상기 헤드레스트와 머리부 사이의 거리를 측정하는 거리측정수단을 더 구비하고, 상기 검출회로는 상기 거리측정수단의 측정값에 기초하여, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내인지 아닌지를 판단하도록 구성되어도 된다.
본 발명에 있어서 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 상기 검출회로는 최상에 위치하는 검지전극 및 그것에서부터 소정 개수의 검지전극으로 검지된 정전용량값과, 최하에 위치하는 검지전극 및 그것에서부터 상기 소정 개수의 검지전극으로 검지된 정전용량값의 비에 기초하여, 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하도록 구성되어도 된다.
또한 상기 복수의 검지전극은 각각 직사각형 스트립(strip)형상으로 형성되고, 그 길이방향이 헤드레스트의 높이방향과 교차하도록, 상기 헤드레스트의 전면측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 정밀도 높게 헤드레스트의 위치를 자동적으로 적절한 상태로 조정할 수 있는 헤드레스트 위치조정장치 및 헤드레스트 위치조정방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치를 배치한 차량 좌석의 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 헤드레스트의 높이방향으로 나란히 설치된 복수의 검지전극의 배치예를 나타내는 설명도이다.
도 3은 동(同) 헤드레스트 위치조정장치의 전체 구성의 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치의 정전용량 검지회로의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 정전용량 검지회로의 동작 파형의 예를 나타내는 동작 파형도이다.
도 6은 동 헤드레스트 위치조정장치의 동작의 제1 양태를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 동 헤드레스트 위치조정장치의 검지전극의 중심추정 위치를 산출하는 경우의 출력예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 동 헤드레스트 위치조정장치의 검지전극의 최상 및 최하의 검지전극의 출력예를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치에 의한 조정 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 동 헤드레스트 위치조정장치의 동작의 제2 양태를 나타내는 플로우 차트이다.
도 11은 동 헤드레스트 위치조정장치의 동작의 제3 양태를 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는 동 헤드레스트 위치조정장치의 전체 구성의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 헤드레스트 위치조정장치 및 위치조정방법의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치를 배치한 차량 좌석의 예를 나타내는 개략도, 도 2는 헤드레스트의 높이방향을 따라 나란히 설치된 검지전극의 배치예를 나타내는 설명도, 도 3은 동 헤드레스트 위치조정장치의 전체 구성의 예를 나타내는 블록도, 도 4는 동 헤드레스트 위치조정장치의 정전용량 검지회로의 구성예를 나타내는 블록도, 도 5는 도 4에 나타내는 정전용량 검지회로의 동작 파형의 예를 나타내는 동작 파형도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 헤드레스트 위치조정장치(100)는 차량 등의 좌석(40)에 마련되며, 예를 들면 좌석(40)의 헤드레스트(43)에 배치된 정전용량 센서부(10)와, 좌석(40)의 등받이부(41)에 배치된 구동 모터(44)와, 정전용량 센서부(10)의 검출 결과에 기초하여 구동 모터(44)의 구동을 제어하는 제어부(30)를 구비하여 구성되어 있다.
본 예에서는 제어부(30)는 정전용량 센서부(10)와 일체적으로 구성되어 헤드레스트(43)측에 배치되고, 제어부(30)와 구동 모터(44)는 하네스(harness)(32)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
정전용량 센서부(10)는 예를 들면 기판(19)의 한쪽 면측에 형성된 복수의 검지전극(11∼15)과, 이 기판(19)의 다른쪽 면측에 형성된 검출회로(20)를 구비하여 구성되고, 좌석(40)의 착석부(42)에 착석한 탑승자(49)의 머리부(49a)와 헤드레스트(43)(구체적으로는 검지전극(11∼15)) 사이의 정전용량을 검지하여, 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다. 즉, 후두부의 요철에 따라 가변하는 정전용량값을 각 검지전극(11∼15)으로 각각 검지하여, 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다.
기판(19)은 예를 들면 플렉시블 프린트 기판, 리지드 기판 혹은 리지드 플렉시블 기판에 의해 구성되어 있고, 복수의 검지전극(11∼15)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 혹은 에폭시 수지 등의 절연체로 이루어지는 기판(19)상에 패턴 형성된 구리, 구리합금 또는 알루미늄 등으로 이루어진다.
복수의 검지전극(11∼15)은 예를 들면 직사각형 형상으로 형성되고, 그 길이방향이 헤드레스트(43)의 높이방향에 교차함과 동시에, 헤드레스트(43)에 높이방향을 따라 나란히 설치된 상태로 헤드레스트(43)의 전면측에 배치되어 있다. 그리고 복수의 검지전극(11∼15)에는 예를 들면 각각 전극번호 1∼5가 할당되어 있다. 이 복수의 검지전극(11∼15)들은 본 예에서는 5개 마련되어 있지만, 이것에 한정되지 않으며, 헤드레스트(43)가 정지한 상태에서 좌석(40)에 착석한 탑승자(49)의 머리부(49a)의 높이방향을 검출하는데 필요한 수만큼 마련되어 있으면 되고, 더 많이 마련되어 있어도 된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 검출회로(20)는 복수의 검지전극(11∼15)과 각각 일대일로 접속되며, 각 검지전극(11∼15)에 의해 검지된 정전용량을 나타내는 정보를 출력하는 복수의 정전용량 검지회로(21∼25)와, 이 정전용량 검지회로(21∼25)들과 접속되며, 각 정전용량 검지회로(21∼25)에서 출력된 정보에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출(연산)하는 연산처리회로(28)를 구비하여 구성된다.
또한 제어부(30)는 연산처리회로(28)와 접속되며, 연산처리회로(28)의 검출 결과(연산 결과)에 기초하여 구동 모터(44)의 구동을 제어하는 모터구동회로(31)를 구비하여 구성된다.
그리고 구동 모터(44)는 모터구동회로(31)에서 출력된 제어 신호에 기초하여 헤드레스트(43)를 상하 이동시킨다.
검지전극(11∼15)에 의해 검지된 정전용량을 나타내는 정보를 출력하는 정전용량 검지회로(21∼25)는 각 검지전극(11∼15)과 머리부(49a) 사이의 정전용량에 따라 듀티비가 변화되는 펄스 신호를 생성함과 동시에 평활화하여 검지 신호를 출력한다.
각 정전용량 검지회로 21(22∼25)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 일정 주기의 트리거 신호(TG)를 출력하는 트리거 신호 발생회로(101)와, 입력단에 접속된 정전용량(C)의 크기에 따라 듀티비가 변화되는 펄스 신호(Po)를 출력하는 타이머회로(102)와, 이 펄스 신호(Po)를 평활화하는 로우 패스 필터(LPF)(103)를 구비하여 구성되어 있다.
타이머회로(102)는 예를 들면 2개의 비교기(201, 202)와, 이 비교기(201, 202)들의 출력이 각각 리셋 단자(R) 및 셋트 단자(S)에 입력되는 RS 플립플롭회로(이하 'RS-FF'라고 부름)(203)와, 이 RS-FF(203)의 출력(DIS)을 LPF(103)에 출력하는 버퍼(204)와, RS-FF(203)의 출력(DIS)으로 온/오프 제어시키는 트랜지스터(205)를 구비하여 구성되어 있다.
비교기(202)는 트리거 신호 발생회로(101)에서 출력되는 도 5에 나타내는 바와 같은 트리거 신호(TG)를, 저항(R1, R2, R3)에 의해 분할된 소정의 역치(Vth2)와 비교하여, 트리거 신호(TG)에 동기한 셋트 펄스를 출력한다. 이 셋트 펄스는 RS-FF(203)의 Q출력을 셋트한다.
이 Q출력은 디스차지 신호(DIS)로서 트랜지스터(205)를 오프 상태로 하고, 검지전극 11(12∼15) 및 그라운드 사이를, 검지전극 11(12∼15)의 대접지 정전용량(C) 및 입력단과 전원 라인 사이에 접속된 저항(R4)에 의한 시상수로 정해지는 속도로 충전한다. 이로 인해, 입력 신호(Vin)의 전위가 정전용량(C)에 의해 정해지는 속도로 상승한다.
입력 신호(Vin)가, 저항(R1, R2, R3)으로 정해지는 역치(Vth1)를 넘으면, 비교기(201)의 출력이 반전하여 RS-FF(203)의 출력을 반전시킨다. 이 결과, 트랜지스터(205)가 온 상태가 되고, 검지전극 11(12∼15)에 축적된 전하가 트랜지스터(205)를 통해 방전된다.
따라서 이 타이머회로(102)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 검지전극 11(12∼15) 및 접근한 탑승자(49)의 머리부(49a)와의 사이의 정전용량(C)에 기초한 듀티비로 발신하는 펄스 신호(Po)를 출력한다. LPF(103)는 이 출력을 평활화함으로써, 도 5에 나타내는 것과 같은 직류의 검지 신호(Vout)를 출력한다. 한편 도 5에서 실선으로 나타내는 파형과 점선으로 나타내는 파형은 전자가 후자보다 정전용량이 작은 것을 나타내고 있으며, 예를 들면 후자가 물체 접근 상태를 나타내고 있다.
연산처리회로(28)는 각 정전용량 검지회로(21∼25)로부터의 검지 신호(Vout)에 의해 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다.
연산처리회로(28)는 예를 들면 CPU, RAM, ROM 등을 구비하여 이루어지며, 각 정전용량 검지회로(21∼25)로부터의 검지 신호를 비교한다. 즉, 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 각 정전용량값(정전용량값 C1∼C5)을 비교한다.
그리고 각 정전용량값(C1∼C5) 중 최소값이 역치 이상일 경우, 각 정전용량값(C1∼C5)을 비교하여, 예를 들면 가장 큰 정전용량을 검지한 검지전극의 높이위치를 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치로서 산출하고, 그 산출 결과에 기초하여 머리부(49a)의 높이위치를 검출함과 동시에, 이 검출 결과를 모터구동회로(31)에 출력한다.
한편 각 정전용량값(C1∼C5) 중 최소값이 역치보다 작을 경우, 헤드레스트(43)의 높이방향으로 나란히 설치된 각 검지전극(11∼15) 중, 최상에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값(정전용량값 C5)과, 최하에 위치하는 검지전극(11)으로 검지된 정전용량값(정전용량값 C1)을 비교해서, 이 2개의 정전용량값의 비에 기초하여 머리부(49a)의 높이위치를 검출하고, 이 검출 결과를 모터구동회로(31)에 출력한다.
모터구동회로(31)는 연산처리회로(28)의 검출 결과(연산 결과)에 기초하여 구동 모터(44)의 구동을 제어하고, 좌석(40)의 등받이부(41)에 대한 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다. 한편 구동 모터(44)는 헤드레스트(43)의 지지축(43a)을 상하방향, 좌우방향 및 전후방향으로 이동 자유롭게 구동하도록 구성할 수 있다.
다음으로 본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치(100)의 동작에 대하여, 도 6에 나타내는 플로우 차트에 기초하여 설명한다.
먼저, 구동 모터(44)를 구동시켜 헤드레스트(43)를 초기 위치(예를 들면 등받이부(41)에 대하여 헤드레스트(43)가 가장 높은 위치)로 이동시킨 후, 이 초기 위치에 있어서, 정전용량 센서부(10)의 각 검지전극(11∼15)으로 머리부(49a)와의 사이의 정전용량(C)을 검지한다(S100). 그리고 각 정전용량 검지회로(21∼25)로부터의 검지 신호에 기초하여, 연산회로(28)는 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 각 정전용량값(정전용량값 C1∼C5) 중 최소값이 역치 이상인지, 역치보다 작은지 판단한다(S102).
스텝 102에서, 최소값이 역치 이상이라고 판단했을 경우, 연산처리회로(28)는 각 정전용량값(C1∼C5)을 비교하여 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치를 산출하고, 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다(S104). 그리고 이 검출 결과에 기초하여, 모터구동회로(31)는 구동 모터(44)를 제어하고, 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다(S106).
스텝 102에서, 최소값이 역치보다 작다고 판단했을 경우, 연산처리회로(28)는 헤드레스트의 높이방향을 따라 나란히 설치된 각 검지전극(11∼15) 중, 최상에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값(정전용량값 C5)과, 최하에 위치하는 검지전극(11)으로 검지된 정전용량값(정전용량값 C1)을 비교하고, 이 비에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다(S108). 그리고 이 검출 결과에 기초하여, 모터구동회로(31)는 구동 모터(44)를 제어하고, 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다(S11O).
여기서 정전용량 센서부(10)에 의한 출력예를, 도 7에 나타내는 정전용량값의 그래프에 기초하여 설명한다.
도 7(a)는 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리(L)가 소정 범위 내에 있을 경우에(예를 들면 L=50mm 정도), 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 정전용량값(C)을 나타내고, 도 7(b)는 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리(L)가 소정 범위 내에 없을 경우에(예를 들면 L=70mm 정도), 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 정전용량값(C)을 나타내고 있다.
도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리(L)가 50mm 정도일 때, 즉 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 소정 범위 내에 있을 경우에는 검지전극(11∼15)으로 검지된 각 정전용량값의 차이가 명확하여, 후두부의 요철에 따라 변화되는 정전용량값의 그래프가 얻어진다. 이 때문에, 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 정전용량값에 기초하여 머리부(49a)의 후두부 형상을 추측할 수 있어, 후두부 중심(P)의 높이위치를 추정할 수 있다.
즉, 거리(L)가 50mm 정도일 때에는 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 정전용량값에 기초하여 머리부(49a)의 높이의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출 결과에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출하여 헤드레스트(43)의 위치조정을 실시하는 것이 가능하다.
그러나 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 70mm 정도일 때, 즉 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 소정 범위 내에 없을 경우에는 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 각 정전용량값(C)의 차이가 애매하기 때문에, 정확한 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치를 얻기가 곤란해진다.
특히, 후두부 중심(P)의 높이위치에 가까운 영역에서는 외란(外亂; disturbance)의 영향을 받아, 머리부의 요철에 따른 정전용량값의 대소관계가 얻어지지 않을 가능성이 있다.
이와 같이, 머리부(49a)와 헤드레스트(43)의 전면과의 거리가 단지 20mm 정도 변화되었을 뿐인데, 헤드레스트(43)에 대한 머리부(a)의 높이위치를 검출하는 것이 곤란해져, 헤드레스트의 위치조정을 실시하기가 어려워진다.
한편, 헤드레스트(43)의 높이방향으로 나란히 설치된 각 검지전극(11∼15) 중, 최상에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값(C5)과, 최하에 위치하는 검지전극(11)으로 검지된 정전용량값(C1)의 비(각 정전용량값의 차)는 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리(L)에 의한 영향이 작아, 거리(L)가 50mm 정도일 때에도 70mm 정도일 때에도 동일한 결과가 얻어진다.
즉, 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리(L)가 벌어져 있어도(L=70mm 정도), 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 검지전극(11, 15)으로 검지된 정전용량값(정전용량값 C1 및 정전용량값 C5)을 비교하면, 머리부(49a)의 후두부 중심(P)의 높이위치가 헤드레스트(43)의 높이방향의 중심과 거의 같은 정도일 경우에는 양자 동등한 정전용량값이고, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 머리부(49a)의 후두부 중심(P)의 높이위치가 헤드레스트(43)의 중심에서 벗어나, 후두부 중심(P)의 높이위치가 검지전극(111)의 중심과 거의 같은 정도일 경우에는 검지전극(11)으로 검지된 정전용량과 검지전극(15)으로 검지된 정전용량의 비가 커진다.
이와 같이 해서 얻어진 2개의 검지전극(11, 15)으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 위치를 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 헤드레스트의 상하방향의 위치를 조정하는 조정 방식은 도 9에 나타내는 것과 같이 표현할 수 있다.
도 9는 상술한 스텝 108 및 110에서의 본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치(100)에 의한 조정 방식을 설명하기 위한 설명도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 헤드레스트(43)의 하부에 배치된 검지전극(11)으로 검지된 정전용량(C1)과, 상부에 배치된 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값(C5)의 비(α)는 α=C1/C1+C5에 의해 얻을 수 있다. 이와 같이 해서 얻어진 비(α)에 기초하여, 헤드레스트(43)의 이동량(mm)을 결정할 수 있게 된다.
즉, 머리부(49a)의 후두부 중심(P)의 높이위치가 헤드레스트(43)의 중심의 높이위치와 수평방향으로 같을 때의 이동량을 0mm로 했을 경우, 이 비(α)가 0에 가까울 경우에는 헤드레스트(43)를 윗방향(+방향)으로 이동시키고, 1에 가까울 경우에는 아래방향(-방향)으로 이동시키도록 구동 모터(44)에 대하여 제어 신호를 출력한다.
본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치(100)에 있어서, 상술한 스텝 102에서 판정 기준이 되는 역치를, 예를 들면 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 60mm 정도일 때에 각 검지전극(11∼15)으로 검지되는 각 정전용량값(정전용량값 C1∼C5) 중 최소값으로 설정함으로써, 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 정전용량값에 기초하여, 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 소정 범위 내인지 아닌지를 판단할 수 있다.
예를 들어 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 60mm 이하일 경우, 즉 소정 범위 내이며, 정전용량값(C1∼C5)의 최소값이 역치 이상이 될 경우, 상술한 스텝 104 및 106에 의해 머리부의 높이위치를 검출하고, 헤드레스트(43)와 머리부(49a) 사이의 거리가 60mm보다 길 경우, 즉 소정 범위 내가 아니며, 정전용량값(C1∼C5)의 최소값이 역치보다 작을 경우, 상술한 스텝 108 및 110에 의해 머리부의 높이위치를 검출함으로써, 머리부(49a)의 높이위치를 얻을 수 있다.
그리고 간단한 구성으로 정밀도 높게 헤드레스트(43)의 위치를 조정할 수 있게 되어, 헤드레스트(43)의 위치 미조정에 따른 충돌시 등에 있어서의 탑승자(49)의 경추 손상 등의 사고 방지를 도모할 수 있다.
다음으로 본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치(100)는 도 10에 나타내는 플로우 차트에 나타내는 것과 같이 헤드레스트(43)의 높이위치를 조정해도 된다. 즉, 먼저, 예를 들어 헤드레스트(43)를 초기 위치(등받이부(41)에 대하여 헤드레스트(43)가 가장 높은 위치)로 이동시킨 후, 이 초기 위치에서, 정전용량 센서부(10)의 각 검지전극(11∼15)으로 머리부(49a)와의 사이의 정전용량(C)을 검지한다(S200).
그리고 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 각 정전용량값(정전용량값 C1∼C5)을 비교하여, 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치를 산출하고, 이 산출 결과에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출함과 동시에(S202), 최상에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값(C5)과, 최하에 위치하는 검지전극(11)으로 검지된 정전용량값(C1)을 비교하여, 이 비에 기초해서 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다(S204).
다음으로 스텝 202의 검출값과 스텝 204의 검출값을 비교하여, 양자가 동일 또는 그 오차가 소정 범위 내인지 아닌지를 판정한다(S206).
스텝 206에서, 양자가 동일 또는 그 오차가 소정 범위 내라고 판단되었을 경우, 스텝 202의 검출값에 기초하여, 모터구동회로(31)는 구동 모터(44)를 제어하고, 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다(S208).
스텝 206에서, 양자의 오차가 소정 범위 내가 아니라고 판단되었을 경우, 스텝 204의 검출값에 기초하여, 모터구동회로(31)는 구동 모터(44)를 제어하고, 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다(S210).
또한 본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치(10)는 헤드레스트와 머리부와의 거리를 검출하는 거리 센서(도시 생략)를 별도 마련해도 된다. 거리 센서로서는 적외선 센서, 초전형 자외선 센서, 광센서 및 초음파 센서 등을 이용할 수 있다.
이와 같이, 별도 거리 센서를 마련했을 경우, 본 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치(10)는 도 11에 나타내는 플로우 차트에 나타내는 바와 같이 헤드레스트(43)의 높이위치를 조정해도 된다. 즉, 먼저, 예를 들어 헤드레스트(43)를 초기 위치(등받이부(41)에 대하여 헤드레스트(43)가 가장 높은 위치)로 이동시킨 후, 이 초기 위치에서, 정전용량 센서부(10)의 각 검지전극(11∼15)으로 머리부(49a)와의 사이의 정전용량(C)을 검지함과 동시에(S300), 거리 센서에 의해 헤드레스트와 머리부의 거리를 검출한다(S302). 거리 센서에 의해 검출된 거리가 소정 거리 내인지 아닌지를 판단한다(S304).
스텝 304에서, 소정 거리 내라고 판단되었을 경우, 각 검지전극(11∼15)으로 검지된 정전용량값(C1∼C5)에 기초하여 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치를 산출하고, 이 산출값에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다(S306). 그리고 이 검출 결과에 기초하여, 모터구동회로(31)는 구동 모터(44)를 제어하고, 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다(S308).
스텝 304에서, 소정 거리보다 길다고 판단되었을 경우, 최상에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값(C5)과, 최하에 위치하는 검지전극(11)으로 검지된 정전용량값(C1)을 비교하고, 이들 비에 기초하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출한다(S310). 그리고 이 검출 결과에 기초하여, 모터구동회로(31)는 구동 모터(44)를 제어하고, 헤드레스트(43)의 상하방향의 위치를 조정한다(S312).
한편, 헤드레스트 위치조정장치(100)의 정전용량 센서부(10)와 구동 모터(44)는 본 예에서는 하네스(29)에 의해 접속되어 있지만, 예를 들면 무선 등에 의해 제어 가능하게 구성되어 있어도 된다. 또한 구동 모터(44)가 정전용량 센서부(10)와 일체적으로 구성되어 헤드레스트(43)측에 배치되어 있어도 된다.
또한 검출회로(20)는 중심추정 위치에 기초하여 머리부의 높이위치를 검출할 경우, 헤드레스트(43)의 중심위치를 상술한 추정 중심위치에 맞춰 이동시키는 것 외에, 연산처리회로(28)에 의해, 머리부(49a)의 후두부 형상을 프로파일링하여, 이 프로파일링 결과로부터 상술한 추정 중심위치를 산출하고, 이 산출 결과에 기초하여 헤드레스트(43)를 이동시키도록 해도 된다. 그 밖에, 검출회로(20)는 미리 프리셋트된 탑승자(49)의 프로파일 정보(머리부(49a)의 후두부 형상에 관한 정보를 포함)나 헤드레스트(43)의 형상에 관한 정보 등에 기초하여, 헤드레스트(43)의 임의의 위치를 상술한 추정 중심위치에 맞추도록 이동시켜도 된다.
또한 검출회로(20)는 최상에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값과, 최하에 위치하는 검지전극(15)으로 검지된 정전용량값을 비교하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부의 높이위치를 검출할 경우, 최상에 위치하는 검지전극(15) 및 그로부터 2개의 검지전극(14, 13)에서의 출력(정전용량값)의 합계값과, 최하에 위치하는 검지전극(11) 및 그로부터 2개의 검지전극(12, 13)에서의 출력(정전용량값)의 합계값에 기초하여 출력비(α)를 구해, 마찬가지로 머리부(49a)의 높이위치를 검출해도 된다.
도 12는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 헤드레스트 위치조정장치의 전체 구성의 다른 예를 나타내는 블록도이다. 한편 이후에 있어서, 이미 설명한 부분과 중복되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 검출회로(20)는 각 검지전극(11∼15)과 접속된 시분할회로(26)와, 이 시분할회로(26)에 의해 각 검지전극(11∼15)으로 각각 이시적(異時的)으로 검지된 검지 신호(정전용량을 나타내는 정보)를 각각 출력하는 정전용량 검지회로(27)와, 이 정전용량 검지회로(27)에서 출력된 검지 신호에 기초한 정전용량값을 비교하여 헤드레스트(43)에 대한 머리부(49a)의 높이위치를 검출하는 연산처리회로(28)를 구비하여 구성되어 있다.
이와 같이 검출회로(20)를 구성하면, 머리부의 추정 중심위치에 기초하여 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출할 경우, 시분할회로(26)를 통해 각 검지전극(11∼15)으로 정전용량을 순번대로 스캐닝하고, 그 결과에 기초하여 머리부(49a)의 높이방향의 추정 중심위치를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한 최상과 최하에 위치하는 검지전극(11, 15)으로 검지한 정전용량값으로부터 머리부의 높이위치를 검출할 경우, 검출회로(20)는 검지전극(11, 15)과 접속된 시분할회로(26)와, 이 시분할회로(26)에 의해 각 검지전극(11, 15)으로, 예를 들면 이시적으로 검지된 정전용량을 나타내는 정보를 출력하는 정전용량 검지회로(27)와, 이 정전용량 검지회로(27)에서 출력된 정보에 기초한 정전용량을 비교하여 머리부(49a)의 높이위치를 연산하는 연산처리회로(28)를 구비하여 구성되어 있다. 따라서 이러한 구성의 검출회로(20)를 채용해도, 단시간에 정밀도 높은 헤드레스트(43)의 위치조정을 실시하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상술한 실시형태에서는 차량 좌석(40)의 헤드레스트(43)에 헤드레스트 위치조정장치(100)를 적용했을 경우를 예로 들어 설명했지만, 이 헤드레스트 위치조정장치(100)는 그 밖에도, 헤드레스트의 위치가 가변 가능한 어트랙션에 있어서의 좌석이나, 극장 관람용 좌석 등에 적용할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 자동차 등의 헤드레스트의 위치를 조정하는 장치에 있어서, 특히 간단한 구성으로 정밀도 높은 위치조정을 실시하는데에 유용하다.
10 정전용량 센서부
11 검지전극
12 검지전극
13 검지전극
14 검지전극
15 검지전극
16 실드전극
19 기판
20 검출회로
21 정전용량 검지회로
25 정전용량 검지회로
26 시분할회로
27 정전용량 검지회로
28 연산처리회로
30 제어부
31 모터구동회로
40 좌석
41 등받이부
42 착석부
43 헤드레스트
44 구동 모터
49 탑승자
49a 머리부
100 헤드레스트 위치조정장치

Claims (9)

  1. 좌석에 착석한 탑승자의 머리부 뒤에 배치되는 헤드레스트와,
    상기 헤드레스트의 높이방향을 따라 나란히 설치되며, 상기 탑승자의 머리부와 상기 헤드레스트 사이의 정전용량을 검지하는 복수의 검지전극과,
    상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하는 검출회로와,
    상기 검출회로의 검출 결과에 기초하여 상기 헤드레스트의 상하방향의 위치를 조정하는 위치조정수단을 구비하고,
    상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내일 경우, 상기 검출회로는 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하며,
    상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 상기 검출회로는 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출회로는,
    상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값 중 최소값이 역치 이상일 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내라고 판단하고,
    상기 최소값이 역치보다 작을 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아니라고 판단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출회로는,
    상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출함과 동시에, 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하여,
    양자의 검출값이 동일하거나 또는 그 오차가 소정 범위 내일 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내라고 판단하고,
    양자의 검출값의 오차가 소정 범위보다 클 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아니라고 판단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리를 측정하는 거리측정수단을 더 구비하고,
    상기 검출회로는 상기 거리측정수단의 측정값에 기초하여, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내인지 아닌지를 판단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 상기 검출회로는 최상에 위치하는 검지전극 및 그것에서부터 소정 개수의 검지전극으로 검지된 정전용량값과, 최하에 위치하는 검지전극 및 그것에서부터 상기 소정 개수의 검지전극으로 검지된 정전용량값의 비에 기초하여, 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 검지전극은 각각 직사각형 스트립(strip)형상으로 형성되고, 그 길이방향이 헤드레스트의 높이방향과 교차하도록, 상기 헤드레스트의 전면측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정장치.
  7. 좌석에 착석한 탑승자의 머리부와 헤드레스트 사이의 정전용량을, 상기 헤드레스트의 높이방향을 따라 나란히 설치된 복수의 검지전극에 의해 각각 검지하여,
    상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내일 경우, 상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하며,
    상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아닐 경우, 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값의 비에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출하고,
    검출된 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치에 기초하여 상기 헤드레스트의 상하방향의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값 중 최소값이 역치 이상일 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내라고 판단하고,
    상기 최소값이 역치보다 작을 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아니라고 판단하는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 추정 중심위치를 산출하고, 그 산출값에 기초하여 상기 헤드레스트에 대한 머리부의 높이위치를 검출함과 동시에, 상기 복수의 검지전극 중, 적어도 최상에 위치하는 검지전극과 최하에 위치하는 검지전극으로 검지된 각 정전용량값에 기초하여 상기 머리부의 높이위치를 검출하여,
    양자의 검출값이 동일하거나 또는 그 오차가 소정 범위 내일 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내라고 판단하고,
    양자의 검출값의 오차가 소정 범위보다 클 경우, 상기 헤드레스트와 상기 머리부 사이의 거리가 소정 범위 내가 아니라고 판단하는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 위치조정방법.
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