KR101515018B1 - 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

차량 계기판의 회전 각도 제어 장치가 개시된다. 이 장치는 차량 내의 루프 상에 설치되어, 운전자의 머리와 루프 사이의 제1 거리값를 센싱하는 거리 측정 센서와, 운전석의 안전 벨트 고리 상에 설치되어, 안전벨트 고리와 계기판 패널부 사이의 제2 거리값을 센싱하는 위치 인식 센서 및 상기 제1 거리값과 제2 거리값을 이용하여 운전자의 눈위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도를 계산하는 각도 계산부를 포함한다.

Description

차량 계기판의 회전 각도 제어 장치 및 그 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING TURNING ANGLE OF INSTRUMENT PANEL}
본 발명은 차량 계기판의 회전 각도를 제어하는 장치에 관한 것으로서, 차량 계기판을 회전시킬 수 있는 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치에 관한 것이다.
자동차 공학에서 의미하는 인스트루먼트 패널(instrument panel)은 차량 내부의 대시 보드 중에서 운전석 정면에 위치한다. 인스트루먼트(instrument)는 계기를 의미하며, 패널(panel)은 계기를 제어하는 제어판을 의미하며, 이에 차량 계기판이라고 불린다.
이러한 차량 계기판은 운전에 필요한 속도, 엔진 회전수, 엔진 온도, 주행 거리, 연료량 등 각종 차량의 주행 상태를 표시하여, 운전자가 차량의 주행 조건들을 점검할 수 있도록 한다.
그런데, 차량 계기판은 운전자에 의해 시야가 확보될 수 있도록 운전석 쪽으로 어느 정도는 돌출되어 있지만, 운전자는 자신의 앉은 키 등의 신체 조건 또는 운전석 시트의 위치에 따라 차량 계기판의 시야를 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여 기존에는 조향 휠의 틸팅(Tilting) 장치를 이용하여 조향 휠 자체를 전, 후 방향으로 조절하여 시야를 확보하는 노력을 기울이고 있으나, 이 또한 번거럽고 불편한 문제점이 있다. 더욱이, 차량 계기판의 투시창에 태양빛이 직접 반사되거나, 그림자를 형성케 되면 조향 휠의 틸팅 장치로도 극복할 수 없으므로 운전자는 주행 중에 자신의 몸체를 기울여 차량 주행 상태를 확인해야 할뿐만 아니라 눈의 피로도를 더욱 증대시키게 된다. 이는 운전자의 전방 주시 의무를 방해하므로, 사고의 위험성이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 운전자의 앉은 키와 같은 신체 조건을 고려하여 차량 계기판을 기울기를 조절하여 운전자의 앉은 키가 달라지더라도 차량 계기판 시야를 확보할 수 있게 하는 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치는, 차량 내의 루프 상에 설치되어, 운전자의 머리와 루프 사이의 제1 거리값(L)를 센싱하는 거리 측정 센서와, 운전석의 안전 벨트 고리 상에 설치되어, 안전벨트 고리와 계기판 패널부 사이의 제2 거리값(S)을 센싱하는 위치 인식 센서 및 상기 제1 거리값(L)과 제2 거리값(S)을 이용하여 운전자의 눈 위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 각도 계산부를 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 차량 계기판의 회전 각도 제어 방법은, 차량 내의 루프 상에 설치된 거리 측정 센서를 이용해 운전자의 머리와 루프 사이의 제1 거리값(L)를 센싱하는 과정과, 운전석의 안전 벨트 고리 상에 설치된 위치 인식 센서를 이용해 안전벨트 고리와 계기판 패널부 사이의 제2 거리값(S)을 센싱하는 과정 및 상기 제1 거리값(L)과 제2 거리값(S)을 이용하여 운전자의 눈 위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 과정을 포함한다.
본 발명에 의하면, 운전자의 앉은 키 및 운전석 시트의 현재 위치를 이용하여 운전자의 눈 위치를 계산하고, 계산된 운전자의 눈 위치에 따라 차량 계기판의 회전 각도를 자동으로 제어함으로써, 차량 계기판의 시야를 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 도 1에 도시된 계기판 패널부의 회동 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 각도 계산부에서 계산되는 운전자의 눈 위치에 따른 계기판 패널부의 회전 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 계기판의 회전 각도를 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치(100)는 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)에 설치된 차량 계기판의 시야 확보가 어려운 문제를 해결하기 위해, 운전자의 앉은 키 및 운전석 시트의 현재 위치를 이용하여 운전자의 눈 위치를 계산하고, 계산된 결과를 토대로 차량 계기판의 각도를 운전자의 눈 위치(또는 운전자의 시야)에 맞도록 차량 계기판의 회전 각도를 자동으로 제어한다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치(100)는 회전각 계산부(110), 구동 모터 제어부(120), 구동 모터부(130) 및 계기판 패널부(140)를 포함한다.
회전각 계산부(110)는 운전자의 눈 위치에 맞게 계기판 패널부(140)의 회전 각도(또는 기울기) (α)를 계산하는 것으로, 도시된 바와 같이, 거리 측정 센서부(112), 위치 인식 센서부(114), 시간 측정부(116) 및 각도 계산부(118)를 포함한다. 거리 측정 센서부(112)는 차량 내의 루프 상에 설치되어, 운전자의 머리와 루프 사이의 Y축 방향의 거리값(S)를 센싱 한다. 위치 인식 센서부(114)는 운전석의 안전 벨트 고리 상에 설치되어, 안전벨트 고리와 계기판 패널부(140) 사이의 수평 방향의 거리값(L), 즉, 운전석 시트의 현재 위치를 센싱 한다. 시간 측정부(116)는 거리 측정 센서부(112)와 위치 인식 센서부(114)로부터 각각 출력된 Y축 방향의 거리값(S)과 수평 방향의 거리값(L)의 유효성을 판단하는 것으로서, Y축 방향의 일정한 거리값(S)과 X축 방향의 일정한 거리값(L)이 지속적으로 센싱 되는 시간을 측정(또는 카운팅)하여, 측정된 시간이 기 설정된 시간을 초과하면, 유효한 값으로 판단하여 이를 각도 계산부(118)로 출력한다. 각도 계산부(118)는 시간 측정부(116)를 통해 전달된 유효한 Y축 방향의 거리값(S)과 X축 방향의 거리값(L)을 이용하여 운전자의 눈 위치 값을 계산하고, 계산된 운전자의 눈 위치 값에 따른 차량 계기판의 회전 각도(α)을 계산한다. 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 과정은 아래의 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
구동 모터 제어부(120)는 구동 모터부(130)를 제어하는 구성으로서, 회전각 계산부(110)의 각도 계산부(118)로부터 차량 계기판의 회전 각도(α)를 입력받고, 입력받은 회전 각도(α)에 대응하는 모터 제어 신호를 출력한다.
구동 모터부(130)는 구동 모터 제어부(120)로부터 회전 각도(α)에 대응하는 모터 제어 신호를 입력받고, 입력받은 모터 제어 신호에 따라 차량 계기판의 회전 각도(α)에 대응하는 회전력을 생성하고, 이를 계기판 패널부(140)로 전달한다.
계기판 패널부(140)는 구동 모터부(130)로부터 전달받은 회전력에 따라 회전각 계산부(110)에 의해 계산된 회전 각도(α)만큼 정방향 또는 역방향으로 회전된다.
도 2 는 도 1에 도시된 계기판 패널부의 회동 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 인스트루먼트 패널(10)의 본체(12)에서는 운전석과 대향하는 위치에 투시창(16)을 통하여 차속, 연료량, 엔진 온도 등의 차량 상태를 점검할 수 있는 도 1의 계기판 패널부(140)가 분리 가능하도록 결합될 수 있다.
계기판 패널부(140)의 양측면에는 힌지핀(14a)이 돌출 형성되는 반면, 상기 인스트루먼트 패널(10)의 본체(12)에는 힌지핀(14a)이 삽입 결합될 수 있는 걸림홈(12a)이 형성된다.
이러한 계기판 패널부(140)는 도 2에 도시된 회동 수단(132)에 의해 운전자의 눈 위치에 대응하는 회전 각도로 회전된다. 즉, 회동 수단(132)은 계기판 패널부(140)의 일측면에 형성된 피동 기어(22)와, 피동 기어(22)와 기어 결합하는 구동 기어(24) 및 구동 모터부(130)로부터의 회전력을 구동 기어(24)에 전달하는 축(26)을 포함하도록 구성된다. 여기서, 구동 기어(24)의 축(26) 선단은 계기판 패널부(140)에 형성된 삽입공(14b)에 삽입 결합됨과 동시에 피동 기어(22) 및 구동 기어(24)가 서로 맞물리도록 되어 있다. 상기 피동 기어(22)는 원호 형상의 내측면에 소정 길이의 치형이 형성된 섹터 기어일 수 있다.
이와 같이 구비된 회동 수단(132)을 통해 회전각 계산부(110)에서 계산된 회전 각도(α)에 따라 계기판 패널부(140)를 상향 또는 하향으로 회전 각도(기울기)를 조절할 수 있게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 각도 계산부에서 계산되는 운전자의 눈 위치에 따른 계기판 패널부의 회전 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 설명의 이해를 돕기 위해, 도 1을 함께 참조하기로 한다.
도 3에서, H는 계기판 패널부(140)와 차량 내의 루프 사이의 Y축 방향의 거리로서, 이는 차량 제조 과정에서 결정되는 일정한 상수값이다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 차량 내의 루프 상에 설치된 거리 측정 센서부(112)에 의해 운전자 머리와 루프 사이의 유효한 Y축 거리값(S)과 안전벨트 고리 상에 설치된 위치 인식 센서부(114)에 의해 안전벨트 고리와 계기판 패널부(140) 사이의 유효한 X축 거리값(L)이 획득되면, 운전자의 눈 위치에 맞는 계기판 패널부(140)의 회전 각도(α)가 계산될 수 있다.
계기판 패널부(140)를 정면에서 바라볼 때, 운전자의 눈과 계기판 패널부(140)를 잇는 가상의 선(L1)이 계기판 패널부(140)의 표면에 대해 수직한 각도를 형성할 때, 운전자는 차량 계기판에 대해 충분한 시야 확보가 가능해 진다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 충분한 시야 확보가 가능한 계기판 패널부(140)의 회전 각도(α)는 상기 가상의 선(L1)과 상기 가상의 선(L1)을 X축 방향으로 나타내는 가상의 선(L2) 간의 각도로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 회전 각도(α)는 상기 가상의 선(L2)의 길이와, 상기 가상의 선(L1)과 상기 가상의 선(L2)으로 이루어진 직각 삼각형의 높이(L3)를 구하면 쉽게 계산될 수 있다. 여기서, 상기 가상의 선(L2)의 길이는 운전석 시트의 현재 위치를 센싱하는 위치 인식 센서부(114)에 의해 획득될 수 있다. 높이(L3)는 계기판 패널부(140)와 차량 내의 루프 사이의 Y축 방향의 거리(H)에서 운전자 머리 끝과 루프 사이의 Y축 거리(S)와 운전자 머리 끝과 운전자 눈 사이의 거리(A)를 합산한 거리를 빼면 구할 수 있다. H는 차량 제조 과정에서 설정된 값이고, 운전자 머리 끝과 루프 사이의 Y축 거리(S)는 도 1의 거리 측정 센서부(112)를 통해 획득될 수 있다. 운전자 머리끝과 운전자 눈 사이의 거리(A)는 전체 얼굴 길이에 대한 통계학적인 평균 비율을 고려하여 시스템 설계자에 의해 다양하게 설정될 수 있으며, 도 3에서는 15 cm로 설정된 예가 도시되었다. 이상의 설명을 수학식으로 표현하면 아래와 같다.
Figure 112014037260221-pat00001
여기서, H는 차량 계기판과 루프 사이의 y축 거리(항상 일정)이고, S는 운전자 머리와 루프 사이의 y축 거리(거리 측정 센서값)이고, L는 안전벨트 고리와 계기판 사이의 x축 거리(운전석 시트의 위치 인식 센서값)이고, 15cm(A)는 머리 끝에서 눈까지의 거리(임의 값)이다. 그리고, α: 운전자의 눈 위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 계기판의 회전 각도를 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, S410에서는 거리 측정 센서부(112)와 위치 인식 센서부(114)를 통해 운전자 머리와 루프 사이의 y축 거리값(S)과 안전벨트 고리와 계기판 사이의 x축 거리값(L)으로 이루어진 센서값을 각각 입력받는 과정이 수행된다.
S420에서 입력받은 y축 거리값(S)의 변동량(ΔS)과 x축 거리값(L)의 변동량(ΔL)이 발생한 경우, 즉, ΔS ≠ 0이거나, ΔL ≠ 0인 경우, S430으로 진행한다.
S430에서는, 변동량이 발생한 y축 거리값(S)과 x축 거리값(L)이 각각 유효한 값인지를 판단하는 과정이 수행되는데, 예컨대, 변동량이 발생한 y축 거리값(S)의 센싱 시간(Δts)과 변동량이 발생한 x축 거리값(L)의 센싱 시간(ΔtL)이 기 설정된 시간 동안 지속적으로 센싱되면, S410에서 입력받은 y축 거리값(S)과 x축 거리값(L)을 각각 유효한 값으로 판단한다.
만일, 변동량이 발생한 y축 거리값(S)의 센싱 시간(Δts)과 변동량이 발생한 x축 거리값(L)의 센싱 시간(ΔtL)이 기 설정된 시간 이상 동안 지속적으로 센싱되지 않는 경우, 운전자가 시트의 위치를 조정하거나, 일시적으로 몸을 움직이는 것으로 인지하고, 차량 계기판의 회전 각도를 제어하는 프로세스는 진행하지 않고, 그대로 종료한다.
S440에서, 유효한 값으로 판단된 y축 거리값(S)과 x축 거리값(L)을 이용하여 수학식 1과 같은 계산과정을 통해 운전자의 눈 위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 과정이 수행된다.
S450에서, 계산된 회전 각도(α)에 대응하는 제어 신호를 구동 모터 제어부(120)로부터 전달받은 구동 모터부(130)는 상기 제어 신호에 따라 상기 회전 각도(α)만큼의 회전력을 발생한다.
이후, 계기판 패널부(140)는 도 2에 도시된 회동 수단(132)을 통해 상기 회전 각도(α)만큼의 회전력에 따라 운전자에 눈위치에 맞게 상향 또는 하향으로 회전된다.
이상에서와 같이 본 발명은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (6)

  1. 차량 내의 루프 상에 설치되어, 운전자의 머리와 루프 사이의 제1 거리값(L)를 센싱하는 거리 측정 센서;
    운전석의 안전 벨트 고리 상에 설치되어, 안전벨트 고리와 계기판 패널부 사이의 제2 거리값(S)을 센싱하는 위치 인식 센서; 및
    상기 제1 거리값(L)과 제2 거리값(S)을 이용하여 운전자의 눈위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 각도 계산부
    를 포함하는 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각도 계산부는,
    차량 계기판과 루프 사이의 거리값(H)에서 상기 제1 거리값(L)과 운전자 머리 끝과 운전자 눈 사이의 거리값(A)을 합산한 값을 감산한 높이 값(L3)을 계산하고, 상기 높이 값(L3)과 상기 제2 거리값을 이용하여 상기 차량 계기판의 회전 각도를 계산하는 것인 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 운전자 머리 끝과 운전자 눈 사이의 거리값(A)은,
    전체 얼굴 길이에 대한 통계학적인 평균 비율에 따라 기 설정되는 값인 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 각도 계산부는,
    Figure 112014037260221-pat00002
    을 이용하여 상기 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 것인 차량 계기판의 회전 각도 제어 장치.
  5. 차량 내의 루프 상에 설치된 거리 측정 센서를 이용해 운전자의 머리와 루프 사이의 제1 거리값(L)를 센싱하는 과정;
    운전석의 안전 벨트 고리 상에 설치된 위치 인식 센서를 이용해 안전벨트 고리와 계기판 패널부 사이의 제2 거리값(S)을 센싱하는 과정; 및
    상기 제1 거리값(L)과 제2 거리값(S)을 이용하여 운전자의 눈위치에 맞는 차량 계기판의 회전 각도(α)를 계산하는 과정
    을 포함하는 차량 계기판의 회전 각도 제어하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 회전 각도(α)를 계산하는 과정은,
    차량 계기판과 루프 사이의 거리값(H)에서 상기 제1 거리값(L)과 운전자 머리 끝과 운전자 눈 사이의 거리값(A)을 합산한 값을 감산한 높이 값(L3)을 계산하는 과정; 및
    상기 높이 값(L3)과 상기 제2 거리값을 이용하여 상기 차량 계기판의 회전 각도를 계산하는 과정
    을 포함하는 차량 계기판의 회전 각도 제어하는 방법.
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