KR101816685B1 - 헤드레스트 자동 높이조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 헤드레스트 자동 높이조절장치는 승객이 시트에 착좌 시, 시트백의 힌지점(P0)을 기준으로 헤드레스트가 위치한 지점인 제1지점(P1) 및 승객의 회전중심점 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 위치센서; 상기 시트백의 회전각도(△θ)를 센싱하는 각도센서; 승객이 시트를 리클라이닝시킬 시, 상기 위치센서로부터 센싱된 제1,2지점(P1,P2)과, 상기 각도센서로부터 센싱된 회전각도(△θ)에 기반하여 상기 헤드레스트의 높이조절요구량(△X)을 산출하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 높이조절요구량(△X)만큼 구동되어 상기 헤드레스트의 높이를 조절하는 구동부;를 포함할 수 있다.

Description

헤드레스트 자동 높이조절장치 {APPARATUS FOR AUTOMATIC HEIGHT REGULATING OF HEADREST}
본 발명은 승객이 시트를 리클라이닝하더라도 헤드레스트가 자동으로 운전자의 후두부 측으로 이동함으로써 승객의 편의성을 향상시키는 헤드레스트 자동 높이조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량 시트는 시트백 각도 조절을 위한 리클라이닝 장치와, 시트 전체를 전후로 이동해 원하는 위치로 고정하는 슬라이딩 장치 등과 같은 편의장치를 설치한다.
또한, 차량 시트는 착석한 승객의 목부위를 받쳐 부상을 방지하는 헤드레스트를 갖추며, 상기 헤드레스트는 시트백에서 그 높낮이를 조절할 수 있는 구조를 갖는다.
상기와 같은 헤드레스트는 통상 헤드레스트의 높이를 낮추거나 또는 높이려면, 노프(Knob)로 잠금상태를 해제한 후 헤드레스트를 잡고 힘을 가해 밑으로 내리거나 위로 올려줌으로써, 원하는 높이로 헤드레스트 위치를 조절하는 방식으로 구현된다.
상기와 같은 헤드레스트 높낮이 조절 방식은 불편한 작업량을 요하므로, 실제적으로 불편하더라도 헤드레스트 조절작업을 꺼리는 원인으로 작용하는 실정이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
(실용신안문헌 1) KR20-1999-0026690 U KR10-1998-0023094A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 승객이 시트백을 리클라이닝시킬 경우에 기존에 승객 머리위치에 맞춰서 헤드레스트가 자동으로 높이조절되는 헤드레스트 자동 높이조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 헤드레스트 자동 높이조절장치는 승객이 시트에 착좌 시, 시트백의 힌지점(P0)을 기준으로 헤드레스트가 위치한 지점인 제1지점(P1) 및 승객의 회전중심점 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 위치센서; 상기 시트백의 회전각도(△θ)를 센싱하는 각도센서; 승객이 시트를 리클라이닝시킬 시, 상기 위치센서로부터 센싱된 제1,2지점(P1,P2)과, 상기 각도센서로부터 센싱된 회전각도(△θ)에 기반하여 상기 헤드레스트의 높이조절요구량(△X)을 산출하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 높이조절요구량(△X)만큼 구동되어 상기 헤드레스트의 높이를 조절하는 구동부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 시트백의 힌지점(P0)과 제1지점(P1) 사이의 거리인 제1회전반경(r1) 및 상기 제1,2지점(P1,P2) 사이의 거리인 제2회전반경(r2)을 산출하고, 상기 힌지점(P0), 제1,2지점(P1,P2) 및 회전각도(△θ)에 기반하여 시트백 각도(θ1), 승객 등각도(θ2) 및 헤드레스트 각도(θ3)를 산출한 후, 상기 제1,2회전반경(r1,r2), 시트백 각도(θ1), 승객 등각도(θ2) 및 헤드레스트 각도(θ3)에 기반하여 상기 높이조절요구량(△X)을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1회전반경(r1) 및 시트백 각도(θ1)에 기반하여 리클라이닝 동작 후에 헤드레스트 위치인 제3지점(P3)을 산출하고, 상기 제2지점(P2), 제2회전반경(r2) 및 승객 등각도(θ2)에 기반하여 목표지점(Px)을 산출하며, 상기 제3지점(P3), 목표지점(Px) 및 헤드레스트 각도(θ3) 데이터에 기반하여 상기 높이조절요구량(△X)을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 높이조절요구량(△X)은 상기 구동부가 헤드레스트를 상기 제3지점(P3)으로부터 목표지점(Px)으로 이동시킬 때 구동되는 구동량인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 위치센서는, 상기 헤드레스트 내부에 구비되어 승객의 머리와 헤드레스트가 접촉하는 위치인 제1지점(P1)을 센싱하는 제1센서부와, 시트쿠션 내부에 구비되어 승객의 고관절 또는 요추 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 제2센서부로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 헤드레스트 자동 높이조절장치에 따르면, 승객이 별도로 헤드레스트를 조작하지 않더라도 시트백 리클라이닝 시 헤드레스트가 적정높이로 자동 조절되는바, 승객의 편의성 및 시트 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드레스트 자동 높이조절장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 헤드레스트 자동 높이조절장치 동작에 따른 데이터들을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 헤드레스트 자동 높이조절장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드레스트 자동 높이조절장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 헤드레스트 자동 높이조절장치 동작에 따른 데이터들을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 헤드레스트 자동 높이조절장치는 승객(10)이 시트에 착좌 시, 시트백(30)의 힌지점(P0)을 기준으로 헤드레스트(40)가 위치한 지점인 제1지점(P1) 및 승객(10)의 회전중심점 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 위치센서(50); 상기 시트백(30)의 회전각도(△θ)를 센싱하는 각도센서(60); 승객(10)이 시트를 리클라이닝시킬 시, 상기 위치센서(50)로부터 센싱된 제1,2지점(P1,P2)과, 상기 각도센서(60)로부터 센싱된 회전각도(△θ)에 기반하여 상기 헤드레스트(40)의 높이조절요구량(△X)을 산출하는 제어부(80); 및 상기 제어부(80)에 의해 높이조절요구량(△X)만큼 구동되어 상기 헤드레스트(40)의 높이를 조절하는 구동부(70);를 포함하도록 마련될 수 있다.
상기 시트백(30)의 힌지점(P0)은 시트백(30)이 리클라이닝되도록 시트쿠션(20)에 힌지결합되는 지점을 말하고, 상기 승객(10)의 회전중심점인 제2지점(P2)은 시트에 앉은 승객의 고관절 또는 요추 위치로서 승객의 등이 고관절 또는 요추를 중심으로 회전하는 지점을 말한다.
따라서, 힌지점(P0)과 제2지점(P2)은 각각 시트백(30)과 승객(10)의 회전중심점이 되기 때문에, 시트백(30)이 리클라이닝된 이후에 헤드레스트(40)의 위치와 승객(10)의 머리 위치가 일치하지 않아 승객이 별도로 헤드레스트(40)를 재조정해야 하는 문제가 발생하였다.
이에 본 기술은 시트백(30)이 리클라이닝될 시, 승객의 머리 위치에 맞게 헤드레스트의 높이가 자동조정되는 장치를 제안한다.
여기서, 상기 위치센서(50)는 승객(10)이 시트에 착좌하였을 때, 시트쿠션(20) 또는 헤드레스트(40)에 전달되는 착좌압력을 통해 승객의 체형 및 착좌상태를 파악하고, 이를 기반으로 헤드레스트(40)의 높이와 승객(10)의 회전중심점을 감지한다.
즉, 위치센서(50)는 상기 헤드레스트(40) 내부에 구비되어 승객의 머리와 헤드레스트(40)가 접촉하는 위치인 제1지점(P1)을 센싱하는 제1센서부(55)와, 시트쿠션(20) 내부에 구비되어 승객(10)의 고관절 또는 요추 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 제2센서부(53)로 구성될 수 있다.
이와 같이 상기 위치센서(50)가 승객의 체형 및 착좌상태에 대한 데이터들을 이용하여 각각 힌지점(P0), 제1,2지점(P1,P2)을 감지하고, 상기 각도센서(60)를 통해 감지한 시트백(30)의 회전각도를 이용하면, 이를 기반으로 제어부(80)가 헤드레스트(40)가 이동되어야 하는 거리를 산출할 수 있다. 구체적인 계산식은 후술하도록 하겠다.
여기서, 위치센서(50)는 시트쿠션에 구비되어 승객 착좌압력을 검출하고, 헤드레스트에 구비되어 승객의 후두부 접촉을 검출하도록 압력센서로서 마련될 수 있으나, 동일한 기능을 수행하는 다른 종류의 센서를 이용하여 적용할수도 있다.
한편, 상기 구동부(70)는 헤드레스트(40)와 연결되어 제어부(80)의 제어신호에 따라 헤드레스트(40)를 상하방향으로 이동시키도록 구비된 장치로서 모터가 적용될 수 있다.
구체적으로, 본 기술의 제어부(80)는 시트백(30)의 힌지점(P0)과 제1지점(P1) 사이의 거리인 제1회전반경(r1) 및 상기 제1,2지점(P1,P2) 사이의 거리인 제2회전반경(r2)을 산출하고, 상기 힌지점(P0), 제1,2지점(P1,P2) 및 회전각도(△θ)에 기반하여 시트백 각도(θ1), 승객 등각도(θ2) 및 헤드레스트 각도(θ3)를 산출한 후, 상기 제1,2회전반경(r1,r2), 시트백 각도(θ1), 승객 등각도(θ2) 및 헤드레스트 각도(θ3)에 기반하여 상기 높이조절요구량(△X)을 산출할 수 있다.
예를 들어, 힌지점(P0)의 위치좌표가 (0,0)이고, 이를 기준으로 제1지점(P1)의 위치가 (a,b), 제2지점(P2)이 (α,β)라고 가정한다면, 상기 제1,2회전반경은 아래의 수학식으로 산출된다.
Figure 112016100409061-pat00001
헤드레스트(40)는 시트백(30)과 함께 힌지점(P0)을 기준으로 제1회전반경(r1)으로 회전하고, 승객(10)의 등은 제2지점(P2)을 중심으로 제2회전반경(r2)으로 회전하는바, 시트백(30)의 회전각도(△θ)를 이용하면 리클라이닝된 이후의 헤드레스트 및 승객의 머리 위치를 산출할 수 있고, 이를 통해 헤드레스트 높이조절요구량(△X)을 구할 수 있다.
여기서, 시트가 리클라이닝되기 전에 시트백 각도, 승객 등각도를 각각 θ11, θ22이라고 하면 각도센서(60)를 통해 센싱된 회전각도(△θ)에 기반하여 시트가 리클라이닝된 이후의 시트백 각도 및 승객 등각도인 θ1,θ2을 산출할 수 있다. 여기서, 헤드레스트(40)는 시트백(30)과 결합되어 있는바, 헤드레스트 각도(θ3)는 시트백 각도(θ1)을 통해 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(80)는 상기 제1회전반경(r1) 및 시트백 각도(θ1)에 기반하여 리클라이닝 동작 후에 헤드레스트 위치인 제3지점(P3)을 산출하고, 상기 제2지점(P2), 제2회전반경(r2) 및 승객 등각도(θ2)에 기반하여 목표지점(Px)을 산출하며, 상기 제3지점(P3), 목표지점(Px) 및 헤드레스트 각도(θ3) 데이터에 기반하여 상기 높이조절요구량(△X)을 산출할 수 있다.
여기서, 높이조절요구량(△X)은 상기 구동부(70)가 헤드레스트(40)를 상기 제3지점(P3)으로부터 목표지점(Px)으로 이동시킬 때 구동되는 구동량인 것을 특징으로 한다.
즉, 제3지점과 목표지점은 다음의 수학식으로 산출할 수 있다.
Figure 112016100409061-pat00002
또한, 목표지점은 다음과 같은 식으로 표현 가능하다.
Figure 112016100409061-pat00003
위의 목표지점(PX)과 관련된 두 식에서 제2지점, 제1,2회전반경, 시트백 각도, 승객 등각도 및 헤드레스트 각도 변수는 모두 제어부(80)를 통해 산출되는바, 두 식을 통해 높이조절요구량(△X)을 산출할 수 있다.
따라서, 제어부(80)는 산출된 높이조절요구량(△X)만큼 구동부(70)를 구동시킴으로써, 시트가 리클라이닝되더라도 운전자 체형에 적합하게 헤드레스트 높이가 자동조절되는 장치를 구현시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 헤드레스트 자동 높이조절장치에 따르면, 승객이 별도로 헤드레스트를 조작하지 않더라도 시트백 리클라이닝 시 헤드레스트가 적정높이로 자동 조절되는바, 승객의 편의성 및 시트 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 승객 20: 시트쿠션
30: 시트백 40: 헤드레스트
50: 위치센서 60: 각도센서
70: 구동부 80: 제어부

Claims (5)

  1. 승객이 시트에 착좌 시, 시트백의 힌지점(P0)을 기준으로 헤드레스트가 위치한 지점인 제1지점(P1) 및 승객의 회전중심점 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 위치센서;
    상기 시트백의 회전각도(△θ)를 센싱하는 각도센서;
    승객이 시트를 리클라이닝시킬 시, 상기 위치센서로부터 센싱된 제1,2지점(P1,P2)과, 상기 각도센서로부터 센싱된 회전각도(△θ)에 기반하여 상기 헤드레스트의 높이조절요구량(△X)을 산출하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 높이조절요구량(△X)만큼 구동되어 상기 헤드레스트의 높이를 조절하는 구동부;를 포함하는 헤드레스트 자동 높이조절장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    시트백의 힌지점(P0)과 제1지점(P1) 사이의 거리인 제1회전반경(r1) 및 상기 제1,2지점(P1,P2) 사이의 거리인 제2회전반경(r2)을 산출하고, 상기 힌지점(P0), 제1,2지점(P1,P2) 및 회전각도(△θ)에 기반하여 시트백 각도(θ1), 승객 등각도(θ2) 및 헤드레스트 각도(θ3)를 산출한 후, 상기 제1,2회전반경(r1,r2), 시트백 각도(θ1), 승객 등각도(θ2) 및 헤드레스트 각도(θ3)에 기반하여 상기 높이조절요구량(△X)을 산출하는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 자동 높이조절장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1회전반경(r1) 및 시트백 각도(θ1)에 기반하여 리클라이닝 동작 후에 헤드레스트 위치인 제3지점(P3)을 산출하고, 상기 제2지점(P2), 제2회전반경(r2) 및 승객 등각도(θ2)에 기반하여 목표지점(Px)을 산출하며, 상기 제3지점(P3), 목표지점(Px) 및 헤드레스트 각도(θ3) 데이터에 기반하여 상기 높이조절요구량(△X)을 산출하는 것을 특징으로 하는 헤드레스트 자동 높이조절장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 높이조절요구량(△X)은 상기 구동부가 헤드레스트를 상기 제3지점(P3)으로부터 목표지점(Px)으로 이동시킬 때 구동되는 구동량인 것을 특징으로 하는 헤드레스트 자동 높이조절장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치센서는,
    상기 헤드레스트 내부에 구비되어 승객의 머리와 헤드레스트가 접촉하는 위치인 제1지점(P1)을 센싱하는 제1센서부와,
    시트쿠션 내부에 구비되어 승객의 고관절 또는 요추 위치인 제2지점(P2)을 센싱하는 제2센서부로 구성된 것을 특징으로 하는 헤드레스트 자동 높이조절장치.
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