KR102214276B1 - Mre를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템 - Google Patents

Mre를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템 Download PDF

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전용두
김기선
오종석
김성육
지효성
김현지
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 차량 충돌 신호 감지시 경도가 가변되어 충격을 완화시키는 헤드레스트부; 상기 차량의 충돌을 감지하는 충돌감지센서부; 및 상기 헤드레스트부 및 충돌감지센서부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템 {A HEADREST FOR CARS USING MAGNETIC RHEOLOGICAL ELASTOMER}
본 발명은 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인가되는 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE(Magnetic Rheological Elastomer)로 구성된 MRE쿠션부재를 구비하여 차량의 충돌시 충격 흡수 성능을 향상시킴으로써 차량 충돌에 의한 탑승자의 목 주변 조직 손상 또는 경추 장애를 방지할 수 있도록 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 내부에 승객이 착석하도록 구비되는 자동차 시트(seat)는주로 스펀지나 스프링과 같은 쿠션 부재로 내부가 채워지며 이러한 쿠션부재에 의해 탄성력을 갖게 된다.
이와 같은 자동차 시트는 대부분 그 상부에 운전자 또는 승객들이 목을 보호하기 위한 헤드레스트를 구비하고 있다.
자동차 사고로 인한 부상자 중 약 68%는 목 주변 조직 손상이나 경추 장애 등의 심각한 상해를 입는 경우가 많다.
이는 아무리 작은 충격이라도 탑승자의 머리에서 받게 되는 충격이 목에 무리를 주기 때문이다.
따라서, 탑승자는 이를 방지하기 위해 헤드레스트를 올바르게 조정해야 하지만, 번거롭고 귀찮다는 이유로 헤드레스트를 적절하게 조정하는 경우가 드물게 나타나고 있다.
한편, 상기 헤드레스트는 내부에 쿠션 부재로만 이루어져 있는 경우가 대부분인데, 이러한 종래의 헤드레스트 구조는 후방에서 추돌 및 충돌 발생시 그 충격에 의해 시트에 앉은 운전자 또는 승객의 머리 부위가 관성력에 의해 헤드레스트에 부딪칠 경우 시트 쿠션과 헤드레스트 내부에 구비된 쿠션 부재가 적은량의 충격에너지를 흡수하여 완충작용을 하였다.
이러한, 헤드레스트는 추돌 사고시 승객의 목뼈로부터 척추를 보호하는 역할을 하기 때문에 충격 흡수 성능이 매우 중요한 구성이며, 성능의 중요성이 대두됨에 따라 헤드레스트의 탑승자 보호 성능 개선은 계속하여 요구되는 실정이다.
따라서, 탑승자의 안전성을 보장할 수 있는 헤드레스트의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
대한민국 공개 특허 공보 제10-2004-0035309호는 차량용 헤드레스트 완충 장치에 관한 것으로, 시트백 힌지부에 각도 센서를 내장하여 두부와 헤드레스트과의 갭을 추산한 후, 헤드레스트에 내장되어 있는 에어백을 점화시키는 인플레이터의 수를 조절하여 원하는 양만큼 부풀릴 수 있도록 하는 차량용 헤드레스트 완충장치에 관한 것이다.
또한, 상기 대한민국 공개 특허 공보 제 10-2004-0035309호는 시트백 힌지부에 센서를 내장하여 시트백의 각도를 검출하고, 그 검출된 데이터는 ECU로 보내지고, 상기 ECU에는 시트백 각도별 두부와 헤드레스트간의 갭 데이터가 사전에 입력되어 있어서, 그 상황에 맞게 두부와 헤드레스트간의 갭을 추산해낸다. 한편, 차량내에는 추돌 감지 센서가 내장되어 있어 사고 발생을 감지할 수 있고, 헤드레스트에는 두부를 보호할 수 있는 에어백이 내장되어 있고, 상기 에어백은 시트백에 내장되어 있는 인플레이터에 의해서 작동하게 되어, 사고 발생시 점화되는 인플레이터 수를 조절하여 원하는 만큼만 에어백을 팽창 시킬 수 있는 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 대한민국 공개 특허 공보 제10-2004-0035309호는 헤드레스트 내부에 에어백 기술을 접목시킨 발명으로 에어백의 특성상 일정 충격 이상일 때에만 에어백이 작용하여 탑승자의 충격을 완화할 수 있도록 구성되어 경미한 충돌이나 충격에는 그 역활을 수행하지 못할 뿐 아니라, 한번 사용한 에어백의 경우 재 사용을 위한 에어백의 장착 과정이 번거롭고 비용이 발생하는 문제점을 안고 있다.
따라서, 충격 감지부에서 감지되는 충격 신호를 전송받아 편리하고 간단한 구성으로 헤드레스트의 경도를 낮춰 충격 흡수 성능을 향상시킬 수 있도록 하여 차량의 경미한 충돌뿐 아니라 큰 충돌 모두에 적용이 가능할 수 있으며, 차량의 정상적인 주행시에는 다시 원래의 경도 상태로 전환이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 제작 및 사용이 간편하면서도 경제적인 충격 완화 성능이 강화된 헤드레스트의 개발이 요구되고 있다.
[특허 문헌] KR 10-2004-0035309호 (공개 일자 2004년 04월 29일)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 충돌감지센서에서 감지된 차량 충돌 신호에 기반하여 경도가 가변되는 헤드레스트부 및 상기 헤드레스트부 및 충돌감지센서부의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 헤드레스트부는 인가되거나 단절되는 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE쿠션부재를 포함함으로써, 차량 충돌 시 충격 흡수 성능이 향상되어 충돌이나 충격에 의한 탑승자의 목 주변 조직 손상 또는 경추 장애를 방지할 수 있도록 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 차량 충돌 신호 감지시 경도가 가변되어 충격을 완화시키는 헤드레스트부; 상기 차량의 충돌을 감지하는 충돌감지센서부; 및 상기 헤드레스트부 및 충돌감지센서부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 헤드레스트부가 헤드레스트 스테이의 상측에 배치되는 헤드레스트브라켓; 상기 헤드레스트브라켓 내부에 배치되고, 인가되거나 단절되는 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE(Magnetic Rheological Elastomer)쿠션부재; 및 상기 MRE쿠션부재와 연결되어, 상기 MRE쿠션부재에 자력을 제공하는 자력제공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 MRE쿠션부재가 두부(頭部)와 인접하도록 위치하고 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE층; 및 상기 MRE층과 이웃하는 우레탄폼층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 MRE쿠션부재가 자력이 인가되면 자력 인가 전보다 경도가 높아져 단단해지고, 자력이 단절되거나 감소하면 자력 단절 또는 감소 전보다 경도가 낮아져 부드러워지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 제어부가 상기 충돌감지센서부에서 감지된 충돌 감지 신호를 전송 받는 충돌감지신호수신모듈; 및 상기 충돌 감지 신호에 기반하여, 상기 자력제공부에서 제공되는 자력을 인가하거나 차단하는 자력제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 제어부가 상기 충돌감지센서부에서 감지되는 충돌 감지 신호를 전송받아, 상기 자력제공부에서 상기 MRE쿠션부재로 인가되는 자력을 감소 또는 차단시켜, 충돌시 부드러워진 상기 MRE쿠션부재에 의한 충격이 완화될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 충돌감지센서부가 상기 차량의 가속도 변화를 감지하는 가속도센서; 및 상기 차량 주변 물체와의 거리를 감지하는 거리감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 MRE쿠션부재가 복수개가 블록형상으로 배치되어 상기 헤드레스트브라켓 내부에 충전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 MRE쿠션부재가 상기 헤드레스트브라켓 중심부측에 배치되어, 충돌 신호 감지 시, 경도가 낮아져 탑승자의 두부를 수용하여 충격을 완화시키는 MRE쿠션수용부; 및 상기 헤드레스트브라켓 좌우측 테두리부에 배치되어, 상기 MRE쿠션수용부에 탑승자의 두부가 수용되면 경도가 증대되어 수용된 탑승자의 두부를 고정시키는 MRE쿠션고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템은 상기 제어부가 충돌 신호 감지 시, 상기 MRE쿠션수용부에 인가되는 자력을 차단시키고, 상기 MRE쿠션고정부에 인가되는 자력을 증대시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템에 의하면, 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE쿠션부재를 구비하여 차량 충돌 시 상기 MRE쿠션부재의 경도를 낮춰 탑승자의 두부(頭部)를 수용할 수 있도록 함으로써, 충격 흡수 성능이 향상되어 탑승자의 목 주변 조직 손상 또는 경추 장애를 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 충돌감지센서부에서 감지되는 충돌 신호를 전송받아 자력제공부에서 상기 MRE쿠션부재로 인가되는 자력을 차단시키거나 인가하도록 제어하는 제어부를 구비함으로써, 갑작스런 충돌이나 사고에서도 능동적으로 대처하여 탑승자의 부상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 인가되는 자력의 차단만으로도 경도 변화가 용이하게 발생할 수 있도록 구성되어, 큰 충돌이나 사고뿐 아니라 경미한 충돌에서도 헤드레스트의 충격 완화 기능이 수행될 수 있도록 하여 탑승자의 목이나 척추를 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 MRE쿠션부재가 중심부측의 MRE쿠션수용부 및 좌우측 테두리부의 MRE쿠션고정부를 포함함으로써, 충격 감지시 MRE쿠션부재의 경도를 낮춰 사용자의 두부(頭部)가 안전하게 수용될 수 있도록 한 후 상기 헤드레스트 좌우측 부분의 경도를 다시 증대시켜 중심부쪽으로 수용된 두부(頭部)가 고정될 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 헤드레스트부의 충격 완화 기능을 위해 경도가 가변되는 MRE쿠션부재를 사용함으로써, 자력의 제공만으로도 간단하고 효율적으로 경도 변화가 구현될 수 있도록 하는 효과가 있다.
아울러, 구성이 간단하고 제작이 용이하여 생산 및 유지 비용이 적게 드는 경제적인 효과를 볼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 헤드레스트부의 세부적인 구성을 나타내는 제1구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 헤드레스트부의 세부적인 구성을 나타내는 제2구성도이다.
도 4(a)는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 전 상태를 나타내는 제1상태도이다.
도 4(b)는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 후 상태를 나타내는 제2상태도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 헤드레스트부의 구성도이다.
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 전 상태를 나타내는 제3상태도이다.
도 6(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 후 상태를 나타내는 제4상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌감지센서부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 작동 상태를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 헤드레스트부(100), 충돌감지센서부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 헤드레스트부의 세부적인 구성을 나타내는 제1구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 헤드레스트부의 세부적인 구성을 나타내는 제2구성도이며, 도 4(a)는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 전 상태를 나타내는 제1상태도이고, 도 4(b)는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 후 상태를 나타내는 제2상태도이다.
본 발명에 따른 상기 헤드레스트부(100)는 도 2 내지 도 4(b)에 도시된 바와 같이 차량 충돌 신호 감지 시 경도가 가변되어 충격을 완화시키도록 구비된다.
구체적으로, 상기 헤드레스트부(100)는 차량용 시트 상부에 구비되어, 탑승자의 머리나 목을 지지하고 보호하기 위하여 구비되는 것으로, 탑승자의 목에 가해지는 충격을 완충 또는 완화시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드레스트부(100)는 내부에 후술할 MRE쿠션부재(130)를 구비하여 자력제공부(140)에서 자력을 인가 또는 차단함에 따라 경도가 가변되도록 한다.
따라서, 상기 헤드레스트부(100)는 정상적인 차량의 주행 중에는 자력이 인가되어 일정 경도를 유지할 수 있도록 하고, 상기 충돌감지센서부(200)에서 차량의 충돌이 감지되면 탑승자의 두부(頭部)를 보호하기 위하여 인가되는 자력을 차단함으로써 상기 헤드레스트부(100)의 경도는 낮춰 충격 흡수가 가능할 수 있도록 부드러워진다.
이에 상기 헤드레스트부(100)는 헤드레스트브라켓(120), MRE쿠션부재(130) 및 자력제공부(140)를 포함할 수 있다.
상기 헤드레스트브라켓(120)은 헤드레스트 스테이(110)의 상측에 배치되는 것으로, 상기 MRE쿠션부재(130) 및 자력제공부(140)를 내부에 수용하는 외장 하우징일 수 있다.
상기 MRE쿠션부재(130)는 상기 헤드레스트브라켓(120) 내부에 배치되고, 인가되거나 단절되는 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE(Magnetic Rheological Elastomer, 자기유변탄성체)를 포함하는 부재일 수 있다.
상기 MRE 즉, 자기유변탄성체(Magneto-reological elastomer)는 천연 고무, 실리콘 고무와 같은 폴리머 재료 안에 가령 철 입자와 같은 자기력에 의해 극성을 이룰 수 있는 입자들을 첨가한 지능 재료로서, 외부 자기장의 영향으로 본래 가지고 있던 강성과 감쇠 성질이 변화되는 특징이 있다.
구체적으로, 상기 MRE(자기유변탄성체)에 자기장이 가해지면 내부의 자기 입자들은 방향성을 가지게 되며 이에 의해 높은 강성 값을 갖게 되고, 자기장이 제거되면 자기 입자들이 자유 거동을 하여 낮은 강성을 띠는 형태로 재료 전체의 물성 값이 변화된다.
보다 구체적으로, 상기 MRE(자기유변탄성체)는 자성유체와 탄성중합체가 혼합된 재료로 볼 수 있으며, 여기서, 자성유체(magnetic fluid)란, 오일 등의 용매에 자성입자가 분산되어 있는 일종의 서스펜션 액체로, 외부 자기장이 없으면 액체의 역할을 하고, 외부 자기장이 가해지면 자성입자가 일렬로 배열해서 고체의 성질을 가지는 물질이다.
따라서, 점도의 관점에서 보면 자기장이 강해짐에 따라 점도가 증가하는 경향을 보이고, 항복강도의 관점에서 보면 외부 자기장이 없을 때에는 0에 불과하던 항복강도가 외부 자기장이 가해짐에 따라 항복강도가 발생한다.
또한, 탄성중합체(elastomer)는 외력(外力)을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 고분자 화합물이다.
대표적인 예로는 탄성고무라고 하는 가황(加黃)고무가 있고, 이외에도 화학적 결합이 없는 탄성중합체인 탄성섬유(스판덱스)가 있다.
이 경우 힘을 가하면 늘어나는 것은, 긴 선상(線狀) 고분자 사이가 미끄러져서 전체적으로 길어지기 때문이다.
그러나, 거기에는 다리(가황고무에서는 예를 들면 -S-S-라는 황이다)가 걸쳐져 있기 때문에, 가하던 힘을 멈추면 변형되었던 다리의 관계가 분자운동에 의해서 원래의 안정된 상태로 돌아오게 된다.
따라서, 상기 MRE쿠션부재(130)는 자력이 인가되면 경도가 높아져 단단해지고, 자력이 단절되거나 자력이 감소하면 경도가 낮아져 부드러워지는 특성을 갖게 된다.
이에, 상기 MRE쿠션부재(130)는 상기 충돌감지센서부(200)에서 차량의 충돌이 감지되면 인가되던 자력이 단절되어 경도가 낮아지고 이렇게 부드러워진 MRE쿠션부재(130)에 탑승자 두부(頭部)가 안전하게 수용됨으로써 탑승자의 목이 보호될 수 있도록 한다.
또한, 상기 MRE쿠션부재(130)는 차량이 정상적으로 주행하는 경우에는 과도한 쿠션감을 갖는 헤드레스트가 탑승자에게 오히려 피로감을 느끼게 할 수 있으므로 일정량의 자력이 제공되어 적절한 경도값를 유지할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 MRE쿠션부재(130)는 상기한 바와 같이 상기 제어부(300)의 제어에 의해 능동적으로 경도가 가변되도록 구성되어 갑작스런 충돌이나 사고에서도 탑승자의 목 주변 조직 손상이나 경추 장애 등의 상해를 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 MRE쿠션부재(130)는 탑승자의 두부(頭部)와 인접하도록 위치하고 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE층(131) 및 상기 MRE층(131)과 이웃하는 우레탄폼층(132)으로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 MRE쿠션부재(130)는 상기 MRE층(131)에 자력이 제공되어 경도가 가변될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 헤드레스트부의 구성도이고, 도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 전 상태를 나타내는 제3상태도이며, 도 6(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌 후 상태를 나타내는 제4상태도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRE쿠션부재(130)는 도 5 내지 도 6(b)에 도시된 바와 같이 복수개가 모듈 형상으로 배치되어 상기 헤드레스트브라켓(120) 내부에 충전될 수 있다.
이에. 상기 MRE쿠션부재(130)는 MRE쿠션수용부(133) 및 MRE쿠션고정부(134)를 포함할 수 있다.
상기 MRE쿠션수용부(133)는 상기 헤드레스트브라켓(120) 중심부측에 배치되어, 충돌 신호 감지 시 경도가 낮아져 탑승자의 두부(頭部)를 수용하여 충격을 완화시키도록 구비된다.
구체적으로, 상기 MRE쿠션수용부(133)는 상기 헤드레스트의 중심부측에 배치되어 충돌 신호 감지시 쿠션감이 증대되어 탑승자 두부가 수용되고 보호될 수 있도록 하는 부분으로, 상기 MRE쿠션부재(130)의 대부분을 차지하도록 배치된다.
상기 MRE쿠션고정부(134)는 상기 헤드레스트브라켓(120) 좌우측 테두리에 배치되어, 상기 MRE쿠션수용부(133)에 탑승자의 두부(頭部)가 수용되면 경도가 증대되어 수용된 탑승자의 두부를 고정시키도록 구비된다.
구체적으로, 상기 MRE쿠션고정부(134)는 충돌 신호가 감지되어 경도가 낮아져 부드러워진 MRE쿠션수용부(133)에 탑승자의 두부(頭部)가 수용되면 수용된 두부를 고정시킬 수 있도록 구비되는 것으로, 상기 MRE쿠션부재(130)의 좌우측 테두리에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 MRE쿠션고정부(134)는 충돌 신호가 감지되면 경도가 낮아져 부드러워진 후 탑승자의 두부가 수용된 후에 경도가 증대될 수 있도록 구비됨이 바람직하다.
이에, 상기 MRE쿠션고정부(134)는 상기 MRE쿠션부재(130)가 충격을 완화시키는 기능 이외에도 충돌시 탑승자의 두부를 고정시킬 수 있도록 하는 기능을 함께 수행할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 MRE쿠션수용부(133)는 충돌 신호가 감지되면 인가되던 자력이 차단되고, 상기 MRE쿠션고정부(134)는 충돌 신호가 감지되면 인가되던 자력이 차단 된 후 다시 자력이 인가되도록 한다.
또한, 상기 MRE쿠션수용부(133)는 충돌 신호가 감지되면 인가되던 자력이 차단되고, 상기 MRE쿠션고정부(134)는 충돌 신호가 감지되면 자력이 증대될 수도 있다.
상기 자력제공부(140)는 상기 MRE쿠션부재(130)와 연결되어, 상기 MRE쿠션부재(130)에 자력을 제공하도록 구비된다.
상기 자력제공부(140)는 상기 MRE쿠션수용부(133) 및 MRE쿠션고정부(134)에 각각 연결되어 상기 제어부(300)의 제어에 의해 각각의 모듈들에 자력을 제공하거나 단절시킬 수 있도록 구비된다.
따라서, 상기 자력제공부(140)는 충돌 신호가 감지되면 상기 MRE쿠션부재(130)에 인가되는 자력을 차단하고, 정상적인 주행 시에는 적절한 경도값이 유지될 수 있도록 자력을 인가하게 된다.
또한, 상기 자력제공부(140)는 차량의 충돌 신호가 감지되면, 상기 MRE쿠션수용부(133)에 인가되는 자력을 차단하고, 상기 MRE쿠션고정부(134)에 자력을 인가하거나 인가되는 자력을 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 자력제공부(140)는 전자석(electromagnet)일 수 있으며, 상기 전자석은 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 자석으로서, 전류의 공급과 상관없이 항상 자기를 유지하는 영구자석과 구분된다.
또한, 상기 전자석은 도선에 전류가 흐르면 도선 주위에 동심원 모양의 자기장이 형성된다.
또한, 상기 전자석은 이러한 원리를 이용하여 영구자석으로는 얻을 수 없는 매우 강력한 자기장을 얻을 수 있는 강점이 있다.
또한, 전자석의 철심은 어느 정도 자기화가 진행되면 전류를 더 높여도 더 이상 자기화가 진행되지 않으며 이를 자기포화 상태라고 한다.
또한, 상기 전자석은 전류를 인위적으로 조정하여 비교적 쉽게 자기장의 세기를 바꿀 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 충돌감지센서부의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 상기 충돌감지센서부(200)는 도 7에 도시된 바와 같이 차량의 충돌을 감지하도록 구비된다.
구체적으로, 상기 충돌감지센서부(200)는 상기 헤드레스트부(100) 내부에 구비되어, 차량의 가속도을 감지하여 사고를 예측하거나 차량 주변 물질과의 거리를 측정하여 충돌을 예측하도록 구비되는 센서일 수 있다.
또한, 상기 충돌감지센서부(200)는 상기 차량의 전방 또는 후방에 구비되어 차량의 충돌을 감지할 수도 있다.
따라서, 상기 충돌감지센서부(200)는 상기 차량의 전방 또는 후방에 구비되어, 차량의 가속도을 감지하여 사고를 예측하거나 차량 주변 물질과의 거리를 측정하여 충돌을 예측하도록 구비되는 센서일 수도 있다.
또한, 상기 충돌감지센서부(200)는 감지된 충돌 신호를 상기 제어부로 전송하도록 한다.
또한, 상기 충돌감지센서부(200)는 차량의 자율주행 센서로 구성될 수도 있다.
이에, 상기 충돌감지센서부(200)는 차량의 가속도 변화를 감지하는 가속도 센서(210) 및 상기 차량 주변 물체와의 거리를 감지하는 거리감지센서(220)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 상기 제어부(300)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 헤드레스트부(100) 및 상기 충돌감지센서부(200)의 작동을 제어하도록 구비된다.
구체적으로, 상기 제어부(300)는 상기 충돌감지센서부(200)에서 감지되는 충돌 감지 신호를 전송받아, 상기 자력제공부(140)에서 상기 MRE쿠션부재(130)로 인가되는 자력을 감소 또는 차단시켜, 충돌 시 부드러워진 MRE쿠션부재(130)에 의한 충격이 완화될 수 있도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(300)는 충돌 신호 감지 시, 상기 MRE쿠션수용부(133)에 인가되는 자력을 차단시키고, 상기 MRE쿠션고정부(134)에 인가되는 자력을 증대시키도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(300)는 차량의 정상적인 주행 시에는 상기 MRE쿠션부재(130)에 적절한 경도값이 유지되도록 상기 MRE쿠션부재(130)에 일정량의 자력이 제공될 수 있도록 제어한다.
이에, 상기 제어부(300)는 상기 충돌감지센서부(200)에서 감지된 충돌 감지 신호를 전송 받는 충돌감지신호수신모듈(310) 및 상기 충돌 감지 신호에 기반하여, 상기 자력제공부(140)에서 제공되는 자력을 인가하거나 차단하는 자력제어모듈(320)을 포함할 수 있다.
상기 자력제어모듈(320)은 상기 충돌감지신호수신모듈(310)에서 감지한 충돌 감지 신호에 기반하여 상기 자력제공부(140)의 작동을 제어하여 상기 자력제공부(140)에서 인가되는 자력의 양을 조절하도록 구비된다.
도 9는 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템의 작동 상태를 나타내는 흐름도이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템(1) 도 9에 도시된 바와 같이 상기 충돌감지센서부(200)가 차량 가속도의 급변화 및 차량과 주변 물체와의 거리를 측정하여 충돌 신호를 감지하고, 충돌 감지 신호가 감지되면 상기 제어부(300)의 제어에 의해 MRE쿠션부재(130)에 자력을 단절시켜 상기 MRE쿠션부재(130)의 경도가 낮아져 쿠션감이 증대되도록 함으로써, 충돌시 탑승자의 목이나 척추를 보호할 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템에 의하면, 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE쿠션부재를 구비하여 차량 충돌 시 상기 MRE쿠션부재의 경도를 낮춰 탑승자의 두부를 수용할 수 있도록 함으로써, 충격 흡수 성능이 향상되어 탑승자의 목 주변 조직 손상 또는 경추 장애를 방지할 수 있도록 한다.
또한, 충돌감지센서부에서 감지되는 충돌 신호를 전송받아 자력제공부에서 상기 MRE쿠션부재로 인가되는 자력을 차단시키도록 제어하는 제어부를 구비함으로써, 갑작스런 충돌이나 사고에서도 능동적으로 대처하여 탑승자의 부상을 방지할 수 있다.
또한, 인가되는 자력의 차단만으로도 경도 변화가 용이하게 발생할 수 있도록 구성되어, 큰 충돌에 의한 사고뿐 아니라 경미한 충돌에서도 헤드레스트의 충격 완화 기능이 수행될 수 있도록 하여 어떠한 충격에서도 탑승자의 목이나 척추를 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 MRE쿠션부재가 중심부측의 MRE쿠션수용부 및 좌우측 테두리부의 MRE쿠션고정부를 구비함으로써, 충격 감지시 MRE쿠션부재의 경도를 낮춰 사용자의 두부가 안전하게 수용될 수 있도록 한 후 상기 헤드레스트 좌우측 부분의 경도를 다시 증대시켜 중심부쪽으로 수용된 두부가 안전하게 고정될 수 있도록 한다.
또한, 상기 헤드레스트부의 충격 완화 기능을 위해 경도가 가변되는 MRE쿠션부재를 사용함으로써, 자력의 제공만으로도 간단하고 효율적으로 경도 변화가 구현될 수 있도록 한다.
아울러, 구성이 간단하고 제작이 용이하여 생산 및 유지 비용이 적게 드는 경제적인 효과를 볼 수 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1 : MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템
100 : 헤드레스트부 110 : 헤드레스트 스테이
120 : 헤드레스트브라켓 130 : MRE쿠션부재
131 : MRE층 132 : 우레탄폼층
133 : MRE쿠션수용부 134 : MRE쿠션고정부
200 : 충돌감지센서부 210 : 가속도센서
220 : 거리감지센서 300 : 제어부
310 : 충돌감지신호수신모듈 320 : 자력제어모듈

Claims (10)

  1. 차량 충돌 신호 감지시 경도가 가변되어 충격을 완화시키는 헤드레스트부;
    상기 차량의 충돌을 감지하는 충돌감지센서부; 및
    상기 헤드레스트부 및 충돌감지센서부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 헤드레스트부는,
    헤드레스트 스테이의 상측에 배치되는 헤드레스트브라켓;
    상기 헤드레스트브라켓 내부에 배치되며, 인가되거나 단절되는 자력에 의해 경도가 가변되고, 복수개가 모듈형상으로 배치되어 상기 헤드레스트브라켓 내부에 충전되는 MRE(Magnetic Rheological Elastomer)쿠션부재; 및
    상기 MRE쿠션부재와 연결되어, 상기 MRE쿠션부재에 자력을 제공하는 자력제공부;를 포함하며,
    상기 MRE쿠션부재는,
    상기 헤드레스트브라켓 중심부측에 배치되어, 충돌 신호 감지 시, 경도가 낮아져 탑승자의 두부를 수용하여 충격을 완화시키는 MRE쿠션수용부; 및
    상기 헤드레스트브라켓 좌우측 테두리부에 배치되어, 충돌 신호 감지시 경도가 낮아진 후 상기 MRE쿠션수용부에 탑승자의 두부가 수용되면 경도가 증대되어 수용된 탑승자의 두부를 고정시키는 MRE쿠션고정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 MRE쿠션부재는,
    두부(頭部)와 인접하도록 위치하고 자력에 의해 경도가 가변되는 MRE층; 및
    상기 MRE층과 이웃하는 우레탄폼층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 MRE쿠션부재는,
    자력이 인가되면 자력 인가 전보다 경도가 높아져 단단해지고,
    자력이 단절되거나 감소하면 자력 단절 또는 감소 전보다 경도가 낮아져 부드러워지는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충돌감지센서부에서 감지된 충돌 감지 신호를 전송 받는 충돌감지신호수신모듈; 및
    상기 충돌 감지 신호에 기반하여, 상기 자력제공부에서 제공되는 자력을 인가하거나 차단하는 자력제어모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충돌감지센서부에서 감지되는 충돌 감지 신호를 전송받아, 상기 자력제공부에서 상기 MRE쿠션부재로 인가되는 자력을 감소 또는 차단시켜, 충돌시 부드러워진 상기 MRE쿠션부재에 의한 충격이 완화될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌감지센서부는,
    상기 차량의 가속도 변화를 감지하는 가속도센서; 및
    상기 차량 주변 물체와의 거리를 감지하는 거리감지센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충돌 신호 감지 시, 상기 MRE쿠션수용부에 인가되는 자력을 차단시키고,
    상기 MRE쿠션고정부에 인가되는 자력을 차단한 후 증대시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 MRE를 이용한 차량용 헤드레스트 시스템.
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