KR20000070498A - 중량 측정용 시스템 - Google Patents

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KR20000070498A
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지오초스토니
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드레이어 론니 알
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Abstract

차량 안전 시스템은 충돌 검출 회로 및 차량 의자 근처에 에어백(22)을 포함하고, 차량 의자상에 탑승자의 중량을 검출하는 시스템을 더 포함한다. 만약 검출된 탑승자의 중량이 이미 결정된 중량 기준을 초과하지 않으면, 에어백은 작동하지 않는다. 전면 센서(44) 및 후면 센서(46)는 차량 의자 내에서 강자성 구조물 요소 근처에 장착된다. 이러한 센서는 강자성 요소(40)상의 응력변형을 측정하는바, 이것은 차량 의자상의 중량에 비례한다. 두 센서 사이에 측정량의 비교는 탑승자가 에어백에 너무 가까이에 앉아 있으면 에어백이 작동하지 않도록 차량 의자상의 탑승자의 위치를 또한 나타낸다. 바람직하게 각각의 센서는 공지된 주파수로 진동하는 자장을 발생시키는 전자석(48) 및 코일(50)을 이용한다. 강자성 요소상의 응력변형은 자장을 변화시키고, 이같은 응력변형은 코일에 의하여 검출된다. 자장에서 검출된 변화는 탑승자의 중량에 비례한다.

Description

중량 측정용 시스템{VEHICLE PASSENGER WEIGHT SENSORS}
요즈음 차량들은 운전자용 뿐만 아니라 앞좌석 탑승자용 에어백을 포함하고 있다. 제조업자들은 에어백이 위험할 수 있는 탑승자의 존재나 아니면 탑승자의 부재를 표시함으로서 탑승자 의자상의 중량이 정해진 기준 이하일 경우 탑승자 에어백이 작동하지 않도록 하는 시스템의 개발을 추구해 왔다.
본 발명은 차량 에어백과 같은 차량 안전 장치의 작동을 제어하는데 유용한 자동차 의자에 착석한 사람 또는 그에 놓여진 물건의 중량을 검출하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량 안전 시스템의 계략도,
도 2 는 도 1 에서 차량용 의자를 도 1 의 2-2선을 따라 절취한 단면도,
도 3 는 다른 의자 프레임 구조를 갖는 도 2 와 유사한 단면도,
도 4 는 도 1 의 센서로서 사용될 수 있는 능동센서의 계략도,
도 5 는 도 1 의 센서로서 사용될 수 있는 수동센서를 부분적으로 절취한 사시도,
도 6 은 도 5 의 센서를 도시한 단면도.
자동차(26)의 차량 의자(24)의 전방에 설치되는 에어백(22)과 같은 차량 안전 장치(22)를 포함하는 본 발명에 따른 차량 안전 시스템(20)이 도 1에 도시되어 있다. 단지 설명적인 목적으로 차량 의자(24)의 전면에 설치된 에어백(22)을 보여주고 있지만, 측면 에어백처럼, 차량 의자(24) 주변에서 설치되는 다른 차량 안전 장치(22)도 공지되어 있다.
차량 안전 시스템(20)은 일반적으로 차량 의자(24) 상에 중량을 측정하는 중량 시스템(28)을 더 포함한다. 미세 제어기(30)는 중량 시스템(28)으로부터 받은 정보를 바탕으로 차량 안전 시스템(20)의 작동을 제어한다. 에어백(22)은 액츄에이터(32) 및 충돌 검출 회로(34)를 포함하는데, 이와 같은 것은 에어백 분야에서 공지되어 있다.
차량 의자(24)는 포움 쿠션(foam cushion)(39) 위의 의자 표면(36)을 포함한다. 포움 쿠션(38)은 와이어(wire) 같은 적어도 하나 이상의 강자성 요소(40)를 포함하는 지지 구조물에 의해 지지된다.
바람직하게, 중량 시스템(28)은 의자 표면(36)의 전면 부분의 중량을 측정하는 전면 센서(44) 및 의자 표면(36)의 후면 부분의 중량을 측정하는 후면 센서(46)를 포함한다. 여기에서 사용되어지는 "전면" 및 "후면"의 용어는 에어백(22)에 대한 센서(44, 46)의 위치를 가리키는 것으로, 전면 센서(44)는 후면 센서(46)보다 에어백(22)에 근접되어 있다. 전면에 위치한 에어백(22)을 예로 들면, 이것은 자동차(26)의 전면 및 후면에 대응한다.
각각의 센서(44, 46)는 의자(24)에서 강자성 요소(40) 근처에 자석(48)을 포함하며, 강자성 요소(40)는 자석(48)의 자장내에 위치한다. 이러한 자석(48)은 영구 자석도 가능하지만, 바람직하게는 전자석이다. 또한, 각각의 센서(44, 46)는 강자성 요소(40) 근처에 위치하는 코일(50)을 더 포함한다.
바람직하게는, 증폭기(54), 대역 필터(56) 및 비교기(58)을 포함하는 신호 프로세서(52)는 각각의 코일(50)로부터 신호를 수신한다. 바람직하게는, 함수발생기(60)는 소정의 주파수가 같은 소정의 기능으로 자석(48)을 여기시킨다.
작동에 있어서, 각 센서(44, 46)의 자석(48)은 바람직하게는 강자성 요소(40)에 의해 수신되는 100 - 50 ㎑ 사이의 정현파(sine wave) 자장을 발생시킴으로서, 강자성 요소에서 자기유도를 일으킨다. 자기 유도에 의해 코일(50)에 기전력이 발생되고, 신호 프로세서(52)에 의해 수신된다. 신호는 증폭기(54)에 의해 증폭되어 대역 필터(56)에 의해 여파된다. 바람직하게는, 대역 필터(56)는 자석(48)에 의해 발생된 자장의 제 3 고조파를 통과시킨다. 예를 들어, 약 20 ㎑의 정현파 자장을 발생시키는 자석(48)인 경우, 대역 필터(56)는 바람직하게는 30㎑ 성분를 나타내는 신호를 비교기(58)에 보내고, 비교기(58)에서 이러한 신호의 크기가 주어진 기준과 비교된다. 탑승자와 같은 중량을 가진 물체가 차량 의자(24)의 의자 표면(36)에 놓여졌을 때, 물체의 중량은 의자 표면(36), 포움 쿠션(38)을 통하여 강자성 요소(40)에 전달되어 강자성 요소(40)에 응력변형을 유발시킨다. 강자성 요소(40)의 응력변형은 자장과 코일(50)에 의해 발생되는 기전 전압을 변화시킨다. 이러한 코일(50)에 의해 발생된 신호의 제 3 고조파의 진폭을 측정함으로써, 의자 표면(36)상의 물체의 중량이 결정되고 미세 제어기(30)에 표시된다.
에어백(22)의 작동은 센서(44, 46)로부터의 정보를 바탕으로 몇가지로 변화한다. 우선, 센서(44, 46)에 의해 측정된 전체 중량이 이미 결정된 기준을 초과하지 않으면, 미세 제어기(30)는 차량용 안전장치(22)를 작동시키지 않는다. 따라서, 충돌 검출 회로(34)가 충분한 크기의 충돌을 지적하여도, 액츄에이터(32)는 에어백(22)을 작동시키지 않을 것이다. 또한, 센서(44, 46)에 의해 측정된 전체 중량을 바탕으로 하여, 저중량의 탑승자가 검출되었을 때 에어백(22)의 전개 속도를 줄이는 것과 같이, 미세 제어기(30)는 액츄에이터에 의한 에어백(22)의 작동을 변화시킬 수 있다. 추가적으로, 전면 센서(44)와 후면 센서(46) 사이에 측정된 중량의 차이를 바탕으로하여, 미세 제어기(30)는 에어백(22)에 대한 의자 표면(36) 상에 탑승자의 적절한 위치를 결정할 수 있다. 미세 제어기(30)에서 탑승자가 의자 표면(36)의 전면 부분 상에 앉아있다고 결정하면(즉, 에어백(22)에 너무 가까이 있는 경우), 미세 제어기(30)는 에어백(22)이 작동하지 않도록 하거나 또는 전개속도를 줄이는 것과 같이 에어백(22)의 전개를 변화시킨다.
한편, 자석(48)이 영구 자석이면, 신호 프로세서(52) 및 미세 제어기(30)는 강자성 요소(40) 상의 응력변화만을 검출한다. 탑승자가 의자 표면(36) 상에 존재하지 않을 때와, 탑승자가 의자 표면(36) 상에 착석하고 있을 때의 강자성 요소(40)상의 응력 변화를 측정하여 탑승자의 중량을 결정한다.
신호 프로세서(52) 및 그의 구성부품은 미세 제어기(30)에서 활용되는 소프트웨어로 대체될 수 있음을 인지하여야 한다. 디지탈 필터 및 비교기는 당분야에서 공지되어 있다. 또한, 탑승자가 그의 중량을 이동시키는 것과 같은 일시적인 중량변화를 고려하기 위해서 추가적인 필터, 평활 작용, 또는 일반적인 알고리즘이 이용될 수 있을 것이다.
차량용 의자(24)에서 센서(44, 46)의 위치가 도 2에 더욱 상세히 도시되어 있다. 공지된 차량용 의자(24)는 일반적으로 다수개의 스프링(68)을 갖는 의자 뼈대(66)로 구성되는데, 이들 스프링(68)은 의자 뼈대(66)의 전면 단부(70)에 부착되고 로드(72)에 연결되어 있다. 의자 뼈대(66)의 후면 단부(76)에 부착되어 있는 상보적 후면 스프링(74) 또한 로드(78)에 연결되어 있다. 와이어 같은 강자성 요소(40)는 두 개의 로드(72, 78) 사이에 이어져 있다. 바람직하게, 센서(44, 46)는 동일한 강자성 요소(40) 근처에 위치한다. 전면 센서(44)는 일반적으로 후면 센서(46) 및 에어백(22) 사이에 위치한다. 이와 같은 방식으로, 에어백(22)에 대한 탑승자의 접근 정도를 측정할 수 있다.
도 3 에는 도 2 에 비하여 의자 뼈대(66)의 배향이 에어백(22)에 상대적으로 90˚회전되어있는 경우의 센서(44, 46)의 위치가 도시되어 있다. 이와 같은 경우에, 전면 센서(44)는 바람직하게는 전면 강자성 요소(84)의 근처에 장착되고, 후면 센서(46)는 바람직하게는 후면 강자성 요소(86)의 근처에 장착된다. 어떤 배치에서도, 전면 센서(44)는 후면 센서의 전면에 위치하는 것이 바람직한 바, 여기에서 "전면"이란 일반적으로 에어백(22)쪽을 향하는 방향을 가리킨다.
도 4 는 도 1에서 전면 센서(44, 46)로서 사용될 수 있는 센서(90)을 도시하고 있다. 센서(90)는 일반적으로 함수 발생기(60)가 구동되었을 때 자석(48)을 형성하는 여기 코일(excitation coil)(94)을 갖는 페라이트 코어(92)를 포함한다. 이러한 센서(90)는 페라이트 코어(92)를 중심으로 바람직하게 감겨져 있는 코일(50)을 더 포함한다.
도 5 및 도 6에는 도 1에서 센서(44, 46)로서 이용될 수 있는 영구 자석(106)을 갖는 다른 수동 센서(104)를 도시하고 있다. 영구 자석(106)은 직경방향으로 연장하는 채널(108)을 갖는 대략 원통형이며, 채널(108)은 제 1 레그(110) 및 제 2 레그(112)를 형성한다. 와이어(114)는 제 1 레그(110)의 주변에 감기고, 연속적으로 제 2 레그(112)의 주변에 감겨져 있다. 센서(104)는 에폭시(122) 및 스테인레스강 케이스(120)를 더 포함한다.

Claims (10)

  1. 자동차내의 의자 표면상의 중량 측정용 시스템에 있어서,
    의자 표면(36) 상부의 중량에 대한 반응으로 응력변형을 발생시키도록 의자 표면(36)과 기계적으로 결합된 강자성 요소(40)와,
    자장을 발생시키고, 상기 자장은 상기 강자성 요소(40)에서 발생된 응력변형에 의하여 변화되고, 상기 자장의 변화를 근거로하여 신호를 발생시키는 제 1 센서(46)를 포함하는
    중량 측정용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서(46)는 자장을 발생시키는 자석(48)을 포함하며, 상기 자석은 차량내의 강자성 요소(40)의 근처에 장착되는
    중량 측정용 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 센서(46)는 차량내의 강자성 요소(40) 근처에 장착되는 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터는 자장과 강자성 요소에서의 응력 변형을 바탕으로하여 신호를 발생시키는
    중량 측정용 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 자석(48)은 영구 자석인
    중량 측정용 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 자석(48)은 전자석이고, 상기 인덕터(50)는 코일을 포함하는
    중량 측정용 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    차량 안전 장치(22)용 액츄에이터(32)를 더 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 제 1 센서로부터의 신호를 바탕으로하여 상기 차량 안전 장치를 작동시키는
    중량 측정용 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 센서(46) 보다 상기 차량 안전 장치(22)에 더욱 근접되어 강자성 요소(40)의 근처에 장착되는 제 2 센서(44)를 더 포함하고, 상기 액츄에이터(32)는 제 1 및 제 2 센서로부터의 신호를 바탕으로하여, 이들 신호를 비교하여 상기 차량 안전 장치를 작동시키는
    중량 측정용 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서(46)는 상기 강자성 요소(40) 내의 응력의 변화를 측정하는
    중량 측정용 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서(46)로부터의 신호의 제 3 고조파를 분석하는 신호 프로세서(52)를 더 포함하는
    중량 측정용 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 프로세서(52)는 필터를 포함하는
    중량 측정용 시스템.
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