KR20030017778A - 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탑승자의 체중을 검출하는 검출수단을 튜브 타입의 검출수단으로 변경하여 구조가 간단하면서도 센싱 작동이 원활하게 이루어지도록 한 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트를 제공한다. 이를 실현하기 위한 본 발명은 쿠션에 설치되어 엉덩이 부분의 하중과 등받이의 상하부에 각각 설치된 3개의 패드와, 이들 패드로부터 검출된 하중값을 계산하여 하중을 분산시킬 수 있도록 제어 신호를 출력시켜 주는 제어기와, 이 제어기의 신호로 제어되는 허리 받침대 모터, 등받이각도 조절 모터, 틸트 모터, 전후 이송 모터를 포함하되, 상기 각 패드에는 튜브 타입의 센서가 구비되어 있으며, 이 튜브 타입의 센서는 유전제가 충진된 튜브와 이 튜브의 표면에 전극이 코팅되어 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 각 패드는 튜브 타입의 센서와 스트레인 게이지를 함께 사용가능하다. 또한, 상기 튜브 타입의 센서는 정전용량(capacitance)의 변화로 하중을 검출한다. 또한, 상기 전극은 전류가 흐르고 탄성이 있는 페인트인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제어기는 각 튜브 타입의 센서에 과하중이 3초 이상 지속되고 차속이 100km/h 이하에서 각 구성요소들을 제어하여 자동으로 시트를 조절한다.

Description

튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트{Power seat for an automobile using tube-typed sensors}

본 발명은 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전체가 충진된 센서의 면적과 그 폭의 변화로부터 탑승자의 중량을 검출하여 이를 분산시킬 수 있도록 구성한 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 시트는 운전자가 장시간 동안 앉아 운전을 하고 다른 탑승자 또한 장시간 동안 좁은 차량 실내에 앉아 있어야 하기 때문에 편의성에 중점을 두고 개발이 이루어지고 있다. 일예로, 종래의 시트에는 탑승자가 자신의 체형에 맞는 편안한 자세로 앉을 수 있도록 파워 시트가 구비되어 있다.

첨부도면 도 5는 이러한 종래의 파워 시트의 일예를 보여 주고 있다. 상기 파워 시트는 시트의 쿠션(100)에 엉덩이 부분에서의 하중을 검출하기 위한 패드(10)를 설치하고 등받이(200)에는 등부분을 상부와 하부로 구분하여 하중을 측정하기 위한 패드(10,10a,10b)를 각각 구성하며, 이들 패드(10,10a,10b)로부터 검출된 하중을 토대로 시트에 가해지는 힘의 분배를 고려하여 제어기(20)의 제어를 통해 시트의 각도와 미도시된 허리 받침대(lumbar) 등의 부풀림 정도를 자동으로 조절해 주게 된다.

예를 들어, 탑승자가 좀더 편안한 자세를 취하기 위해 등받이(200)를 뒤로 젖히고자 하는 경우 상기 상부 패드(10c)에 가해지는 압력이 커지게 되고, 이러한압력 변화는 제어기(20)의 제어로 압력을 줄이는 방향 즉 등받이(200)를 뒤로 젖히는 방법으로 압력을 줄이게 되는 것이다.

이와 같이 이용되는 패드(10,10a,10b)에는 실질적으로 탑승자의 체중을 검출하기 위해 여러개의 센서가 많이 이용되고 있다. 특히 이러한 센서로는 이미 잘 알려진 스트레인 게이지(strain gage)가 많이 이용되고 있다.

본 발명은 이러한 탑승자의 체중을 검출하는 검출수단을 튜브 타입의 검출수단으로 변경하여 구조가 간단하면서도 센싱 작동이 원활하게 이루어지도록 한 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 파워 시트의 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 본 발명에 따르는 튜브 타입의 센서를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따르는 발진 회로를 나타내는 회로도,

도 4는 본 발명에 따르는 파워 시트의 작동 상태를 나타내는 다이어그램,

도 5는 종래의 파워 시트를 나타내는 사시도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10, 10a, 10b : 패드 11 : 튜브 타입의 센서

12 : 유전체 13 : 전극

20 : 제어기 30 : 허리 받침대 모터

31 : 등받이 각도 조절 모터 32 : 틸트 모터

33 : 전후 이송 모터 40 : 발진 회로

100 : 쿠션 200 : 등받이

이를 실현하기 위한 본 발명은 쿠션에 설치되어 엉덩이 부분의 하중을 검출하는 패드와, 등받이의 상하부에 각각 설치된 또 다른 2개의 패드와, 이들 패드로부터 검출된 하중값을 계산하여 하중을 분산시킬 수 있도록 제어 신호를 출력시켜 주는 제어기와, 이 제어기의 신호로 제어되는 허리 받침대 모터, 등받이각도 조절 모터, 틸트 모터, 전후 이송 모터를 포함하되, 상기 각 패드에는 튜브 타입의 센서가 구비되어 있으며, 이 튜브 타입의 센서는 유전제가 충진된 튜브와 이 튜브의 표면에 전극이 코팅되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 각 패드는 튜브 타입의 센서와 스트레인 게이지를 함께 사용가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 튜브 타입의 센서는 정전용량(capacitance)의 변화로 하중을 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극은 전류가 흐르고 탄성이 있는 페인트인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어기는 각 튜브 타입의 센서에 과하중이 3초 이상 지속되고 차속이 100km/h 이하에서 각 구성요소들을 제어하여 자동으로 시트를 조절해 주는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 파워 시트의 구성을 나타내는 블록도이다, 여기서, 종래의 구성과 같은 구성에 대해서는 동일 부호를 그대로 사용한다.

본 발명은 탑승자의 엉덩이 부분과 등받이의 상하 부분에서 각각 하중을 검출하는 검출수단과, 이 검출수단으로부터 검출된 값을 계산하여 하중을 분산시켜 주기 위한 신호를 발생시켜 주는 제어기(20)와, 이 제어기(20)의 제어에 따라 구동되는 여러가지 작동 수단으로 구성된다.

여기서, 상기 작동 수단은 종래의 시트에 구성되어 탑승자의 편의성을 제공해 주는 여러가지 장치, 즉 허리 부분을 지지해주기 위한 허리 받침대를 구동시켜 주기 위한 허리 받침대 모터(30), 등받이(200)의 회전 각도를 조절해 주기 위한 등받이 각도 조절 모터(31), 급브레이크 작동시 대퇴부 부분이 아래로 가라 앉는 현상을 막아 주기 위한 틸트 모터(32), 시트를 전후로 이송시켜 주기 위한 전후 이송 모터(33)를 포함한다.

상기 검출수단은 본 발명에 따르는 튜브 타입의 센서가 구비된 패드로서, 상기 쿠션(100)의 중앙 부분과 등받이(200)의 상부와 하부에 각각 설치되는 세개의 패드(10,10a,10b)로 구성된다. 이하 상기 각 패드들의 구성은 동일하여 하나의 패드(10)에 대해서만 설명한다.

패드(10)는 소정의 크기를 갖는 얇고 넓은 판재 형상으로 이루어져 있으며, 특히 이 패드(10)에는 탑승자가 앉거나 앉은 다음 등을 뒤로 젖히는 동작을 하중을 이용하여 검출하기 위해 튜브 타입의 센서(11)가 갖추어져 있다.

상기 튜브 타입의 센서(11)는 탄성력이 있는 재질을 이용하여, 첨부도면 도 2에서 도시한 바와 같이, 타원 형태로 이루어지고 전체적으로는 원판 형태로 제작하게 된다. 특히, 상기 튜브 타입의 센서(11) 내부에는 유전체(12)가 충진되어 있으며, 그 외주면에는 2개의 전극(13)이 코팅되어 있다. 이러한 튜브 타입의 센서(11)는 탑승자의 하중에 의해 눌리게 되면 전체적으로 면적이 늘어나면서 이 2개의 전극(13) 사이의 간격이 좁아지게 되고, 이에 따라 두 전극간의 정전 용량(capacitance)가 변하게 되는데, 이러한 정전 용량을 통해 탑승자의 하중값을 검출하게 된다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 패드(10)에는 이러한 구성으로 이루어진 튜브 타입의 센서(11)만을 구성하여 사용하는 것도 가능하며, 이 튜브 타입의 센서(11)와 함께 종래의 스트레인 게이지(미도시됨)를 함께 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 전극(13)은 극성을 가지고 있으면서 탄성이 있는 페인트를 이용하는 것이 바람직한데, 이는 상기 튜브 타입의 센서(11)가 탑승자의 하중에 의해 눌려졌다가 다시 원래대로 되돌아 오는 동작을 반복하기 때문에 이에 대응하기 위한 것이다.

이와 같이 이루어진 튜브 타입의 센서(11)는 상기 패드(10) 상에 일정한 간격으로 다수개를 설치하여 사용하게 되며, 각 센서로부터 검출된 하중값은 발진 회로를 거쳐 제어기(20)에 입력신호로서 입력되게 된다.

상기 발진 회로(40)는, 첨부도면 도 3에서 도시한 바와 같이, 튜브 타입의 센서(11)에 하중이 가해짐에 따라 저항(R1)과 커패시터(C)에 의해 발진이 일어나게 된다. 이러한 발진은 트랜지스터(T)와 2개의 NOT 게이트(gate 1과 gate 2)를 거치게 되는데, 이때의 전압값이 Low이면 2개의 NOT 게이트(gate 1과 gate 2)를 통해 출력되는 값도 Low가 되어 하중 측정 부분은 서서히 충전이 계속되게 된다. 이러한 충전으로 일정 이상의 전압(High)이 되면 상기 2개의 NOt 게이트(gate 1과 gate 2)를 통과한 출력은 High가 되고, 이에 상기 트랜지스터(T)가 ON이 되어 하중 측정 부분에 충전된 전하는 방전되게 된다. 이러한 발진 회로(40)로부터 톱니파 형태의 펄스파를 얻게 되고, 이 펄스파는 도면에서 2로 표기된 회로서에 고주파만을 통과시켜 저항 R3 커패시터C2의 적분에 의해 최종 출력을 얻게 되는 것이다.

마지막으로, 본 발명은 상기 발진 회로(40)로부터 출력된 신호를 받아 이에 적절한 작동 수단을 동작시켜 주게 된다.

상기 제어기(20)는 상술한 바와 같이 쿠션(100)과 등받이(200)에서 각각 하나와 두개 전부 3개의 패드(10,10a,10b)로부터 출력값을 계산하여 첨부도면 도 4에서 도시한 바와 같이 동작을 하게 된다. 먼저, 사용자(운전자 및 다른 탑승자를 포함)가 탑승하게 되면 상술한 각 패드(10,10a,10b)로부터 하중값을 입력받아 허리 부분에서의 하중값을 계산하게 된다. 이어, 각 부분에서의 하중값을 계산하여 그 값이 한계치 이상인가를 판단하고, 한계치 이상이면 그 지속 시간이 약 3초 이상인가를 판단한다. 만일 3초 이상 한계치 값 이상으로 하중값이 지속되면 상기 작동수단을 다음 표 1과 같이 동작을 수행하게 된다. 여기서, 시간(3초)은 탑승자가 시트의 위치를 변경할 의사가 있는지를 알아 보기 위한 것이다. 또한, 본 발명에서, 상기 제어기(20)는 차속이 100km/h 이하인 경우에만 시트의 위치를 자동으로 변경될 수 있게 하여 주행중 시트 변경으로 발생될 우려가 있는 안전 사고를 미연에 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

	수행동작
허리 윗부분 과대 하중(10a)허리 아래 부분 과소 하중(10b)	등받이 각도 조절 모터 구동(뒤로 젖힘)
허리 윗부분 과소 하중(10a)허리 아래 부분 과대 하중(10b)	등받이 각도 조절 모터 구동(앞으로 당김)
허리 윗부분 과대 하중(10a)허리 아래 부분 과대 하중(10b)	전후 이송 모터 구동(시트를 뒤로 이송)
허리 윗부분 과소 하중(10a)허리 아래 부분 과소 하중(10b)쿠션부분 과대 하중(10)	전후 이송 모터 구동(시트를 앞으로 이송)

따라서, 탑승자는 임의로 어느 부분에 대해서 일정 시간 동안 지속적으로 하중을 집중시켜 주게 되면 이에 따라 수행 동작과 같은 작동값을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 튜브 타입의 센서를 구비한 패드를 쿠션에 1개 그리고 등받이에 2개를 설치하고, 이들 패드로부터 얻어지는 하중값을 계산하여 하중을 분산시킬 수 있도록 작동 수단을 자동으로 구동시킬 수 있도록 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 운전자가 보다 편리한 자세에서 운전을 할 수 있게 되어 주행중 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

2) 탑승자의 체중에 의해 어느 한쪽의 가중 상태를 통해 자동으로 시트가 조절되기 때문에 사용자의 의도에 맞게 쉽게 시트를 조절할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 쿠션에 설치되어 엉덩이 부분의 하중을 검출하는 패드와, 등받이의 상하부에 각각 설치된 2개의 패드와, 이들 패드로부터 검출된 하중값을 계산하여 하중을 분산시킬 수 있도록 제어 신호를 출력시켜 주는 제어기와, 이 제어기의 신호로 제어되는 허리 받침대 모터, 등받이각도 조절 모터, 틸트 모터, 전후 이송 모터를 포함하되,

   상기 각 패드에는 튜브 타입의 센서가 구비되어 있으며, 이 튜브 타입의 센서는 유전제가 충진된 튜브와 이 튜브의 표면에 전극이 코팅되어 이루어진 것을 특징으로 하는 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 패드는 튜브 타입의 센서와 스트레인 게이지를 함께 사용가능한 것을 특징으로 하는 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 튜브 타입의 센서는 정전용량(capacitance)의 변화로 하중을 검출하는 것을 특징으로 하는 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 전류가 흐르고 탄성이 있는 페인트인 것을 특징으로 하는 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 각 튜브 타입의 센서에 과하중이 3초 이상 지속되고 차속이 100km/h 이하에서 각 구성요소들을 제어하여 자동으로 시트를 조절해 주는 것을 특징으로 하는 튜브 타입의 센서를 이용한 자동차용 파워 시트.