KR20110124206A - 인체용 에어백 장치 - Google Patents

Abstract

오작동을 일으키는 일 없이 에어백을 순식간에 작동시킬 수 있는 인체용 에어백 장치를 제공한다.
각속도(角速度) 센서에 의해 검출되는 각속도의 절대값이 소정의 각속도보다 커지면 기억부에 기억되어 있었던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 시간 전까지 적분하고, 그 적분값의 절대값이 소정 값보다 크며, 또한 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도가 소정의 가속도보다 작은 경우에 에어백(1)을 팽창시키도록 했으므로, 실제의 전도와 같이 각속도가 서서히 증가하는 경우와, 전도 이외의 급격한 자세의 변화와 같이 각속도가 순간적으로 증가하는 경우를 각속도의 적분값에 의거하여 정밀도 좋게 판별할 수 있으며, 전도 이외의 동작에 대한 오동작 방지에 매우 효과적이다. 또 오작동 방지를 위해 판정 시간을 의도적으로 늦출 필요도 없으므로 에어백(1)을 순식간에 팽창시킬 수 있다.

Description

인체용 에어백 장치{AIRBAG DEVICE FOR THE BODY}

본 발명은 예를 들어 고령자, 병자, 장애인 등이 전도(顚倒)했을 때의 충격, 혹은 공사 현장 등의 고소(高所) 작업자가 낙하했을 때의 충격으로부터 인체를 보호하기 위한 인체용 에어백 장치에 관한 것이다.

종래 일상생활이나 업무 중에 있어서는 예를 들어 보행중에 발이 걸려 전도되거나, 혹은 갑작스러운 발병에 의해 전도하는 경우가 있으며, 이와 같은 경우는 전도시의 충격에 의해 외상을 입는 일이 많다. 특히, 고령자는 신체 능력이 저하되어 있기 때문에 약간의 단차나 가벼운 충돌 등에 의해서도 전도하기 쉽고, 전도한 경우는 허리부, 대퇴부, 머리부 등이 손상될 우려가 있다. 또 예를 들어 간질 환자의 경우, 발작을 일으키면 의식을 잃고 전도하는 일이 있기 때문에 그때 머리부 등을 강타할 위험성이 있다.

그래서 이와 같은 전도 사고로부터 인체를 보호하는 것으로서, 가속도 센서에 의해 검출한 가속도가 소정의 가속도보다 작고, 각속도 센서에 의해 검출한 각속도가 소정의 각속도보다 커지면 에어백을 팽창시켜 전도시의 충격을 흡수하도록 한 인체용 에어백 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이 에어백 장치는 인체가 전도 등에 의해 자유 낙하와 동등한 상태가 되면, 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도가 소정의 가속도보다 작아지지만, 이것만으로 전도했다고 판정하면 뛰어오른 경우나 약간의 단차를 뛰어넘을 때 등, 전도 이외의 동작에 의해 가속도가 소정의 가속도보다 작아지는 일이 있기 때문에, 이 조건에 더하여 전도시에 어느 쪽인가의 방향으로 각속도가 생기고, 각속도 센서에 의해 검출되는 각속도가 소정의 각속도보다 커진 경우만 에어백을 팽창시키도록 하고 있다. 이 경우, 급격한 자세의 변화에 의해 순간적으로 각속도가 소정의 각속도보다 커지는 경우도 있기 때문에 상기 전도의 판정조건이 소정 시간 이상 연속한 경우만 전도했다고 판정함으로써 오작동의 발생을 적게 하고 있다.

특허문헌 1: 특개 2008-22943호 공보

그러나 오작동 방지를 위해 판정 시간을 의도적으로 늦추도록 한 경우는 에어백이 팽창하기까지의 작동시간이 소정의 설정시간으로 고정되기 때문에 작동시간을 길게 설정하면 에어백을 순식간에 작동시킬 수 없어 전도까지 시간이 맞지 않는 경우가 있다. 또 작동시간을 짧게 설정하면 전도 이외의 순간적인 동작을 판별하기 위한 시간을 충분히 확보할 수 없어, 오작동을 일으키기 쉬워진다. 따라서 다양한 전도상황에 대응시키고자 한 경우, 에어백을 작동시키기까지의 시간 설정이 곤란해진다는 과제가 남아있었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 오작동을 일으키는 일 없이 에어백을 순식간에 작동시킬 수 있는 인체용 에어백 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 인체용 에어백 장치는 상기 목적을 달성하기 위해, 인체의 소정 부위에 대응하도록 설치된 에어백과, 에어백을 팽창시키는 팽창수단과, 가속도를 검출하는 가속도 센서와, 각속도를 검출하는 각속도 센서와, 각속도 센서에 의해 검출된 각속도 값을 기억하는 각속도 기억수단과, 각속도 센서에 의해 검출되는 각속도의 절대값이 소정 값보다 커진 경우에, 각속도 기억수단에 의해 기억되어 있었던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위만큼 전(前)의 검출시까지 적분하고, 그 적분값의 절대값이 소정 값보다 크고 또한 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 절대값이 소정 값보다 작은 경우에 에어백을 팽창시키는 제어수단을 구비하고 있다.

이에 따라 기억부에 기억되어 있었던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위만큼 전까지 적분하고, 그 적분값이 소정 값보다 큰 경우에 에어백이 팽창하기 때문에 실제 전도와 같이 각속도가 서서히 증가하는 경우와, 전도 이외의 급격한 자세의 변화와 같이 각속도가 순간적으로 증가하는 경우를 각속도의 적분값에 의거하여 정밀도 좋게 판별할 수 있는 동시에, 오작동 방지를 위해 판정시간을 의도적으로 늦출 필요도 없다.

또 본 발명의 인체용 에어백 장치는 상기 목적을 달성하기 위해 인체의 소정 부위에 대응하도록 설치된 에어백과, 에어백을 팽창시키는 팽창수단과, 가속도를 검출하는 가속도 센서와, 각속도를 검출하는 각속도 센서와, 각속도 센서에 의해 검출된 각속도 값을 기억하는 각속도 기억수단과, 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 절대값이 소정 값보다 작은 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에 에어백을 팽창시키거나, 또는 각속도 센서에 의해 검출되는 각속도의 절대값이 소정 값보다 커진 경우에, 각속도 기억수단에 의해 기억되어 있었던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위만큼 전의 검출시까지 적분하고, 그 적분값의 절대값이 소정 값보다 큰 경우에 에어백을 팽창시키는 제어수단을 구비하고 있다.

이에 따라, 상술한 작용에 더하여, 예를 들어 고소로부터 직립 자세로 낙하한 경우 등, 전도시와 같은 몸의 경사를 수반하지 않고, 각속도의 적분값이 소정 값보다 커지지 않는 경우라도 가속도의 절대값이 소정 값보다 작은 상태(자유낙하상태)가 소정 시간 이상 계속된 경우에는 에어백이 팽창한다.

본 발명의 인체용 에어백 장치에 따르면, 실제 전도와 같이 각속도가 서서히 증가하는 경우와, 전도 이외의 급격한 자세의 변화와 같이 각속도가 순간적으로 증가하는 경우를 정밀도 좋게 판별할 수 있으므로 전도 이외의 동작에 대한 오동작 방지에 매우 효과적이다. 또 오작동 방지를 위해 판정 시간을 의도적으로 늦출 필요도 없으므로 에어백을 순식간에 팽창시킬 수 있다.

또 본 발명의 다른 인체용 에어백 장치에 따르면, 상술한 효과에 더하여, 예를 들어 고소로부터 직립 자세로 낙하한 경우 등, 전도시와 같은 몸의 경사를 수반하지 않는 추락의 경우에도 에어백을 팽창시킬 수 있으므로 전도시뿐만 아니라 고소로부터 낙하했을 때의 충격으로부터 인체를 보호하는 경우에도 매우 유리하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 인체용 에어백 장치의 정면도
도 2는 칼라부의 정면도
도 3은 인체용 에어백 장치의 배면도
도 4는 인체용 에어백 장치의 정면측 전개도
도 5는 에어백의 팽창상태를 나타내는 인체용 에어백 장치의 배면도
도 6은 에어백의 배면측 사시도
도 7은 제어계를 나타내는 블록도
도 8은 가속도 방향을 나타내는 개략도
도 9는 각속도 방향을 나타내는 개략도
도 10은 제어부의 동작을 나타내는 흐름도
도 11은 각속도의 기억범위를 나타내는 도면
도 12는 각속도 변화의 일례를 나타내는 도면
도 13은 각속도 변화의 다른 예를 나타내는 도면
도 14는 전도시의 동작을 나타내는 개략도
도 15는 전도시의 동작을 나타내는 개략도
도 16은 인체용 에어백 장치의 착용 예를 나타내는 정면도
도 17은 본 발명의 다른 제어 예에 있어서의 각속도 변화의 일례를 나타내는 도면
도 18은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 제어계의 블록도
도 19는 에어백의 개략 평면도
도 20은 제어부의 동작을 나타내는 흐름도
도 21은 전방 전도시의 동작을 나타내는 개략도
도 22는 후방 전도시의 동작을 나타내는 개략도
도 23은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 제어계의 블록도
도 24는 에어백의 개략 평면도
도 25는 제어부의 동작을 나타내는 흐름도
도 26은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 인체용 에어백 장치의 정면도
도 27은 인체용 에어백 장치의 배면도
도 28은 제어부의 동작을 나타내는 흐름도

도 1 내지 도 17은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 것이다.

본 실시형태의 인체용 에어백 장치는 인체의 머리부, 등 및 엉덩이부를 덮도록 팽창 가능한 에어백(1)과, 에어백(1)이 설치된 착용체(2)와, 에어백(1)을 팽창시키는 팽창수단으로서의 한쌍의 인플레이터(3)와, 가속도를 검출하는 가속도 센서(4)와, 각속도를 검출하는 각속도 센서(5)와, 가속도 센서(4)에 의해 검출된 가속도 값을 기억하는 각속도 기억수단으로서의 기억부(6)와, 각 센서(4, 5)의 검출신호 및 기억부(6)의 가속도 값에 의거하여 인플레이터(3)를 작동시키는 제어부(7)로 구성되어 있다.

에어백(1)은 기밀성 및 내구성이 높은 생지(예를 들어 전방향족 폴리에스테르)로 이루어지며, 이와 같은 생지를 봉제 또는 열융착함으로써 주머니형상으로 형성되어 있다. 에어백(1)은 인체(A)의 머리부를 후방으로부터 양측쪽에 걸쳐 덮는 제 1 에어백부(1a)와, 인체(A)의 엉덩이부를 후방으로부터 양측쪽에 걸쳐 덮는 제 2 에어백부(1b)와, 인체(A)의 등을 머리부로부터 엉덩이부에 걸쳐 덮는 제 3 에어백부(1c)로 이루어지며, 각 에어백부(1a, 1b, 1c)는 서로 일체로 형성되어 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 에어백부(1a, 1b)는 제 3 에어백부(1c)를 통하여 연이어 통하고 있다.

착용체(2)는 인체(A)의 상반신에 착용 가능한 베스트형의 의복형상으로 형성되고, 그 배면측에는 에어백(1)이 수축상태로 수납되어 있다. 착용체(2)의 상부에는 제 1 에어백부(1a)를 덮는 플랩(2a)이 설치되고, 플랩(2a)은 제 1 에어백부(1a)의 팽창에 의해 튀어 오르도록 되어 있다. 또 착용체(2)의 배면에는 상하방향으로 연장되는 턱(tuck)(2b)이 폭방향 2개소에 설치되고, 제 2 및 제 3 에어백부(1a)가 팽창하면 착용체(2)의 배면측이 각 턱(2b)에 의해 폭방향으로 넓어지도록 되어 있다. 착용체(2)의 내측에는 몸통 벨트(2c)가 설치되고, 몸통 벨트(2c)의 중앙에는 각 센서(4, 5) 등을 수납하는 센서 수납부(2d)가 설치되어 있다. 또 착용체(2)의 내측에는 좌우 한쌍의 보냉재 수납부(2e)가 설치되며, 보냉재 수납부(2e)는 착용체(2)의 배면측에 배치되어 있다. 또한 착용체(2)에는 착탈 가능한 칼라부(2f)가 설치되고, 칼라부(2f)는 착용체(2)에 단추로 고정되어 있다. 또한 도 4에서는 착용체(2)의 내면측을 나타내기 위해 착용체(2)의 양 어깨부분을 일점쇄선 부분으로 잘라낸 상태를 도시하고 있다.

각 인플레이터(3)는 예를 들어, 압축 유체를 봉입한 봄베를 화약의 폭발에 의해 개봉하는 주지의 구성으로 이루어지고, 각각 제 2 에어백부(1b)의 폭방향 양측에 접속되어 있다. 각 인플레이터(3)는 배터리(8)의 전류에 의해 화약에 착화하도록 되어 있으며, 배터리(8)는 몸통 벨트(2c)에 부착되어 있다.

가속도 센서(4)는 예를 들어 주지의 3축 가속도 센서로 이루어지고, 인체(A)의 전후 방향(X축), 좌우 방향(Y축) 및 상하 방향(Z축)의 가속도를 각각 검출하도록 되어 있다.

각속도 센서(5)는 예를 들어 주지의 3축 각속도 센서로 이루어지고, 인체(A)의 전후 방향(X방향), 좌우 방향(Y방향) 및 상하 방향(Z방향)의 축 주위의 각속도를 각각 검출하도록 되어 있다.

기억부(6)는 제어부(7)를 통하여 각속도 센서(5)에 접속되고, 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T) 전까지 검출한 각속도 값만을 기억하도록 되어 있다. 즉, 기억부(6)에서는 도 11에 나타내는 바와 같이 소정 시간(T) 내(예를 들어 1초간)에 검출되는 각속도 값을 기억하고, 최신 각속도 값을 기억하면 가장 오래된 각속도 값(도면 중 파선부분의 검출값)을 소거하도록 되어 있다.

제어부(7)는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되고, 인플레이터(3), 가속도 센서(4), 각속도 센서(5), 기억부(6) 및 배터리(8)에 접속되어 있다. 제어부(7)를 구성하는 회로 기판이나 전장부품 및 각 센서(4, 5)는 제어유닛(7a)에 수납되고, 제어유닛(7a)은 착용체(2)의 센서 수납부(2d) 내에 수납되어 있다. 또 제어유닛(7a)은 전력 공급용 리드선(도시하지 않음)을 통하여 각 인플레이터(3)에 접속되어 있다.

이상과 같이 구성된 인체용 에어백 장치는 도 16에 나타내는 바와 같이 착용체(2)를 사용자의 인체(A)에 착용하여 사용한다. 그 때, 사용자가 전도한 경우에는 인플레이터(3)가 작동하여, 에어백(1)이 순식간에 팽창한다. 이에 따라 인체(A)의 머리부, 엉덩이부 및 등이 에어백(1)에 의해 덮어진다. 그 때 사용자가 후방으로 전도한 경우에는 도 14에 나타내는 바와 같이 인체(A)의 엉덩이부로의 충격이 제 2 에어백부(1b)에 의해 흡수되고, 도 15에 나타내는 바와 같이 인체(A)의 머리부 및 등으로의 충격이 제 1 및 제 3 에어백부(1a, 1c)에 의해 흡수된다.

다음으로 도 10의 흐름도를 참조하여 제어부(7)의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 도시하지 않는 메인 스위치가 온이 되면(S1), 가속도 센서(4)에 의해 가속도(Gx, Gy, Gz)를 검출하는 동시에(S2), 각속도 센서(5)에 의해 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 검출하고(S3), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 기억부(6)에 기억한다(S4). 그 때 최신 각속도 값을 기억부(6)에 기억하면 가장 오래된 각속도 값을 기억부(6)로부터 소거한다. 다음으로 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)의 어느 것인가의 절대값(｜Ωxyz｜)이 소정의 기준값(Ωa)보다 큰 경우는(S5), 기억부(9)에 기억되어 있는 각속도 값을 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T)만큼 전까지 적분한 적분값(ΣΩx, ΣΩy, ΣΩz)을 산출하고(S6), 그 어느 것인가의 절대값(｜ΣΩxyz｜)이 소정 기준값(Ωi)보다 크고(S7), 가속도(Gx, Gy, Gz)의 어느 것인가의 절대값(｜Gxyz｜)이 소정 기준값(Gi)보다 작은 경우에는(S8) 각 인플레이터(3)를 작동하여 에어백(1)을 팽창시킨다(S9).

상기 가속도의 기준값(Gi)은 중력 가속도 이하의 값으로 설정되어 있고, 인체(A)가 전도 등에 의해 자유낙하와 동등한 상태가 되면 검출값의 절대값(｜Gxyz｜)이 기준값(Gi)보다 작아진다. 이것만으로 전도했다고 판정하면 뛰어오른 경우나 약간의 단차를 뛰어 넘었을 때 등, 전도 이외의 동작에 의해 가속도가 기준값(Gi)보다 작아지는 일도 있다. 그래서 전도시에는 어느 쪽인가의 방향으로 각속도가 생기기 때문에 가속도의 절대값이 기준값(Gi)보다 작고, 또한 각속도의 절대값이 기준값(Ωa)보다 큰 경우만 전도했다고 판정함으로써 오작동이 적어진다.

또 이와 같은 경우라도 급격한 자세의 변화에 의해 순간적으로 전술한 조건을 만족하는 경우도 있기 때문에 각속도 값을 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T)만큼 전까지 적분하여 경사 각도에 상당하는 적분값을 산출하고, 그 절대값(｜Ωxyz｜)이 소정 기준값(Ωi)보다 큰 경우만 전도했다고 판정함으로써 오작동이 보다 적어진다. 즉, 실제로 전도한 경우는 도 12에 나타내는 바와 같이 각속도가 기준값(Ω1)보다 커지기 전부터 각속도 값이 서서히 증가하지만, 전도 이외의 급격한 자세 변화에서는 도 13에 나타내는 바와 같이 각속도 값이 기준값(Ωa)보다 커지기 직전에 순간적으로 증가하기 때문에 각속도 값의 적분값을 판정조건에 더함으로써 전도와 전도 이외의 동작의 판별 정밀도가 높아진다. 이 경우, 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T)만큼 과거의 각속도 값을 적분한 적분 값에 의거하여 작동조건이 판정되기 때문에 오작동 방지를 위해 판정 시간을 의도적으로 늦출 필요가 없어, 가속도 및 각속도가 판정조건을 만족하면 에어백(1)이 순간적으로 팽창한다.

또한 각속도의 적분에 의해 각도를 구하는 경우는 각속도 센서(5)의 오프셋 성분이 가산되어, 각도 변화가 없음에도 불구하고 적분값이 커진다는 문제가 있지만, 본 실시형태에서는 적분 범위를 소정 시간(T)만으로 하고, 최신 각속도 값을 기억할 때마다 가장 오래된 각속도 값을 소거해 가기 때문에 각속도 센서(5)의 오프셋 성분은 일정 값이 되며, 정지상태에서도 적분값이 증대하는 일이 없다.

이와 같이 본 실시형태에 따르면 인체(A)의 3축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 센서(4)와, 인체(A)의 3축 주변의 각속도를 검출하는 각속도 센서(5)를 구비하고 있으므로, 다방향으로의 전도를 확실하게 검지할 수 있어, 에어백(1)에 의해 고령자나 병자 등을 불의의 전도 사고로부터 효과적으로 보호할 수 있다.

이 경우, 각속도 센서(5)에 의해 검출되는 각속도의 절대값이 소정의 각속도보다 커지면 기억부(6)에 기억되어 있던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 시간(T) 전까지 적분하고, 그 적분값의 절대값이 소정 값보다 크고, 또한 가속도 센서(4)에 의해 검출되는 가속도의 절대값이 소정 가속도보다 작은 경우에, 에어백(1)을 팽창시키도록 했으므로 실제 전도와 같이 각속도가 서서히 증가하는 경우와, 전도 이외의 급격한 자세 변화와 같이 각속도가 순간적으로 증가하는 경우를 각속도의 적분값에 의거하여 정밀도 좋게 판별할 수 있어, 전도 이외의 동작에 대한 오동작 방지에 매우 효과적이다. 또 오작동 방지를 위해 판정 시간을 의도적으로 늦출 필요도 없으므로 에어백(1)을 순간적으로 팽창시킬 수 있어 다양한 전도상황에 적확하게 대응할 수 있다.

또한 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T) 전까지 검출한 각속도 값만을 기억부(6)에 기억하도록 했으므로 기억부(6)의 용량을 작게 할 수 있어 기억부(6)의 소형화 및 저코스트화를 꾀할 수 있다.

또 에어백(1)의 제 1, 및 제 2 및 제 3 에어백부(1a, 1b, 1c)에 의해 인체(A)의 머리부, 엉덩이부 및 등을 덮도록 했으므로 엉덩방아를 찧는 전도의 경우는 물론이고, 예를 들어 간질 환자가 발작에 의해 의식을 잃고 전도한 경우 등, 머리까지 부딪치는 전도에도 효과적이다.

또한 인체(A)에 착용 가능한 의복형상의 착용체(2)에 에어백(1)을 설치했으므로 의복을 입는 것과 같이 용이하게 장착할 수 있고, 또한 착용체(2)는 베스트형으로 형성되어 있으므로 볼품없지 않게 착용할 수 있다. 이 경우, 보냉재 수납부(2e)에 보냉재를 수납함으로써 여름철 등의 더울 때에도 쾌적하게 사용할 수 있다. 또 칼라 오염이 생긴 경우에는 칼라부(2f)를 착용체(2)에서 떼어내서 세탁할 수 있으므로 착용체(2)마다 세탁할 필요가 없어 실용할 때 매우 유리하다.

또한 상기 실시형태에서는 가속도 센서(4)에 3축 가속도 센서를 이용하는 동시에, 각속도 센서(5)에 3축 각속도 센서를 이용한 것을 나타냈지만, 2축 센서나 복수의 1축 센서를 이용하거나, 혹은 3축 센서를 복수 개씩 설치하며, 보다 다축의 센서를 구성하도록 해도 좋다.

또 상기 실시형태에서는 인체(A)의 머리부, 엉덩이부 및 등을 덮는 에어백부(1a, 1b, 1c)를 일체로 형성한 에어백(1)을 나타냈지만, 이들의 에어백부를 서로 별체로 형성하거나, 혹은 그 일부만을 구비하도록 해도 좋다. 또한 머리부의 전방을 덮는 에어백부를 설치하도록 하면 전방으로 전도한 경우 등, 얼굴면으로의 충격을 흡수할 수 있다.

또 상기 실시형태에서는 고령자나 병자 등의 전도를 상정한 예를 나타냈지만, 예를 들어 공사 현장 등의 고소 작업자가 착용함으로써 고소로부터 낙하한 경우의 낙하충격을 흡수할 수도 있다.

또한 상기 실시형태에서는 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위로서 소정 시간(T) 전까지 적분하도록 한 것을 나타냈지만, 도 17에 나타내는 바와 같이, 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위로서 소정 검출횟수(m)(예를 들어 1000회)만큼 전까지 적분하도록 해도 좋다. 즉, n번째(n=1, 2, 3, …)에 검출된 각속도 값을 Ωn으로 하면 n-m번째의 각속도 값 Ωm-n부터 최신 각속도 값 Ωn까지를 적분하도록 되어 있다. 이 경우, 기억부(6)를 소정 검출횟수(m)만큼 각속도 값을 기억하고, 최신 각속도 값을 기억하면 가장 오래된 각속도 값을 소거하도록 해도 된다.

도 18 내지 도 22는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로 상기 실시형태와 동등한 구성부분에는 동일 부호를 붙여서 나타낸다.

본 실시형태에서는 인체(A) 전측(前側)에 배치되는 전측 에어백(9)과, 인체(A)의 후측(後側)에 배치되는 후측 에어백(10)을 구비하고, 다른 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.

전측 에어백(9) 및 후측 에어백(10)은 제 1 실시형태와 마찬가지의 착용체(2)에 설치되어 있고, 전측 에어백(9)은 주로 인체(A)의 얼굴 및 가슴부를 덮도록 형성되어 있다. 후측 에어백(10)은 제 1 실시형태의 에어백(1)과 동등한 구성으로 이루어지고, 인체(A)의 후두부, 등 및 엉덩이부를 덮도록 형성되어 있다. 또 각 에어백(9,10)은 각각 전용 인플레이터(3)에 의해 팽창하도록 되어 있으며, 각 인플레이터(3)는 제어부(7)에 접속되어 있다.

여기에서 도 20의 흐름도를 참조하여 제어부(7)의 동작에 대해서 설명한다. 또한 이하 Y축 주변의 각속도는 도 9에 있어서의 반시계 방향(인체의 전방 경사)을 플러스 값, 시계방향(인체의 후방 경사)를 마이너스 값으로 한다.

우선, 도시하지 않는 메인스위치가 온이 되면(S10), 가속도 센서(4)에 의해 가속도(Gx, Gy, Gz)를 검출하는 동시에(S11), 각속도 센서(5)에 의해 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 검출하고(S12), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 기억부(6)에 기억한다(S13). 그때, 최신 각속도 값을 기억부(6)에 기억하면, 가장 오래된 각속도 값을 기억부(6)로부터 소거한다. 다음으로 가속도(Gx, Gy, Gz)의 어느 것인가의 절대값(｜Gxyz｜)이 소정 기준값(Gi)보다 작아지고(S14), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)의 어느 것인가의 절대값(｜Gxyz｜)이 소정 기준값(Ωa) 보다도 커진 경우는(S15), 기억부(9)에 기억되어 있는 각속도 값을 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T) 만큼 전까지 적분한 적분값(ΣΩx, ΣΩy, ΣΩz)을 산출하고(S16), Y축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩy)이 소정의 기준값(Ωiy)의 플러스 값보다 큰 경우는(S17) 도 21에 나타내는 바와 같이 인체(A)가 전방으로 전도한 것으로 판정하고 전측 에어백(9)의 인플레이터(3)를 작동하여 전측 에어백(9)을 팽창시킨다(S18). 또 스텝 S17에서 Y축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωyi)의 플러스 값 이하로서, 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωiy)의 마이너스 값보다 작은 경우는(S19), 도 22에 나타내는 바와 같이 인체(A)가 후방으로 전도한 것으로 판정하고 후측 에어백(10)의 인플레이터(3)를 작동하여 후측 에어백(10)을 팽창시킨다(S20). 또한 스텝 S20에서 Y축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωyi)의 마이너스 값 이상인 경우는 어느 방향으로 전도했는지 불명하다고 판정하고, 전측 및 후측 에어백(9, 10)의 양쪽을 팽창시킨다(S21).

또한 본 실시형태에서는 각속도 센서(5)의 검출방향에 대한 각속도 값의 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωiy)의 플러스 값보다 큰 경우와, 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωyi)의 마이너스 값보다 작은 경우에 에어백을 팽창시키도록 하고 있지만, 이 조건은 각속도 센서(5)의 검출방향에 대한 각속도 값의 적분값(ΣΩy)의 「절대값」이 기준값(Ωyi)보다 커진 경우와 같은 것이다. 즉, 다른 제어 예로서 각속도 값의 적분값(ΣΩy)의 절대값이 소정 기준값(Ωyi)보다 커진 경우에, 적분값(ΣΩy)이 플러스 값인지 마이너스 값인지를 판정하고, 플러스 값인 경우는 전측 에어백(9)을 팽창시키고, 마이너스 값인 경우는 후측 에어백(10)을 팽창시키도록 해도 된다.

이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 인체의 전후방향에 각각 대응하는 전측 에어백(9) 및 후측 에어백(10)을 구비하고, 각속도 값의 적분값(ΣΩy)의 절대값이 소정의 기준값(Ωyi)보다 커진 방향에 대응하는 에어백을 팽창시키도록 했으므로 인체가 전방으로 전도했을 때는 전측 에어백(9)만을 팽창시키고, 인체가 후방으로 전도했을 때는 후측 에어백(10)만을 팽창시킬 수 있다. 즉, 에어백이 팽창된 사용 후의 에어백 장치는 인플레이터(3)를 교환하면 재이용할 수 있지만, 본 실시형태에서는 전도한 방향에 대응하는 에어백만이 팽창하므로, 전측 및 후측 에어백(9, 10) 중 팽창한 에어백의 인플레이터(3)만을 교환하면 되고, 재이용할 때의 유지 보수 비용을 저가로 할 수 있다.

도 23 내지 도 25는 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 것으로 제 1 및 제 2 실시형태와 동등한 구성부분에는 동일 부호를 붙여서 나타낸다.

본 실시형태에서는 전측 에어백(9) 및 후측 에어백(10)에 더하여 인체(A)의 좌측에 배치되는 좌측 에어백(11)과, 인체(A)의 우측에 배치되는 우측 에어백(12)을 구비하고, 다른 구성은 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지이다.

좌측 에어백(11) 및 우측 에어백(12)은 제 1 실시형태와 마찬가지의 착용체(2)에 설치되어 있으며, 인체(A)의 측면을 덮도록 형성되어 있다. 또, 각 에어백(9, 10, 11, 12)은 각각 전용의 인플레이터(3)에 의해 팽창하도록 되어 있고, 각 인플레이터(3)는 제어부(7)에 접속되어 있다.

여기에서 도 24의 흐름도를 참조하여 제어부(7)의 동작에 대해서 설명한다. 또한 이하의 X축 주변의 각속도는 도 9에 있어서 인체의 전방에서 보아 반시계방향(인체의 왼쪽 경사)을 플러스 값, 시계방향(인체의 오른쪽 경사)을 마이너스 값으로 하고, 이하의 Y축 주변의 각속도는 도 9에 있어서의 반시계 방향(인체의 전방 경사)을 플러스 값, 시계방향(인체의 후방 경사)을 마이너스 값으로 한다.

우선, 도시하지 않는 메인 스위치가 온으로 되면(S30), 가속도 센서(4)에 의해 가속도(Gx, Gy, Gz)를 검출하는 동시에(S31), 각속도 센서(5)에 의해 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 검출하고(S32), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 기억부(6)에 기억한다(S33). 그때, 최신 각속도 값을 기억부(6)에 기억하면, 가장 오래된 각속도 값을 기억부(6)로부터 소거한다. 다음으로 가속도(Gx, Gy, Gz)의 어느 것인가의 절대값(｜Gxyz｜)이 소정의 기준값(Gi)보다 작아지고(S34), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)의 어느 것인가의 절대값(｜Gxyz｜)이 소정의 기준값(Ωa)보다 커진 경우는(S35) 기억부(9)에 기억되어 있는 각속도 값을 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T)만큼 전까지 적분한 적분값(ΣΩx, ΣΩy, ΣΩz)을 산출하고(S36), Y축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩy)이 소정의 기준값(Ωiy)의 플러스 값보다 큰 경우는(S37) 인체(A)가 전방으로 전도한 것으로 판정하고 전측 에어백(9)의 인플레이터(3)를 작동하여 전측 에어백(9)을 팽창시킨다(S38). 다음으로 스텝 S38에서 전측 에어백(9)을 팽창시킨 후, 또는 스텝 S37에서 Y축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωiy)의 플러스 값이었던 경우, 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωiy)의 마이너스 값보다 작을 때는(S39) 인체(A)가 후방으로 전도한 것으로 판정하고 후측 에어백(10)의 인플레이터(3)를 작동하여 후측 에어백(10)을 팽창시킨다(S40). 계속해서 스텝 S40에서 후측 에어백(10)을 팽창시킨 후, 또는 스텝 S39에서 Y축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩy)이 기준값(Ωiy)의 마이너스 값 이상이었던 경우, X축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩx)이 소정의 기준값(Ωix)의 플러스 값보다 큰 경우는(S41) 인체(A)가 왼쪽으로 전도한 것으로 판정하고, 좌측 에어백(11)의 인플레이터(3)를 작동하여 좌측 에어백(11)을 팽창시킨다(S42). 다음으로, 스텝 S42에서 좌측 에어백(9)을 팽창시킨 후, 또는 스텝 S41에서 X축 주변의 각속도 적분값(ΣΩx)이 기준값(Ωix)의 플러스 값 이하이었던 경우, 적분값(ΣΩx)이 기준값(Ωix)의 마이너스 값보다 작을 때는(S43), 인체(A)가 오른쪽으로 전도한 것으로 판정하고 우측 에어백(12)의 인플레이터(3)를 작동하여 우측 에어백(12)을 팽창시킨다(S44). 또한 스텝 S43에서 X축 주변의 각속도의 적분값(ΣΩx)이 기준값(Ωix)의 마이너스 값 이상인 경우로서 각속도(Ωx, Ωy)의 어느 절대값(｜Ωxy｜)도 기준값(Ωix, Ωiy) 이하인 경우는(S45) 어느 방향으로 전도했는지 불명하다고 판정하고, 모든 에어백(9, 10, 11, 12)을 팽창시킨다(S46).

이와 같이 본 실시형태에 따르면, 인체의 전후 좌우의 각 방향에 각각 대응하는 전측, 후측, 좌측 및 우측 에어백(9, 10, 11, 12)을 구비하고 있으므로 제 2 실시형태와 같이 전후 방향뿐만 아니라 좌우 방향으로 인체가 전도한 경우에도 전후 좌우의 각 방향에 대응하는 에어백만을 팽창시킬 수 있다.

이 경우, 각속도 값의 적분값(ΣΩixy)의 절대값이 소정 기준값(Ωixy)보다 커진 방향에 대응하는 에어백을 팽창시키도록 하고 있으므로, 예를 들어 왼쪽으로 기울어진 전방으로 전도하고, 전방의 각속도 값의 적분값(ΣΩiy)과 왼쪽 각속도 값의 적분값(ΣΩix)이 각각 기준값(Ωixy)보다 커진 경우는 전측 에어백(9) 및 좌측 에어백(11)이 각각 팽창하므로 기울어진 방향으로의 전도에 대해서도 사용자를 충분히 보호할 수 있다.

도 26 내지 도 28은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 것으로 제 1 실시형태와 동등한 구성부분에는 동일 부호를 붙여서 나타낸다.

본 실시형태의 인체용 에어백 장치는 에어백(1)이 설치된 착용체(13)와, 착용체(13)에 장착된 하네스형 안전띠(14)를 구비하고, 다른 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.

착용체(13)는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 인체의 상반신에 착용 가능한 베스트형의 의복형상으로 형성되고, 그 배면측에는 에어백(1)이 수축 상태로 수납되어 있다. 착용체(13)의 내측에는 하네스형 안전띠(14)를 고정하기 위한 복수의 고정부(13a)가 설치되고, 각 고정부(13a)는 예를 들어 면(面) 패스너에 의해 하네스형 안전띠(14)의 벨트부를 고정하도록 되어 있다.

하네스형 안전띠(14)는 인체의 상반신측에 장착되는 상측 벨트부(14a)와, 인체의 하반신측에 장착되는 하측 벨트부(14b)를 구비한 주지의 구성으로 이루어지며, 상측 벨트부(14a)에 연결된 로프의 훅을 작업현장의 메인로프 등에 걸어서 사용하는 것이다. 상측 벨트부(14a)는 착용체(15)의 내측에 배치되고, 각 고정부(13)에 의해 착용체(13)에 고정되어 있다.

이상과 같이 구성된 인체용 에어백 장치는 착용체(13)를 하네스형 안전띠(14)와 함께 사용자의 인체에 착용하여 사용한다. 그때, 사용자가 전도한 경우 또는 고소로부터 낙하한 경우에는 인플레이터(3)가 작동하여, 에어백(1)이 순식간에 팽창한다.

여기에서 도 28의 흐름도를 참조하여 제어부(7)의 동작에 대해서 설명한다. 우선 도시하지 않은 메인 스위치가 온이 되면(S50), 가속도 센서(4)에 의해 가속도(Gx, Gy, Gz)를 검출하는 동시에(S51), 각속도 센서(5)에 의해 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 검출하고(S52), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)를 기억부(6)에 기억한다(S53). 그때 최신 각속도 값을 기억부(6)에 기억하면, 가장 오래된 각속도 값을 기억부(6)로부터 소거한다. 다음으로 가속도(Gx, Gy, Gz)의 어느 것인가의 절대값｜Gxyz｜이 소정의 기준값(Gi)보다 작아진 경우는(S54) 소정 시간(T) (예를 들어 0.01초)만큼 대기한 후(S55), 카운터 값(N)(초기값=0)에 「1」을 더한다(S56). 여기에서 카운터 값(N)이 소정의 설정값(N1)에 도달하고 있지 않고(S57), 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)의 어느 것인가의 절대값(｜Ωxyz｜)이 소정의 기준값(Ωa)보다 큰 경우는(S58) 기억부(9)에 기억되어 있는 각속도 값을 최신 각속도 검출시부터 소정 시간(T) 만큼 전까지 적분한 적분값(ΣΩx, ΣΩy, ΣΩz)을 산출하고(S59), 그 어느 것인가의 절대값(｜ΣΩxzy｜)이 소정의 기준값(Ωi)보다 큰 경우에는(S60) 인체가 전도한 것으로 판정하고 인플레이터(3)를 작동하여 에어백(1)을 팽창시킨다(S61). 또 상기 스텝 S58에서 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)의 어느 절대값(｜Ωxyz｜)도 기준값(Ωa) 이하인 경우는 상기 스텝 S51로 되돌아 가고, 스텝 S51∼S58의 동작을 반복한다. 그때, 상기 스텝 S54에서 절대값(｜Gxyz｜)이 소정 기준값(Gi) 이상이 된 경우는 카운터 값(N)을 「0」으로 리셋 한다(S62). 또 상기 스텝 S57에서 카운터 값(N)이 설정값(N1)이 된 경우에는 (｜Gxyz｜＜Gi의 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우) 인체가 직립상태에서 낙하한 것으로 판정하고 인플레이터(3)를 작동하여 에어백(1)을 팽창시킨다(S61).

이와 같이 본 실시형태에 따르면, 각속도(Ωx, Ωy, Ωz)의 어느 절대값(｜Ωxyz｜)도 기준값(Ωa) 이하인 경우라도 가속도(Gx, Gy, Gz)의 어느 것인가 절대값(｜Gxyz｜)이 소정의 기준값(Gi)보다 작아진 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에는 에어백(1)을 팽창시키도록 했으므로 인체가 직립상태로 낙하한 경우와 같이 전도시와 같은 몸의 경사를 수반하지 않는 추락의 경우에도 에어백(1)을 팽창시킬 수 있어, 전도할 때뿐만 아니라 고소에서 낙하했을 때의 충격으로부터 인체를 보호하는 경우에 매우 유리하다.

또 착용체(13)에 하네스형 안전띠(14)가 설치되어 있으므로 예를 들어 공사 현장 등의 고소 작업자가 착용하는 경우, 하네스형 안전띠(14)로서 이용할 수 있어, 안전띠를 사용하는 고소 작업용으로 매우 유리하다.

또한 상기 제 4 실시형태에서는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 하나의 에어백(1)을 구비한 것을 나타냈지만, 제 3 또는 제 4 실시형태와 같이 전후 좌우의 적어도 2방향에 대응하는 에어백을 구비하고, 전도 방향에 대응하는 에어백을 팽창시키도록 해도 된다.

또 상기 실시형태에서는 에어백(1)을 구비한 착용체(13)에 하네스형 안전띠(14)를 구비한 것을 나타내었지만, 착용체를 구비하지 않고 하네스형 안전띠에 에어백을 설치한 것이어도 된다.

1… 에어백, 2… 착용체, 3… 인플레이터, 4… 가속도 센서, 5… 각속도 센서, 6… 기억부, 7… 제어부, 9… 전측 에어백, 10… 후측 에어백, 11… 좌측 에어백, 12… 우측 에어백, 13… 착용체, 14… 하네스형 안전띠, A… 인체

Claims (9)

1. 인체의 소정 부위에 대응하도록 설치된 에어백과,
   에어백을 팽창시키는 팽창수단과,
   가속도를 검출하는 가속도 센서와,
   각속도를 검출하는 각속도 센서와,
   각속도 센서에 의해 검출된 각속도 값을 기억하는 각속도 기억수단과,
   각속도 센서에 의해 검출되는 각속도의 절대값이 소정 값보다 커진 경우에, 각속도 기억수단에 의해 기억되어 있었던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위만큼 전의 검출시까지 적분하고, 그 적분값의 절대값이 소정 값보다 크고 또한 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 절대값이 소정 값보다 작은 경우에 에어백을 팽창시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
2. 인체의 소정 부위에 대응하도록 설치된 에어백과,
   에어백을 팽창시키는 팽창수단과,
   가속도를 검출하는 가속도 센서와,
   각속도를 검출하는 각속도 센서와,
   각속도 센서에 의해 검출된 각속도 값을 기억하는 각속도 기억수단과,
   가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 절대값이 소정 값보다 작은 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에 에어백을 팽창시키거나, 또는 각속도 센서에 의해 검출되는 각속도의 절대값이 소정 값보다 커진 경우에, 각속도 기억수단에 의해 기억되어 있었던 각속도 값을 최신 검출시부터 소정 범위만큼 전의 검출시까지 적분하고, 그 적분값의 절대값이 소정 값보다 큰 경우에 에어백을 팽창시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각속도 기억수단을, 최신 검출시부터 상기 소정 범위만큼 전의 검출시까지 검출한 각속도 값만을 기억하도록 구성한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 에어백, 팽창수단 및 가속도 센서를 인체의 전후 좌우 중 적어도 2방향에 대응하도록 설치하고,
   상기 제어수단을, 상기 각속도 값의 적분값의 절대값이 소정 값보다 커진 방향에 대응하는 에어백을 팽창시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 가속도 센서에, 적어도 3축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 센서를 이용한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
6. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 각속도 센서에, 적어도 3축 방향의 각속도를 검출하는 각속도 센서를 이용한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
7. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 에어백이 설치되고, 인체에 착용 가능한 의복형상의 착용체를 구비한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 착용체에 인체에 착용 가능한 하네스형 안전띠를 설치한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.
9. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 에어백이 설치되고, 인체에 착용 가능한 하네스형 안전띠를 구비한 것을 특징으로 하는 인체용 에어백 장치.

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