KR20120040408A

KR20120040408A - 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트

Info

Publication number: KR20120040408A
Application number: KR1020100101807A
Authority: KR
Inventors: 이형찬; 김지호; 박상희; 윤용찬; 박정우; 정송건
Original assignee: 주식회사 삼송
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-27
Also published as: KR101211107B1

Abstract

차량에 설치된 센서로부터 탑승자의 신체 정보를 수신하여 신체 사이즈를 추정하고, 신체 사이즈에 대응되는 구속력으로 모터를 제어하는 차량의 시트벨트에 관한 것으로서, 웨빙이 인출된 길이(이하 웨빙의 인출 길이)를 측정하는 웨빙 센서; 웨빙의 인출을 구속하기 위해 구동시키는 모터; 및, 웨빙의 인출 길이를 이용하여 탑승자의 신체 사이즈를 판단하고, 신체 사이즈에 비례하는 구속력으로 모터를 구동하도록 제어하는 제어장치를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 차량의 시트벨트에 의하여, 탑승자의 신체 사이즈에 맞는 적절한 구속력으로 웨빙을 구속함으로써, 사고 발생시 시트벨트에 의한 2차 피해를 최소화하여 보다 안전한 모터형 시트벨트(MSB)를 탑승자에게 제공할 수 있다.

Description

신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트 { A seat belt for controlling a webbing winding motor by an occupant's volume }

본 발명은 웨빙의 인출 길이를 측정하여 탑승자의 신체 사이즈를 추정하고, 웨빙의 인출을 구속하는 모터를, 추정된 신체 사이즈에 대응되는 구속력으로 제어하는 차량의 시트벨트에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 웨빙의 인출 길이와 함께 시트의 포지셔닝 상태 또는 탑승자의 몸무게를 더 이용하여, 탑승자의 신체 사이즈를 판단하는 차량의 시트벨트에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 장착되는 시트벨트는 주행중의 탑승자의 위치를 시트에 고정함으로써, 충돌시 등의 충격력 때문에 2차적인 상해가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 시트벨트는 좌석의 측방향에서 차체에 고정된 웨빙 리트랙터 장치를 구비하여, 시트벨트를 사용하지 않는 경우에 시트벨트를 감아 당겨준다.

즉, 웨빙 리트랙터는 축방향이 차량의 전후방향을 따르는 스풀(Spool)을 구비하고 있고 스풀에는 웨빙이 권취되어 있다. 또, 웨빙을 권취방향으로 가압하는 스파이럴스프링 등의 가압부재가 구비되어 있고, 웨빙을 가압부재의 탄성력에 의하여 탑승자의 신체에 장착된 웨빙의 느슨함을 제거할 수 있게 되어 있다.

또한, 탑승자의 안전을 위하여 점차 차량 내에 에어백이 장착됨에 따라 이를 보조할 수 있는 프리텐셔너가 리트랙터에 장착된다. 프리텐셔너는 에어백의 작동 시에 탑승자의 상체가 시트에 밀착되도록 시트벨트에 장력을 발생시키는 장치로써, 에어백의 전개 시에 탑승자가 시트에 올바르게 착석한 상태에서 에어백이 작동될 수 있도록 한다.

한편, 프리텐셔너가 작동 시에 시트벨트에 과다한 장력이 발생하여 탑승자의 상체를 압박하는 것을 방지하기 위하여, 로드리미터가 추가로 장착된다. 로드리미터는 프리텐셔너에 의해 발생된 시트벨트의 장력이 일정 크기 이상이 되면, 시트벨트를 풀어줘서 시트벨트가 상체를 과다하게 압박하는 것을 방지한다.

종래의 기계식 시트벨트에서는, 이러한 로드리미터는 리트랙터 내부의 기어 치열의 파손을 통해 구현되며, 프리텐셔너는 별도의 소형 인플레이터를 이용하여 신속히 시트벨트가 권취되도록 한다.

한편, 모터식 시트벨트에서는, 인플레이터 대신 웨빙을 신속히 감을 수 있는 모터를 스풀에 모터를 장착하여 이용한다. 모터를 구비한 웨빙 리트랙터에서는 통상 스풀과 모터의 구동축의 연결에 클러치를 개재시켜 평상시에 웨빙을 감거나 인출하는데 스풀의 회전에 지장을 초래하거나 모터에 불필요한 부하가 걸리지 않게 한다.

차량 충돌, 차량의 급감속 등 긴급한 위험이 감지된 때에 모터의 구동력을 스풀에 전달하여 웨빙의 장력을 상승시킨다. 모터에서 스풀로 전달되는 회전토크가 일정기준을 초과하는 경우 토크리미터는 모터와 스풀사이의 기계적인 구동력 전달을 해제한다.

상기와 같이, 차량의 위험상태를 감지하면 모터를 제어하여 탑승자를 구속하는 모터식 시트벨트 리트랙터에 관한 기술의 일례가 [미국공개특허 제2004-0155136호(2004.8.12.공개), "모터식 시트벨트 리트랙터"](이하 선행기술 1)에 제시되고 있습니다. 상기 선행기술 1은 제1차 또는 제2차 충돌 등 위험상태를 감지하여 그 감지된 상황에 따라 웨빙을 권취하는 기술을 제시하고 있다.

도 1a에서 보는 바와 같이, 상기 선행기술 1은 탑승자 및 차량의 상태를 알아내기 위한 센서부(500)와, 센서부(500)로부터 수신한 신호에 따라서 탑승자 및 차량의 상태를 판단하여 리트랙터(401)의 동작을 위한 제어신호를 모터(402)에 출력하는 제어회로(520)를 포함한다. 또, 시트벨트 장치(400)는 리트랙터(401), 가슴벨트(403), 허리벨트(404)와, 상기 벨트(403,404)의 장력을 측정하는 벨트장력 센서(501a,501b)와, 가슴벨트(403)가 슬라이딩이 가능하도록 지지하는 상단 앵커(407), 허리벨트(404)의 일측을 지지하는 하단 앵커(408), 허리벨트(404)가 슬라이딩이 가능하도록 지지하는 버클(409)을 포함한다. 이때, 리트랙터(401)는 상기 제어회로(520)의 제어신호에 따라 구동하는 긴급 록(lock) 기능, 프리텐셔너(free tensioner) 기능, 및, 충격흡수(EA, Energy Absorbing) 기능을 구비한 모터(402)를 구비한다.

이때, 센서부(500)의 센서들은 차량속도를 측정하는 속도 센서(507), 레이저 또는 초음파 레이더를 이용한 거리 센서(502), 차량 시트의 상태를 측정하는 시트상태 센서(505), 충돌센서(510), 가속센서(508) 등이다. 즉, 차량 내 장착되어 있는 각종 센서로부터 차량 상태를 정보화하여 신호화 한다. 이러한 차량 상태 신호들은 CAN(Controller Area Network) 등의 차량 네트워크를 통해 각 기관들이 서로 공유한다. 이를 통해, 전체적인 차량 정상 운행 상태를 유지하게 된다.

선행기술 1과 같은 모터식 시트벨트(MSB)는 차량에서 제공되는 이러한 차량 상태 신호를 받아 제어 알고리즘에 의해 모터식 시트벨트(MSB)의 모터를 구동하여 승객을 구속한다.

예를 들어, 도 1b에서 보는 바와 같이, 차량이 충돌할 가능성이 높은 상태가 되면 각종 센서(500)로부터 제어회로(520)에 신호가 출력되고(S1), 모터(402)에 프리텐셔너(free tensioner) 동작(급격한 웨빙의 권취에 의하여 슬랙을 제거하는 동시에 탑승자를 좌석 시트에 강하게 끌어당기고 고정시킨 동작)을 행하게 하기 위한 구동 신호가 보내진다(S2). 이 프리텐셔너 동작에 의하여 탑승자는 좌석 시트(410)에 강하고 고정 되고 초기 구속이 확보된다(S3, 도 1c(A)).

단계 S4에 있어서 충돌이 발생하면 스텝(step) S5에 이동한다. 여기에서는 탑승자가 앞쪽에 뛰어나가려고 하는 힘에 의하여 벨트(403,404)가 리트랙터(401)로부터 인출되지 않지만, 충력흡수(EA) 기능으로 작동한다(S5,도 1c(B)). 충력흡수(EA) 기능이 동작되면, 탑승자는 벨트(403,404)로부터 받는 하중이 소정의 상한치를 유지하면서 앞쪽에 이동한다. 이렇게 탑승자에게 작용하는 벨트 장력은 시간의 경과와 동시에 원만히 감소하기 때문에, 탑승자에게 부여받는 충격이 흡수되고, 탑승자는 연착륙을 할 수 있다(S6,도 1c(B)).

탑승자에게 부여받는 충격력이 없으면, 리트랙터(401)에 따라 재차 감긴다(S7,도 1c(C)). 이로 인해 탑승자는 되돌려지고 착석 위치로 복귀하고(S8), 탑승자는 좌석 시트(sheet)에 재차 구속된다(S9,도 1c(C)).

위험상태가 해제되면, 리트랙터(401)는 벨트(belt)를 약간 강하게 다 감아서 꺼내는 뒤에 벨트(belt)의 권취력을 해방하여, 탑승자는 벨트의 구속으로부터 해방된다(S11).

그러나 선행기술 1과 같은 종래의 모터식 시트벨트에서는, 차량의 충돌 등 차량 상황만을 판단하여 모터 구동을 제어하고, 탑승자의 상태를 고려하고 있지 못한 문제점이 있다. 다만, 탑승자의 몸무게에 따라 모터의 토크의 크기를 조절하는 기술들이 제시되고 있다. 예를 들어, 몸무게가 무거울수록 모터의 토크를 크게 하여 탑승자의 구속력을 증대시킨다.

그러나 탑승자의 몸무게로만 구속력을 제어하면, 측정된 무게와 실제 탑승자의 체중이 다른 경우도 발생된다. 예를 들어, 여성 탑승자가 무거운 짐을 안거나 무릎 위에 얹은 상태에서 시트에 앉으면, 시트에 장착된 무게 센서가 무거운 짐의 무게도 함께 측정하므로, 여성 탑승자의 몸무게 보다 훨씬 큰 무게로 인식한다. 이때, 모터의 구속력을 크게 제어하여, 여성 탑승자의 상체를 과다하게 압박하게 된다. 이로 인해, 여성 탑승자는 시트벨트에 의해 오히려 더 큰 상해를 입을 수 있다.

따라서 탑승자의 몸무게 이외에도 신체 사이즈 등을 측정하여, 보다 정확하게 탑승자의 상태를 파악할 수 있는 시트벨트가 필요하다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨빙의 인출 길이를 측정하여 탑승자의 신체 사이즈를 추정하고, 웨빙의 인출을 구속하는 모터를, 추정된 신체 사이즈에 대응되는 구속력으로 제어하는 차량의 시트벨트를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 웨빙의 인출 길이와 함께 시트의 포지셔닝 상태 또는 탑승자의 몸무게를 더 이용하여, 탑승자의 신체 사이즈를 판단하는 차량의 시트벨트를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 관한 것으로서, 웨빙이 인출된 길이(이하 웨빙의 인출 길이)를 측정하는 웨빙 센서; 웨빙의 인출을 구속하기 위해 구동시키는 모터; 및, 상기 웨빙의 인출 길이를 이용하여 탑승자의 신체 사이즈를 판단하고, 상기 신체 사이즈에 비례하는 구속력으로 상기 모터를 구동하도록 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 제어장치는 차량의 속도가 임계속도 보다 커지면 상기 웨빙의 인출 길이를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 제어장치는 웨빙의 슬랙(slack)이 제거되면 상기 웨빙의 인출 길이를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 제어장치는 판단된 신체 사이즈를 메모리에 저장하였다가, 차량이 위험상태에 빠지면 저장된 신체 사이즈에 대응되는 구속력으로 상기 모터를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 제어장치는 신체 사이즈에 대응되는 모터 구속력을 벡터로 메모리에 사전에 저장하고, 상기 벡터를 참조하여 신체 사이즈에 대응되는 구속력을 구하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 신체 사이즈는 범위로 구분되는 신체 등급으로 나뉘고, 상기 벡터는 상기 신체 등급과 상기 신체 등급에 대응되는 구속력으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 제어장치는 상기 웨빙의 인출 길이와 함께 시트의 포지셔닝 상태 또는 탑승자의 몸무게를 더 이용하여, 상기 탑승자의 신체 사이즈를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 있어서, 상기 웨빙 센서는 스풀에 설치되어 다수의 극성을 가지는 전자석 및, 상기 전자석과 대향하여 설치되는 홀센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트에 의하면, 탑승자의 신체 사이즈에 맞는 적절한 구속력으로 웨빙을 구속함으로써, 사고 발생시 시트벨트에 의한 2차 피해를 최소화하여 보다 안전한 모터형 시트벨트(MSB)를 탑승자에게 제공할 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래기술에 따라 차량 센서로부터 차량상태를 측정하여 리트랙터 모터를 제어하는 시트벨트의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시트벨트의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨빙 센서의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 웨빙벨트를 착용한 상태를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신체 사이즈에 대응하는 모터 구속력 벡터의 일례를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 시트벨트의 제어 방법의 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 탑승자 20 : 시트벨트 장치
21 : 리트랙터 21a : 스풀
22 : 모터
23 : 웨빙벨트 23a : 가슴벨트
23b : 허리벨트 26 : 좌석시트
26a : 상단 좌석시트 26b : 하단 좌석시트
27 : 상단 앵커 28 : 하단 앵커
29 : 버클
40 : 제어장치 40a : 드라이버
41 : CAN 통신부 42 : 전원부
43 : 제어부 44 : 모터 구동부
45 : 메모리 50 : 센서부
50a : CAN
60 : ECU 61 : 배터리

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시트벨트의 구성을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시트벨트의 전체 구성을 도시한 것이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어장치 및 웨빙 센서의 구성을 도시한 것이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시트벨트는 모터(22)에 의해 동작되는 리트랙터(21)를 구비한 시트벨트 장치(20)와, 탑승자 및 차량의 상태를 센싱하는 센서부(50), 센서부(50)로부터 수신한 신호에 따라 탑승자 및 차량의 상태를 판단하여 리트랙터(21)의 동작을 위한 제어신호를 모터(22)에 출력하는 제어장치(40)로 구성된다.

시트벨트 장치(20)는 리트랙터(21), 가슴벨트(23a), 허리벨트(23b), 상단 앵커(27), 하단 앵커(28), 버클(29), 웨빙 센서(53)를 포함한다.

리트랙터(21)는 제어장치(40)의 제어신호에 따라 구동하는 긴급 록(lock) 기능, 프리텐셔너(free tensioner) 기능, 및, 충격흡수(EA, Energy Absorbing) 기능을 구비한 모터(22)를 구비한다.

가슴벨트(23a)는 주로 탑승자의 어깨에서 가슴을 구속하고, 허리벨트(23b)는 주로 탑승자의 허리를 구속한다. 상단 앵커(27)는 가슴벨트(23a)의 한쪽 끝을 지지하되, 가슴벨트(23a)가 슬라이딩할 수 있도록 지지한다. 또, 하단 앵커(28)는 허리벨트(23b)의 한쪽 끝을 지지하고, 버클(29)은 허리벨트(23b)의 다른 쪽 끝을 지지하되 허리벨트(23b)가 슬라이딩할 수 있도록 지지한다. 상기 가슴벨트(23a), 허리벨트(23b), 상단 앵커(27), 하단 앵커(28), 버클(29) 등은 좌석시트(26)에 구비된다.

웨빙 센서(53)는 웨빙벨트(23)(또는 웨빙)의 길이를 측정하는 센서로서, 리트랙터(21)의 스풀(spool)의 회전수를 감지하는 홀센서(53a)로 구성된다. 웨빙센서(53)의 구체적 구성은 후술한다.

또한, 센서부(50)는 차량속도를 측정하는 속도 센서(55), 레이저 또는 초음파 레이더를 이용하여 앞차와의 거리를 측정하는 차간 거리 센서(54), 차량 시트의 상태를 측정하는 시트상태 센서(52), 주행 중의 차량의 가속도 및 감속도를 알아내는 가속센서(57,58) 등을 포함한다. 즉, 차량 내 장착되어 있는 각종 센서로부터 차량 상태를 정보화하여 신호화 한다. 이러한 차량 상태 신호들은 CAN(Controller Area Network) 등의 차량 네트워크를 통해 각 기관들이 서로 공유한다. 이를 통해, 전체적인 차량 정상 운행 상태를 유지하게 된다.

또한, 제어장치(40)는 센서부(50)로부터 수신한 신호에 따라서 탑승자 및 차량의 상태를 판단하여, 리트랙터(21)의 동작을 위한 제어신호를 모터(22)에 출력한다. 즉, 제어장치(40)는 센서부(50)로부터 출력되는 각종 신호를 수신하고, 탑승자 및 차량의 상황을 미리 기억 장치(도시 생략)에 기억하고 있는 기준치와 비교하여 진단한다. 그리고 제어장치(40)는 진단 결과에 근거하여 제어신호를 모터(22)에 출력한다. 한편, 제어장치(40)는 차량의 ECU(Electric Control Unit)(60)에 접속하기 위한 드라이버(40a)를 포함할 수 있다.

상기 제어신호에 의한 모터(22)의 동작에 따라, 리트랙터(21)는 긴급 록(lock) 기능, 프리 텐셔너(free tensioner) 기능, EA 기능을 각각 작동한다.

충력흡수(EA) 기능은 단락되는 모터(402)의 회전축의 회전에 의하여 생기는 회전 항력을 이용하는 방식이나, 벨트가 인출되는 방향에 회전축이 회전하는 것에 대해 반대의 회전 방향에 회전 토크를 적당히 주는 것에 의해 생기는 회전항력을 이용하는 방식 등이 있다. 프리텐셔너(free tensioner) 기능은 위험상황으로 인식되면, 충돌 등에 앞서 벨트(또는 웨빙)를 권취하여 벨트의 느슨함을 제거하고 탑승자를 확실하게 구속하는 기능이다. 위험 상황이란 충돌하는 가능성을 가지는 상황, 또는 차량이 슬립(slip) 등에 의하여 운전자가 차량을 컨트롤할 수 없는 상황 등을 나타낸다. 또한, 충돌후라도 웨빙의 권취를 위한 신호를 제어장치(40)로부터 출력하는 타이밍(timing)을 예정보다 빠르게 하여, 탑승자를 구속하는 것이 가능하다.

긴급 록(lock) 기능은 센서부(50)로부터의 출력 신호를 받아 위험 상태에 있는 것으로 진단되는 때에 작동하는 로크 기구에 의해 수행된다. 구체적으로, 모터(22)의 회전축에 회전 토크를 주어 벨트(23)가 인출되는 것을 저지하는 잠금장치나, 단락되는 모터(22)에 의하여 모터의 회전축을 회전시키지 않으면서 회전 항력을 발생시켜 벨트(23)의 인출을 방지하는 장금장치가 사용된다.

다음으로, 제어장치(40)의 보다 구체적인 구성을 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에서 보는 바와 같이, 제어장치(40)는 CAN 통신부(41), 전원부(42), 제어부(43), 모터 구동부(44), 메모리(45)로 구성된다.

CAN 통신부(41)는 앞서 설명한 센서부(50)에서 센싱된 데이터들이 공유되는 CAN(50a) 등 차량 네트워크를 통해, 차량 상태 신호들을 수신한다. 전원부(42)는 차량의 전원(또는 배터리)로부터 전원을 공급받는다.

제어부(43)는 CAN 통신부(41)를 통해 수신한 신호들로부터 차량 상태를 진단하고 그 진단결과에 근거하여 모터 구동부(44)를 통해 모터(22)의 제어신호를 출력하는 회로이다. 제어부(43)는 마이크로프로세서 또는 CPU 등으로 구성된다. 범용 프로세서를 이용하는 경우 제어를 하기 위한 프로그램이 설치되고, 프로그램에 의해 제어기능을 수행한다. 또는 제어기능을 수행하기 위한 특수 프로세스로서, 주문형 반도체(ASIC) 형태로도 구현될 수 있다. 모터 구동부(44)는 모터(22)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 회로로서, PWM(pulse width modulation) 신호로 모터를 제어한다.

또, 메모리(45)는 데이터를 저장하는 기억 저장 장치로서, 프로그램 또는 차량상태를 판단하기 위한 각종 임계치들을 저장한다. 메모리(45)는 제어부(43)에 내장될 수도 있고, 별도로 외장 메모리가 이용될 수도 있다. 메모리(45)는 플래시(Flash) 또는 EEPROM 메모리 등으로 구현된다.

다음으로, 웨빙센서(53)의 구성을 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4에서 보는 바와 같이, 웨빙센서(53)는 스풀(21a)에 설치되어 다수의 극성을 가지는 전자석(53b) 및, 전자석(53b)에 대향하여 설치되는 홀센서(53a)로 구성된다.

즉, 웨빙이 스풀(21a)의 회전축(21b)에 감겨 있으므로, 스풀(21a)의 회전을 감지하기 위해 스풀의 회전축(21b)에 전자석(53b)을 설치한다. 전자석(53b)을 원반형으로 구성하되, 원반의 원주 상에 N극과 S극을 서로 교차하여 일정한 간격으로 설치한다. 홀센서(53a)는 전자석(53b)의 원반의 원주와 대향하도록 설치되어, 전자석(53b)의 N극과 S극의 극성을 검출함으로써 전자석(53b) 원반의 회전량 및 회전 방향을 측정한다. 전자석(53b)의 회전량 및 회전 방향이 곧 스풀(21a)의 회전량 및 회전방향과 일치한다.

한편, 웨빙센서(53)는 차량의 ECU(60)에 연결되어 측정된 웨빙의 길이를 ECU(60)에 전송할 수 있고, 제어장치(40)는 웨빙의 길이를 ECU(60)로부터 수신한다. 다른 실시예로서, 웨빙센서(53)의 출력값을 직접 제어장치(40)에 전송할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따라 제어장치가 웨빙의 길이로 탑승자의 신체 사이즈를 추정하는 방법을 도 5와 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

제어장치(40)는 홀센서(53a)에서 측정된 회전량과 회전방향을 이용하여 웨빙벨트(23)의 인출길이를 측정한다. 즉, 탑승자(10)가 웨빙벨트(23)를 당기기전에 검출된 회전량 및 회전방향(이하 최초의 회전량 및 회전방향이라 함)을 측정하고, 그 이후에 탑승자(10)가 당기는 회전량 및 회전방향을 측정하여, 회전방향에 따른 회전량을 가감함으로써 웨빙의 인출길이를 측정한다. 제어장치(40)는 측정된 웨빙의 인출길이를 메모리(45)에 저장한다.

도 5a에서 보는 바와 같이, 탑승자(10)가 웨빙벨트(23)를 착용하기 전 상태에서, 제어장치(40)는 웨빙의 인출길이를 측정한다. 이때의 인출길이가 최초의 회전량 및 회전방향에 의해 측정된 길이로서, 최초의 인출길이라 부르기로 한다.

다음으로, 도 5b와 같이, 탑승자(10)가 웨빙벨트(23)를 착용한 상태에서, 제어장치(40)는 웨빙의 인출길이를 측정한다. 이때의 인출길이를 현재상태의 인출길이라 부르기로 한다.

바람직하게는, 제어장치(40)는 차량의 속도가 안전 임계속도(예를 들어 40km/h) 보다 커지면 웨빙의 인출 길이를 측정하여 현재상태의 인출길이로 저장한다. 일반적으로, 차량의 속도가 40km/h 이상이 되면, 탑승자의 안전을 위하여 시트벨트의 슬랙(slack)이 제거된다. 슬랙(slack)이 제거됨에 따라 웨빙벨트(23)가 탑승자(10)의 신체를 어느 정도 타이트하게 조여주기 때문에, 웨빙 길이를 통해 탑승자(10)의 사이즈를 보다 정확하게 추정할 수 있다.

제어장치(40)는 현재상태의 웨빙 인출길이를 측정하면 최초의 인출길이를 감하여, 탑승자(10)가 탑승한 상태에서의 웨빙 인출길이를 계산한다. 계산된 웨빙의 인출길이를 통해 탑승자(10)의 신체 사이즈를 추정한다. 웨빙의 인출길이가 길수록 탑승자(10)의 신체 사이즈는 커진다. 사전에 더미(Dummy) 실험과 일반 신체 통계자료를 기반으로 구한 데이터를 이용하여 벡터 자료로 만들어진다. 이를 통해, 웨빙의 인출길이에 해당하는 신체사이즈를 사익 벡터 자료를 참조하여 판단한다.

제어장치(40)는 신체사이즈에 대응되는 모터의 구속력을 벡터로 메모리(45)에 저장해둔다. 벡터의 일례는 도 6에서 보는 바와 같다. 신체사이즈에 대응되는 벡터도 사전에 실험 등을 통해 구해진 값들을 이용하여 만들어진다.

한편, 제어장치(40)는 버클(29)이 해리되면 웨빙 길이를 최초의 인출길이를 기준으로 다시 모니터링한다.

바람직하게는, 제어장치(40)는 웨빙(23)의 인출 길이와 함께 좌석시트(26)의 포지셔닝 상태 또는 탑승자(10)의 몸무게를 더 이용하여, 탑승자(10)의 신체 사이즈를 판단한다.

좌석시트(26)의 포지셔닝 상태는 상단 좌석시트(26a)의 기울기와 하단 좌석시트(26b)의 전후위치로 구성된다. 도 5c와 같이, 상단 좌석시트(26a)를 뒤로 젖히는 경우, 동일한 탑승자(10)라 하더라도 웨빙의 인출길이는 줄어들게 된다. 웨빙벨트(23)를 지지하는 상단 앵커(27)와 버클(29)의 위치는 고정된 상태이나 탑승자(10)의 위치가 뒤로 젖혀지기 때문이다. 또한, 도 5d와 같이, 하단 좌석시트(26b)가 뒤로 이동하는 경우에도, 동일한 탑승자(10)라 하더라도 웨빙의 인출길이는 줄어들게 된다. 즉, 도 5c와 도 5d에서 웨빙의 길이는 원래에 비하여 A에서 B로 길이가 줄어든다.

또한, 제어장치(40)는 좌석시트에 설치된 체중센서(51)로부터 탑승자(10)의 몸무게를 수신하여, 모터(22)의 구속력을 제어한다. 예를 들어, 체중이 많을수록 모터의 구속력을 크게 한다.

다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따라 차량이 위험상태인 경우 탑승자를 구속하기위한 차량의 시트벨트의 제어 방법을 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 시트벨트의 제어 방법은 신체관련 데이터를 센서로부터 수집하여 제어장치(40)의 메모리(45) 저장하고, 신체 사이즈(체적) 판단 로직을 통하여 적절한 신체 사이즈을 판단하고, 신체 사이즈에 적합한 구속력으로 위험 상황에 있는 승탑자를 적절하게 구속한다.

도 7에서 보는 바와 같이, 먼저, 제어장치(40)는 최초의 웨빙 길이를 측정한다(S10). 최초의 웨빙길이는 차량의 시동이 걸리고 웨빙벨트(23)가 버클(29)에 장착되지 않은 상태에 측정하는 것이 바람직하다.

그리고 탑승자(10)가 웨빙벨트(23)를 착용한 상태인지를 모니터링한다(S20). 탑승자(10)가 웨빙벨트(23)를 착용한 상태이면, 현재 상태의 웨빙길이 및, 좌석시트의 포지셔닝 상태나 탑승자의 신체상태를 측정한다(S30). 웨빙벨트를 착용하는 때는, 실제 웨빙벨트를 착용하는 때, 또는, 웨빙벨트가 착용된 상태에서 차량의 속도가 임계값(예, 40km/h) 이상이 되는 때 중 어느 하나로 정한다.

후자의 경우, 시트벨트의 슬랙이 제거되는 경우로 착용된 웨빙의 길이를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 차량의 속도가 40Km/h 이상으로 올라가야 위험상태에서 모터식 시트벨트(MSB)가 동작하므로 40Km/h 이상 속도가 될 때 승탑자의 안전을 위해 반드시 시트벨트의 슬랙(Slack)을 제거한다. 슬랙(Slack)이 제거된 상태에서 웨빙의 길이가 최종적인 신체 사이즈를 판단할 수 있는 기준이 되므로 슬랙(Slack)을 제거 후 바로 시트 포지셔닝 상태, 체중 센서의 탑승자 몸무게, 탑승자의 웨빙길이를 저장한 후 신체 사이즈를 판단한다.

제어장치(40)는 측정된 웨빙길이에 비례하여 신체 사이즈를 추정하여 저장한다(S40). 이때, 좌석시트의 상태 또는 탑승자의 체중의 신호도 함께 수신하여 보다 정확한 신체 사이즈를 판단하고 판단된 신체 사이즈를 메모리(45)에 저장한다.

한편, 제어장치(40)는 웨빙길이, 좌석시트의 상태 등을 일정한 시간간격(예를 들어, 10ms, 또는 1000ms)으로 지속적으로 측정하여 신체 사이즈를 지속적으로 갱신한다. 상술한 바와 같이, 차량의 속도가 40Km/h 이상으로 올라가면, 최종적인 신체 사이즈를 판단하여 저장한다(S40).

다음으로, 차량이 위험상태로 인식되면(S50), 제어장치(40)는 저장된 신체 사이즈에 해당하는 모터의 구속력으로 모터를 제어한다(S60). 이때, 사전에 저장된 신체사이즈-모터 구속력 벡터를 참조하여 모터의 구속력을 결정한다.

제어장치(40)는 모터(22)에 PWM 신호를 발생하고, PWM 신호를 기반으로 모터(22)에 전류를 인가하여 모터를 회전시킨다. 모터(22)는 웨빙벨트(23)를 권취하여 탑승자(10)를 적절한 힘으로 구속한다.

이때, 적절한 구속력이 발생했는지를 전류를 센싱하여 확인한다.

차가 다시 안정화된 상태가 되면(S70), 구속은 해제된다(S80).

상기와 같은 과정이 차가 운행되고 있는 동안은 지속적으로 반복된다. 버클(29)이 해제되면, 모든 기능 초기화(Reset)되어 다시 신체 사이즈를 판단한다.

다른 실시예로서, 신체 사이즈를 범위로 구분하여 신체 등급으로 나누고, 상기 벡터는 상기 신체 등급과 상기 신체 등급에 대응되는 구속력으로 구성한다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 웨빙의 인출 길이를 측정하여 탑승자의 신체 사이즈를 추정하고, 웨빙의 인출을 구속하는 모터를, 추정된 신체 사이즈에 대응되는 구속력으로 제어하는 차량의 시트벨트를 개발하는 데 적용이 가능하다.

Claims

웨빙이 인출된 길이(이하 웨빙의 인출 길이)를 측정하는 웨빙 센서;
웨빙의 인출을 구속하기 위해 구동시키는 모터; 및,
상기 웨빙의 인출 길이를 이용하여 탑승자의 신체 사이즈를 판단하고, 상기 신체 사이즈에 비례하는 구속력으로 상기 모터를 구동하도록 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는 차량의 속도가 임계속도 보다 커지면 상기 웨빙의 인출 길이를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는 웨빙의 슬랙(slack)이 제거되면 상기 웨빙의 인출 길이를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는 판단된 신체 사이즈를 메모리에 저장하였다가, 차량이 위험상태에 빠지면 저장된 신체 사이즈에 대응되는 구속력으로 상기 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는 신체 사이즈에 대응되는 모터 구속력을 벡터로 메모리에 사전에 저장하고, 상기 벡터를 참조하여 신체 사이즈에 대응되는 구속력을 구하는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제5항에 있어서,
상기 신체 사이즈는 범위로 구분되는 신체 등급으로 나뉘고, 상기 벡터는 상기 신체 등급과 상기 신체 등급에 대응되는 구속력으로 구성되는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는 상기 웨빙의 인출 길이와 함께 시트의 포지셔닝 상태 또는 탑승자의 몸무게를 더 이용하여, 상기 탑승자의 신체 사이즈를 판단하는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.
제1항에 있어서,
상기 웨빙 센서는 스풀에 설치되어 다수의 극성을 가지는 전자석 및, 상기 전자석과 대향하여 설치되는 홀센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 신체 사이즈에 의해 모터의 구동력을 조절하는 차량의 시트벨트.