KR20200121385A - 시트 벨트 센서의 움직임 검출 - Google Patents

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이오아니스 아나스타샤드
사무엘 풀러
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햄린 일렉트로닉스 (쑤저우) 코. 엘티디.
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Abstract

본 명세서에서는 시트 벨트 센서의 움직임을 검출하는 접근법이 제공된다. 일부 접근법에서, 검출기는 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합되는 센서 하우징, 및 센서 하우징 내에 배치되는 센서를 포함하며, 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능하다. 상기 검출기는 상기 센서에 결합되는 자기장 어큐뮬레이터(예를 들어, 폴-피스)를 더 포함하며, 상기 자석 및 상기 자기장 어큐뮬레이터는 서로 연관되어 움직이고, 상기 자석 및 상기 자기장 어큐뮬레이터가 서로 연관되어 움직임에 따라 상기 센서는 상기 자기장 어큐뮬레이터에 의해 축적되는 자기장의 표시를 수신한다. 자기장 분포의 변화는 자석이 결합되는, 플레이트의 위치 내 변화와 관련이 있다.

Description

시트 벨트 센서의 움직임 검출 {Detecting movement of a seatbelt sensor}
본 발명은 일반적으로 차량 구속 시스템 분야에 관한 것으로, 특히 차량 구속 시스템을 위한 센서에 관한 것이다.
"시트 벨트(seat belts)"로도 지칭되는, 차량 구속 시스템은, 탑승자를 차량 내에 보호하는데 사용된다. 일반적인 차량 구속 시스템은 랩 벨트(lap belt) 및 숄더 벨트(shoulder belt)를 포함한다. 전형적으로, 랩 벨트와 숄더 벨트는 하나의 단부(one end)에서 함께 연결되고 래치 플레이트(latch plate)을 포함한다. 숄더 벨트 및 랩 벨트의 다른 단부는 차량 구조체에 연결된다. 래치 플레이트를 수용하도록 구성되는 안전 시트 벨트 버클(safety seatbelt buckle)은 또한 차량 구조체에 연결된다. 버클 및 래치 플레이트가 연결될 때(예를 들어, 탑승자의 어깨와 허리를 가로지름), 차량 구속 시스템은, 예를 들어, 파손 또는 충돌 동안, 탑승자의 움직임을 제한하도록 작동할 수 있다.
버클은 운전자 및/또는 탑승자가 시트 벨트를 착용하고 있는지 여부를 식별할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 버클은 벨트의 텅(tongue)을 이용하여 작동될 수 있는 마이크로-스위치(micro-switch)와 같은 기계적 스위치(mechanical switch)를 보통 포함한다. 하나의 접근법에서, 스위치는 텅의 삽입 또는 제거에 응답하여 작동되어, 예를 들어, 계기판(instrument panel) 상에서, 표시기가, 활성화된다.
버클은 또한, 홀 센서와 같은 비-접촉 스위치(non-contact switch)가 전자 제어 유닛(electronic control unit)(ECU)의 자가-진단 분석(self-diagnostic analysis)을 수행하는 자가-진단 기능(self-diagnostic function)을 더 포함할 수 있다.
그러나, 현재 기술 시스템은 자기 센서 회로 검출- 자석이 락 및 언-락 포지션(lock and un-lock positions)을 검출하기 위해 단지 작동되는 경우 -, 또는 광 검출기(optical 검출기)와 같은 다른 종류의 감지 측정(sensing measurements)으로 제한된다.
그러나, 현재 기술 시스템의 정확성과 신뢰성은 외부 기계적 진동 모드, 응용 기계적 허용 오차, 및/또는 외부 자기장(external mechanical vibration modes, application mechanical tolerances, and/or by external magnetic fields)에 의해 영향을 받을 수 있다.
전술한 바, 시트 벨트 센서의 움직임을 검출하기 위한 접근법(seatbelt sensor)이 본 명세서에 제공된다. 하나의 접근법에서, 검출기(detector)는 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합되는 센서 하우징(a sensor housing coupled to a plate of a vehicle restraint system), 및 센서 하우징 내에 배치되는 센서(a sensor disposed within the sensor housing)를 포함하며, 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능하다(the sensor operable to sense a position of a magnet in proximity to the sensor). 상기 검출기는 상기 센서에 인접하여 배치되는 자기장 어큐뮬레이터(a magnetic field accumulator disposed adjacent the sensor)를 더 포함하고, 상기 자석 및 상기 자기장 어큐뮬레이터는 서로 연관되어 움직이도록 구성되고(the magnet and the magnetic field accumulator are configured to move relative to one another), 상기 자석 및 상기 자기장 어큐뮬레이터가 서로 연관되어 움직임에 따라 상기 센서는 상기 자기장 어큐뮬레이터에 의해 축적되는 자기장의 표시를 수신한다(the sensor receives an indication of a magnetic field accumulated by the magnetic field accumulator as the magnet and the sensor move relative to one another).
다른 접근법은 센서의 움직임을 검출하는 시스템(a system for detecting movement of a sensor)을 포함하고, 상기 시스템은 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합되는 센서 하우징(a sensor housing coupled to a plate of a vehicle restraint system), 및 상기 센서 하우징 내에 배치되는 폴-피스 및 센서(a sensor and a pole-piece disposed within the sensor housing)를 포함하고, 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능하다(the sensor operable to sense a position of a magnet in proximity to the sensor). 상기 자석 및 상기 폴-피스는 서로 연관되어 움직이도록 작동 가능하고(The magnet and the pole-piece are operable to move relative to one another), 상기 자석 및 상기 폴-피스가 서로 연관되어 움직임에 따라 상기 센서는 상기 폴-피스에 의해 축적되는 자기장의 표시를 수신한다(the sensor receives an indication of a magnetic field accumulated by the pole-piece as the magnet and the pole-piece move relative to one another).
또 다른 접근법은 센서의 움직임을 검출하는 방법(a method of detecting movement of a sensor)을 포함하고, 상기 방법은 차량 구속 시스템의 센서 하우징 내에 센서를 제공하는 단계(providing a sensor within a sensor housing of a vehicle restraint system)- 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능함(the sensor operable to sense a position of a magnet in proximity to the sensor) -, 및 상기 센서에 인접한 자기장 어큐뮬레이터를 제공하는 단계(providing a magnetic field accumulator proximate the sensor)를 포함한다. 상기 방법은 상기 자기장 어큐뮬레이터에 근접한 자기장의 표시를 수신하는 단계(receiving an indication of a magnetic field in proximity to the magnetic field accumulator), 및 상기 자기장의 상기 표시에 기초하여 상기 센서에 연관되는 상기 자석의 위치를 결정하는 단계(determining a position of the magnet relative to the sensor based on the indication of the magnetic field)를 더 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 플레이트 타입 센서 시스템을 포함하는 차량 구속 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 센서 시스템(센서 system)의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1-2의 센서 시스템의 투시도(perspective view)이다
도 4-5는 본 발명에 따른 도 1-3의 센서 시스템의 투시 부분도(perspective partial views)이다.
도 6은 본 발명에 따른 도 1-5의 센서 시스템의 검출기 회로의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 도 1-6의 센서 시스템으로부터의 예시적인 출력을 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 센서의 움직임을 검출하는 접근법(approach)의 흐름도이다.
도면은 스케일할 필요는 없다(The drawings are not necessarily to scale). 도면은 단지 표현일 뿐이며, 본 명세서의 특정 파라미터를 묘사하도록 하는 것은 아니다. 도면은 본 발명의 예시적인 실시 예를 도시하기위한 것이며, 따라서 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 도면에서, 같은 번호는 같은 요소를 나타낸다(like numbering represents like elements).
본 명세서에 따른 다양한 접근법이 첨부 도면- 시스템 및 방법의 실시 예가 도시됨- 을 참조하여 이하에서 보다 완전하게 설명될 것이다. 상기 시스템 및 방법은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명되는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 대신에, 이러한 실시 예들은 본 명세서가 완전하고 완벽할 수 있도록 제공되고, 시스템 및 방법의 범위를 당업자에게 완전히 전달할 것이다.
편의 및 명확성을 위해, 도면에서 나타나는 바와 같이 반도체 제조 장치의 구성 요소의 기하학적 구조 및 배향(geometry and orientation)과 관련하여, 이 구성 요소 및 이 구성 요소의 상대적인 배치 및 배향을 기술하도록 본 명세서에서 "상위", "하위", "상부", "하부", "수직", "수평", "측면"및 "종 방향"과 같은 용어가 사용될 것이다. 전문 용어에는 특별히 언급한 단어, 그 파생어, 및 유사한 의미의 단어가 포함될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수로 인용되고 "a" 또는 "an"이라는 단어로 진행되는 구성 요소 또는 동작은 잠재적으로 복수의 구성 요소 또는 동작을 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 본 개시의 "일 실시 예"에 대한 참조는 열거되는 특징을 포함하는 부가적인 실시 예의 존재를 배제하는 것으로 해석되지 않는다.
상술 한 바와 같이, 시트 벨트 센서의 움직임을 검출하는 접근법이 명세서에 제공된다. 일부 접근법에서, 검출기는 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합되는 센서 하우징, 및 센서 하우징 내에 배치되는 센서를 포함하고, 센서는 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 동작 가능하다. 검출기는 센서에 결합되는 자기장 어큐뮬레이터(예를 들어, 폴-피스)를 더 포함하고, 자석 및 자기장 어큐뮬레이터가 서로 연관되어 움직이고, 자석 및 자기장 어큐뮬레이터가 서로 연관되어 움직임에 따라 센서는 자기장 어큐뮬레이터에 의해 축적되는 자기장의 표시를 수신한다. 자기장 어큐뮬레이터는, 자기장의 어큐뮬레이터로서 작동하여, 자기장 강도가 센서에 의해 인식되도록 자석에 의해 생성되는 자속장(flux field)의 모양을 개선하고 가이드(guides)한다. 센서는 자기장 어큐뮬레이터와 결합될 때 더 광범위함을 넘어 견고하고 정확하게 된다(made more robust and accurate over a wider range). 따라서, 자기장 분포 내의 센서 검출되는 변화는 플레이트의 위치 내의 변화를 결정하는 것을 지원한다.
이제 도 1을 참조하면, 차량에 구현 될 수 있는 예시적인 차량 구속 시스템(100)의 블록도가 도시되어 있다. 특히, 차량 구속 시스템(100)은 하나 이상의 팽창 가능한 구속(inflatable restraints)에 따라 차량에 내에 구현될 수 있다. 팽창 가능한 구속 시스템의 전개는 차량 구속 시스템(100) 내의 센서로부터의 출력에 기초하여 결정될 수 있으며, 이는 보다 상세히 후술될 것이다. 특히, 센서는 차량 구속 시스템의 장력을 결정하는데 사용될 수 있고, 차량의 탑승자가 성인, 유아 및/또는 유아 시트 내의 유아(an adult, a child, and/or a child in a child seat)인지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.
도시되는 바와 같이, 차량 구속 시스템(100)은 숄더 벨트(shoulder belt)(102), 랩 벨트(lap belt)(104) 및 래치 플레이트(latch plate)(106)를 포함한다. 일 실시 예에서, 숄더 벨트(102) 및 랩 벨트(104)는 하나의 단부에 함께 연결되고(connected) 래치 플레이트(106)에 결합(coupled)될 수 있다. 차량 구속 시스템(100)은 버클(buckle)(110)을 더 포함한다. 버클(110)은 래치 플레이트(106)- 버클(110) 내로 삽입되어 그 내부에 고정되어, 예를 들어, 충돌, 제동(collision, braking) 등의 경우에 숄더 벨트(102) 및 랩 벨트를 누를 수 있음 -를 수용(receive)하도록 구성된다.
각각의 숄더 벨트(102), 랩 벨트(104), 및 버클(110)은 숄더 벨트 부착 지점(shoulder belt attachment point)(112) 및/또는 랩 벨트 부착 지점(lap belt attachment point)(114)과 같은 부착 지점(attachment point)을 포함한다. 부착 지점(112, 114)은 숄더 벨트(102), 랩 벨트(104), 및 버클(110)의 다른 단부를 차량 구조체에 고정(secure)하는데 사용된다.
버클(110)은 플레이트 형 장력 센서 시스템(plate type tension sensor system)(120)을 더 포함한다. 센서 시스템(120)은 버클(110) 내에 도시되어 있다. 그러나, 이는 예시적인 목적으로만 행해진 것이며 제한하려는 것은 아니다. 일부 실시 예는 버클(110)로부터 분리되는 센서 시스템(120)을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 센서 시스템(120)은 버클(110)과 버클 부착 지점(114) 사이에 부착될 수 있다. 또 다른 예로서, 다수의 센서가 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서가 숄더 벨트 부착 지점(112) 간에 포함될 수 있고, 제2 센서가 랩 벨트 부착 지점(114) 간에 포함될 수 있다.
또한, 차량 구속 시스템(100)은 단지 예시적인 것이며, 랩 벨트(104) 또는 숄더 벨트(102)만을 포함할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 5-포인트 하니스(5-point harness) 등과 같은, 다른 구성은, 본원에 기술되는 플레이트 형 장력 센서 시스템(120)을 이용하여 구현될 수 있다. 더 나아가서, 차량 구속 시스템(100)은 임의의 유형의 차량(예를 들어, 자동차, 선박, 항공기(automotive, marine, aircraft) 등)으로 구현될 수 있으며, 차량 내에 하나 이상의 시트(예를 들어, 전방 시트, 후방 시트, 운전석 시트, 조수석 시트, 중간 좌석 시트(front seat, back seat, driver seat, passenger seat, middle seat) 등)로 구현될 수 있다.
이제 도 2로 돌아가면, 플레이트 형 장력 센서 시스템(120)의 블록도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 플레이트 형 장력 센서 시스템(120)은 도 1의 차량 구속 시스템(100)을 참조하여 기술된다. 그러나, 이는 한정되는 것은 아니며, 플레이트 형 장력 센서 시스템(120)은 도 1에 도시되는 차량 구속 시스템과 다른 차량 구속 시스템 내의 장력을 결정하도록 구현될 수 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 센서 시스템(120)은 하우징(132)에 내장되는 센서 움직임 검출기(sensor movement detector)(130) 및 플레이트(plate)(124)(예를 들어, 베이스 플레이트(base plate))를 포함한다. 일 실시예에서, 센서 시스템(120)은 하우징(132)을 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 플레이트(124) 및 센서 움직임 검출기(130)는 차량 구속 시스템(100)에 배치될 수 있지만 하우징 내에는 포함되지 않을 수 있다. 또한, 하우징(132)은 다양한 재료로 형성될 수 있으며, 센서 시스템(120)의 일부만을 수용(house)하도록 포함될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(124) 및 센서 움직임 검출기(130)는 하우징(132) 내에 포함(enclosed)될 수 있고, 반면에 플레이트(124)의 단부는 차량 구속 시스템(100)에 부착되도록 하는 하우징으로부터 돌출(protrude)한다.
플레이트(plate)(124)는 제1 고정 개구(first fixing aperture)(134), 제2 고정 개구(second fixing aperture)(136), 갭(140), 및 컷 아웃(142)을 포함한다. 플레이트(124)는 다양한 재료(예를 들어, 강철, 강 합금, 알루미늄(steel, steel alloys, aluminum) 등)로 형성될 수 있다. 일반적으로, 플레이트(124)는 차량 구속 시스템(100)이 사용 중(예를 들어, 정상 작동, 충돌 상황 등에서(in normal operation, in a crash situation, or the like)) 마주칠(encounter) 수 있는 장력을 견디는 충분한 강도 및 완전성의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 플레이트(124)는 단일 재료(single piece of material)로 형성될 수 있다. 달리 말하면, 플레이트(124)는 단일 재료로 제조(예를 들어, 스탬핑, 절단, 형성(stamped, cut, formed) 등)될 수 있고, 따라서 부품 수를 줄이고 제조를 단순화(reducing part count and simplifying manufacture )한다.
제1 및 제2 고정 개구(fixing apertures)(134, 136)는 센서 시스템(120)을 차량 구속 시스템(100)에 부착하도록 제공된다(도 1). 예를 들어, 제1 및 제2 고정 개구(134,136) 중 하나는 버클(110), 및/또는 숄더 벨트(102)의 단부에 센서 시스템(120)을 고정(secure)하는데 사용될 수 있고, 반면에 제1 및 제2 고정 개구(134, 136) 중 다른 하나는 센서 시스템(120)을 차량 구조체(vehicle structure)에 고정하는데 사용될 수 있다. 다른 예로서, 제1 및 제2 고정 개구(134, 136)는 숄더 벨트 부착 지점(112) 및/또는 랩 벨트 부착 지점(114)이든지 사이의 센서 시스템(120), 및 숄더 벨트(102), 랩 벨트(104), 및/또는 버클(110) 중 하나를 고정(secure the sensor system 120 between either the shoulder belt attachment point 112 and/or the lap belt attachment point 114, and one of the shoulder belt 102, the lap belt 104, and/or the buckle 110)하는데 사용될 수 있다.
도시되는 바와 같이, 컷아웃(cutouts)(142)은 플레이트(124)의 내부 부분 내에 배치되는 스프링-형 구조체(spring-like structure)(148)를 형성하여, 시트 벨트에 장력이 가해질 때 개구(134, 136)이 움직(예를 들어, 열기 및 닫기(open and close))일 수 있게 한다(예를 들어, 센서 시스템(120)이 부착되는 랩 벨트(104) 또는 숄더 벨트(102). 플레이트(124)의 일부분은 갭(gap)(140) 및 스프링 구조체(spring structure)(148)를 형성하도록 제거될 수 있다(예를 들어, 스탬핑에 의해, 절단에 의해, EDM 가공에 의해, 등(by stamping, by cutting, by EDM machining, or the like)). 스프링 구조체(148)는 제1 섹션(first section)(149)에 부착되는 스프링 플레이트(spring plate)(150), 및 복수의 기복(undulations)을 포함하는 제1 섹션(first section)(149)을 포함하고, 스프링 플레이트(150)는 그 내부에 배치되는 고정 개구(136)를 포함(contains)한다.
예시적인 실시 예에서, 스프링 구조(148)는 개구(134, 136)가 서로에 연관하여 움직이도록 허용한다. 이 움직임은 플레이트 타입 장력 센서 시스템(120)이 장착되는 차량 구속 시스템(100) 내의 장력으로 변환할 수 있는, 개구(134, 136)에 가해지는 힘의 양에 의존적일 수 있다. 갭(140)의 폭(width)은 힘(force) 및/또는 장력을 결정하는 예를 들어, 갭 측정기(gap measurer)(154)에 의해 측정될 수 있다. 또한, 장력 한계가 센서 내로 생성(manufactured)될 수 있다(예를 들어, 갭 폭을 제한함으로써).
따라서, 최대 장력이 가해지면(예를 들어, 갭 폭이 실질적으로 0임), 갭(140)은 근접되어서 스프링 플레이트(150)의 에지(156)가 갭(140)의 반대 측 상의 에지(158)에 인접할 것이다. 실시 예에서, 에지(156 및 158)는 동일 평면 상에 있다(coplanar). 이와 같이, 에지(156)는 에지(158)와 대면(face-to-face)하고/하거나 접촉(in contact)할 수 있다.
일 실시예에서, 컷아웃(142)은 제1 및 제2 고정 개구(134, 136)가 서로에 연관하여 움직 이도록 허용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제1 및 제2 고정 개구(134, 136)에 힘이 가해질 때, 서로 이격되어 움직일 수 있다.
예를 들어, 사용 중에, 제2 고정 개구(136)가 숄더 벨트(102)에 고정되는 반면에, 제1 고정 개구(134)는 제 위치에(in place) 고정될 수 있다(예를 들어, 차량 구조체 등에 고정됨). 숄더 벨트(102)는 타이트(tightened)해지고, 제1 및 제2 고정 개구(134, 136)와 같은, 개구를 서로 이격시키는 작용을 하는, 힘이 가해질 수 있다(예를 들어, 도 2에 도시되는 방향으로). 따라서, 스프링 플레이트(150)의 에지(156)는 갭(140) 내로 움직일 수 있으므로, 갭(140)의 폭을 감소시킬 수 있다.
추가로 도시되는 바와 같이, 센서 움직임 검출기(130)는 프로세서(processor)(162), 메모리(memory)(164), 장력 모듈(tension module)(166) 및 자기장 표시기(magnetic field indicator)(168)를 포함한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 센서 움직임 검출기(130)는 차량의 구속 시스템의 센서와 통신하도록 구성될 수 있고, 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동할 수 있다. 센서 움직임 검출기(130)는 센서에 결합되는 자기장 어큐뮬레이터에 인접하는 자기장의 자기장 표시기(168)로부터 측정/출력을 수신하고, 자기장의 측정에 기초하여 센서 및 자기장 어큐뮬레이터에 연관되는 자석의 위치를 결정할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 장력 모듈(166)은 차량 구속 시스템(100)에 가해지는 장력을 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 장력 모듈(166)은 제1 및 제2 고정 개구(134,136)의 움직임에 연관하여 갭(140)의 폭에 따라 적어도 부분적으로 기초하여 제1 및 제2 고정 개구(134, 136) 중 하나에 가해지는 장력의 양을 결정하도록 구성될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 장력 모듈(166)은 갭 측정기(gap measurer)(154)를 더 포함한다. 일반적으로, 갭 측정기(154)는 갭(140)의 폭을 측정하도록 구성되며, 갭 폭은 에지(156 및 158) 간 폭으로서 정의될 수 있다.
일부 실시 예에서, 프로세서(162)는 범용 프로세서(general purpose processor), 마이크로프로세서(microprocessor), FPGA, ASIC, 또는 일반적으로, 명령어를 실행하도록 구성되는 임의의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 메모리(164)는 컴퓨터 판독 가능 매체, 비-휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 컴퓨터 실행 가능 명령어를 저장하도록 구성되는 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있으며, 이는 프로세서(162)에 의해 실행될 때, 프로세서(162)가 하나 이상의 동작을 수행하도록 한다(a computer readable medium, a computer readable storage medium, including non-volatile computer readable medium and/or non-transient computer readable medium configured to store computer executable instructions, that when executed by the processor 162, cause the processor 162 to perform one or more operations). 특히, 메모리(164)는 프로세서(162)에 의해 실행될 때 프로세서(162)가 센서 시스템(120)에 가해지는 장력 및 센서 시스템(120)의 다양한 구성 요소의 움직임(movement of various components)을 결정하게 하는 하나 이상의 명령어(instructions)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 명령어는 프로세서(162)가 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하고, 폴-피스에 근접한 자기장의 표시를 수신하고, 자기장의 표시에 기초하여 스프링 구조체(148)에 연관되는 플레이트(124)의 위치를 결정하게 한다.
이제 도 3을 참조하면, 센서 시스템이보다 상세하게 설명될 것이다. 도시되는 바와 같이, 센서 시스템(120)은 고정 개구(134 및 136)를 포함하는 플레이트(124)를 포함한다. 센서 시스템(120)은 플레이트(124)의 반대 측에 결합되는 제1 및 제2 정렬 플레이트(alignment plates)(172 및 174)를 더 포함한다. 상기와 유사하게, 센서 시스템(120)은 힘이 고정 개구(134 및 136) 중 어느 하나에 가해질 때 고정 개구(134 및 136)가 서로 연관되어 움직이도록 하는 컷아웃(142)을 포함한다. 특히, 컷아웃(142)은 고정 개구(136)가 고정 개구(134)로부터 멀리 움직여 갭(140)의 폭을 감소시키도록 한다. 일 실시 예에서, 컷아웃(142)이 플레이트(124)로부터 형성(예를 들어, 기계 가공(machined))될 수 있음을 알아야 한다. 다른 실시 예에서, 컷아웃(142)은 플레이트(124)와 비교하여 더 큰 강도 및/또는 두께(greater strength and/or thickness)를 가지는 다양한 재료(예를 들어, 강철, 강 합금, 알루미늄 등) 중 하나를 가지는 대안적인 플레이트(alternative plate)로부터 기계 가공(machined)될 수 있다. 대안적인 플레이트로부터 형성(예를 들어, 컷아웃)되는 컷아웃(142)은 조인트(joint)(178)에서 플레이트(124)에 결합(coupled)될 수 있다. 즉, 대안적인 플레이트로부터 형성되는 컷아웃(142)은 조인트(178)에서 플레이트(124)에 용접(welded)될 수 있다. 대안적인 플레이트로부터 형성되고 플레이트(124)에 용접되는 컷아웃(142)은 플레이트 (124)에 추가적인 강도 및 내구성(additional strength and durability)을 제공한다.
정렬 플레이트(172, 174)는 정렬 플레이트(172, 174) 사이에 수용되는 플레이트(124)와 함께, 개구가 그 내부에 형성되는 것으로 도시된다. 고정 개구(136)는 각각의 정렬 플레이트(172, 174)에 형성되는 개구와 중심이 맞춰진다. 즉, 정렬 플레이트(172)는 상부 측과 같은, 플레이트(124)의 일 측에 결합되고, 정렬 플레이트(174)는 배치되는 정렬 플레이트(172, 174)와 함께, 하부 측과 같은, 플레이트(124)의 반대 측에 결합되어 고정 개구(136) 및 각각의 정렬 플레이트(172, 174) 내에 형성되는 개구들은 고정 개구(136)와 함께 정렬된다. 일 실시예에서, 정렬 플레이트(172, 174)는 모두 고정 개구(136)에 결합되고 동시에 고정 개구(134)로부터 멀리 움직여 갭(140)의 폭을 감소시킨다. 즉, 고정 개구(134 및 136)에 따라, 정렬 플레이트(172, 174)는 장력이 시트 벨트(예를 들어, 숄더 벨트(102), 랩 벨트(104) 등)- 플레이트(124)가 부착됨 -에 가해질 때 함께 움직인다(예를 들어, 열림 및 닫힘). 일 실시 예에서, 정렬 플레이트(172, 174)는 동일 평면 배열(coplanar arrangement) 내와 같은, 플레이트(124)와 정렬되는 스프링 구조(148)를 유지한다.
이제 도 3 내지 5를 참조하면, 검출기는 보다 상세하게 설명될 것이다. 도시되는 바와 같이, 센서 시스템(120)은 플레이트(124)에 결합되는 센서 하우징(182) 내에 배치되는 센서(181)(예를 들어, 센서 칩)를 포함하는 검출기 회로(180)를 포함한다. 센서 하우징(182)은 센서(181)에 인접되는/결합되는 자기장 어큐뮬레이터(184) 및 센서(181)를 수용하는 제1 섹션(183), 인쇄 회로 기판(PCB)(186), 하나 이상의 캐패시터(capacitors)(187), 및 저항기(188), 및 제 2 섹션(185)으로부터 연장되는 제3 섹션(189)과 같은 센서(181)에 대한 다수의 전기적 구성 요소(electrical components)를 포함하는 제2 섹션(185)을 포함할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 커버(190)(도 5)는 제2 섹션(185) 위 및 부분적으로 제1 섹션(183) 위에 제공된다. 일부 실시 예에서, 센서 하우징(182)은 포팅 재료(예를 들어, 에폭시)로 채워지고 봉인(seal)으로 밀봉될 수 있다. 한 세트의 와이어 라인(A set of wire lines)(193)은 전원 및/또는 도 2의 센서 움직임 검출기(130)에 센서(181)를 전기적으로 결합하는 입력/출력 라인을 제공한다.
도 4-5에 더 도시되는 바와 같이, 센서 하우징(182)은 스프링 구조체(148)의 스프링 플레이트(150)에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 센서 하우징(182)의 제3 섹션(189)은 다양한 고정 수단- 예를 들어, 스프링 플레이트(150) 내 열림(openings)(194, 195)을 통해 삽입되는 및/또는 접착성 물질, 스냅-피트 부착 기구, 합금, 및/또는 고정을 위한 다른 기술을 통해 고정되는 못 또는 핀(pegs or pins inserted through openings 194, 195 in the spring plate 150 and/or secured via an adhesive substance, a snap-fit attachment mechanism, solder, and/or other techniques for securement)과 같음 - 중 하나틀 통해 스프링 플레이트(spring plate)(150)에 결합될 수 있다.
검출기 회로(180)는, 예를 들어, 자석 하우징(192)(도 3)에 의해 커버되는, 컷아웃(142) 중 하나의 영역 내에서, 플레이트(124)에 결합되는 하나 이상의 자석(191)을 더 포함한다. 일 실시 예에서, 자석 하우징(192)은 센서 하우징(182)에 인접하게 배치된다.
다른 실시 예에서, 자석 하우징(192)은 자석(191)에 인접하게 배치되는 제1 섹션(192-A) 및 센서 하우징(182)의 제1 섹션(183) 주변에 배치되는 제2 섹션(192-B)을 포함한다. 자석(191)은 몰딩되는 페라이트(molded ferrite)로 형성될 수 있거나 또는 사마륨 코발트(samarium cobalt) 또는 네오디뮴 철 붕소(neodymium iron boron)로 형성될 수 있으며, 자석의 길이를 따라 변화하는 극성(polarity)을 가질 수 있다.
일부 실시 예에서, 자석(191)은 또한 테이퍼되는 자석(tapered magnet)일 수 있거나 또는 그 길이를 따라 가변 필드 세기(variable field strength)를 가지는 자석일 수 있다. 다른 실시 예에서, 자석(191)은 그 길이를 따라 가변 분극(variable polarization) 또는 가변 자기 도메인 정렬(variable magnetic domain alignment)을 가질 수 있다.
일부 실시 예에서, 센서(181) 및 자석(191)은 홀 효과 센서(Hall effect sensor)로서 동작한다. 즉, 센서(181)(예를 들어, 홀 칩(Hall chip))와 자석(191)은 불-균일한(non-uniform) 자기장(예를 들어, 자기장이 주기적 방식으로(in a periodic manner) 변함)을 발달시키는 것과 같은 방식으로 배열되거나 또는 작동되며, 이 자기장 변화는 홀-효과(Hall-effect)에 따라 도체 내에서 유도되는 전위차에 대응하는 변화를 생성할 것이다. 센서(181)는 센서(181)의 개별 감지 요소들(예를 들어, 전류-운반 도체(current-carrying conductor))이 겪는 자기장 내의 변화를 검출할 수 있고, 이러한 홀-효과 현상(Hall-effect phenomenon)에 기초하여 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 홀-효과를 사용하여, 센서(181) 및 자석(191)은 갭(140)의 폭에 적어도 부분적으로 기초하여 플레이트 타입 장력 센서(120)에 가해지는 장력을 결정하는 것을 지원한다. 즉, 센서(181)는, 자석(191)을 따라, 스프링 구조체(148)의 움직임을 감지 및/또는 검출하고 갭(140)을 측정하도록 구성될 수 있다. 센서(181) 및 자석(191)은 자기 측정 장치(magnetic measurement device)(예를 들어, 갭 측정기(gap measurer))로 간주될 수 있다. 센서(181)는 도 2 내의 센서 움직임 검출기(130)와 결합하여 작동할 수도 있다.
다른 실시 예에서, 센서(181) 및 자석(191)은 자기-저항 자기 센서(magneto-resistive magnetic sensor)(xMR), 이방성 자기-저항(Anisotropic Magneto-resistance)(AMR), 자이언트 자기-저항(Giant Magneto-resistance)(GMR) 또는 터널링 자기 저항(Tunneling Magneto-resistance)(TMR) 중 어느 하나일 수 있다. 적용에 따라, 페라이트(ferrites) 또는 희토류 자석(rare-earth magnets)과 같은, 다양한 자석의 형태 및 기하학적 구조(various types and geometries)가 사용될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 센서(181)는 자기장의 어큐뮬레이터로서 동작하는, 자기장 어큐뮬레이터(184)에 결합된다. 자기장 어큐뮬레이터(184)는 센서(181)의 민감한 홀-플레이트(Hall-plate)에 근접하여 자기장을 국한시킨다(localizes). 자기장 어큐뮬레이터(184)는 자기장 분포를 끌어 당길 수 있는 강자성 물질(ferromagnetic material)(예를 들어, 탄소강(carbon steel))과 같은 폴-피스 물질(pole-piece material)을 이용할 수 있다. 자석(191)이 움직임에 따라, 자기장 분포는 변경된다. 자기장 어큐뮬레이터(184)는, 자기장의 어큐뮬레이터로서 작용하여, 자기장 세기가 센서(181)에 의해 인식되도록 하기 위해 자석(191)에 의해 생성되는 자속 장의 형상을 개선하고 가이드(improves the shape of and guides the flux field)한다. 따라서, 센서(181)는 자기장 어큐뮬레이터(184)와 결합될 때 더 넓은 범위에 걸쳐 더 견고하고 정확하다.
일 실시 예에서, 도 5-6에 도시되는 바와 같이, 센서(181)는 자기장 어큐뮬레이터(184)와 자석(191) 사이의 상대적인 움직임을 검출한다. 이 실시 예에서, 갭(140) 자체는 단독으로 측정될 수 없다. 대신에, 센서(181)는 센서(181)와 자석(191) 사이의 상대적 움직임이 갭(140)에서의 움직임과 실질적으로 동일하도록 스프링 플레이트(150)에 견고하게 장착될 수 있다. 센서(181)는 자석(191) 및 자기장 어큐뮬레이터(184)가 서로에 연관되어 움직임에 따라 생성되는 자기장(196)의 표시를 수신하도록 구성된다.
일부 실시 예에서, 자기장 어큐뮬레이터(184) 및 센서(181)는 고정되는 채로 유지되는 한편, 자석(191) 및 플레이트(124)는 도 6에 도시되는 방향 'D'를 따라 움직인다. 사용 중에, 자석(191)이 움직임에 따라, 자기장(196)의 분포가 그에 따라 변한다. 예를 들어, 자석(191)이 자기장 어큐뮬레이터(184) 및 센서(181)로부터 멀어짐에 따라, 자기장(196)은 감소한다. 반대로, 자석(191)이 자기장 어큐뮬레이터(184) 및 센서(181)를 향해 움직임에 따라, 자기장(196)이 증가한다. 센서 움직임 검출기(130)와 결합하는, 센서(181)는, 자기장의 변화를 인식하고, 이 변화를 자석(191)의 연관되는 위치와 상관짓는다. 구체적으로, 센서 움직임 검출기(130)의 자기장 표시기(168)는 자기장 어큐뮬레이터(184) 및 센서(181)에 연관되는 자석(191)의 위치에 기초하여 자기장(196)을 연속적으로 인지하고, 자기장 변화를 나타내는 출력을 생성할 수 있다. 센서 움직임 검출기(130)는 자석(191)이 위치된 지점 및, 따라서, 플레이트(124)가 움직인 방식을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 도 6-7에 도시되는 바와 같이, 자석(191), 자기장 어큐뮬레이터(184), 및 센서(181)는 검출기 회로(180)를 형성한다- 자석(191)은 약 3mm의 에어-갭 거리(air-gap distance) 'AGD'만큼 센서(181)로부터 분리될 수 있고, 자석(191)은 약 4mm의 직선 거리(linear distance) 'LD'를 움직인다. 자기장(196)은 자석(191)이 자기장 어큐뮬레이터(184) 및 센서(181)를 따라 직선적으로 움직임에 따라 센서(181)에 의해 수용되고, 센서 움직임 검출기(130)는 도 7에 도시되는 바와 같이, 자기장에 기초하여, 출력(198)을 생성한다. 도시되는 그래프에서, 4mm 자석 움직임에 대한 독립 선형 에러(independent linearity error)는 대략 0이다. 구성되는 바와 같이, 검출기 회로(180)의 축적되는 자기장(196)은 자기장 어큐뮬레이터(184)가 자석(191)에 비교적 가깝게 위치되기 때문에 외부 자기장 또는 인접 강자성 물질의 영향을 받지 않는다.
도 8은 센서의 움직임을 검출하는 방법의 흐름도이다. 상기 방법(200)은 차량 구속 시스템의 센서 하우징 내에 센서를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 센서는 블록(202)에 의해 도시되는 바와 같이, 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 동작할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자석은 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합(coupled)된다.
상기 방법(200)은 블록(204)에 의해 도시되는 바와 같이, 자기장 어큐뮬레이터를 센서에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자기장 어큐뮬레이터는 센서와 자석 사이에 위치한다. 일부 실시 예에서, 자기장 어큐뮬레이터는 폴-피스이다.
상기 방법(200)은 블럭(206)에 의해 도시되는 바와 같이, 자기장 어큐뮬레이터에 근접한 자기장의 표시를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자기장의 표시는 자기장 어큐뮬레이터 및 자석이 서로 연관되어 움직임에 따라 수신된다(received). 일부 실시 예에서, 자석은 고정되는, 센서 및 자기장 어큐뮬레이터에 대해 움직인다.
방법(200)은 블록(208)에 의해 도시되는 바와 같이, 자기장의 측정에 따라 자기장 어큐뮬레이터에 연관되는 자석의 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서는 자석으로부터 약 3mm의 거리만큼 이격된다. 일부 실시 예에서, 자기장의 강도의 측정에 대응하는 출력이 생성된다.
개시되는 바와 같이, 본 명세서의 실시 예는 적어도 다음의 이점을 가진다. 첫째, 검출기 회로는 자기장 어큐뮬레이터와 센서의 결합으로 인한 외부 기계적 진동 모드에 의해 영향을 받지 않거나, 적용 기계적 허용 오차(tolerances)에 영향을 받지 않는다. 둘째, 검출기 회로는 어큐뮬레이터가 자석에 충분히 가까워서 외부 교란(external disturbances)이 어큐뮬레이터에 근접한 자기장에 영향을 미치지 않기 때문에 외부 자기장 또는 인접한 강자성 물질에 의해 영향을 받지 않는다. 셋째, 센서는 자기장 어큐뮬레이터와 결합될 때 더 넓은 움직임 영역에서 보다 더 강하고(robust) 정확하다.
본 명세서의 특정 실시 예가 본 명세서에 설명되었지만, 본 개시는 당해 기술 분야에서 허용되는 범위 내에서 광범위하고 본 명세서는 마찬가지로 판독되므로 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 상기 설명은 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 특정 실시 예의 예시로서 해석되어야 한다. 당업자는 여기에 첨부되는 청구항들의 범위 및 사상 내에서 다른 수정들을 구상할 것이다.

Claims (20)

  1. 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합되는 센서 하우징;
    상기 센서 하우징 내에 배치되는 센서- 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능함 -; 및
    상기 센서에 인접하여 배치되는 자기장 어큐뮬레이터:를 포함하고, 상기 자석 및 상기 자기장 어큐뮬레이터는 서로 연관되어 움직이도록 구성되고, 상기 자석 및 상기 자기장 어큐뮬레이터가 서로 연관되어 움직임에 따라 상기 센서는 상기 자기장 어큐뮬레이터에 의해 축적되는 자기장의 표시를 수신하는, 검출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자석은 상기 플레이트에 결합되는 검출기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 하우징에 인접한 자석 하우징을 더 포함하는 검출기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자석 하우징은 상기 센서 하우징 주변에 배치되는 검출기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 어큐뮬레이터는 상기 센서와 상기 자석 사이에 배치되는 검출기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 어큐뮬레이터와 상기 센서는 고정되고, 상기 자기장은 상기 자기장 어큐뮬레이터 및 상기 센서에 연관되어 움직이는 검출기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 어큐뮬레이터는 상기 센서 하우징 내의 상기 센서에 결합되는 검출기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트는:
    제1 개구 및 제2 개구; 및
    상기 플레이트의 내부 부분 내에 배치되는 스프링 구조체 - 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 상기 플레이트에 장력이 가해짐에 따라 서로 연관되어 움직일 수 있고, 상기 플레이트에 가해지는 상기 장력은 상기 플레이트가 상기 스프링 구조체에 연관되어 움직이도록 하고, 상기 스프링 구조체와 상기 플레이트 간 갭이 증가 또는 감소하도록 함 -를 포함하는 검출기.
  9. 센서의 움직임을 검출하는 시스템에 있어서,
    차량 구속 시스템의 플레이트에 결합되는 센서 하우징; 및
    상기 센서 하우징 내에 배치되는 폴-피스 및 센서- 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능함 -:을 포함하고, 상기 자석 및 상기 폴-피스는 서로 연관되어 움직이도록 작동 가능하고, 상기 자석 및 상기 폴-피스가 서로 연관되어 움직임에 따라 상기 센서는 상기 폴-피스에 의해 축적되는 자기장의 표시를 수신하는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자석은 자석 하우징 내에 배치되고, 상기 자석 하우징은 상기 플레이트에 결합되는 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 폴-피스는 상기 센서 및 상기 자석 사이에 배치되는 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 폴-피스와 상기 센서는 함께 결합되고 고정되고, 상기 자석은 상기 폴-피스 및 상기 센서에 연관되어 움직이는 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 폴-피스 및 상기 자석은 약 3mm의 거리로 이격되는 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 자석, 상기 폴-피스, 및 상기 센서는 자기 회로의 일부를 형성하는 시스템.
  15. 센서의 움직임을 검출하는 방법으로서,
    차량 구속 시스템의 센서 하우징 내에 센서를 제공하는 단계- 상기 센서는 상기 센서에 근접한 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능함 -;
    상기 센서에 인접한 자기장 어큐뮬레이터를 제공하는 단계;
    상기 자기장 어큐뮬레이터에 근접한 자기장의 표시를 수신하는 단계; 및
    상기 자기장의 상기 표시에 기초하여 상기 센서에 연관되는 상기 자석의 위치를 결정하는 단계:
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자석 및 상기 센서가 서로 연관되어 움직임에 따라 생성되는 상기 자기장의 상기 표시를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 자석을 상기 차량 구속 시스템의 플레이트에 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 센서와 상기 자석 사이에 상기 자기장 어큐뮬레이터를 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 자기장의 강도의 측정에 대응하는 출력을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 자기장 어큐뮬레이터를 상기 센서 하우징 내의 상기 센서에 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
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