KR20200141864A - 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템 및 방법 - Google Patents

자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템 및 방법 Download PDF

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이백희
정동우
강태욱
최선우
박현규
이승영
박상도
이요섭
김영식
유희천
이승훈
김민재
고정배
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현대자동차주식회사
포항공과대학교 산학협력단
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 시트백을 리클라이닝시키기 위한 전동식 리클라이닝 장치; 시트쿠션의 전단부에 형성된 익스텐션부를 전후로 이동 조절하는 전동식 익스텐션 장치; 상기 시트백에 팽창 가능하게 내장되는 복수의 에어셀을 포함하는 에어셀 장치; 및 상기 리클라이닝 장치와 상기 익스텐션 장치와 상기 에어셀 장치를 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 소정의 구동 패턴으로 구동 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING FATIGUE OF DRIVER IN THE SEAT OF VEHICLE}
본 발명은 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시트백과 시트쿠션을 소정의 패턴으로 움직이게 하여 운전자의 피로를 저감시킬 수 있도록 한 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량의 장시간 주행시 운전자의 상체 및 하체가 거의 고정된 자세로 유지될 수 밖에 없으므로, 근육 및 눈 등의 피로가 가중되고, 결국 큰 사고를 유발하는 졸음 운전으로 이어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하고자, 시트백의 리클라이닝 작동과 시트쿠션의 틸팅작동이 일정한 패턴으로 반복되도록 함으로써, 운전자의 피로를 저감시킬 수 있도록 한 시스템이 등록특허 제10-1279936호(2013.06.24)에 명시되어 있다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 시트쿠션(10)의 전단부가 상승하는 틸팅 작동에 의하여 운전자의 허벅지를 들어 올려지는 동시에 종아리 부분이 허벅지 쪽으로 당겨짐으로써, 운전자의 발이 가속 또는 브레이크 페달(70)로부터 순간적으로 떨어지며 멀어지게 되어, 안전 사고가 초래될 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 등록번호 제10-1279936호(2013.06.24)
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 시트백 리클라이닝 장치와, 시트쿠션 익스텐션 장치와, 시트쿠션에 내장되는 에어셀 장치 등의 작동을 소정의 패턴으로 조합하여, 전신 펼침 및 웅크림 등의 피로 저감 자세를 구현할 수 있도록 한 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는: 시트백을 리클라이닝시키기 위한 전동식 리클라이닝 장치; 시트쿠션의 전단부에 형성된 익스텐션부를 전후로 이동 조절하는 전동식 익스텐션 장치; 상기 시트백에 팽창 가능하게 내장되는 복수의 에어셀을 포함하는 에어셀 장치; 및 상기 리클라이닝 장치와 상기 익스텐션 장치와 상기 에어셀 장치를 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 소정의 구동 패턴으로 구동 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템을 제공한다.
특히, 상기 에어셀 장치는: 운전자의 허리를 지지하는 시트백의 하부 위치에 내장되는 제1 에어셀; 운전자의 상부 등을 지지하는 시트백의 상부 위치에 내장되는 제3 에어셀; 운전자의 허리와 상부 등 사이의 중간 등을 지지하는 시트백의 중간 위치에 내장되는 제2 에어셀; 및 상기 제어부의 신호에 의하여 상기 제1 내지 제3 에어셀에 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 공압을 선택적으로 공급하는 에어블로워; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호로서, 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 후방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 전진 구동 신호를 명령하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호를 명령할 때, 상기 복수의 에어셀 중 제1 에어셀에 최대 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최소 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호로서, 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 전방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 후진 구동 신호를 명령하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호를 명령할 때, 상기 복수의 에어셀 중 제1 에어셀에 최초 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최대 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는: 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 제어부에서 수신하는 단계; 및 상기 제어부에서, 시트백을 리클라이닝시키기 위한 전동식 리클라이닝 장치와, 시트쿠션의 전단부에 형성된 익스텐션부를 전후로 이동 조절하는 전동식 익스텐션 장치와, 상기 시트백에 팽창 가능하게 내장되는 복수의 에어셀을 포함하는 에어셀 장치를 소정의 구동 패턴으로 구동 제어하여, 시트의 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법을 제공한다.
특히, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 단계는: 상기 제어부에서 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 후방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 전진 구동 신호를 명령하여, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세로서 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계; 상기 제어부에서 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 전방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 후진 구동 신호를 명령하여, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세로서 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계; 를 포함하고, 상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계와 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계가 소정의 주기로 반복되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계에서, 상기 제어부에서 제1 에어셀에 최대 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최소 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하여, 운전자의 상체 펼침 자세가 함께 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계에서, 상기 제어부에서 제1 에어셀에 최초 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최대 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하여, 운전자의 상체 웅크림 자세가 함께 구현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부에서 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 수신하면, 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현 전에 시작 신호를 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 시작 신호를 알리는 단계는 제1 에어셀 및 제2 에어셀에 2~3초 간 에어가 공급되도록 한 구동 신호를 제어부에서 에어블로워에 명령하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부에서 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 수신하면, 시작 신호를 알리는 단계 전에 운전자의 신체 조건 정보, 착좌 자세 정보, 착좌 위치 정보를 이용하여 상기 익스텐션 장치의 익스텐션부에 대한 최적 전진 길이를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 익스텐션 장치의 익스텐션부에 대한 최적 전진 길이는 익스텐션부의 전면부가 운전자의 오금에 닿기 전까지의 거리로 산출되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 운전자의 전신 펼침 자세 또는 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 중, 제어부에서 차량의 주행 안전을 위한 정보를 수신하면, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 동작을 중지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 동작을 중지하는 단계는 충돌 감지 센서의 감지 정보와, 차량 속도를 일정 이상 감지한 정보와, 스티어링 휠의 변화량을 일정 이상 감지한 정보 중 어느 하나를 수신하는 경우에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 시트백의 리클라이닝 작동과, 시트쿠션의 전단부가 전후진하는 익스텐션 작동과, 시트쿠션에 내장되는 에어셀의 팽창 작동 등이 소정의 패턴으로 조합되어, 운전자의 전신 펼침 및 웅크림 자세 등이 구현되도록 함으로써, 운전자의 피로를 저감시킬 수 있다.
둘째, 운전자의 전신 펼침 및 웅크림 자세 등이 구현됨에 따라, 근육의 이완및 수축 동작이 이루어질 수 있고, 그에 따라 장시간 주행시 운전자의 피로를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 졸음운전을 예방하는 각성 효과를 제공할 수 있다.
셋째, 시트쿠션의 전단부가 전진하는 익스텐션 거리가 운전자의 체형을 고려하여 설정되도록 함으로써, 시트쿠션의 전단부가 운전자의 오금 부위를 압박하는 현상을 방지할 수 있다.
넷째, 시트쿠션의 전단부가 운전자의 오금 부위를 압박하지 않을 정도로 전진하도록 함으로써, 운전자의 발이 가속 또는 브레이크 페달에 원치 않게 가까워지는 현상 및 운전자의 발이 가속 또는 브레이크 페달을 원치 않게 밟게 되는 현상 등을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 운전자 피로 저감 시스템의 문제점을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템을 도시한 구성도,
도 3a는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템에 의하여 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 것을 순서대로 도시한 작동도,
도 3b는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템에 의하여 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 것을 도시한 측면도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법을 도시한 순서도,
도 6은 시트쿠션 익스텐션 장치의 익스텐션부에 대한 최적 전진 길이를 산출하지 않을 경우 발생되는 문제점을 도시한 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템에서 익스텐션부의 최적 전진 길이를 산출하는 방법을 도시한 개략도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법에 있어서, 운전자의 인체 크기를 추정하는 방법을 도시한 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템을 도시한 구성도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템에 의하여 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 것을 도시한 작동도이다.
도 2 및 도 3a에서 도시된 바와 같이, 자동차용 시트는 운전자가 착석하는 시트쿠션(10)과 등을 기대는 시트백(20)을 포함하고, 시트백(20)은 전동식 리클라이닝 장치(30)에 의하여 전방 또는 후방으로 리클라이닝 조절된다.
상기 전동식 리클라이닝 장치(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 시트쿠션(10)과 연결되는 시트백(20)의 하단부에 장착되는 회전축(32)과, 이 회전축(32)에 회전 동력을 출력하는 리클라이닝용 모터(34)를 포함하여 구성된다.
이에, 상기 리클라이닝용 모터(34)의 구동에 의하여 회전축(32)이 회전하게 됨으로써, 시트백(20)의 전방 또는 후방 리클라이닝이 이루어지게 된다.
상기 시트쿠션(10)의 전단부에는 시트쿠션의 착석 면적을 확장하기 위한 전동식 익스텐션 장치(40)가 장착된다.
상기 전동식 익스텐션 장치(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 시트쿠션(10)의 전단부에 전후진 가능하게 장착되는 익스텐션부(42)와, 시트쿠션(10) 내의 프레임에 장착되어 익스텐션부(42)이 전후진 동력을 출력하는 익스텐션용 모터(44)를 포함하고, 익스텐션용 모터(44)는 출력축으로서 익스텐션부(42)에 제자리 회전 가능하게 체결되는 리드스크류(46)를 갖는다.
이에, 상기 익스텐션용 모터(44)의 구동에 의하여 리드스크류(46)가 회전하게 됨으로써, 익스텐션부(42)의 전진 또는 후진이 이루어지게 된다.
상기 시트백(20)의 내부에는 복수의 에어셀을 포함하는 에어셀 장치(50)가 내설된다.
상기 에어셀 장치(50)는 운전자의 허리를 지지하는 시트백(20)의 하부 위치에 내장되는 제1 에어셀(51)과, 운전자의 상부 등을 지지하는 시트백(20)의 상부 위치에 내장되는 제3 에어셀(53)과, 운전자의 허리와 상부 등 사이의 중간 등을 지지하는 시트백(20)의 중간 위치에 내장되는 제2 에어셀(52)과, 상기 제1 내지 제3 에어셀(51,52,53)에 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 공압을 선택적으로 공급하는 에어블로워(54)를 포함하여 구성된다.
상기 리클라이닝 장치(30)의 리클라이닝용 모터(34)와, 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션용 모터(44)와, 상기 에어셀 장치(50)의 에어블로워(54)는 제어부(60)의 구동 제어 신호에 의하여 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 소정의 구동 패턴으로 구동될 수 있다.
상기 제어부(60)는 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 수신하면, 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호와, 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호를 소정의 주기로 반복 출력한다.
이를 위해, 상기 제어부(60)는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호로서, 상기 리클라이닝 장치(30)의 리클라이닝 모터(34)에 시트백(20)의 후방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션용 모터(44)에 익스텐션부(42)의 전진 구동 신호를 명령하거나, 또는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호로서, 상기 리클라이닝 장치(30)의 리클라이닝 모터(34)에 시트백(20)의 전방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션용 모터(44)에 익스텐션부(42)의 후진 구동 신호를 명령하도록 구성된다.
또한, 상기 제어부(60)는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호를 명령할 때, 상기 복수의 에어셀 중 제1 에어셀(51)에 최대 공압량이 공급되고, 제3 에어셀(53)에 최소 공압량이 공급되며, 제2 에어셀(52)에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워(54)에 명령하도록 구성된다.
예를 들어, 상기 에어블로워(54)는 제어부(60)의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호에 의하여 제1 에어셀(51)에 6초 동안 공압을 공급하고, 제3 에어셀(53)에 2초 동안 공압을 공급하며, 제2 에어셀(52)에 4초 동안 공압을 공급하게 된다.
또한, 상기 제어부(60)는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호를 명령할 때, 상기 복수의 에어셀 중 제1 에어셀(51)에 최초 공압량이 공급되고, 제3 에어셀(53)에 최대 공압량이 공급되며, 제2 에어셀(52)에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워(54)에 명령하도록 구성된다.
예를 들어, 상기 에어블로워(54)는 제어부(60)의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호에 의하여 제1 에어셀(51)에 2초 동안 공압을 공급하고, 제3 에어셀(53)에 6초 동안 공압을 공급하며, 제2 에어셀(52)에 4초 동안 공압을 공급하게 된다.
한편, 제1 내지 제3 에어셀(51,52,53)과 에어블로워(54) 간에 연결되는 에어공급라인에 솔레노이브 밸브를 장착하고, 이 솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 공지의 방식으로 제1 내지 제3 에어셀(51,52,53)에 공압을 선택적으로 공급할 수 있다.
여기서, 상기한 구성을 기반으로 이루어지는 운전자 피로 저감을 위한 시트 구동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 운전자가 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 스위치를 온시키면(예를 들어, 차량 운전석 주변에 장착되는 디스플레이의 메뉴 중 피로 저감 자세 구현 메뉴를 선택함.), 상기 제어부(60)에서 스위치 온 신호를 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호로서 수신하게 된다.
이어서, 운전자가 본인의 신체 조건(예를 들어, 본인 키)을 AVN(Audio, Vedio, Navigation) 시스템의 디스플레이의 실행 화면을 통하여 직접 입력한다(S101).
이때, 운전자가 직접 본인의 신체 조건 정보를 AVN 시스템의 디스플레이의 실행 화면을 통해 입력하는 방법 외에 운전자의 신체 조건을 판별하는 방법으로서, 카메라를 이용하는 인체 크기를 추정하는 방법 또는 체압센서를 이용하여 인체 크기를 추정하는 방법이 적용될 수 있다.
상기 카메라를 이용하는 인체 크기를 추정하는 방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 카메라를 사용하여 이미지 플랜(Image Plane) 영상으로 착좌자의 인체크기를 촬영하는 단계와, 이미지 플랜 영상을 촬영 각도 및 거리를 감안하여 레퍼런스 플랜(Reference Plane)으로 변환하는 단계와, 변환된 미리 구축된 인체크기 맵(Map)에 매칭하여 가장 적합한 인체크기 선정하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 체압센서를 이용하여 인체 크기를 추정하는 방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 시트에 내장된 체압센서에서 착좌자의 주요 신체부위(예: 견갑골)에 대한 체압 정보를 획득하는 단계와, 시트의 착좌면으로부터 견갑골 체압을 감지한 체압센서까지의 높이를 이용하여 인체 크기를 추정하는 단계로 이루어질 수 있다.
연이어, 상기 제어부(60)에서 운전자의 신체 조건 정보 외에 시트 선호 자세 정보를 파악한 후(S102), 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션부(42)에 대한 최적 전진 길이를 산출한다(S103).
바람직하게는, 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션부(42)에 대한 최적 전진 길이는 익스텐션부(42)의 전면부가 운전자의 오금에 닿기 전까지 또는 오금을 압박하기 전까지의 거리로 산출된다.
상기 익스텐션부(42)에 대한 최적 전진 길이를 운전자의 오금에 닿기 전 또는 오금을 압박하기 전까지의 거리로 산출하는 이유는 도 6에 도시된 바와 같이 운전자의 신체 조건 정보 및 시트 선호 자세 정보를 파악하지 않은 상태에서 익스텐션부(42)를 전진 구동시키면 익스텐션부(42)가 운전자의 오금 부위를 압박할 수 있고, 그에 따라 운전자의 발이 가속 또는 브레이크 페달(70)에 원치 않게 가까워지거나 운전자의 발이 가속 또는 브레이크 페달(70)을 원치 않게 밟게 되는 현상이 발생하는 등 주행 안전을 저해할 수 있기 때문이다.
이에, 상기 제어부(60)에서 운전자의 신체 조건 정보 외에 시트 선호 자세 정보 즉, 시트백 및 시트쿠션 위치가 운전자가 원하는 자세로 셋팅된 상태에서 운전자의 착좌 자세 및 착좌 위치 정보를 파악한 후(S102), 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션부(42)에 대한 최적 전진 길이를 산출한다(S103).
이때, 상기 익스텐션부(42)에 대한 최적 전진 길이는 시트쿠션과 운전자의 허벅지 부위의 기하학적 관계식을 통하여 산출될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(60)는 도 7에 도시된 바와 같이, 운전자의 신체 조건 정보로서 키에 따라 달라지는 허벅지 길이(Upper-leg length) 및 시트쿠션 길이(Cushion length), 상기 운전자의 착좌 자세 정보로서 시트쿠션의 틸팅 각도(Cushion tilting angle) 및 허벅지 착좌 각도(Upper-leg angle), 상기 착좌 위치 정보로서 시트쿠션 후단 포인트(SgRP) 및 운전자의 힙 포인트(Hip point) 등을 변수로 하는 기하학적 관계식을 기반으로 상기 익스텐션부(42)의 최적 전진 길이를 산출할 수 있다.
더욱이, 상기 운전자의 시트 착좌 자세 및 착좌 위치 정보에 대한 변수들은 시트의 현재 전후 조절 위치를 한정하는 슬라이딩량과, 시트쿠션의 현재 높이를 나타내는 하이트량과, 시트쿠션의 현재 틸팅 각도를 나타내는 틸팅량과, 시트백의 현재 각도를 나타내는 리클라이닝량 등을 제공하는 모터 구동 정보(예, 홀 센서에서 감지되는 모터 회전수 정보, 모터 구동에 따른 리플 전류 정보 등)로부터 획득될 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(60)에서 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 실질적인 구동 신호를 출력하기 전에 시작 신호를 운전자에게 알리는 단계가 진행된다(S104).
바람직하게는, 상기 시작 신호를 운전자에게 알리는 단계는 제1 에어셀(51) 및 제2 에어셀(52)에 2~3초 간 에어가 공급되도록 한 구동 신호를 제어부(60)에서 에어블로워(54)에 명령하여 이루어진다.
이에, 운전자는 제1 에어셀(51) 및 제2 에어셀(52)에 2~3초 간 공급되는 에어압에 의하여 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현이 시작됨을 인지하게 된다.
이어서, 상기 제어부(60)에서 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 구동 신호가 상기 리클라이닝 장치(30)의 리클라이닝용 모터(34)와 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션용 모터(44)와 상기 에어셀 장치(50)의 에어블로워(54)에 출력됨으로써, 도 3b에서 보듯이 상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계와 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계가 소정의 주기로 반복된다.
이를 위해, 먼저 상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계가 시작된다(S105).
상기 시트의 운전자 피로 저감 자세로서 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계는 상기 제어부(60)에서 상기 리클라이닝 장치(30)의 리클라이닝용 모터(34)에 시트백(20)의 후방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션용 모터(44)에 익스텐션부(42)의 전진 구동 신호를 명령하여 이루어진다.
이에, 상기 익스텐션부(42)가 익스텐션용 모터(44)의 구동에 따른 리드스크류의 회전에 의하여 전진 이동을 하게 되고(S106), 동시에 상기 리클라이닝용 모터(34)의 구동에 의하여 시트백(20)이 소정의 각도로 후방 리클라이닝된다(S107).
이때, 상기 익스텐션부(42)는 상기한 단계 S103에서 산출된 최적 전진 길이(운전자의 오금에 닿기 전까지 또는 오금을 압박하기 전까지의 거리)로 전진 이동을 하게 된다.
또한, 상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계 중 운전자의 상체 펼침 자세가 함께 구현된다(S108).
이를 위해, 상기 제어부(60)에서 제1 에어셀(51)에 최대 공압량(약 6초간 공급)이 공급되고, 제3 에어셀(52)에 최소 공압량(약 2초간 공급)이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량(약 4초간 공급)이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워(54)에 명령한다(S109).
따라서, 도 3b의 좌측 도면에서 보듯이 상기 시트백(20)의 후방 리클라이닝에 의하여 운전자의 상체가 후방으로 신장되는 동시에 상기 익스텐션부(42)의 전진 이동에 의하여 운전자의 하체가 전방으로 신장되는 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되고, 아울러 상기 제1 에어셀(51)의 최대 팽창에 의하여 운전자의 허리가 부양되듯이 지지되어 운전자의 상체 펼침 자세가 구현됨으로써, 마치 운전자가 전신을 쭉 펼치는 기지개 자세에서와 같은 느낌을 받게 된다.
이어서, 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계가 진행된다(S110).
상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계는 상기 제어부(60)에서 상기 리클라이닝 장치(30)의 리클라이닝용 모터(34)에 시트백(20)의 전방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치(40)의 익스텐션용 모터(44)에 익스텐션부(42)의 후진 구동 신호를 명령하여 이루어진다.
이에, 상기 익스텐션부(42)가 익스텐션용 모터(44)의 구동에 따른 리드스크류의 회전에 의하여 후진 이동을 하게 되고(S111), 동시에 상기 리클라이닝용 모터(34)의 구동에 의하여 시트백(20)이 소정의 각도로 전방 리클라이닝된다(S112).
또한, 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계 중 운전자의 상체 웅크림 자세가 함께 구현된다(S113).
이를 위해, 상기 제어부(60)에서 제1 에어셀(51)에 최소 공압량(약 2초간 공급)이 공급되고, 제3 에어셀(52)에 최대 공압량(약 6초간 공급)이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량(약 4초간 공급)이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워(54)에 명령한다(S114).
따라서, 도 3b의 우측 도면에서 보듯이 상기 시트백(20)의 전방 리클라이닝에 의하여 운전자의 상체가 전방으로 수축되는 동시에 상기 익스텐션부(42)의 후진 이동에 의하여 운전자의 하체가 후방으로 수축되는 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되고, 아울러 상기 제3 에어셀(53)의 최대 팽창에 의하여 운전자의 상부 등이 숙여지듯이 지지되어 운전자의 상체 웅크림 자세가 구현됨으로써, 마치 운전자가 전신을 웅크리는 자세에서와 같은 느낌을 받게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위하여, 상기 운전자의 상체 펼침 자세를 포함하는 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계와, 상기 운전자의 상체 웅크림 자세를 포함하는 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계가 소정의 주기로 반복됨으로써, 장시간 주행시 운전자의 근육 이완 및 수축 동작이 이루어질 수 있고, 그에 따라 장시간 주행시 운전자의 피로를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 졸음운전을 예방하는 각성 효과를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위하여 상기 운전자의 전신 펼침 자세 또는 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 중(S201), 상기 제어부(60)에서 차량의 주행 안전을 위한 정보를 수신한다(S202).
바람직하게는, 상기 차량의 주행 안전을 위한 정보로서, 상기 제어부(60)는 충돌 감지 센서의 감지 정보와, 차속 센서 등으로부터 차량 속도를 감지한 정보와, 조향각 감지 센서로부터 스티어링 휠의 변화량 감지 정보 등을 수신하게 된다.
따라서, 상기 충돌 감지 센서의 감지 정보와, 차량 속도를 일정 이상 감지한 정보와, 스티어링 휠의 변화량을 일정 이상 감지한 정보 중 어느 하나를 제어부(60)에서 수신하는 경우, 제어부(60)는 상기한 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 동작을 중지시킨다.
이에, 상기 제어부(60)에서 충돌 감지 센서의 감지 정보를 수신하면(S203), 운전자 안전을 위하여 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 로직을 중지한다(S206).
또는, 상기 제어부(60)에서 차량 속도를 일정 이상 감지한 정보를 통해 현재 차속이 일정 속도 이상으로 확인되면(S204), 운전자의 안전 운전을 위하여 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 로직을 중지한다(S206).
또는, 상기 제어부(60)에서 스티어링 휠의 변화량 감지 정보를 통해 스티어링 휠의 변화량이 일정 범위 이상으로 확인되면(S205), 운전자의 안전 조향 운전을 위하여 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 로직을 중지한다(S206).
이와 같이, 본 발명에 따른 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현이 운전자의 안전한 운전 조작이 가능한 범위 내에서 이루어지도록 함으로써, 안전 주행을 도모할 수 있다.
10 : 시트쿠션
20 : 시트백
30 : 리클라이닝 장치
32 : 회전축
34 : 리클라이닝용 모터
40 : 익스텐션 장치
42 : 익스텐션부
44 : 익스텐션용 모터
46 : 리드스크류
50 : 에어셀 장치
51 : 제1 에어셀
52 : 제2 에어셀
53 : 제3 에어셀
54 : 에어블로워
60 : 제어부
70 : 페달

Claims (18)

  1. 시트백을 리클라이닝시키기 위한 전동식 리클라이닝 장치;
    시트쿠션의 전단부에 형성된 익스텐션부를 전후로 이동 조절하는 전동식 익스텐션 장치;
    상기 시트백에 팽창 가능하게 내장되는 복수의 에어셀을 포함하는 에어셀 장치; 및
    상기 리클라이닝 장치와 상기 익스텐션 장치와 상기 에어셀 장치를 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 소정의 구동 패턴으로 구동 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성된 것을 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어셀 장치는:
    운전자의 허리를 지지하는 시트백의 하부 위치에 내장되는 제1 에어셀;
    운전자의 상부 등을 지지하는 시트백의 상부 위치에 내장되는 제3 에어셀;
    운전자의 허리와 상부 등 사이의 중간 등을 지지하는 시트백의 중간 위치에 내장되는 제2 에어셀; 및
    상기 제어부의 신호에 의하여 상기 제1 내지 제3 에어셀에 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 공압을 선택적으로 공급하는 에어블로워;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호로서, 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 후방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 전진 구동 신호를 명령하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 펼침 자세 구현을 위한 구동 신호를 명령할 때, 상기 복수의 에어셀 중 제1 에어셀에 최대 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최소 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호로서, 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 전방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 후진 구동 신호를 명령하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 시트의 운전자 피로 저감 자세 중 운전자의 전신 웅크림 자세 구현을 위한 구동 신호를 명령할 때, 상기 복수의 에어셀 중 제1 에어셀에 최초 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최대 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 시스템.
  7. 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 제어부에서 수신하는 단계; 및
    상기 제어부에서, 시트백을 리클라이닝시키기 위한 전동식 리클라이닝 장치와, 시트쿠션의 전단부에 형성된 익스텐션부를 전후로 이동 조절하는 전동식 익스텐션 장치와, 상기 시트백에 팽창 가능하게 내장되는 복수의 에어셀을 포함하는 에어셀 장치를 소정의 구동 패턴으로 구동 제어하여, 시트의 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 시트의 운전자 피로 저감 자세가 구현되는 단계는:
    상기 제어부에서 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 후방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 전진 구동 신호를 명령하여, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세로서 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계;
    상기 제어부에서 상기 리클라이닝 장치에 시트백의 전방 리클라이닝 구동 신호를 명령하는 동시에 상기 익스텐션 장치에 익스텐션부의 후진 구동 신호를 명령하여, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세로서 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계;
    를 포함하고,
    상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계와 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계가 소정의 주기로 반복되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 운전자의 전신 펼침 자세가 구현되는 단계에서,
    상기 제어부에서 제1 에어셀에 최대 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최소 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하여, 운전자의 상체 펼침 자세가 함께 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 단계에서,
    상기 제어부에서 상기 제1 에어셀에 최초 공압량이 공급되고, 제3 에어셀에 최대 공압량이 공급되며, 제2 에어셀에 최대 공압량와 최소 공급량 사이의 중간 공급량이 공급되도록 한 구동 신호를 에어블로워에 명령하여, 운전자의 상체 웅크림 자세가 함께 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부에서 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 수신하면, 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현 전에 시작 신호를 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 시작 신호를 알리는 단계는 제1 에어셀 및 제2 에어셀에 2~3초 간 에어가 공급되도록 한 구동 신호를 제어부에서 에어블로워에 명령하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부에서 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 시작 신호를 수신하면, 시작 신호를 알리는 단계 전에 운전자의 신체 조건 정보, 착좌 자세 정보, 착좌 위치 정보를 이용하여 상기 익스텐션 장치의 익스텐션부에 대한 최적 전진 길이를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 운전자의 신체 조건 정보는 운전자가 본인의 신체 조건을 AVN 시스템의 디스플레이의 실행 화면을 통하여 직접 입력하는 방법과, 카메라를 사용하여 촬영된 착좌자의 인체크기를 미리 구축된 인체크기 맵(Map)에 매칭하여 가장 적합한 인체크기 선정하는 카메라를 이용한 인체 크기 추정 방법과, 시트에 내장된 체압센서에서 착좌자의 체압 정보를 획득하여 인체 크기를 추정하는 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 운전자의 착좌 자세 정보 및 착좌 위치 정보는 시트의 현재 전후 조절 위치를 한정하는 슬라이딩량과, 시트쿠션의 현재 높이를 나타내는 하이트량과, 시트쿠션의 현재 틸팅 각도를 나타내는 틸팅량과, 시트백의 현재 각도를 나타내는 리클라이닝량을 제공하는 모터 구동 정보로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 익스텐션 장치의 익스텐션부에 대한 최적 전진 길이는 익스텐션부의 전면부가 운전자의 오금에 닿기 전까지의 거리로 산출되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  17. 청구항 8에 있어서,
    상기 운전자의 전신 펼침 자세 또는 상기 운전자의 전신 웅크림 자세가 구현되는 중, 제어부에서 차량의 주행 안전을 위한 정보를 수신하면, 상기 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 동작을 중지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 시트의 운전자 피로 저감 자세 구현을 위한 동작을 중지하는 단계는 충돌 감지 센서의 감지 정보와, 차량 속도를 일정 이상 감지한 정보와, 스티어링 휠의 변화량을 일정 이상 감지한 정보 중 어느 하나를 수신하는 경우에 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 운전자 피로 저감 방법.
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