KR100832921B1 - 차량용 시트장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량주행 중 발생하는 비정상 착좌 승객의 안전성 향상을 위한 능동적으로 제어되는 안전한 시트에 관한 것이다. 탑승자의 95% 이상이 비정상 착좌로 앉아 후방 추돌시 목이 뒤로 갑작스럽게 젖혀지면서 상해를 입거나 사망에 이르는 위험을 예방하기 위하여, 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 착좌자가 시트에 앉아 있는 동안에, 착좌자의 두부와 상기 헤드 레스트 사이의 거리를 1~3초 간격으로 계속 측정하여, 실시간으로 헤드레스트 회동수단을 작동시켜, 항상 착좌자와 헤드레스트 사이가 최적의 간격(4~6cm)으로 일정하게 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 차량용 시트장치는 차량 주행 중에 항상 승객의 머리에 헤드레스트를 적정간격으로 밀착할 수 있어 안전성 뿐만 아니라 승차감 향상에도 도움이 될 것으로 예상된다.

액티브, 능동, 헤드레스트, 추돌 충격, 목 보호, 거리센서

Description

차량용 시트장치 {Active seat back system for vehicle}

도 1은 일반적인 시트에 탑승자의 착좌상태를 나타내는 단면도

도 2는 충돌시 탑승자의 움직임 상태를 나타내기 위해 도시한 설명도

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 시트장치의 개념을 도시한 구성도

도 4는 본 발명에 의한 시트장치의 작동 제어과정을 도시한 플로우차트

도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 시트장치의 개념을 도시한 블록 다이어그램

도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 시트장치의 구조를 개략적으로 도시한 구성도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 제어부의 회로 구성도

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 시트장치의 개념을 도시한 구성도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 헤드레스트 20 : 시트백

20a: 상부 시트백 20b: 하부 시트백

25 : 회절기구 26 : 시트백 구동수단

30 : 제어부 35,36: 거리감지수단

40 : 헤드레스트 회동수단

1. 한국 공개실용 제1999-0026214호(1999.07.15.공개) : 차량의 충격을 감지하는 충격감지수단과; 헤드레스트에 설치되고 두부와 헤드레스트 사이의 거리를 감지하는 거리감지수단과; 소정의 제어신호에 따라 구동되고 상기 헤드레스트를 운전자의 두부 방향으로 이동시키는 구동수단과; 및 상기 충격감지수단으로부터 충격신호가 검출되면 상기 거리감지수단으로부터 출력된 신호를 제공받아 운전자의 두부와 헤드레스트 간의 거리를 판단한 후 그에 대응되는 신호를 상기 구동수단으로 출력하여 헤드레스트의 이동을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 추돌시 헤드레스트 자동 위치조정장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술1'이라 한다.)

2. 한국 등록특허 제10-0375448호(2003.03.10.등록공고) : 자동차의 충돌을 감지하는 충돌 감지센서와, 헤드레스트 내부에 장착되어 탑승자 머리 위치를 감지하는 위치 감지센서와, 시트백에 장착되어 상기 충돌 감지센서로부터 인가받은 신호를 전달받아 제어하는 전자제어장치와, 상기 전자제어장치의 제어에 의해 이동하는 제1 솔레노이드 및 제2 솔레노이드와, 상기 두 솔레노이드의 작동에 의해 상승 이동하는 전방 지지대 및 후방 지지대로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드레스트의 목부상 방지 장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술2'라 한다.)

3. 한국 등록특허 제10-0353065호(2002.09.18.등록공고) : 헤드레스트(10)의 내부에 장착되어 탑승자 머리와 헤드레스트 간의 접촉에 의한 압력을 감지하는 압력감지센서와, 시트백(20)의 내부에서 제1회전축에 의해 하단 지지되면서 충돌감지센서의 신호에 의한 판스프링의 동작에 의해 앞쪽으로 회전가능한 제1로드와, 상기 제1로드의 상단에서 제2회전축에 의해 하단 연결되면서 상기 압력감지센서의 신호에 의해 뒷쪽으로 회전가능한 제2로드를 포함하여 구성되는 자동차용 헤드레스트의 목부상 방지장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술3'이라 한다.)

4. 한국 공개실용 제2000-0000497호(2000.01.15.공개) : 시트의 등받이부의 내부 하측의 소정 위치에 회전 가능하게 설치되는 회전축과; 이 회전축을 회전시키기 위한 구동모터와; 일측은 상기 회전축의 소정 위치에 고정 설치되고, 헤드레스트의 결합봉이 착탈 가능하게 설치되어 가이드 장공의 내부에서 상기 회전축의 회전 방향에 따라 전후 방향으로 소정 각도 회동되는 봉부재와; 이 봉부재가 상기 등받이부의 전후 방향중 어느 한 방향으로만 이동되도록 하기 위한 회전방향 구속수단;을 포함하여 이루어지고, 상기 구동 모터는, 차량의 충돌감지 센서의 신호를 입력받아 에어백 팽창을 제어하는 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드레스트 장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술4'라 한다.)

5. 한국 공개특허 제2002-0044524호(2002.06.15.공개) : 시트 백의 상측에 설치되어 탑승객의 머리를 지지하는 헤드 지지부; 이 헤드 지지부의 하단으로부터 시트 백의 내부로 연장하며, 그 중간 일측이 시트 백의 프레임 상단에 회전 가능하게 결합되는 연결부재; 연결부재에 의해 전후 이동 가능하도록 이 연결부재의 하단에 고정되며, 전자석을 구비한 가동 전자석부; 이 가동 전자석부의 전자석과 대향하는 전자석을 구비하며, 시트 백의 전측에 고정된 고정 전자석부; 추돌 충격량을 감지하는 추돌 감지 센서; 상기 추돌 감지 센서에 의해 감지된 충격량에 비례하는 반발력이 상기 가동 및 고정 전자석부의 전자석들에 발생되도록 상기 가동 및 고정 전자석부에 인가되는 전류의 세기를 제어하는 제어부를 포함하는 자동차용 시트의 액티브 헤드 레스트가 개시되어 있다.(이하 '종래기술5'라 한다.)

6. 한국 공개특허 제2002-0055700호(2002.07.10. 공개) : 시트백에 내재되어 있는 시트백 프레임 및 헤드레스트 프레임과; 상기 시트백 프레임의 상부와 중앙부에 각각 형성된 상부슬롯 및 하부슬롯과; 상기 슬롯에 결착하여 슬라이드 이동하는 가이드축과; 충돌 감지센서와 연계되는 한편 상기 충돌 감지 센서의 신호에 의해 점화부가 발화하여 추진부재가 돌출되는 추진장치와; 상기 추진부재의 충격을 받는 한편 상기 헤드레스트 프레임의 하단부에 설치된 지지대를 포함하여 구성된 것으로서, 이 목 부상 방지장치에서는 후방 추돌 사고시 상기 추진장치의 추진부재가 상기 지지대에 충격을 가하게 되면 헤드레스트가 전측 상방으로 이동하면서 착좌자의 머리와 헤드레스트간 간격을 최소화 하고, 이에 착좌자 머리가 뒤로 젖혀지는 것을 막아주어 목부상을 방지하도록 되어 있다.(이하 '종래기술6'이라 한다.)

7. 한국 공개특허 제2003-0021681호(2003.03.15.공개) : 자동차의 후방 추돌 사고시, 충돌 감지 센서로부터 입력된 신호로 제어되는 가스 발생기의 가스 압력이 구동 수단을 구동시켜 헤드레스트가 탑승자의 머리에 대해 상향으로 이동됨으로써, 후방 추돌 사고시에 탑승자의 머리가 뒤로 젖혀지는 것을 막아주어 목부상을 방지할 수 있는 자동차용 헤드레스트의 목부상 방지 장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술7'이라 한다.)

8. 한국 등록특허 제10-0461146호(2004.12.14.등록공고) : 후방 추돌순간 충돌감지센서로부터 출력된 신호를 받아 인플레이터가 폭발함과 동시에 피스톤이 하강하고, 이 피스톤의 하강력에 의해 'ㄱ'자 형상의 회전로드가 순간 회전함과 동시에 그 회전력으로 헤드레스트 프레임이 헤드레스트와 함께 시트백 프레임에서 순간 전방 이동되어짐으로써, 착좌자의 머리와 헤드레스트 지지면간 간격이 최소화될 수 있고, 이에 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목부상이 방지될 수 있는 자동차 헤드레스트 장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술8'이라 한다.)

9. 한국 공개특허 제1999-0041853호(1999.06.15.공개) : 차량의 충돌 충격을 충격센서가 감지하여 솔레노이드가 스토퍼를 래칫에서 분리시키게 하고, 이로 인해 회전레버가 전후방향으로 회전이 가능하게 되고, 코일스프링의 탄발력에 의해 상기 회전레버가 주행관성으로 인해 앞쪽으로 튕겨 나가는 승원의 머리를 따라 앞쪽으로 회전이동되며, 정지시에 작용하는 반동력에 의해 승원의 머리가 후방으로 젖혀질 때 점층적으로 증강되는 코일스프링(41)의 탄발력이 머리 후부를 지지하도록 하는 자동차용 시트의 헤드레스트 구조가 개시되어 있다.(이하 '종래기술9'라 한다.)

일반적으로 자동차의 시트백은 시트 부품 중 등받이를 말하며, 평상시 착좌자(탑승자)의 등과 허리부위에서 반력을 제공하여 착좌자가 안락감을 유지할 수 있도록 하는 부품이다.

또한, 상기 시트백은 시트쿠션과 리클라이너(Recliner)를 매개로 조립되어지며, 통상적으로 지지대 역할의 시트백 프레임과, 충격흡수 및 안락감을 제공하는 폼(foam)과, 미관이나 형태의 유지를 위한 커버로 구성된다. 또한, 상기 시트백의 상단에는 헤드레스트가 장착되는 바, 이 헤드레스트는 주행 중 착좌자의 머리를 편하게 받쳐주는 기능을 하고, 추돌시에는 착좌자(탑승자)의 머리를 보호해주는 역할을 하게 된다.

한편, 교차로 등에 정지해 있던 차가 10 ∼ 16㎞의 속도변화를 일으키며 추돌당하는 사고에서는 승객의 목 부위에 상해를 일으키는 경우가 매우 빈번하며, 이를 이른바 휘프래쉬 상해(whiplash injury)라 부른다. 이러한 휘프래쉬 상해, 즉 목 부위의 상해는 착좌자의 상체와 머리 사이의 상대속도 차이에 의한 것으로 알려져 있는 바, 후방 추돌시 시트백의 충격으로 착좌자의 상체가 전방으로 이동하는 반면 머리는 그 자리에 있으려 하여 목 부위에 전단력이 작용하게 되고, 이러한 전단력은 목의 관절 및 근육에 급격한 충격을 미침은 물론 목 부위 관절의 상해까지 초래한다. 첨부한 도 1은 일반적인 시트에 탑승자의 착좌상태를 나타내는 단면도로써, 헤드레스트(10)는 시트백(20)의 상단에 장착되어 탑승자의 머리를 받쳐줄 수 있는 역할을 한다.

한편, 자동차의 후방 충돌시 관성에 의해 탑승자의 몸이 후방으로 밀리게되고, 이때 탑승자 상체의 후방속도와 머리의 후방속도의 차이에 의해 목이 꺽여지면서 목부상이 발생되며 탑승자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격(d)이 좁을 수록 탑승자의 목부상 위험은 줄어든다.

그러나, 상기와 같은 구조로 헤드레스트(10)가 장착된 자동차는 탑승자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격(d)이 조절되는 별도의 장치가 없으므로 자동차의 후방 충돌시, 도 2에 도시된 바와 같이, 시트는 전방으로 밀리는 차체와 함께 이동하여 착좌자의 상체를 전방으로 급격히 이동시키게 된다. 이때, 착좌자의 상체가 시트백(20)에 의해 순간적으로 앞으로 밀리면서 머리는 관성에 의해 상체와 상대적인 운동을 하게 되고, 이러한 상대적인 운동으로 탑승자의 목 부위가 늘어짐을 겪게 되면서 목 부위 관절에 상당한 압력이 가해지게 된다. 결국, 매우 짧은 시간 동안 착좌자의 상체가 앞으로 밀리는 데에 반해 머리와 목은 뒤로 크게 젖혀져, 착좌자의 상체와 머리가 서로 반대방향으로 움직이면서 서로 당기는 형태가 되고, 이에 따라 저속 충돌에서도 스트레스에 의한 목 관절부위의 심각한 변형이 발생되는 것이다.

한편, 상기와 같이 발생되는 시트 착좌자의 목부상을 방지시켜줄 수 있는 방안으로서, 추돌감지수단으로부터 충격신호가 검출되면, 운전자의 두부와 헤드레스트 사이의 거리 감지수단에 의해 두부와 헤드레스트 간의 거리를 판단한 후 그에 대응되는 신호를 상기 구동수단으로 출력하여 헤드레스트의 이동을 제어하는 제어수단을 구비한 헤드레스트 자동 위치조정장치가 종래기술1(한국 공개실용 제1999-0026214호(1999.07.15.공개))에 개시된 바 있다.

이와 유사한 종래기술로서, 충돌 감지센서 신호에 따라, 헤드레스트의 승하강 스토퍼를 해제하는 제1 솔레노이드, 탑승자 머리 위치 감지센서의 신호값에 해당하는 만큼 헤드레스트를 승하강 작동시키는 제2 솔레노이드와, 제2 솔레노이드의 작동에 의해 상승 이동하는 전방 지지대 및 후방 지지대로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드레스트의 목부상 방지 장치가 개시되어 있다.(이하 '종래기술2'라 한다.)

또한, 헤드레스트(10)의 내부에 장착되어 탑승자 머리와 헤드레스트 간의 접촉에 의한 압력을 감지하는 압력감지센서와, 시트백(20)의 내부에서 제1회전축에 의해 하단 지지되면서 충돌감지센서의 신호에 의한 판스프링의 동작에 의해 앞쪽으로 회전가능한 제1로드와, 상기 제1로드의 상단에서 제2회전축에 의해 하단 연결되면서 상기 압력감지센서의 신호에 의해 뒷쪽으로 회전가능한 제2로드를 포함하여 구성되는 자동차용 헤드레스트의 목부상 방지장치가 한국 등록특허 제10-0353065호(2002.09.18.등록공고)(이하 '종래기술3'이라 한다.)에 개시되어 있다.

그리고, 시트의 등받이부의 내부 하측의 소정 위치에 회전 가능하게 설치되는 회전축과; 이 회전축을 회전시키기 위한 구동모터와; 일측은 상기 회전축의 소정 위치에 고정 설치되고, 헤드레스트의 결합봉이 착탈 가능하게 설치되어 가이드 장공의 내부에서 상기 회전축의 회전 방향에 따라 전후 방향으로 소정 각도 회동되는 봉부재와; 이 봉부재가 상기 등받이부의 전후 방향중 어느 한 방향으로만 이동되도록 하기 위한 회전방향 구속수단;을 포함하여 이루어져, 충돌감지 신호에 의해 에어백이 팽창되는 순간에 상기 구동 모터가 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드레스트 장치가 한국 공개실용 제2000-0000497호(2000.01.15.공개)에 개시되어 있다.(이하 '종래기술4'라 한다.)

그러나, 종래기술1 내지 종래기술4에 개시되어 있는 목 부상 방지를 위한 헤드레스트 장치추돌감지수단에 의한 추돌이 감지된 순간에서부터 구동수단(솔레노이드, 판스프링에 의한 로드 작동)의 작동에 의해 헤드레스트가 이동(또는 승하강)하여 운전자의 두부에 밀착되기까지 2~3초 이상의 시간이 소요되기 때문에 실용화되지 못하였다.

이러한 종래기술1 내지 종래기술4의 문제점(응답속도의 지연)을 해결하기 위한 해결책으로서, 신속한 응답속도를 얻기 위한 기술들이 개시되어 있다. 종래기술6 내지 종래기술8에 도시되어 있는 목부상 방지를 위한 헤드레스트장치는 각종 추진장치를 이용하여 추돌 감지순간에서부터 헤드레스트가 전진하기가지의 응답속도를 개선하는 것을 주요 내용으로 한다.

먼저, 한국 공개특허 제2002-0055700호(2002년 7월 10일 공개)(이하 '종래기술6'이라 한다)에 개시되어 있는 목부상 방지장치는 상기 충돌 감지센서의 신호에 의해 점화부가 발화하여 추진부재가 돌출되는 추진장치가 헤드레스트 프레임의 하단부에 설치된 구성으로서, 이 목 부상 방지장치에서는 후방 추돌 사고시 상기 추진장치의 추진부재가 상기 지지대에 충격을 가하게 되면 헤드레스트가 전측 상방으로 이동하면서 착좌자의 머리와 헤드레스트간 간격을 최소화 하고, 이에 착좌자 머리가 뒤로 젖혀지는 것을 막아주어 목부상을 방지하도록 되어 있다.

그리고, 한국 공개특허 제2003-0021681호(2003.03.15.공개)(이하 '종래기술7'이라 한다.)에는 자동차의 후방 추돌 사고시, 충돌 감지 센서로부터 입력된 신호로 제어되는 가스 발생기의 가스 압력이 구동 수단을 구동시켜 헤드레스트가 탑승자의 머리에 대해 상향으로 이동됨으로써, 후방 추돌 사고시에 탑승자의 머리가 뒤로 젖혀지는 것을 막아주어 목부상을 방지할 수 있는 자동차용 헤드레스트의 목부상 방지 장치가 개시되어 있다.

또한, 한국 등록특허 제10-0461146호(2004.12.14.등록공고)(이하 '종래기술8'이라 한다.)에는 후방 추돌순간 충돌감지센서로부터 출력된 신호를 받아 인플레이터가 폭발함과 동시에 피스톤이 하강하고, 이 피스톤의 하강력에 의해 회전로드가 순간 회전함과 동시에 그 회전력으로 헤드레스트 프레임이 헤드레스트와 함께 시트백 프레임에서 순간 전방 이동되어짐으로써, 착좌자의 머리와 헤드레스트 지지면간 간격이 최소화 될 수 있고, 이에 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목부상이 방지될 수 있는 자동차 헤드레스트 장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래기술6 내지 종래기술8에 개시되어 있는 헤드레스트장치는 신속한 응답속도를 얻기 위하여 적용한 각종 추진장치들(폭발력 또는 가스압력)을 사용하기 때문에 순간적인 큰 힘이 착좌자에게 작용할 위험성이 커 착좌자의 안전을 위협할 우려가 매우 높다.

또 다른 한편, 한국 공개특허 제2002-0044524호(2002.06.15.공개)에서는 추돌 감지 센서로부터 입력된 충격량에 비례하는 세기의 전류를 인가하여, 헤드 지지부가 전방으로 이동되어 탑승객의 머리를 가압하도록 된 제어부를 포함하는 자동차용 시트의 액티브 헤드레스트가 개시되어 있다.(이하 '종래기술5'라 한다.) 그러나, 상기 종래기술5 역시 큰 추돌 충격량이 발생된 경우에는 헤드 지지부의 전방이동이 급격하게 이루어지게 됨으로써, 착좌자의 안전을 오히려 위협하게 될 우려가 높은 문제점이 있다.

후방추돌에 의해 탑승자가 부상을 입게 되는 또 다른 중요한 원인으로서 착좌자의 착좌 자세에 문제가 있다. 비록 안전장비 설계 기술자는 승객을 최대한 보호하기 위해 그 장비를 설계하지만, 승객이 엔지니어의 의도를 잘 파악하지 못한 채, 나쁜 운전자세 등의 여러 가지 이유로, 지침서에서 권고하는 대로 시트백 및 헤드레스트를 설정하지 않음으로 인해 상해가 발생하는 경우가 적지 않다. 예를 들어 시트에 부착되어 있는 머리받이(Headrest)의 경우는 후방충돌 발생 시 승객의 목 상해를 막아주는 결정적인 작용을 하지만 사용자가 머리받이를 머리에 너무 가까이 또는 너무 멀리 위치됨으로써 많은 승객이 후방 추돌시 심각한 목 상해를 당하고 있다. 또한, 안전 방비 설계 기술자들은 정(正) 자세를 취한 인체모형(dummy)을 대상으로 그 장비의 설계를 수행하지만 현실에서 설계자가 원하는 자세를 취하는 승객은 전체에 5%에 불과하다. 즉, 나머지 95%의 승객은 설계 시에 고려되지 않았던 운전 자세로 안전의 사각지대에서 자신이 무슨 위험에 노출되어있는지 조차도 모른 채 차량을 이용하고 있는 것이다.

따라서, 승객의 자세 변화에 능동적으로 대처하는 안전 장비의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 충돌 또는 후방 추돌 시에 착좌자(이하 탑승자, 승객 등과 동일한 의미임)의 목 부상을 효과적으로 방지시켜줄 수 있는 차량용 시트장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 승객의 착좌 자세에 맞추어 능동적으로 승객을 지지해 줄 수 있도록 함으로써 착좌자의 안락함을 극대화시킨 차량용 시트장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 착좌자가 시트에 앉아 있는 동안에, 착좌자의 두부와 상기 헤드 레스트 사이의 거리를 1~3초 간격으로 계속 측정하여, 실시간으로 헤드레스트 회동수단을 작동시킴으로써 착좌자와 헤드레스트 사이의 거리를 최적의 간격(4~6cm)이 되도록 유지하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 차량용 시트장치를 구성하는 구체적인 기술구성은, 시트백(20) 상부에 스테이(11)에 의해 지지되는 헤드 레스트(10)와, 상기 헤드레스트(10)에 설치되고 착좌자의 두부와 상기 헤드 레스트 사이의 거리를 감지하는 거리감지수단과, 소정의 제어신호에 따라 구동되고 상기 헤드레스트(10)를 운전자의 두부 방향으로 이동시키는 헤드레스트 회동수단(40)과, 운전자의 두부와 헤드레스트 간의 거리를 판단한 후 그에 대응되는 신호를 상기 헤드레스트 회동수단(40)으로 출력하여 헤드레스트의 이동을 제어하는 제어부(30)를 구비하되; 상기 제어부는 설정된 단위시간 간격으로 지속적으로 상기 거리감지수단으로부터 출력신호를 제공받아, 세팅된 적정값의 범위에 해당하는지를 판단하여, 착좌자의 두부와 상기 헤드 레스트 사이의 거리가 자동으로 일정하게 유지되도록 상기 헤드레스트 회동수단(40)을 제어하는 것을 주요 내용으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 기준으로 하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 차량용 시트 장치의 개략적인 내부 구조를 도시한 설명도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 차량용 시트 장치의 제어부의 제어흐름도를 개략적으로 도시한 설명도이다.

도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 의한 차량용 시트 장치는 시트백(20) 상부에 스테이(11)에 의해 지지되는 헤드레스트(10)와, 상기 헤드레스트(10)에 설치되고 착좌자의 두부와 상기 헤드레스트 사이의 거리를 감지하는 거리감지수단(35)과, 소정의 제어신호에 따라 구동되고 상기 헤드레스트(10)를 운전자의 두부 방향으로 이동시키는 헤드레스트 회동수단(40)과, 운전자의 두부와 헤드레스트 간의 거리를 판단한 후 그에 대응되는 신호를 상기 헤드레스트 회동수단(40)으로 출력하여 헤드레스트의 이동을 제어하는 제어부(30)로 구성되며, 일정한 시간 간격(바람직하게는 대략 1~3초 간격)으로 실시간으로 헤드레스트 회동수단(40)을 제어하여 착좌자의 두부와 헤드레스트(10) 사이의 간격을 항상 일정하게 유지되도록 한다.

본 발명에 의한 차량용 시트 장치의 제어부(30)는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 시트장치의 작동이 개시되면, 상기 거리감지수단(35)으로부터 신호를 입력받아 착좌자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격을 측정하여 적정 거리(바람직하게는 4~6cm)를 유지하는지의 여부를 판단하며, 만약 착좌자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격이 적정 거리보다 가깝다고 판단되는 경우에는 상기 헤드레스트 회동수단(40)을 구동시키게 된다. 상기 제어부는 지속적으로 바람직하게는 1~2초 간격으로 계속하여 상기 거리감지수단(35)으로부터 신호를 입력받아 착좌자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격이 적정한 거리인지의 여부를 판단하며, 적정거리에 도달하였을 때에 상기 헤드레스트 회동수단(40)의 구동을 정지하게 된다. 만약 착좌자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격이 적정 거리보다 멀다고 판단되는 경우에는 상기 헤드레스트 회동수단(40)을 반대방향으로 구동시킴으로써, 착좌자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격(d)이 적정한 거리가 되도록 동작하게 된다.

본 발명에 의한 시트장치의 작동개시 시점은 작동스위치의 조작에 의해 작동이 개시되도록 구성할 수도 있으나, 좌석의 시트쿠션 내부에 압력센서를 구비하여 일반적으로 자동차의 시동 스위치가 On되고, 시트쿠션 내부의 압력센서에 신호가 인가됨에 의해 자동적으로 본 발명에 의한 시트장치가 작동을 개시하도록 구성하는 것이 사용편의성 및 안전성 향상을 위해 바람직할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 가장 중요한 특징은, 상기 제어부(30)는 실시간으로 그리고 지속적으로 거리감지수단(35)으로부터 신호를 입력받아 착좌자의 머리와 헤드레스트(10) 사이의 간격이 적정거리를 유지하도록 하기 위해 헤드레스트 회동수단(40)을 실시간으로 그리고 지속적으로 제어한다는 점을 들 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 시트장치는 착좌자와 헤드레스트 사이의 간격을 항상 일정한 간격으로 유지시키기 때문에, 충격(또는 추돌)이 발생한 순간에 작동이 개시되는 방식의 종래기술들에서 문제되었던 '신속한 응답속도 확보'를 고려하지 않아도 될 뿐만 아니라, 급속한 헤드레스트의 이동속도(작동속도)에 의해 오히려 착좌자를 상해할 수 있는 위험을 근본적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 제1 실시예에서 헤드레스트 회동수단(40)은, 모터(42)와, 이 모터(42)의 회전에 따라 헤드레스트(10)를 전방 또는 후방으로 위치 이동시킬 수 있는 기어(44)들로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서의 헤드레스트 회동수단(40)은 상기 도 3에 도시되어 있는 구성에 한정되는 것은 아니며, 여러 다양한 형태의 회동기구가 적용될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 차량용 시트장치의 개념을 도시한 블럭 다이어그램이며, 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 시트장치의 기구적 구성을 개념적으로 도시한 것이다.

본 발명에 의한 바람직한 제2 실시예에 의한 차량용 시트 장치는, 상기에서 설명한 제1 실시예에 의한 차량용 시트 장치에 있어서, 상기 시트백(20)을 상하로 2등분되어 상부 시트백(20b)과 하부 시트백(20a)으로 분할되어 이루어지며, 상기 상부 시트백(20b)과 하부 시트백(20a) 사이에 회절기구(25)를 설치하여 이 회절기구(25)의 작동에 의해 상기 상부 시트백(20b)이 하부 시트백(20a)에 대하여 상대적으로 전방 또는 후방으로 회동되도록 구성되며, 상기 회절기구(25)를 작동시키는 시트백 구동수단(26)과, 상기 상부 시트백(20b)와 착좌자의 어깨 사이의 거리를 감지하는 제2 거리감지수단(36)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 하부 시트백(20a)은 리클라이너(Recliner)(2)에 의해 시트큐션(1)에 결합되며, 하부 시트백(20a)의 상부에는 회절기구(25)에 의해 상부 시트백(20b)이 결합되며, 상기 상부 시트백(20b)의 내부에는 상기 헤드레스트 회동수단(40)이 구비되어 구성된다.

물론, 상기 회절기구(25)는 도 3에 도시된 헤드레스트 회동수단(40)과 같이 기어 군(群)으로 구성되어 이루어질 수도 있으나, 회동가능한 연결 링크들로 구성할 수도 있으며, 공지의 리클라이너(Recliner)(2)를 적용하여 구성할 수도 있을 뿐만 아니라, 그 외에도 당업자라면 공지의 회동기구들을 적절하게 변형시켜 적용할 수 있으므로, 본 발명에서는 상기 회절기구(25) 및 헤드레스트 회동수단(40)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예를 구성하는 시트백은 헤드레스트 회동수단(40)을 상부 시트백(20b)의 내부에 구비하여, 상부 시트백(20b)의 어깨받이부(20c)와 헤드레스트(10)로 전후 이동되도록 하는 것이 착좌자의 안락함을 더욱 증대시킬 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 헤드레스트(10)만이 이동하도록 하기 위해 헤드레스트 회동수단(40)을 시트백의 최상단부분에 구성할 수도 있다.

제2 거리감지수단(36)는 스테이(11)에 위치되거나 상기 어깨받이부(20c)에 위치되는 것이 착좌자의 어깨와 시트백 사이의 거리를 감지하기에 가장 바람직하다. 그러나, 도 5a 및 도 5b에 도시된 본 발명의 실시예는 단지 예시적인 구조에 불과하며, 도 5a 및 도 5b에 도시된 형태와는 달리, 상기 어깨받이부(20c)의 높이는 상부 시트백(20b)의 높이에 비해 상대적으로 낮게 구성할 수도 있으므로, 상기 제2 거리감지수단(36)의 설치위치는 어깨받이부(20c) 또는 상부 시트백(20b) 중의 어느 한 곳에 적절한 위치에 설치할 수 있을 것이다.

헤드레스트(10)와 착좌자의 두부와의 유지 간격은 4~6cm가 가장 적절하지만, 상부 시트백(20b)과 착좌자의 어깨와의 거리는 이보다 약간 적은 2~4cm가 가장 적합한 것으로 알려져 있으므로, 본 발명을 구성함에 있어서 상기 제어부(30)는 상기 제1 거리감지수단(35)에 의하여 입력받은 신호에 대한 비교 판단과, 상기 제2 거리감지수단(36)에 의하여 입력받은 신호에 대한 비교 판단을 각각 수행할 수 있도록 비교판단부(31)를 구성하는 것이 더욱 바람직할 것이다.

이와 같이 구성되는 제2 실시예에 따른 본 발명의 특징은, 첫째로 헤드레스트(10)와 상부 시트백(20b)이 각각 독립적으로 제어되기 때문에, 착좌자에게 안락함과 편안함을 제공해 줄 수 있을 뿐만 아니라, 잘못된 착좌상태에서 발생될 수 있는 충격위험을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 시트장치는 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 승객의 착좌 자세에 맞추어 능동적으로 승객을 지지해 줄 수 있도록 함으로써 착좌자의 안락함을 극대화시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 제어부(30)를 구성하는 비교판단부(31) 및 모터구동부(32)의 회로도를 개념적으로 도시한 것으로서, 이와 같이 구성되는 상기 제어부(30)는 헤드레스트 회동수단(40)의 모터(42) 또는 시트백 구동수단(26)을 제어할 수 있게 된다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 거리감지수단(35)(36)에서 출력된 신호는 제어회로에 입력이 된다. 착좌자의 두부와 헤드레스트(10) 사이의 간격을 감지한 거리감지수단(35)(36)의 감지신호(S1,S2)는 제어부(30)를 구성하는 비교판단부(31)를 거쳐 모터구동부(Mortor Driving Unit)(32)로 입력되어 릴레이스위치의 작동에 따라 헤드레스트 회동수단(40)의 모터(42) 또는 시트백 구동수단(26)의 작동을 제어하게 된다.

본 발명에 있어서의 거리감지수단(35)(36)에 의해 측정된 거리가 0~4cm이면 강기 거리감지수단(35)(36)에서 (0,0)의 신호를 출력하도록 하고, 측정 거리가 4~6cm이면 (1,0)의 신호를 출력하도록 하고, 측정거리가 6cm 이상이면 (1,1)의 신호를 출력하도록 하였으며, AND게이트와 NOR게이트를 이용하여 본 발명을 구성하는 제어부(30)의 비교판단부(31)를 예시적 형태로서 도시하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 예시적인 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술구성과 실질적으로 동일한 목적과 작용효과를 위하여 여러가지의 다른 구성요소로 치환될 수 있다.

본 발명에 있어서 착좌자(승객)의 두부와 헤드레스트와의 거리 및 착좌자(승객)의 어깨와 상부 시트백(20b)과의 거리를 측정하기 위해 거리감지수단(35)(36)으로는 초음파 센서를 장착하는 것이 가장 바람직하다. 기존에 거리를 측정하는 센서로서 적외선 센서와 초음파 센서가 개발되어 있다. 적외선 센서의 경우 초음파 센서보다 가격이 저렴한 장점이 있으나, 적외선을 이용하기 때문에 조도의 영향을 받고 색의 영향을 받는다. 따라서, 적외선 센서를 거리감지수단(35)(36)으로 적용할 경우에는 차량 내부의 조도에 따라 측정값이 변하고 검은머리나 검은색 옷을 입었을 경우 정확한 거리 측정이 어려운 문제점이 있다. 반면, 초음파센서는 적외선 센서에 비해 비싼 단점이 있으나, 조도와 색의 영향을 받지 않고 이미 이상생활에서 자동차 주차레이더로도 사용되어 안정성이 인정되어 있기 때문에 초음파 센서를 사용하였다. 다만, 초음파 센서의 경우 음파가 도달하는 면의 형태에 따라 영향을 받아 파마머리, 곱슬머리의 경우에는 정확한 거리측정이 어려운 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 거리감지수단(35)(36)으로 초음파 센서를 채택하되, 헤드레스트에 설치하지 않고 헤드 레스트(10)를 지지하는 스테이(11)에 초음파 센서를 장착함으로써, 사람의 신체에서 평평한 부분인 목과 등에 초음파 센서가 조사되도록 하여 초음파 센서의 단점을 극복하고자 하였다.

그러나, 본 발명에서의 거리감지수단(35)(36)의 범위는 초음파 센서에 한정되는 것은 아니며, 착좌자와 헤드레스트 사이의 거리 또는 착좌자와 상부 시트백 사이의 거리를 측정함으로써 본 발명의 목적 및 작용효과와 실질적으로 동일한 목적과 작용효과를 얻을 수 있는 기술구성이라면 당연히 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 초음파센서에 의해 착좌자와 헤드레스트 사이의 간격이 0~4cm로 측정된 경우, (0,0)의 신호를 받은 비교판단부(31)는 AND게이트에서는 (0)의 신호를, NOR게이트에서는 (1)의 신호를 출력하여 모터구동부의 릴레이스위치②와 릴레이스위치③를 작동시킨다. 따라서, 모터구동부(32)에 연결된 헤드레스트 회동수단(40)의 모터(42)가 구동하게 되며, 헤드레스트(10)는 착좌자의 두부에서 멀어지는 방향(후방)으로 이동하게 된다.

만약, 측정거리가 4~6cm이면 초음파센서에서 (1,0)의 신호를 출력하고, 그 신호를 받은 비교판단부(31)의 AND게이트에서는 (0)을, NOR게이트에서는 (0)의 신호를 출력하여 릴레이스위치를 작동시키지 않는다. 따라서, 헤드레스트 회동수단(40)은 작동하지 않고 현 상태를 그대로 유지하게 된다.

그리고, 측정된 거리가 6~∞cm이면 초음파센서에서 (1,1)의 신호를 출력하고, AND게이트에서는 (1)의 신호를, NOR게이트에서는 (0)의 신호를 출력하여 릴레이스위치①과 릴레이스위치④를 작동시킨다. 따라서, 모터구동부(32)에 연결된 헤드레스트 회동수단(40)의 모터(42)가 반대방향으로 구동하게 되며, 헤드레스트(10)는 착좌자의 두부에 밀착되는 방향(전방)으로 이동하게 된다.

이와 같이 제어부의 비교판단부(31)에서 출력된 신호에 따라, 릴레이스위치②와 ③이 동시에 작동을 하고, 릴레이스위치①과 ④가 동시에 작동을 하여 모터 구동을 제어하게 됨으로써, 헤드레스트 회동수단(40)이 전후방향으로 움직여 승객에게 밀착되거나 멀어지게 되는 것이다.

이와 같은 제어부의 구성은, 상부 시트백(20b)과 하부 시트백(20a) 사이에 구비되는 시트백 구동수단(26)에도 그대로 적용되며, 시트백 구동수단(26)의 작동으로 회절기구(25)가 회전을 하면서 상부 시트백(20b)이 하부 시트백(20a)에 대하여 상대적으로 회동하게 됨으로써 상부 시트백(20b)이 착좌자의 어깨에 밀착되거나 멀어지게 작동된다.

나아가, 본 발명에 있어서의 상기 제어부(30)는 수동조작모드와 자동모드를 선택하는 선택스위치가 더 포함하여 구성됨으로써, 엔진시동이 걸린 상태에서 승객(또는 운전자)가 앉은 평상시 상태에서는 상기 거리감지수단(35)(36)에 의해 입력받은 신호에 따라 상기 헤드레스트 회동수단(40) 및 시트백 구동수단(26)이 자동으로 작동되어 착좌자와의 적정한 거리가 유지되도록 하는 반면, 특정한 경우에는 필요에 따라 상기 헤드레스트 회동수단(40) 및 시트백 구동수단(26)이 자동으로 작동하지 않도록 하고, 작동스위치를 조작하여 상기 헤드레스트 회동수단(40) 또는 시트백 구동수단(26)을 구동시킬 수 있도록 함으로써 사용자의 이용 편의성을 더욱 극대화할 수 있다.

또한, 수동모드 상태로 운행하는 경우에는 특히 탑승자에게 위험할 수 있기 때문에 차량 운행 중에 탑승자의 안전을 더욱 증대시키기 위하여, 상기 제어부와 차량의 ECU를 연결시켜 상기 제어부가 ECU로부터 신호를 전송받도록 구성하고, 상기 제어부에 모드 자동전환스위치를 추가로 구성함으로써, 상기 ECU로부터 입력받은 신호에 의해 차량 주행속도가 기준값을 초과하는 것으로 판단되는 경우에는, 상기 제어부가 모드 자동전환스위치를 제어하여 수동조작모드 상태를 자동모드로 강제 전환시키도록 하여, 고속 주행 중에는 항상 탑승자와 헤드레스트 사이의 거리 및 탑승자와 시트백 사이의 거리가 자동으로 적정간격으로 유지될 수 있도록 할 필요가 있다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 운전자 또는 탑승자가 실수나 착오에 의해 시트백 또는 헤드레스트가 부적절한 위치에 설정된 경우라 하더라도, 특히 고속으로 주행하는 동안에 자동으로 적절한 위치로 시트백 및 헤드레스트가 이동되어 재설정될 수 있기 때문에 탑승자의 안전을 더욱 증대시킬 수 있다.

특히, 최근의 자동차는 ECU의 성능이 급격히 향성됨에 따라 다양하고 유용한 정보들을 ECU로부터 전송받을 수 있는데, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 제어부(30)가 상기 ECU로부터 위험상황 신호(예를 들어 급가속 신호 또는 급감속 신호 등)를 입력받을 수 있도록 구성하여, 이러한 신호가 상기 제어부에 전송되면, 충돌 또는 추돌 사고가 발생한 것으로 판단하여 착좌자의 두부와 상기 헤드 레스트 사이의 거리 및 착좌자의 어깨와와 상부 시트백(20b) 사이의 거리가 최소가 되도록 각각 헤드레스트 회동수단(40) 및 시트백 구동수단(26)을 작동시키도록 함으로써, 착좌자를 시트 및 헤드레스트에 밀착시켜 탑승자의 상해를 최소화할 수 있도록 구성할 수도 있다.

사고 발생 순간에서 승객의 머리와 헤드레스트 사이의 거리 및 승객의 등과 시트백(20a) 사이의 최적거리는 0cm가 가장 바람직할 것이지만, 평상시에는 안전성과 편의성을 모두 충족시킬 수 있는 최적거리(4~6cm)를 유지하다가, 사고 발생 순간에서 이보다 더 짧은 간격이 되도록 작동됨으로써 탑승자의 사고발생에 따른 상해를 조금이라도 더 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있게 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 상세한 설명 및 첨부 도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태를 설명한 것으로서, 본 발명의 범위에 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 본 발명의 구성요소들 중의 일부를 변경 또는 변형한 경우라 하더라도 본 발명의 구성과 실질적으로 동일한 목적 및 동일한 작용효과를 갖는 것이라면 당연히 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 시트장치는 머리, 어깨의 위치를 감지한 센서신호에 의해 머리받이(헤드레스트)와 등받이(시트백)를 승객의 안전을 확보할 수 있는 거리(4~6Cm)가 되도록 자연스럽게 이동시킨다. 승객의 머리와 등받이가 거리가 너무 멀 경우에는 등받이가 승객 방향으로 움직이고, 반대로 등받이와 사람이 접촉했거나 또는 너무 가까워서 사람이 불편함을 느낄만한 거리가 되면, 센서가 이를 감지하여, 승객의 안전 확보가 가능하면서도 불편함은 느끼지 않는 거리(대략 4~6Cm)까지 다시 이동을 하게 된다.

본 발명에 의한 차량용 시트장치는 충돌 또는 후방 추돌 시에 착좌자의 목 부상을 효과적으로 방지시켜줄 수 있을 뿐만 아니라, 승객의 착좌 자세에 맞추어 능동적으로 승객(착좌자)의 머리와 어깨부분을 지지해 줄 수 있어서 착좌자의 안락함을 극대화시킬 수 있다.

나아가, 운전자 또는 탑승자가 실수나 착오에 의해 시트백 또는 헤드레스트가 부적절한 위치에 설정된 경우라 하더라도, 고속으로 주행하는 동안에 자동으로 적절한 위치로 시트백 및 헤드레스트가 이동되어 재설정될 수 있기 때문에 탑승자의 안전을 더욱 증대시킬 수 있어 자동차 산업분야에서 매우 유용한 발명이라 할 것이다.

특히, 상부 시트백과 하부 시트백으로 나뉘어진 시트백(20)은 회절기구에 의해 착좌자의 앉은 자세에 따라 자동으로 등을 받쳐주게 되므로, 시트의 안락함 향상에 큰 도움을 줌으로써 시트의 고급화에 큰 역할을 할 뿐만 아니라, 안전성을 증대시킬 수 있어 소비자의 욕구를 충분히 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 차량의 시트백(20) 상부에 스테이(11)에 의해 지지되는 헤드레스트(10)와;

   상기 헤드레스트(10) 또는 스테이(11)에 설치되고 착좌자의 두부와 상기 헤드 레스트 사이의 거리를 감지하는 거리감지수단(35)과;

   소정의 제어신호에 따라 구동되고 상기 헤드레스트(10)를 운전자의 두부 방향으로 이동시키는 헤드레스트 회동수단(40)과;

   운전자의 두부와 헤드레스트 간의 거리를 판단한 후 그에 대응되는 신호를 상기 회동수단(40)으로 출력하여 상기 헤드레스트의 이동을 제어하는 제어부(30);로 구성되며,

   상기 제어부(30)는 설정된 단위시간 간격으로 지속적으로 상기 거리감지수단(35)으로부터 신호값을 전달받으며, 전달받은 값이 세팅된 적정 값에 해당하는지를 판단하여, 상기 헤드레스트 회동수단(40)을 실시간으로 제어함으로써, 착좌자의 두부와 상기 헤드레스트 사이의 거리가 항상 일정한 거리가 유지되도록 제어하는 차량용 시트장치에 있어서,

   상기 시트백(20)은, 리클라이너(Recliner)에 의해 시트큐션에 결합되는 하부 시트백(20a)과, 헤드레스트에 결합되는 상부 시트백(20b)으로 나뉘어지되,

   상기 상부 시트백(20b)에는 상기 상부 시트백(20b)과 착좌자의 어깨 사이의 거리를 감지하는 제2 거리감지수단(36)이 구비되며,

   상기 상부 시트백과 하부 시트백은 회절기구(25)에 의해 전후로 회동 가능하게 결합되고, 상기 회절기구(25)를 작동시키는 시트백 구동수단(26)이 더 구비되며,

   상기 제어부는 차량의 ECU에 결합되어 구성되며,

   상기 제어부에는 수동조작모드와 자동모드를 선택하는 선택스위치가 더 구비됨으로써,

   상기 제어부의 선택스위치가 수동조작모드인 경우에 상기 헤드레스트 회동수단 또는 시트백 구동수단을 수동으로 조작시키기 위한 작동스위치가 더 포함되며,

   상기 ECU로부터 입력받은 차량의 속도값이 기준값을 초과하는 것으로 판단되는 경우에는, 상기 제어부는 수동조작모드로 설정되어 있는 모드 선택스위치를 자동모드로 전환시키는 모드 자동전환수단이 더 구비되며,

   상기 거리감지수단(35) 및 제2 거리감지수단(36)은 초음파센서인 것을 특징으로 하는 차량용 시트장치.

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