KR101154169B1

KR101154169B1 - 스위치 장치

Info

Publication number: KR101154169B1
Application number: KR1020077017022A
Authority: KR
Inventors: 사토시 스기모토; 가츠토시 데라카와; 마코토 고바야시
Original assignee: 카부시키가이샤 토카이리카덴끼 세이사쿠쇼
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2012-06-14
Also published as: EP1842215A1; EP1842215A4; US8003901B2; EP1842215B1; KR20070104565A; US20080135393A1; CN101107689A; TWI364048B; CN101107689B; TW200641946A; JP4456012B2; JP2006202691A; WO2006078075A1

Abstract

노브가 조작될 때, 푸셔로부터 수동 스위치의 조작점(P_m) 및 자동 스위치의 조작점(P_o)에 조작력이 가해지며, 따라서 수동 스위치 및 자동 스위치는 순차적으로 가압되어 턴 온된다. 이러한 경우, 푸셔의 높이(H)는 수동 스위치의 조작점(P_m)으로부터 자동 스위치의 조작점(P_o)까지의 간격의 '0.9배' 이상이 되도록 설정되며, 푸셔는 수직으로 긴 형상을 갖는다. 결과적으로, 작은 자기 유지력(F_o)을 가지는 자동 스위치를 이용하더라도 수동 스위치 및 자동 스위치는 순차적으로 가압되어 턴 온 될 수 있다.

Description

스위치 장치{SWITCH DEVICE}

본 발명은 차량의 파워 윈도우를 작동시키는 데 이용되는 스위치 장치에 관한 것이다.

도 6은 종래 기술의 스위치 장치의 구성을 나타낸다. 스위치 장치에서, 수동 스위치(31) 및 자동 스위치(32)는 각각 고무 접촉점을 포함하며, 수동 스위치(31) 및 자동 스위치(32)상에 푸셔(33)가 위치한다. 노브(34)가 푸셔(33) 상에 장착되고, 샤프트(35)를 중심으로 회동 가능하다. 조작자가 노브(34)를 조작하는 경우, 노브(34)의 조작부(36)는 푸셔(33)의 상부 표면을 가압한다. 다음으로, 조작력이 푸셔(33)에서 수동 스위치(31) 및 자동 스위치(32)로 전달되고, 수동 스위치(31)가 우선적으로 가압되어 턴 온한다. 다음으로, 수동 스위치(31)가 ON 상태를 유지하는 경우, 자동 스위치(32)가 가압되어 턴 온한다.

특허 문헌 1: JP-A-6-215665

종래 기술의 스위치 장치의 구성에서, 푸셔(33)의 높이(H)는 수동 스위치(31)의 조작점(P_m)과 자동 스위치(32)의 조작점(P_o) 사이의 간격(L_mo)의 약 '0.13배'가 되도록 설정된다. 그러므로, 수동 스위치(31)와 자동 스위치(32)가 순서대 로 가압되어 턴 온되는 경우, 자동 스위치(32)의 자기-유지력(F_o)이 증가하므로, 자동 스위치(32)의 가격이 상승하는 경향이 있다.

본 발명은 종래 기술에서의 스위치 장치에 상존하는 문제들을 고려하여 발명된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따르면 자동 스위치의 자기 유지력이 작더라도 수동 스위치 및 자동 스위치를 턴 온하도록 순서대로 가압할 수 있는 스위치 장치를 제공하는 것이 장점이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 일 측면에 따른 스위치 장치는:

자기 유지력에 대항해 온 상태로 가압되는 가압형 수동 스위치 - 상기 자기 유지력은 상대적 큰 값을 가지도록 설정됨 - ;

상기 자기 유지력에 대항하여 온 상태로 가압되는 가압형 자동 스위치 - 상기 자기 유지력은 상기 상대적 큰 값보다 작은 상대적 작은 값을 가지도록 설정됨 - ;

상기 수동 스위치의 조작이 온 상태임을 기초로 상기 수동 스위치가 온 상태를 유지하는 동안 차량의 파워 윈도우를 움직이도록 조작하는 수동 신호를 출력하고, 자동 스위치의 조작이 온 상태임을 기초로 상기 파워 윈도우가 허용 가능한 위치까지 움직이도록 조작하는 자동 신호를 출력하는 기판 스위치;

사용자에 의해 조작될 수 있는 노브; 및

상기 노브로부터 가해지는 조작력에 의해 상기 수동 스위치와 상기 자동 스위치를 순서대로 가압하는 푸셔

를 포함하며, 상기 푸셔의 높이는 상기 푸셔로부터 상기 수동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점과 상기 푸셔로부터 상기 자동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점 사이의 간격의 0.9배 이상이 되도록 설정된다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 상기 노브는 상기 푸셔로부터 상기 수동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점과 상기 푸셔로부터 상기 자동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점을 연결하는 세그먼트의 중심점에 대해 상기 수동 스위치측에 더 가까운 위치에서 상기 푸셔에 조작력을 전달한다.

발명의 효과

노브가 조작되는 경우, 조작력이 푸셔로부터 수동 스위치의 조작점 및 자동 스위치의 조작점으로 전달된다. 또한, 수동 스위치가 우선적으로 가압되어 턴 온되며, 다음으로 자동 스위치가 수동 스위치에 계속하여 가압되어 턴 온한다. 이러한 경우, 푸셔의 높이는 수동 스위치의 조작점과 자동 스위치(32)의 조작점 사이의 간격의 0.9배 이상이 되도록 설정되며, 상기 푸셔의 높이는 상대적으로 높다. 결과적으로, 자동 스위치가 가압되는 경우, 노브의 조작력은 마찰에 의해 상당히 영향을 받으며, 따라서, 작은 자기 유지력을 갖는 자동 스위치를 이용하면서도 상기 수동 스위치 및 상기 자동 스위치를 순서대로 가압하여 턴 온하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 수동 스위치 및 자동 스위치가 오프 상태인 경우 스위치 장치의 내부 구성의 횡단면도를 도시하는 도면.

도 2는 수동 스위치 및 자동 스위치가 오프 상태인 경우 푸셔, 수동 스위치 및 자동 스위치 사이의 배치 관계를 나타내는 도면.

도 3은 접점 하중의 비율과 조작 위치의 비율 사이의 관계를 도시하는 도면.

도 4은 수동 스위치 단독으로 온 상태인 경우에 푸셔와 노브 사이의 관계를 도시하는 도면.

도 5a는 수동 스위치로부터 자동 스위치까지의 거리와 푸셔의 높이의 비율을 자동 스위치의 접점 하중에 대해 표시된 도면이고, 도 5b는 도 5a를 표시하는 데 필요한 데이터를 도시하는 도면.

도 6은 종래 기술에 따른 스위치 장치를 도시하는 도면.

본 발명에 따른 실시예가 첨부된 도면을 참조로 설명된다.

스위치 기판(1)은 인쇄 회로 기판을 포함하며, 고정 수동 접촉점(2) 및 고정 자동 접촉점(3)은 도 1에 도시된 스위치 기판의 배선 패턴 상에 형성된다. 스위치 케이스(4)는 스위치 기판(1) 상에 고정되고, 복수개의 레그부(5)를 포함한다. 종이 형상의 홀더 베이스(6)가 복수개의 레그부(5)와 스위치 기판(1) 사이에 개재된다. 홀더 베이스(6)는 도전성 고무로 제조되고, 벗어나지 않도록 복수의 레그부(5)와 스위치 기판(1) 사이에서 고정된다.

홀더 베이스(6)는 일체로 형성된, 고무 접점에 해당하는, 가동 수동 접점(7)을 포함한다. 가동 수동 접점(7)은 접점부(8) 및 스커트부(9)를 포함하며, 접점부(8)는 스커트부(9)에 의해 홀더 베이스(6)와 연결된다. 접점부(8) 및 스커트 부(9)는 각각 상대적 강체 및 상대적 탄성체에 해당한다. 접점부(8)는 스커트부(9)가 탄성 변형되는 경우 고정 수동 접점(2)과 접촉하여 스위치가 턴 온하게 되고, 스커트부(9)가 고무의 탄성력으로 인하여 탄성 복귀하는 경우 고정 수동 접점(2)으로부터 이격되어 스위치를 턴 오프하게 된다. 즉, 고정 수동 접점(2) 및 가동 수동 접점(7)은 가압형 수동 스위치(10)를 구성한다.

홀더 베이스(6)는 일체로 형성된, 고무 접점에 해당하는, 가동 자동 접점(11)을 포함한다. 가동 자동 접점(11)은 상대적 강체의 역할을 하는 접점부(12) 및 상대적 탄성체의 역할을 하는 스커트부(13)를 포함한다. 접점부(12)는 스커트부(13)가 탄성 변형되는 경우 고정 자동 접점(3)과 접촉하여 스위치를 턴 온시키고, 스커트부(13)가 고무의 탄성력으로 인하여 탄성을 복귀하는 경우 고정 자동 접점(3)으로부터 이격되어 스위치를 다시 턴 오프시킨다. 가동 자동 접점(11)의 스커트부(13)는 가동 수동 접점(7)의 스커트부(9)보다 가늘며, 가동 자동 접점(11)의 자기 유지력(F_o)은 도 2에 도시된 것처럼 가동 수동 접점(7)의 자기 유지력(F_m) 보다 작도록 설정된다. 한편, 참조 번호(14)는 고정 자동 접점(3) 및 가동 자동 접점(11)으로 구성되는 가압형 자동 스위치를 나타낸다.

스위치 기판(1)은 차량의 ECU에 연결되고, 수동 스위치(10)가 온 상태인 경우 ECU에 수동 신호를 출력하고, 자동 스위치(14)가 온 상태인 경우 자동 신호를 출력한다. ECU는 스위치 기판(1)으로부터 전송된 수동 신호 및 자동 신호를 기초로 차량의 파워 윈도우를 조작하는데 즉, ECU는 수동 신호가 검출되는 경우에 수동 신호가 검출되는 동안만 파워 윈도우를 조작하고, 자동 신호가 검출되는 경우에는 자동 신호의 검출 주기와 상관없이 허용가능한 위치까지 파워 윈도우를 조작한다.

스위치 케이스(4)는 도 1에 도시된 것과 같이 관상 노브 베이스(15)를 포함한다. 노브 베이스(15)는 그 내부에 푸셔(16)가 수납되어 있고, 퓨셔(16)는 수동 가압부(17) 및 자동 가압부(18)를 포함한다. 푸셔(16)는 도 2에 도시된 것처럼 푸셔(16)의 높이(H)가 수동 가압부(17)와 자동 가압부(18) 사이의 간격(L_mo)의 '0.9배' 또는 그 이상이 되도록 설정되는 수직으로 긴 형상을 갖는다. 수동 가압부(17) 및 자동 가압부(18)는 가동 수동 접점(7) 및 가동 자동 접점(11)에 의해 지지되고, 따라서 수동 스위치(10) 및 자동 스위치(14)는 푸셔(16)의 하중에 대항하여 평상 상태로 유지된다.

노브(19)는 도 1에 도시된 것처럼 샤프트(20) 상에서 회동 가능하도록 노브 베이스(15) 상에 장착되고, 수동 스위치(10) 및 자동 스위치(14)는 노브(19)의 회동 방향에 평행한 공통의 직선상에 배치된다. 노브(19)는 수직인 판 형상의 조작부(21)를 포함한다. 조작부(21)는 원호 형상의 표면을 가지며, 도 2에 도시된 것처럼 푸셔(16)의 상부 표면 상의 조작점(P_s)과 선형으로 접촉한다. 푸셔(16)의 수동 가압부(17)로부터 수동 스위치(10)의 접점부(8)에 가해지는 가압력의 조작점(P_m)과 푸셔(16)의 자동 가압부(18)로부터 자동 스위치(14)의 접점부(12)에 가해지는 가압력의 조작점(P_o)을 연결하는 세그먼트의 중심점에 대해 자동 스위치(14)보다 수동 스위치(10)에 더 가까운 위치에 조작점(P_s)이 설정되며, 노브(19)는 조작점(P_s)에서 조작력을 푸셔(16)로 전달한다.

수동 스위치(10)와 자동 스위치(14)가 오프 상태일 때 노브(19)가 도 1에서 화살표 방향으로 조작되는 경우, 조작력은 노브(19)의 조작부(21)를 통해 푸셔(16)로 전달되고, 따라서 푸셔의 수동 가압부(17) 및 자동 가압부(18)는 수동 스위치(10) 및 자동 스위치(14)를 가압한다. 다음으로, 수동 스위치(10)의 스커트부(9)는 탄성 변형되고, 따라서 접점부(8)는 고정 수동 접점(2)과 접촉하게 되어, 수동 스위치(10)를 우선적으로 턴 온한다. 그 이후, 수동 스위치(10)가 온 상태를 유지하면서, 자동 스위치(14)의 스커트부(13)는 탄성 변형되고, 따라서 접점부(12)는 고정 자동 접점(3)과 접촉하게 되어, 수동 스위치(10)에 연속하여 자동 스위치(14)를 턴 온한다.

도 2는 수동 스위치(10)와 자동 스위치(14)가 오프 상태인 경우의 수동 스위치(10), 자동 스위치(14) 및 푸셔(16) 사이의 관계를 도시한다. 수동 스위치(10) 및 자동 스위치(14)가 오프 상태에서 푸셔(16)의 조작점(P_s)에 조작력(F_s)이 가해지는 경우, 푸셔(16)가 조작점(P_s)에 대해 시계방향으로 회동하는 것에 대한 조건은 아래와 같은 수식으로 나타낸다.

L_ms ? F_s > L_mo?F_o ........(1)

F_m + F_o = F_s ..............(2)

여기서, F_s는 노브(19)로부터 푸셔(16)에 대해 가해지는 조작력을 표시하고, L_ms는 푸셔(16)의 조작점(P_s)으로부터 수동 스위치(10)의 조작점(P_m)까지의 간격을 나타내고, L_mo는 수동 스위치(10)의 조작점(P_m)으로부터 자동 스위치(14)의 조작점(P_o)까지의 간격을 나타낸다.

수식(3)은 수식(2)를 수식(1)에 대입하여 얻어진다. 수식(3)은 푸셔(16)가 노브(19)의 조작과 결부하여 도 2에서 시계방향으로 회동하는 조건 즉, 자동 스위치(14)가 수동 스위치(10)에 우선하여 조작되는 조건을 수식으로 나타낸다. 수식(4)는 수식(3)을 변경함에 의해 얻어지고, 'L_ms/L_mo'와 'F_m/F_o' 사이의 관계를 나타낸다.

L_ms / L_mo > F_o / (F_m + F_o) ...............(3)

F_m / F_o > {1 / (L_ms / L_mo)} - 1 .........(4)

도 3은 수식(4)의 그래프이다. 도 3에서, 사선 부분은 불량 영역으로서 자동 스위치(14)가 우선적으로 턴 온되고, 비사선 부분은 정상 영역으로서 수동 스위치(10)가 우선적으로 턴 온된다. 즉, 'L_ms/L_mo'가 '0.5'보다 작도록 설정될 때, 'F_m/F_o' 가 '1'보다 크도록 설정된다면, 수동 스위치(10)는 우선적으로 턴 온되며, 따라서 자동 스위치(14)가 우선적으로 턴 온되는 불량 조작이 발생하지 않는다.

도 4는 수동 스위치(10)가 단독으로 온 상태를 유지하는 경우의 푸셔(16)와 노브(19) 사이의 관계를 나타내고, 수식(5)은 수동 스위치(10)가 단독으로 온 상태를 유지하는 경우의 푸셔(16)와 노브(19) 사이의 힘의 균형을 나타낸다. 수식(5)은 마찰의 영향을 고려하지 않고 추출되었으며, 마찰의 영향을 고려한 경우에는, 수식(6)이 얻어진다. 'F_s = 5.8 N' ?'θ=9.86°'?'△H = O.87 mm'?'L = 15.77mm'?'μ=O.1'?'F = 8.52 N'과 같은 특정 값을 수식(6)에 대입하는 경우, 'F_s=23.1604'를 얻을 수 있다.

L_s?F_s?cosθ = F?L ....................(5)

L_s?F_s?cosθ + △H?μ?F_s = F?L ......(6)

여기서, Ls는 노브(19)의 회동 중심으로부터 조작점(P_s)까지의 간격을 나타내고, F는 노브(19)에 대해 직접 가해지는 조작력을 나타내고, L은 노브(19)에 직접 가해지는 조작력의 조작점으로부터 노브(19)의 회동 중심까지의 간격을 나타내고, △H는 푸셔(16)의 수직 변위를 나타내고, μ는 마찰 계수를 나타낸다.

수식(7)은 수동 스위치(10)가 단독으로 온 상태를 유지하는 경우의 자동 스위치(14)와 푸셔(16) 사이의 힘의 균형을 나타낸다. 수식(7)은 마찰의 영향을 고려하지 않고 추출된 것이며, 마찰의 영향을 고려한 경우에는, 수식(8)이 얻어진다. 수식(9)는 수식(8)을 변형함에 의해 얻어지며, 수식(9)에 'L_ms = 7.03mm' 및 'μ=O.1'와 같은 특정 값을 입력하면, 수식(10)이 얻어진다.

F_s?L_ms = F_o?L_mo ...................(7)

F_s?(L_ms - H?μ) = F_o?L_mo ...................(8)

F_s = F_o?L_mo／(L_ms－H?μ) ...................(9)

F_s = F_o?L_mo／(7.03－O.1?H) ...................(10)

여기서, H는 푸셔(16)의 높이를 나타낸다.

'F_s = 23.1604'가 수식(10)에 대입되는 경우, 수식(11)이 얻어지고, 수식(11)은 수식(12)로 변경될 수 있다.

23.1604 = F_o?L_mo／(7.03 － O.1?H)…(11)

F_o = - 2.316?H／L_mo + 162.82／L_mo?…(12)

도 5a는 도 5b에서 특정 값을 수식(12)에 대입하여 얻어지는 그래프이다. 도 5a에서, 수동 스위치(10)와 자동 스위치(14) 사이의 간격(L_mo) 대 푸셔(16)의 높이의 비 'H/L_mo' 가 자동 스위치(14)의 접점 하중(F_m)에 대해 표시된다. 도면으로부터 'H/L_mo'가 증가함에 따라 접점 하중(F_m)이 감소하며, 굵은 실선으로 나타낸 것처럼 'H/L_mo'가 '0.9'로 설정된 경우 자동 스위치(14)의 자기 유지력(F_o)(접점 하중)은 목표치 보다 적은 값을 기록한다. 한편, 상술한 특정 값들은 자동 스위치(14)를 턴 온하기 위한 목표 조작력(F)을 '8.52N'으로 설정한 조건에서 추출된다.

실시예에 따르면, 이하의 효과가 얻어질 수 있다.

푸셔(16)의 높이(H)가 수동 스위치(10)이 조작점(P_m)과 자동 스위치(14)의 조작점(P_o) 사이의 간격(L_mo)의 '0.9배' 또는 그 이상이 되도록 설정되므로, 푸 셔(16)는 수직이 긴 형상을 갖는다. 그러므로, 노브(19)의 조작력(F)은 자동 스위치(10)가 가압되어 턴 온하는 경우의 마찰에 영향을 받으며, 결과적으로 작은 자기 유지력(F_o)을 가지는 자동 스위치(14)를 이용하더라도 수동 스위치(10) 및 자동 스위치(14)는 가압되어 순차적으로 턴 온 될 수 있다.

수동 스위치(10)의 자기 유지력(F_m)은 상대적으로 큰 값을 가지도록 설정되며, 자동 스위치(14)의 자기 유지력(F_o)은 상대적으로 작은 값을 가지도록 설정된다. 다음으로, 푸셔(16)의 조작점(P_s)과 수동 스위치(10)의 조작점(P_m) 사이의 간격은 푸셔(16)의 조작점(P_s)와 자동 스위치(14)이 조작점(P_o) 사이의 간격보다 짧도록 설정된다. 그러므로, 수동 스위치(10)를 가압하여 턴 온하는 조작력을 강화하고, 자동 스위치(14)를 가압하여 턴 온하는 조작력을 약화시키는 것이 가능하여, 결과적으로 수동 스위치(10) 및 자동 스위치(14) 모두는 적절한 조작력으로 조작될 수 있다.

실시예에 따르면, 가동 수동 접점(7) 및 가동 자동 접점(11)이 도전성 고무로 제조되지만, 가동 수동 접점(7) 및 가동 자동 접점(11)은 이에 국한되지 않으며, 비도전성 고무로도 제조될 수 있다. 이러한 경우, 가동 수동 접점(7)의 접점부(8) 및 가동 자동 접점(11)의 접점부(12)에 대해 도전성 가동 도전체를 실장하는 것이 가능하다.

Claims

스위치 장치로서,

제1 자기 유지력(self-holding force)에 대항하여 가압되어 온 상태가 되는 가압형 수동 스위치;

상기 제1 자기 유지력보다 작게 설정된 제2 자기 유지력에 대항하여 가압되어 온 상태가 되는 가압형 자동 스위치;

상기 수동 스위치의 조작이 온 상태에 있는 경우에는 상기 수동 스위치가 온 상태를 유지하는 동안 차량의 파워 윈도우를 움직이도록 조작하는 수동 신호를 출력하고, 상기 자동 스위치의 조작이 온 상태에 있는 경우에는 상기 파워 윈도우가 허용 가능한 위치까지 움직이도록 조작하는 자동 신호를 출력하는 기판 스위치;

사용자에 의해 조작될 수 있는 노브; 및

상기 노브로부터 가해지는 조작력에 의해 상기 수동 스위치와 상기 자동 스위치를 순서대로 가압하는 푸셔

를 포함하며, 상기 푸셔의 높이는 상기 푸셔로부터 상기 수동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점과 상기 푸셔로부터 상기 자동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점 사이의 간격의 0.9배 이상이 되도록 설정되고,

상기 가압형 수동 스위치의 가동 접점은 제1 접점부 및 제1 스커트부를 가지며,

상기 가압형 자동 스위치의 가동 접점은 제2 접점부 및 제2 스커트부를 가지고,

상기 제2 스커트부는 상기 제1 스커트부보다 가늘며,

상기 가압형 수동 스위치의 상기 제1 자기 유지력과 상기 가압형 자동 스위치의 상기 제2 자기 유지력은, 상기 가압형 수동 스위치와 상기 가압형 자동 스위치의 상기 스커트부들 각각의 두께에 의해 결정되는, 스위치 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 노브는 상기 푸셔로부터 상기 수동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점과 상기 푸셔로부터 상기 자동 스위치에 대해 가해지는 가압력의 조작점을 연결하는 세그먼트의 중심점에 대해 상기 수동 스위치측에 더 가까운 위치에서, 상기 푸셔에 조작력을 전달하는, 스위치 장치.