KR101189026B1 - 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치에 관한 것으로, 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 스위치로서의 기능을 수행함과 동시에 일반적인 누름 조작 버튼의 기능을 아울러 수행할 수 있도록 구성함으로써, 더욱 다양한 기능을 통합하여 수행할 수 있고, 조명 램프를 내부에 구비하여 조작 노브의 조작에 따라 조명 램프의 조명광이 외부로 출사되도록 구성함으로써, 조작 노브의 조작 상태를 사용자에게 시각적으로 용이하게 인식시킬 수 있고, 특히 조명 램프 동작을 클러스터와 연계하여 동작하도록 함으로써, 특정 에러 또는 경고 표시 상태를 시각적으로 사용자에게 더욱 용이하게 인식시킬 수 있어 더욱 편리하고 안전한 주행 조건을 제공하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치를 제공한다.

Description

스티어링 휠 햅틱 스위치 장치{Haptic Switch Mounted on Steering Wheel}

본 발명은 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 스위치로서의 기능을 수행함과 동시에 일반적인 누름 조작 버튼의 기능을 아울러 수행할 수 있도록 구성함으로써, 더욱 다양한 기능을 통합하여 수행할 수 있고, 조명 램프를 내부에 구비하여 조작 노브의 조작에 따라 조명 램프의 조명광이 외부로 출사되도록 구성함으로써, 조작 노브의 조작 상태를 사용자에게 시각적으로 용이하게 인식시킬 수 있고, 특히 조명 램프 동작을 클러스터와 연계하여 동작하도록 함으로써, 특정 에러 또는 경고 표시 상태를 시각적으로 사용자에게 더욱 용이하게 인식시킬 수 있어 더욱 편리하고 안전한 주행 조건을 제공하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치에 관한 것이다.

햅틱스(Haptics)는 촉각을 통하여 사용자에게 정보를 전달하기 위한 연구 분야의 하나이다. 대부분의 정보 전달은 시각 또는 청각을 통하여 이루어졌으나 컴퓨터 인터페이스 혹은 가상 환경의 발전에 따라 또 다른 감각 정보에 대한 사용자의 니즈 증대로 인하여 햅틱스에 대한 연구가 급속히 이루어지고 있으며, 통상적인 햅틱 장치의 적용 범위는 시뮬레이터를 넘어 핸드폰에 적용되는 등 급속하게 확장되고 있다.

한편, 자동차에는 운전자 내지 탑승자의 안락한 주행을 가능하게 하는 다양한 편의 시설이 부가되고 있다. 이러한 편의 시설은 주행 편의성을 제공함과 동시에 운전자의 주행 집중력을 감소시켜 안전 운행을 저해한다는 큰 문제점이 수반되고 있다. 이에 따라 다양한 스위치 장치들이 자동차의 스티어링 휠에 집약되고 있는데, 자동차에 장착되는 장치들의 개수가 증가함에 따라 스티어링 휠에 장착되는 스위치류들도 증가하여 사용자가 스위치를 조작하기 위하여 자동차의 스티어링 휠에 주의력이 분산되는 모순을 유발한다. 이에 스위치류의 통합 및 주행 안전을 확보할 수 있고 신속한 조작 및 조작 여부의 감각적 인지를 가능하게 하는 구조의 스위치에 대한 필요성이 대두되었다.

이러한 필요성에 따라 최근에는 스티어링 휠에 장착되는 스위치에 대해 햅틱 시스템을 이용한 햅틱 스위치 장치를 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 햅틱 스위치 장치는 사용자가 스위치 장치를 조작함에 따라 사용자에게 힘 또는 운동 등의 햅틱 피드백을 제공하여 사용자로 하여금 직관적인 조작이 가능하도록 구성되는데, 아직까지 매우 단순한 구조의 초보적인 수준으로, 특히 컴팩트한 구조가 더욱 요구되는 스티어링 휠 스위치 장치로는 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 스위치로서의 기능을 수행함과 동시에 일반적인 누름 조작 버튼의 기능을 아울러 수행할 수 있도록 구성함으로써, 더욱 다양한 기능을 통합하여 수행할 수 있는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내부에 조명 램프를 구비하여 조작 노브의 조작에 따라 조명 램프의 조명광이 외부로 출사되도록 구성함으로써, 조작 노브의 조작 상태를 사용자에게 시각적으로 용이하게 인식시킬 수 있고, 특히 조명 램프 동작을 클러스터와 연계하여 동작하도록 함으로써, 특정 에러 또는 경고 표시 상태를 시각적으로 사용자에게 더욱 용이하게 인식시킬 수 있어 더욱 편리하고 안전한 주행 조건을 제공하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 메인 케이스; 회전 조작 및 누름 조작이 가능하도록 상기 메인 케이스 상부에 배치되는 조작 노브 유닛; 상기 메인 케이스 내부에 배치되어 상기 조작 노브 유닛에 햅틱 피드백을 전달하도록 상기 조작 노브 유닛과 결합되는 햅틱 구동부; 상기 조작 노브 유닛의 누름 조작에 따라 상하 방향으로 가동되는 가동 접점 유닛; 및 상기 가동 접점 유닛의 가동 상태를 감지하여 신호를 생성하는 센싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치를 제공한다.

이때, 상기 조작 노브 유닛은 적어도 일부가 빛이 투과할 수 있는 재질로 형성되며 상기 햅틱 구동부와 결합되어 회전 조작 및 누름 조작되는 조작 노브; 상기 조작 노브의 하부에 배치되도록 상기 메인 케이스에 고정 장착되는 조명 PCB 기판; 및 상기 조작 노브를 통해 조명광이 외부로 출사되도록 상기 조명 PCB 기판에 장착되는 조명 램프를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 조작 노브는 빛이 투과할 수 있는 재질로 형성되며 중심부에 관통홀이 형성되는 회전 노브와, 상기 회전 노브와 일체로 회전하도록 상기 회전 노브의 관통홀에 삽입 결합되며 불투명 재질로 형성되는 중심 노브로 분리 형성되고, 상기 중심 노브가 상기 햅틱 구동부와 결합되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 조작 노브와 상기 조명 램프 사이에는 조명광이 통과할 수 있도록 라이팅 가이드가 배치되며, 상기 라이팅 가이드의 상단면 중심부에는 상기 라이팅 가이드로 입사된 상기 조명 램프의 상향 조명광을 수평 방향으로 반사시킬 수 있도록 경사면을 갖는 함몰된 형태의 반사홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 라이팅 가이드의 하단면에는 상기 조명 램프의 상단면에 인접하게 하향 돌출되는 가이드 리브가 형성될 수 있다.

또한, 상기 라이팅 가이드에는 수평 방향으로 진행하는 조명광이 상향으로 방향 전환될 수 있도록 하단면에 다수개의 반사 돌기가 형성될 수 있다.

또한, 상기 라이팅 가이드의 상면에는 상기 라이팅 가이드를 통과하는 상향 조명광이 확산될 수 있도록 확산 시트가 장착될 수 있다.

한편, 상기 조명 램프는 상기 조작 노브의 조작에 따라 다른 색상의 조명광을 생성하도록 별도의 제어부를 통해 제어될 수 있다.

또한, 상기 조명 램프는 차량 클러스터에 표시되는 특정 에러 또는 경고 표시와 연동하여 동작하도록 상기 제어부를 통해 제어될 수 있다.

또한, 상기 햅틱 구동부는 상기 차량 클러스터에 표시되는 특정 에러 또는 경고 표시와 연동하여 동작하도록 상기 제어부를 통해 제어될 수 있다.

또한, 상기 조작 노브는 다수개 방향으로 누름 조작 가능하도록 장착되고, 상기 조명 램프는 상기 조작 노브의 누름 조작 방향의 개수에 상응하도록 다수개 구비되며, 상기 조작 노브의 누름 조작 방향에 따라 각각 대응되는 조명 램프가 동작하도록 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.

한편, 상기 조작 노브 유닛은 전후좌우 4방향 누름 조작과 중심부 누름 조작이 가능하도록 장착될 수 있다.

이때, 상기 가동 접점 유닛은 상기 메인 케이스의 내부에 상하 이동 가능하게 장착되는 힌지 플레이트; 상기 힌지 플레이트에 제 1 힌지축을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되는 무빙 블록; 상기 햅틱 구동부와 일체로 이동하도록 결합되며, 상기 무빙 블록에 상기 제 1 힌지축과 직각 방향인 제 2 힌지축을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되는 고정 커버; 및 상기 무빙 블록 및 고정 커버의 제 1 및 제 2 힌지축을 중심으로 한 회전 이동에 연동하여 상하 방향으로 이동하도록 상기 무빙 블록 및 고정 커버에 각각 결합되는 플런저를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 힌지 플레이트에는 일측면에 요철부가 형성되는 가이드 돌기가 하향 돌출되게 형성되고, 상기 플런저에는 상기 요철부에 맞물림되도록 걸림 돌기가 형성될 수 있다.

한편, 상기 센싱 유닛은 상기 가동 접점 유닛의 하부에 배치되는 메인 PCB 기판; 및 상기 플런저의 하부에 각각 배치되어 상기 플런저의 상하 이동을 감지하도록 상기 메인 PCB 기판에 장착되는 감지 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 스위치로서의 기능을 수행함과 동시에 일반적인 누름 조작 버튼의 기능을 아울러 수행할 수 있도록 구성함으로써, 더욱 다양한 기능을 통합하여 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 내부에 조명 램프를 구비하여 조작 노브의 조작에 따라 조명 램프의 조명광이 외부로 출사되도록 구성함으로써, 조작 노브의 조작 상태를 사용자에게 시각적으로 용이하게 인식시킬 수 있고, 특히 조명 램프 동작을 클러스터와 연계하여 동작하도록 함으로써, 특정 에러 또는 경고 표시 상태를 시각적으로 사용자에게 더욱 용이하게 인식시킬 수 있어 편리하고 안전한 주행 조건을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 구동부의 동작을 클러스터와 연계하여 동작하도록 구성함으로써, 특정 에러 또는 경고 표시 상태를 촉각적으로 사용자에게 인식시킬 수 있어 더욱 안전한 주행 조건을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 장착 형태를 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 전체 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 조작 노브 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 조작 노브 유닛의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 동작 상태를 개념적으로 도시한 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 장착 형태를 예시적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 전체 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치는 사용자의 스위치 조작에 따라 사용자에게 촉각을 통한 햅틱 피드백을 제공할 수 있는 스위치 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 스티어링 휠(10)에 다른 조작 스위치(20)와 함께 장착될 수 있다. 또한, 일반적인 로터리 다이얼과 같은 방식의 회전 조작이 가능할 뿐만 아니라 일반적인 누름 버튼 장치와 같은 방식의 누름 조작이 가능하고, 누름 조작에 따라 조명광을 생성할 수 있도록 구성된다. 이러한 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치는 본 발명의 일 실시예에 따라 메인 케이스(600), 조작 노브 유닛(100), 햅틱 구동부(300), 가동 접점 유닛(400) 및 센싱 유닛(500)을 포함하여 구성된다.

메인 케이스(600)는 내부에 다른 구성 부품들이 수용될 수 있도록 중공 형태로 형성되며, 조작 노브 유닛(100)의 원활한 회전 조작을 위해 중공 원통 형상으로 형성되어 상단면에 관통홀(610)이 형성되도록 구성될 수 있다. 메인 케이스(600)의 내부에는 후술하는 가동 접점 유닛(400)의 힌지 플레이트(410)가 고정 장착될 수 있도록 지지 플레이트(620)가 내주면 원주 둘레를 따라 돌출되게 형성될 수 있다. 이때, 지지 플레이트(620)에는 힌지 플레이트(410)가 일정 구간 상하 이동할 수 있도록 힌지 플레이트(410)를 탄성 지지하는 탄성 스프링(S)이 장착될 수 있다.

조작 노브 유닛(100)은 회전 조작 및 누름 조작이 가능하도록 메인 케이스(600) 상부에 배치된다. 회전 조작은 로터리 다이얼과 같은 방식으로 수직 방향의 축을 중심으로 회전하는 방식으로 수행되며, 누름 조작은 누름 버튼과 방식으로 하향 가압하는 방식으로 수행되는데, 이때, 누름 조작은 예를 들면, 전후 좌우 4방향 및 중심부에 대해 가압할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 조작 노브 유닛(100)은 본 발명의 일 실시예에 따라 조명광을 생성하여 외부로 출사시킬 수 있도록 형성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. 한편, 조작 노브 유닛(100)의 하부에는 도 2에 도시된 바와 같이 조작 노브 유닛(100)의 회전 조작시에 조작 노브 유닛(100)과 일체로 회전하는 하우징 풀리(200)가 장착되며, 하우징 풀리(200)에는 벨트(210)가 별도의 엔코더(220)와 연결되도록 권취된다. 따라서, 조작 노브 유닛(100)은 하우징 풀리(200) 및 벨트(210)와 연결된 엔코더(220)를 통해 회전 위치가 감지되고, 이러한 회전 위치에 따라 별도의 제어부(미도시)를 통해 햅틱 구동부(300)가 작동하며 조작 노브 유닛(100)에 햅틱 피드백을 전달한다. 이러한 햅틱 피드백 전달과 관련된 구성은 일반적인 햅틱 스위치 장치에서 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 다양하게 설계 변경될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

햅틱 구동부(300)는 메인 케이스(600) 내부에 배치되어 조작 노브 유닛(100)에 햅틱 피드백을 전달하도록 조작 노브 유닛(100)과 결합된다. 햅틱 피드백은 디텐트(detent), 반동(spring), 방벽(barrier) 등의 기능으로 수행될 수 있으며, 이러한 햅틱 피드백은 주로 조작 노브 유닛(100)의 회전 조작에 대한 햅틱 피드백으로 나타날 수 있다. 따라서, 햅틱 구동부(300)는 조작 노브 유닛(100)을 회전 조작에 대응하여 조작 노브 유닛(100)에 회전 방식의 햅틱 피드백 기능을 전달할 수 있도록 소형 전기 모터로 구성되는 것이 바람직하며, 이와 같이 모터로 구성된 햅틱 구동부(300)의 회전축(310)에 조작 노브 유닛(100)이 결합되어 일체로 회전할 수 있도록 구성된다.

가동 접점 유닛(400)은 조작 노브 유닛(100)의 누름 조작에 따라 메인 케이스(600) 내부에서 상하 방향으로 가동되도록 구성되며, 센싱 유닛(500)은 이러한 가동 접점 유닛(400)의 하부에 위치하여 가동 접점 유닛(400)의 가동 상태를 감지하고 가동 상태에 따라 서로 다른 신호를 생성하도록 구성된다. 이때, 조작 노브 유닛(100)은 전술한 바와 같이 다수개 방향으로 누름 조작 가능하게 구성될 수 있으며, 예를 들면, 전후좌우 4방향 및 중심부를 포함한 5가지 형태의 누름 조작이 가능하게 구성될 수 있다. 따라서, 가동 접점 유닛(400) 및 센싱 유닛(500)은 이러한 누름 조작 방식에 상응하게 구성되는 것이 바람직하다.

좀 더 자세히 살펴보면, 가동 접점 유닛(400)은 메인 케이스(600)의 내부에 상하 이동 가능하게 장착되는 힌지 플레이트(410)와, 힌지 플레이트(410)에 제 1 힌지축(X1)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되는 무빙 블록(420)과, 햅틱 구동부(300)와 일체로 이동하도록 결합되며 제 1 힌지축(X1)과 직각 방향인 제 2 힌지축(X2)을 중심으로 회전할 수 있도록 무빙 블록(420)에 장착되는 고정 커버(430)와, 무빙 블록(420) 및 고정 커버(430)의 제 1 힌지축(X1) 및 제 2 힌지축(X2)을 중심으로 한 회전 이동에 연동하여 상하 방향으로 이동하도록 무빙 블록(420) 및 고정 커버(430)에 각각 결합되는 플런저(440)를 포함하여 구성된다.

즉, 힌지 플레이트(410)에는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 힌지축(X1) 방향으로 제 1 힌지홀(411)가 형성되며, 무빙 블록(420)에는 이러한 제 1 힌지홀(411)에 회전 가능하게 결합될 수 있도록 제 1 힌지 돌기(411)가 형성된다. 또한, 무빙 블록(420)에는 제 2 힌지축(X2) 방향으로 제 2 힌지홀(422)이 형성되며, 고정 커버(430)에는 이러한 제 2 힌지홀(422)에 회전 가능하게 결합될 수 있도록 제 2 힌지 돌기(431)가 형성된다. 이때, 고정 커버(430)는 햅틱 구동부(300)를 메인 케이스(600) 내부에 고정 장착시키기 위한 구성으로, 햅틱 구동부(300)의 외주면을 감싸며 햅틱 구동부(300)와 결합하는 방식으로 형성되어 햅틱 구동부(300)와 일체로 이동하도록 구성될 수 있다.

한편, 무빙 블록(420)에는 제 2 힌지축(X2) 방향을 따라 양측단에 플런저(440)와 결합될 수 있는 플런저 결합부(422)가 형성되고, 마찬가지로 고정 커버(430)에는 제 1 힌지축(X1) 방향을 따라 플런저(440)와 결합될 수 있는 플런저 결합부(432)가 형성된다. 플런저(440)는 상하 방향으로 길게 형성되는데, 일측단이 무빙 블록(420) 및 고정 커버(430)의 플런저 결합부(422,432)에 각각 결합된다.

이때, 제 1 힌지축(X1) 및 제 2 힌지축(X2)은 각각 조작 노브 유닛(100)의 누름 조작 방향과 대응되게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 조작 노브 유닛(100)이 전후좌우 4방향으로 누름 조작 가능하게 형성되는 경우, 제 1 힌지축(X1)은 전후 방향 누름 조작에 대한 힌지축이 될 수 있도록 형성되고, 제 2 힌지축(X2)은 좌우 방향 누름 조작에 대한 힌지축이 될 수 있도록 형성된다.

이러한 구조에 따라 조작 노브 유닛(100)이 전후 방향으로 누름 조작되면, 무빙 블록(420)이 제 1 힌지축(X1)을 중심으로 누름 조작 방향으로 일정 구간 회전하게 된다. 이때, 고정 커버(430) 또한 무빙 블록(420)과 함께 제 1 힌지축(X1)을 중심으로 회전하게 된다. 이와 같이 무빙 블록(420)이 회전하게 되면, 무빙 블록(420)의 플런저 결합부(422)에 결합된 플런저(440)가 상하 이동하게 되며, 센싱 유닛(500)은 이러한 플런저(440)의 이동을 감지하여 해당 누름 조작에 해당하는 동작이 수행되도록 신호를 생성한다. 마찬가지로, 조작 노브 유닛(100)이 좌우 방향으로 누름 조작되면, 무빙 블록(420)은 고정된 상태에서 고정 커버(430)가 제 2 힌지축(X2)을 중심으로 누름 조작 방향으로 일정 구간 회전하게 된다. 이와 같이 고정 커버(430)가 회전하게 되면, 고정 커버(430)의 플런저 결합부(432)에 결합된 플런저(440)가 상하 이동하게 되며, 센싱 유닛(500)은 마찬가지로 이러한 플런저(440)의 이동을 감지하여 해당 누름 조작에 해당하는 동작이 수행되도록 신호를 생성한다.

이때, 각 플런저 결합부(422,432)와 힌지 플레이트(410) 사이에는 별도의 탄성 스프링(S)이 장착되고, 플런저(440)는 각각의 탄성 스프링(S)에 삽입된 상태로 각각의 플런저 결합부(422,432)에 결합되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따라 조작 노브 유닛(100)의 누름 조작된 이후 탄성 스프링(S)의 탄성력에 의해 원활하게 다시 상향 탄성 복귀될 수 있다.

또한, 힌지 플레이트(410)에는 각 플런저(440)의 위치에 대응하여 하향 돌출되는 가이드 돌기(412)가 형성되고, 가이드 돌기(412)에는 일측면에 오목한 홈 형태의 요철부(413)가 형성되며, 각 플런저(440)에는 요철부(413)에 맞물림되도록 걸림 돌기(441)가 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라 조작 노브 유닛(100)의 누름 조작시 상하 이동하는 플런저(440)의 걸림 돌기(441)가 요철부(413)에 맞물림되며 사용자에게 진동 조작감을 제공할 수 있다.

한편, 힌지 플레이트(410)는 전술한 바와 같이 메인 케이스(600)의 지지 플레이트(620)에 고정 장착되며, 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 탄성 스프링(S)에 의해 탄성 범위내에서 일정 구간 상하 이동할 수 있도록 구성된다. 따라서, 조작 노브 유닛(100)의 중심부를 누름 조작하게 되면, 힌지 플레이트(410)가 하향 이동하게 되고, 이에 따라 힌지 플레이트(410)에 결합된 무빙 블록(420) 및 고정 커버(430)가 일체로 하향 이동하게 되므로, 무빙 블록(420) 및 고정 커버(430)의 플런저 결합부(422,432)에 각각 결합되는 플런저(440)가 동시에 하향 이동하게 된다. 이와 같이 모든 플런저(440)가 동시에 하향 이동하게 되면, 센싱 유닛(500)은 이러한 플런저(440)의 이동을 감지하여 해당 누름 조작에 대한 신호를 생성하게 된다.

이와 같이 다양한 형태의 누름 조작에 따른 가동 접점 유닛(400)의 가동 상태를 감지하는 센싱 유닛(500)은 가동 접점 유닛(400)의 하부에 배치되는 메인 PCB 기판(510)과, 각 플런저(440)의 하부에 각각 배치되어 플런저(440)의 상하 이동을 감지하도록 메인 PCB 기판(510)에 장착되는 감지 센서(520)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 감지 센서(520)는 비접촉 방식의 광센서가 적용될 수 있으나, 압력 센서와 같이 접촉식 센서 등 다양한 방식으로 적용될 수 있으며, 이외에도 별도의 스위치 단자가 적용될 수도 있는 등 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다.

이러한 센싱 유닛(500)은 각 방향의 누름 조작에 대한 각 플런저(440)의 개별적인 상하 이동을 감지할 수 있고, 이에 따라 각 방향의 누름 조작에 대한 서로 다른 신호를 생성하여 별도의 제어부로 신호를 전송함으로써, 각각 서로 다른 기능이 수행되도록 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 조작 노브 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 조작 노브 유닛의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치의 동작 상태를 개념적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조작 노브 유닛(100)은 전술한 바와 같이 회전 조작 및 누름 조작이 가능하며, 누름 조작에 따라 조명광을 생성할 수 있도록 구성되는데, 본 발명의 일 실시예에 따라 조작 노브(101)와, 조명 PCB 기판(140)과, 조명 램프(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

조작 노브(101)는 적어도 일부가 빛이 투과할 수 있는 재질로 형성되며 햅틱 구동부(300)와 결합되어 회전 조작 및 누름 조작되도록 형성되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 빛이 투과할 수 있는 재질로 형성되어 중심부에 관통홀(111)이 형성되는 회전 노브(110)와, 회전 노브(110)와 일체로 회전하도록 회전 노브(110)의 관통홀(111)에 삽입 결합되는 불투명 재질의 중심 노브(120)로 분리 형성될 수 있다. 이때, 중심 노브(120)의 하단부에는 햅틱 구동부(300)와 결합될 수 있도록 결합홈(122)이 형성될 수 있다.

조명 PCB 기판(140)은 조작 노브(101)의 하부에 배치되도록 메인 케이스(600)에 고정 장착되며, 이러한 조명 PCB 기판(140)에 조명 램프(150)가 장착되어 조작 노브(101)를 통해 조명 램프(150)의 조명광이 외부로 출사되도록 구성된다.

이때, 조명 램프(150)는 조작 노브 유닛(100)의 누름 조작 방향에 대응하여 다수개 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 바와 같이 조작 노브 유닛(100)이 전후좌우 방향으로 누름 조작 가능하도록 구성된 경우, 조명 램프(150) 또한 이러한 누름 조작 방향에 대응하여 4개 장착될 수 있으며, 각 방향의 누름 조작시 각각 대응되는 조명 램프(150)가 동작하도록 구성될 수 있다.

한편, 조작 노브(101)와 조명 램프(150) 사이에는 조명광이 통과할 수 있도록 라이팅 가이드(130)가 배치되며, 라이팅 가이드(130)의 상단면 중심부에는 라이팅 가이드(130)로 입사된 조명 램프(150)의 상향 조명광을 수평 방향으로 반사시킬 수 있도록 경사면을 갖는 함몰된 형태의 반사홈(131)이 형성될 수 있다. 이때, 조명 램프(150)는 조명광이 수직한 방향으로 진행하여 반사홈(131)에 의해 수평 방향으로 반사될 수 있도록 반사홈(131)의 연직 하부에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 라이팅 가이드(130)의 중심부에는 햅틱 구동부(300)의 회전축(310)이 관통하며 중심 노브(120)와 결합될 수 있도록 관통홀(133)이 형성되며, 라이팅 가이드(130)의 하단면에는 도 6에 도시된 바와 같이 조명 램프(150)의 상단면에 인접하게 하향 돌출되는 가이드 리브(134)가 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 라이팅 가이드(130)의 하단면에는 수평 방향으로 진행하는 조명광이 상향으로 방향 전환될 수 있도록 다수개의 반사 돌기(132)가 형성될 수 있고, 라이팅 가이드(130)의 상단면에는 라이팅 가이드(130)를 통과하는 상향 조명광이 확산될 수 있도록 확산 시트(160)가 장착될 수 있다.

이러한 구조에 따라 조명 램프(150)에서 발광된 조명광은 도 6에 도시된 바와 같이 가이드 리브(134)를 통해 수직 방향으로 라이팅 가이드(130)로 입사되고, 이후 반사홈(131)에 의해 수평 방향으로 반사되어 진행되며, 다시 다수개의 반사 돌기(132)에 의해 수직 방향으로 반사되어 상향 진행하게 된다. 이러한 조명광은 라이팅 가이드(130)의 상단면에 위치한 확산 시트(160)를 통과하며 조작 노브(101)의 회전 노브(110)를 통해 외부로 출사된다.

이와 같이 구성된 조작 노브 유닛(100)은 조작 노브(101)의 조작에 따라 조명 램프(150)의 동작 상태가 변경되도록 제어부(40)에 의해 제어됨으로써, 사용자에게 조작 노브(101)의 조작 상태를 용이하게 인식시켜 주는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이 조작 노브(101)의 누름 조작 방향 개수에 상응하도록 조명 램프(150)가 다수개 배치되어 각 누름 조작 방향에 따라 각각 대응되는 조명 램프(150)가 동작하도록 제어부(40)를 통해 제어되거나 또는 조작 노브(101)의 회전 조작 또는 누름 조작에 따라 각 선택 모드에서 조명 램프(150)가 서로 다른 색상의 조명광을 생성하도록 제어부(40)를 통해 제어될 수도 있다.

즉, 조작 노브(101)의 조명광 출사 영역이 누름 조작 방향에 대응하여 4개 영역(100a,100b,100c,100d)으로 분리될 수 있고, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 사용자가 우측 방향으로 누름 조작을 한 경우, 이에 대응되는 조명 램프(150)만 동작하여 조작 노브(101)의 우측 출사 영역(100a)으로 조명광이 출사되는 방식으로 구성될 수 있다. 이는 다른 방향의 누름 조작의 경우에도 마찬가지 방식으로 구성된다. 한편, 이와 달리 다수개의 조명 램프(150)가 모두 동작하되, 조작 노브(101)의 회전 조작 또는 누름 조작에 따라 그 조명광의 색상이 달라지도록 구성될 수도 있다.

한편, 조작 노브 유닛(100)은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 차량 클러스터(50)에 표시되는 특정 에러 또는 경고 표시와 연동하여 조명 램프(150)가 동작하도록 제어부(40)를 통해 제어될 수 있다. 예를 들면, 클러스터(50)의 속도계가 움직일 때 속도에 따라 조명광의 색상이 변화하도록 구성되거나, 클러스터(50) 내부에 특정 에러 메시지나 경고 신호가 발생하면, 제어부(40)를 통해 조명 램프(150)가 온 상태로 동작하거나 점멸하는 방식으로 사용자에게 이러한 상태를 더욱 용이하게 알려주게 된다. 즉, 운전 중에는 클러스터(50) 내부의 경고 신호를 사용자가 쉽게 인식할 수 없기 때문에, 스티어링 휠에 장착된 햅틱 스위치 장치의 조명광을 통해 사용자에게 이러한 경고 신호를 더욱 용이하게 인식시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치는 이와 같은 조명광에 의한 표시 이외에도 햅틱 구동부(300)를 통한 햅틱 피드백을 제공하는 방식으로 사용자에게 경고 상태를 인식시키도록 구성될 수도 있다. 즉, 차량 클러스터(50)에 표시되는 특정 에러 또는 경고 표시와 연동하여 햅틱 구동부(300)가 동작하도록 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 구조에 따라, 클러스터(50) 내부에 경고 신호가 발생하면, 조명 램프(150)를 통한 시각적인 알림 기능 뿐만 아니라 햅틱 구동부(300)를 통한 촉각적인 알림 기능까지 동시에 구현할 수 있으므로, 더욱 편리하고 안전한 주행 조건을 제공할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 조작 노브 유닛 300: 햅틱 구동부
400: 가동 접점 유닛 500: 센싱 유닛
600: 메인 케이스

Claims (15)

1. 메인 케이스;
   회전 조작 및 누름 조작이 가능하도록 상기 메인 케이스 상부에 배치되는 조작 노브 유닛;
   상기 메인 케이스 내부에 배치되어 상기 조작 노브 유닛에 햅틱 피드백을 전달하도록 상기 조작 노브 유닛과 결합되는 햅틱 구동부;
   상기 조작 노브 유닛의 누름 조작에 따라 상하 방향으로 가동되는 가동 접점 유닛; 및
   상기 가동 접점 유닛의 가동 상태를 감지하여 신호를 생성하는 센싱 유닛
   을 포함하고, 상기 조작 노브 유닛은
   적어도 일부가 빛이 투과할 수 있는 재질로 형성되며 상기 햅틱 구동부와 결합되어 회전 조작 및 누름 조작되는 조작 노브;
   상기 조작 노브의 하부에 배치되도록 상기 메인 케이스에 고정 장착되는 조명 PCB 기판; 및
   상기 조작 노브를 통해 조명광이 외부로 출사되도록 상기 조명 PCB 기판에 장착되는 조명 램프
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조작 노브는
   빛이 투과할 수 있는 재질로 형성되며 중심부에 관통홀이 형성되는 회전 노브와, 상기 회전 노브와 일체로 회전하도록 상기 회전 노브의 관통홀에 삽입 결합되며 불투명 재질로 형성되는 중심 노브로 분리 형성되고, 상기 중심 노브가 상기 햅틱 구동부와 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 조작 노브와 상기 조명 램프 사이에는 조명광이 통과할 수 있도록 라이팅 가이드가 배치되며, 상기 라이팅 가이드의 상단면 중심부에는 상기 라이팅 가이드로 입사된 상기 조명 램프의 상향 조명광을 수평 방향으로 반사시킬 수 있도록 경사면을 갖는 함몰된 형태의 반사홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 라이팅 가이드의 하단면에는 상기 조명 램프의 상단면에 인접하게 하향 돌출되는 가이드 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 라이팅 가이드에는 수평 방향으로 진행하는 조명광이 상향으로 방향 전환될 수 있도록 하단면에 다수개의 반사 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 라이팅 가이드의 상면에는 상기 라이팅 가이드를 통과하는 상향 조명광이 확산될 수 있도록 확산 시트가 장착되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
8. 제 1 항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조명 램프는 상기 조작 노브의 조작에 따라 다른 색상의 조명광을 생성하도록 별도의 제어부를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
9. 제 1 항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조명 램프는 차량 클러스터에 표시되는 특정 에러 또는 경고 표시와 연동하여 동작하도록 별도의 제어부를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 햅틱 구동부는 상기 차량 클러스터에 표시되는 특정 에러 또는 경고 표시와 연동하여 동작하도록 상기 제어부를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 스위치 장치.
    
11. 제 1 항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조작 노브는 다수개 방향으로 누름 조작 가능하도록 장착되고, 상기 조명 램프는 상기 조작 노브의 누름 조작 방향의 개수에 상응하도록 다수개 구비되며, 상기 조작 노브의 누름 조작 방향에 따라 각각 대응되는 조명 램프가 동작하도록 별도의 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 스위치 장치.
    
12. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조작 노브 유닛은 전후좌우 4방향 누름 조작과 중심부 누름 조작이 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가동 접점 유닛은
    상기 메인 케이스의 내부에 상하 이동 가능하게 장착되는 힌지 플레이트;
    상기 힌지 플레이트에 제 1 힌지축을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되는 무빙 블록;
    상기 햅틱 구동부와 일체로 이동하도록 결합되며, 상기 무빙 블록에 상기 제 1 힌지축과 직각 방향인 제 2 힌지축을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되는 고정 커버; 및
    상기 무빙 블록 및 고정 커버의 제 1 및 제 2 힌지축을 중심으로 한 회전 이동에 연동하여 상하 방향으로 이동하도록 상기 무빙 블록 및 고정 커버에 각각 결합되는 플런저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 힌지 플레이트에는 일측면에 요철부가 형성되는 가이드 돌기가 하향 돌출되게 형성되고, 상기 플런저에는 상기 요철부에 맞물림되도록 걸림 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
    
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛은
    상기 가동 접점 유닛의 하부에 배치되는 메인 PCB 기판; 및
    상기 플런저의 하부에 각각 배치되어 상기 플런저의 상하 이동을 감지하도록 상기 메인 PCB 기판에 장착되는 감지 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 햅틱 스위치 장치.
    
    

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