KR101365760B1 - 계기판 인디케이터 모듈 - Google Patents

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KR101365760B1
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다니엘 시그
꼬린느 쥬비게흐-라샤
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송쎄보 에스아
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Abstract

본 발명은, 소정 각도(α)로 빛을 확산하는 광원에 연결된 광 전달 경로를 갖는 인디케이터의 이동을 제어하는 중공 출력 축과 감속 기어 세트를 갖는 회전 액추에이터를 포함하며, 상기 광 전달 경로의 외경(D)은 2.6 mm 에서 5.5 mm 사이이고, 상기 광원은 상기 중공 축 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈에 관한 것이다.
계기판, 인디케이터, 액추에이터, 중공 축

Description

계기판 인디케이터 모듈 {DASHBOARD INDICATOR MODULE}
본 발명은 계기판의 아날로그 장치 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자동차의 계기판 인디케이터 모듈에 관한 것이다. 상기 인디케이터 모듈은, 바늘(needle) 또는 포인터(pointer)로도 불리는, 인디케이터를 회전 구동시키는, 액추에이터 또는 모터, 종종 전자기적 장치로 구성된다.
일반적으로, 모듈은, 중공(hollow) 또는 광 전도체 (투명 전도체...)인 회전 축의 경로로 빛을 전송하는 전기장 발광 다이오드를 통해 종종 광학 기능을 구비한다. 상기 모듈은 일반적으로 야간 사용 조건 하에서 발광하는 인디케이터에 문제가 있을 때, 바늘이 충분히 발광하도록 한다. 따라서, 발광량은, 칸델라(Candela)/㎡ 으로 표현되며, 동일한 방향에서 광원의 표면 영역에 의해 분할되는, 주어진 방향에서 광원의 광세기인 휘도에 의해 평가될 수 있다.
그러나, 자동차 계기판의 주간 조명에 대한 요구가 증가하고 있다. 이 경우, 바늘에 지시된 휘도는 종래 기술의 모듈로 충분하지 않다. (일반적으로, 주간 조건 하에서, 사항에 따라 요구되는 휘도값은 50 에서 150 Cd/㎡ 이다.)
중공 축(hollow shaft)의 상부에 위치한 인디케이터와 결합한 중공 축 모터를 제공하는 EP00679871 특허는 공지되어 있다. 광원은, 중공 축과 가이드 베어링 내측의 전기장 발광 다이오드의 형태로 배치된다. 그러한 구성에서, 다이오드에 의해 방출된 빛의 대부분은 중공 축의 벽에서 반사되며, 흡수되고, 따라서, 인디케이터의 발광에 대해 무용하다. 상기 결과는 포인터 수준에서 휘도의 현저한 손실이다. 주간 조건 하에서, 획득된 휘도는 열악하다.
투명 축 모터를 제공하는 PCT WO00138120 출원도 공지되어 있다. 모터에 의해 구동되는 상기 투명 축과 메인 휠은, 투명 또는 광 전달 재료에 포함된 단 하나의 동일한 부분이다. 축으로 빛을 전송하는 전기장 발광 다이오드는 광 전달 경로를 향하여 배치된다. 이 모터에서, 상기 메인 휠과 축은 동일한 부분이므로, 주간 조건 하에서, 휠에서 빛이 현저히 손실되며, 인디케이터 수준에서, 획득된 조명은 열악하다.
추가로, 다이얼(dial)의 중앙에서 이동을 위한 종래의 L자 형상 대신에 다이얼 주변에서 인디케이터 바늘의 이동을 가능하게 하는 특정한 바늘 형상에 대한 요구가 증가하고 있다.
다시 이 경우에, 휘도의 현저한 감소를 유발하는 물리적 매체의 변형 및 수많은 광학 반사 표면들을 고려하면, 상기 바늘을 제조하기 위해 요구되는 다양한 부품들은 인디케이터의 적당한 휘도에 대한 장애물이다.
따라서, 종래 기술의 모듈은 주간에 사용될 때, 인디케이터의 적당한 시인성을 위한 충분한 조명 수준을 전달하는 것이 가능하지 않았다.
본 발명의 목적은, 치수(dimension)의 어떠한 변경을 요구하지 않고 주변 조명(ambient light) 하에서, 인디케이터 말단의 적당한 시인성이 가능하도록 최적화된 모듈을 제공하여 상기 단점을 개선하는 것이다.
이 목적을 위해, 본 발명은, 소정 각도(α)로 빛을 확산하는 광원에 연결된 광 전달 경로를 갖는 인디케이터의 이동을 제어하는 중공 출력 축과 감속 기어 세트를 갖는 회전 액추에이터를 포함하는 계기판 인디케이터 모듈에 관한 것으로, 상기 광 전달 경로의 외경(D)은 2.6 mm 에서 5.5 mm 사이이고, 상기 광원은 상기 중공 축 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 종류의 인디케이터에 대해 예외적인 상기 범위 값에서 상기 광 전달 경로의 직경의 선택은, 적당한 기계적 특성을 보장하면서, 바늘의 발광 에너지의 손실에 대한 해결책을 제시한다.
바람직하게, H에 의해 지시되는, 광원과 축 기저(base) 간의 거리는 축의 최적화된 조명을 보장하도록 최대
Figure 112008085661918-pct00001
에 이르도록 정의된다.
주간 조건 하에서 충분한 조명을 획득한다는 관점에서, 명확한 해결책은 축의 직경을 증가시키는 것이다. 그러나, 종래 기술의 계기판 인디케이터 모듈은 2.5 mm 이상의 외경을 갖는 광 전달 경로를 갖는 것이 가능하지 않았다. 사실, 종래 기술에서 모듈의 축 직경의 증가는 비례적인 빛의 손실(모터에 의해 구동되는 출력 휠 및/또는 중공 축의 벽에 더 많은 빛이 반사됨)을 수반한다. 마지막으로, 빛의 손실은 매우 중요하다. 바늘에서 충분한 휘도를 획득하기 위해 축의 직경을 증가시키는 것은 중요하게 고려될 수 없으며, 이것은 출력 축과 구동 휠의 축들(axes) 간의 거리 변경을 수반한다. 다음으로, 전체로써 모터의 차원은, 경제적 산업화의 목적에서, 동일한 감속 기어 세트를 배치시키는 것을 가능하게 하도록 변경되어야 한다.
유사하게, 더 나은 휘도를 얻기 위해 더 강력한 다이오드를 사용하는 것이 가능하나, 그러한 다이오드의 추가적인 비용은 종종 자동차 분야에서 고려되는 수준이 아니다. 나아가, 상기 더 강력한 다이오드는 더 강력한 전원을 요구하며, 이는 상당한 줄 에너지가 소멸하는 것을 의미하고, 이는 자동차 분야에서 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적 중 하나는, 중공 축을 수용하는 베어링의 내경에 대한 중공 축의 내경의 비율이 0.9 이상인 것을 특징으로 하며, 표준 치수와 제한된 방사 두께를 갖는 베이링을 포함하는 인디케이터 모듈을 제공하는 것이다.
바람직한 실시예에서, 광원은, 인디케이터의 광 전달 경로의 후방에 배치되는 비캡슐화된(not encapsulated) 전기장 발광 다이오드로 구성되며, 액추에이터를 제어하는 인쇄 회로 상에 직접 용접된다.
다른 실시예에서, 광원은, 인디케이터의 광 전달 경로 후방에서, 중공 축 내에 배치된 첨두 아치(ogival) 형상을 갖는 전기장 발광 다이오드로 구성된다.
바람직한 실시예에서, 상기 인디케이터는 단일 재료로 주조되는 단일 부품으로 구성되고, 액추에이터의 중공 축과 결합하기 위한 축을 형성하는 제 1 부분과, 다이얼 엣지(dial edge)의 경로를 위한 영역을 정의하는 곡선 부분으로 연장하거나 연장하지 않는, 실질적으로 수직하게 연장하는 제 2 부분을 갖는다.
따라서, 인디케이터에서 빛의 진행 중에 물리적 매체는 변형되지 않으며, 이는 빛의 손실을 유발하지 않고, 반면, 곡선 부분(curved part)은 반사 표면을 회피하도록 하여서, 빛의 손실을 제한하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 목적은, 광원으로부터 인디케이터로 최적화된 광 전달을 가능하게 하면서, 간소화되고 경제적인 인디케이터 구조를 갖는 모듈을 제공하는 것이다.
이 목적을 위해, 제 2 실시예에서, 본 발명은 단일 부품이, 2개의 연속적인 부분들의 방위를 변경하는 수준의, 경사진(sloping) 반사 영역을 갖는 인디케이터로서 사용되는 것을 특징으로 하며, 커버를 갖지 않는 인디케이터를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은, 중공 축의 내측에서 접하도록 의도된, 수직 부분 상의 숄더(shoulder)를 갖는 지시 경로를 제공하는 것이다. 따라서, LED와 인디케이터의 저부 말단 간의 최적화된 거리가 보장되며, 이는 최적화된 휘도를 보장한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조한 다음의 설명을 읽는 것에 의해 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 계기판 인디케이터 모듈에 사용되는 모터를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인디케이터 모듈을 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 인디케이터 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 1의 모터를 가지는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 인디케이터 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 바늘을 갖지 않는 인디케이터 모듈을 나타낸다.
도 7은 바늘을 갖는, 도 6에 도시된 인디케이터 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바늘의 분리도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바늘의 분리도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 유리한 실시예에 따른, 숄더를 갖는 바늘의 저부의 분리도이다.
도 11은 본 발명의 유리한 실시예에 따른 인디케이터 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 1은 본 인디케이터 모듈에 일반적으로 사용되는 제1 실시예의 액추에이터(2)를 나타낸 것이다. 액추에이터(2)는, 통상적으로 플라스틱으로 이루어지며 전자기 모터(18)를 수용하는 몸체(17)와, 감속 기어 세트(10)와, 휠 또는 상기 전자기 모터(18)에 의해 구동될 때 회전 가능한 중공 출력 축(hollow output shaft, 5)을 구비한다. 또한 액추에이터(2)는, 도 1에는 도시되지 않은 바늘(3)을 가이드하 도록 베이링으로서 사용되며, 대응하는 형상에 기인하여 중공 축(5)에 연결되는 돌출부(19)를 포함한다. 상기 액추에이터(2)는, 전기 접속 돌기(20) 및 기계적 고정 및 가이드 부재(21)를 통해 인쇄 회로(4)에 위치하여 연결된다.
도 2는 전기 액추에이터(2)와, 인디케이터 또는 바늘(3)로 구성된 계기판의 인디케이터 모듈(1)을 나타낸다. 상기 모듈(1)은 일반적으로 그것을 지지하는 인쇄 회로(4) 상에 용접되며, 상기 조립체는 자동차의 다양한 조건들(연료 인디케이터, 스피드미터, 회전 속도계...)을 지시하기 위해 자동차의 계기판에 위치하게 된다. 액추에이터(2)는 이러한 분야에서의 표준 형상 및 표준 치수를 갖는다. 모듈(1)은, 액추에이터의 중공 축과 결합하기 위한 축을 형성하는 제 1 부분(7)과, 다이얼 엣지의 경로를 위한 영역을 정의하는 곡선 부분을 통하여 실질적으로 수직하게 연장되는 제 2 부분(8)을 가지는, C-형상의 광 전도성 재료로 이루어진 바늘(3)을 구비한다. 상기 바늘은 바늘(3)의 여러 부분들의 방위 변경을 고려하여 광 손실을 제한하는 것을 가능하게 하는 단일 부품으로 형성한다.
도 3은 도 2에 도시된 모듈(1)의 내부를 더 자세하게 나타낸다. 바늘(3)은 액추에이터(2)의 중공 축(5)과 결합하는 제 1 부분(7)을 갖는다. 실린더형의 상기 제 1 부분(7)의 직경(D)은 2.6mm 에서 5.5mm 사이이며, 따라서, 최대값
Figure 112008085661918-pct00002
을 갖는 바늘(3)의 제 1 부분(7)의 저부 말단으로부터 일정 거리에 위치한 전기장 발광 다이오드(6)에 의해 발생하는 빛의 최적화된 경로를 수집하는 것이 가능하다. 상기 값은 도 4에서 설명된다. 비캡슐화 된, 상기 CMS형의 복합체는 인쇄 회로(4) 상에 용접되며, 중공 축(5) 하부에 직접 위치한다. 인쇄 회로(4) 상에 첨두 아치 형상을 갖는, CMS형이 아닌 캡슐화된 다이오드(6)를 위치시키는 것이 고려될 수 있다. 바늘(3)의 제 1 부분(7)은, 다이오드(6)에 의해 발생하는 빛의 최적화된 집광을 위해, 2.6mm 에서 5.5mm 사이의 단면을 갖는 집광 표면을 구비한다. 액추에이터(2)는, 현재 알려진 기술적 수준에서 그러한 종류의 액추에이터(2)를 위한 통상적인 값을 갖는 축들 사이의 거리(9)를 갖는다. 중공 축(5)을 수용하는 베어링의 내경에 대한 중공 축(5)의 내경의 비는 0.9 이상이며, 이는 더 큰 바늘(3)의 직경이, 축들 사이의 거리(9)를 변경하지 않으면서, 지정된 동등한 기어 세트를 위치시키는 것에 대한 장애물이 되지 않도록 하는 것을 보장한다. 유리하나 제한적이지 않은 방법에서, 중공 축(5)의 내경은, 중공 축(5)의 내측에 부딪히는 광선에 의해 발생가능한 빛의 소멸을 제한하도록 강한 반사력을 갖는 페인트 또는 증착물로 코팅될 수 있다.
도 4는 본 발명에 의해 설명되는 인디케이터 모듈(1)의 개략적인 단면도를 나타낸 것으로서, 더 상세하게는, 인쇄 회로(4) 상에 배치된 광원(6)과, 바늘(3)의 제 1 부분(7)의 분리도이다. 광원은 소정 각도(α)로 방사하며, 바늘(3)의 하부는 소정 직경(D)을 갖는다. 다음으로, 광원(6)에 의해 방사된 최적화된 빛이 제 1 부분(7)에 이르기까지, 제 1 부분(7)으로부터 광원(6)까지의 거리(H)는, 최대
Figure 112008085661918-pct00003
이다.
도 5는 도 1의 실시예에 따른 액추에이터(2)로 구성된 모듈(1)의 단면도를 나타낸다.
액추에이터(2)의 상부에 위치한 돌출부(19)를 관통하는 중공 축(5) 내에 위치하는 단일 블럭 바늘의 제 1 부분(7)이 도시되어 있다. 제 1 부분(7)은 2.6mm에서 5.5mm 사이의 직경을 갖는 실린더형의 부분으로서, 제 1 부분(7)의 말단은, 유리하나 제한적이지는 않은, 돔형 또는 반월형(meniscus) 형상을 갖는다. 상기 특정 형상은 LED(6)에 의해 방출된 광 방사선들이 초점을 맞추어, 제 1 부분(7)의 축과 평행하도록 유지시켜서, 축의 조명에 아무런 역할을 하지 않는 중공 축(5)의 내측에 부딪히는 광 방사선들의 수를 제한한다.
도 6은 제 3 실시예에서의 액추에이터(2)의 외형을 도시한 것으로서, 여기서, 후드(hood, 12)는, 이 목적을 위해 제공된 홈(13)에서 후드(12) 내측으로 직접 용접된 캡슐화된 첨두 아치형 다이오드를 포함한다.
액추에이터(2)는, 액추에이터(2)의 기계적 고정을 위해 인쇄 회로(4) 상에 고정될 수 있도록 제공된 고정 돌기(14)를 포함한다. 본 실시예에서, 액추에이터(2)는 후방으로부터 설치된다. 즉, 바늘(3)은 액추에이터(2)의 저면 상에 보여지게 된다.
도 7은 이 실시예에서 액추에이터(2)의 내부를 더 자세히 도시한다. 전기장 발광 다이오드(6)는 바늘(3)의 최적화된 조명을 위해 중공 축(5) 하부에 직접 위치하는 캡슐화된 다이오드이다. 이 실시예에서, 연결된 바늘(3)은, 일반적으로 플라스틱 재료로 이루어진 캡(15)을 갖는다.
도 8 및 9는 액추에이터(2)의 중공 축(5)에 연결되도록 의도된 제 1 부분(7) 과, 제 1 부분(7)에 수직하게 연장하는 제 2 부분(8)으로 구성되고, 광 전도성 재료로 이루어진 단일 부품인 바늘(3)을 도시한다. 도 8에서, 단일 부품으로 이루어진 이 바늘(3)은 커버를 갖지 않지만, 사용자를 위해 시각적인 장애물을 발생하지 않고, 굴절에 의한 빛 손실을 최소화하도록, 부분들(7 및 8)의 결합부에 흑색 코팅이 위치한다.
휘도의 상당한 손실을 발생하지 않고 양쪽 부분들(7 및 8) 사이의 빛의 경로를 최적화하도록, (페인트 또는 코팅 형태 등의) 상당한 반사 특성을 갖는 소정 재료를 증착하거나, 또는 도 9에 도시한 바와 같이 표면을 에칭하는 것에 의한 반사 표면(16)이 제공될 수 있다.
도 10 및 11에 도시된 본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 숄더(23)가 수직 축(vertical axis) 상에 배치된다. 도 10은 수직 부분(7) 상에 상기 숄더(23)를 갖는 바늘(3)의 저부에 대한 분리도를 나타낸다. 바늘(3)이 모터 상에서 중공 축(5) 내에 설치될 때, 숄더는 바늘(3)을 정확히 배치시키는데 적합하다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 숄더는 중공 축 내측에서 접하며, 중공 축은 상기 숄더를 수용하도록 챔퍼(chamfer)를 구비한다. 따라서, 바늘(3)의 제 1 부분(7)의 저부 말단과 LED 간의 거리는 보장되며, 이는 최적화된 휘도를 구현할 수 있도록 한다.

Claims (15)

  1. 소정 각도(α)로 빛을 확산하는 광원에 연결된 광 전달 경로를 갖는 인디케이터의 이동을 제어하는 중공 축과 감속 기어 세트를 갖는 회전 액추에이터를 포함하는 계기판 인디케이터 모듈로서,
    상기 광 전달 경로의 외경(D)은 2.6 mm 에서 5.5 mm 사이이고, 상기 광원은 상기 중공 축 하부에 배치되고,
    상기 중공 축을 수용하는 베어링의 내경에 대한 상기 중공 축의 내경의 비율은 0.9 이상이며,
    상기 광원과 상기 광원에 대향하는 상기 광 전달 경로의 기저(base) 사이의 거리(H)는 최대
    Figure 112013079029173-pct00016
    인 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 전달 경로는 상기 중공 축의 상부에 접하는 숄더를 갖는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인디케이터는 단일 재료로 성형된 단일 부품으로 구성되며, 상기 액추에이터의 중공 축과 결합하기 위한 축을 형성하는 제 1 부분 및 수직하게 연장하는 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광 전달 경로의 기저는 반월 형상인 돔형의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중공 축의 내주면은 반사력을 갖는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광원은 상기 인디케이터의 전달 경로 후방에 배치되는 전기장 발광 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전기장 발광 다이오드는, CMS형 방법으로 액추에이터를 제어하는, 인쇄 회로 상에 직접 용접되는 비캡슐화된 다이오드인 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광원은, 상기 인디케이터의 전달 축의 후방에서, 상기 중공 축 내에 배치되는 첨두 아치 형상의 전기장 발광 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전기장 발광 다이오드는 모터의 후드 내에 배치되는 캡슐화된 다이오드인 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  12. 제 4 항에 있어서, 제 2 부분은, 다이얼 엣지의 경로를 위한 영역을 정의하는 곡선 부분으로 연장되는 것을 특징으로 계기판 인디케이터 모듈.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 단일 부품이, 2개의 연속적인 부분들의 방위를 변경하는 수준의, 경사진 반사 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 경사진 반사 영역은 표면을 에칭하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 경사진 반사 영역은 소정 재료의 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 계기판 인디케이터 모듈.
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