KR101543115B1

KR101543115B1 - 자동차의 시트 햅틱 장치

Info

Publication number: KR101543115B1
Application number: KR1020130157786A
Authority: KR
Inventors: 차주현; 박상도; 고현; 허준열; 정동우
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-08-07
Also published as: US20150165969A1; CN104724127A; DE102014115244A1; KR20150071137A

Abstract

본 발명은 자동차의 운전석 등에 설치되는 시트 햅틱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중 위험상황 발생시 운전자에게 경고를 하기 위한 자동차의 시트 햅틱 장치에 관한 것이다.
본 발명에서는, 상단부가 개구된 중공형의 모터케이스; 상기 모터케이스 내에 축방향으로 삽입되어 회전가능하게 지지되는 샤프트; 상기 샤프트의 일측에 부착되어 회전시 편심력을 발생하는 편심추; 상기 샤프트에 일측에 부착되고, 전류 인가시 자성을 갖는 회전자; 상기 회전자와 간격을 두고 모터케이스 내에 설치되는 고정자; 상기 모터케이스의 상단부를 개폐하고, 상기 회전자에 외부 전류를 공급하기 위한 전류공급핀을 갖는 커버; 상기 회전자와 전류공급핀을 전기적으로 연결하는 전류인가수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 시트 햅틱 장치를 제공한다.

Description

자동차의 시트 햅틱 장치 {Seat haptic device of vehicle}

본 발명은 자동차의 운전석 등에 설치되는 시트 햅틱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중 위험상황 발생시 운전자에게 경고를 하기 위한 자동차의 시트 햅틱 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주행중인 차량이 항상 마주치는 위험상황에 대한 대처능력을 운전자의 개인적인 능력에만 의존하기엔 사고의 위험성을 줄이는데 크게 미흡할 수밖에 없다.

예를 들면, 운전자는 자동차 운전 중에 악천후 및 졸음 운전 등으로 인해 차선의 이탈을 미처 인지하지 못하는 경우 대형 사고를 초래하게 된다.

그런데, 운전자가 주행중인 차량으로부터 위험상황에 경고를 받게 되면 운전자의 개인적인 능력과 관계없이 마주치는 위험상황에 대한 대처능력을 크게 높여줄 수 있게 된다.

이에 최근에는 주행중 위험상황 발생시 운전자에게 경고를 하기 위한 기술이 연구되고 있으며, 도 6에는 주행중 위험상황에서 운전자에게 경고를 하기 위한 종래 자동차의 시트 햅틱 장치의 일례가 도시되어 있다.

도 6에 보이듯이, 종래의 시트 햅틱 장치는 시트의 쿠션패드(1) 내에 코어 리스 타입의 진동 모터(2)를 삽입 설치하여 상기 모터(2)를 구동시킴으로써 운전자에게 위험상황을 경고할 수 있도록 구성되어 있다.

상기의 종래 시트 햅틱 장치는 진동 모터 본체(2)를 쿠션패드(1) 내부의 시트 프레임(3) 상에 장착하기 위해 별도의 모터케이스(4)를 이용하며, 진동 모터 본체(2)가 모터케이스(4)와 별도로 분리되어 있어 시트의 쿠션패드(1) 내에 삽입하기 전에 진동 모터 본체(2)를 모터케이스(4) 내에 장착한 뒤 쿠션패드(1) 내부의 좌우 양측에 장착하는데, 이로 인해 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

1. 진동 모터 본체가 장착되어 있는 모터케이스와, 시트의 쿠션패드 간에 거리를 충분히 확보하기 어려워 운전자의 승하차시 이물감이 발생한다.

2. 작업자에 따라 쿠션패드 내 좌우 양측에 설치되는 진동 모터들 간에 조립 편차가 발생하여 쿠션패드의 좌우 양측에 진동 세기 편차가 발생한다.

3. 모터케이스와 쿠션패드 간에 거리 부족으로 좌우 일측의 진동 모터만 작동하는 경우에도 쿠션패드의 좌우 양측에 진동이 발생하여 둘 중 어느 모터가 작동하는지 구분이 어렵다.

4. 상기 문제로 인해 상품성 및 사용자 만족도가 저하되어 고가의 수입제품 사용을 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 케이스 일체형의 구조로 이루어져 기존 대비 사이즈 축소가 가능하고, 자동차 시트의 쿠션패드 내에 장착시 정위치에 설치하여 조립 편차를 제거할 수 있는 자동차의 시트 햅틱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 상단부가 개구된 중공형의 모터케이스; 상기 모터케이스 내에 축방향으로 삽입되어 회전가능하게 지지되는 샤프트; 상기 샤프트의 일측에 부착되어 회전시 편심력을 발생하는 편심추; 상기 샤프트에 일측에 부착되고, 전류 인가시 자성을 갖는 회전자; 상기 회전자와 간격을 두고 모터케이스 내에 설치되는 고정자; 상기 모터케이스의 상단부를 개폐하고, 상기 회전자에 외부 전류를 공급하기 위한 전류공급핀을 갖는 커버; 상기 회전자와 전류공급핀을 전기적으로 연결하는 전류인가수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 시트 햅틱 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 모터케이스는 자동차 시트의 쿠션패드 내부에 일체로 부착된 모터마운팅가이드 내에 압입식으로 체결되기 위해, 그 외주면에 복수의 걸림턱이 돌출 형성되어 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 샤프트는 커버와 모터케이스 사이에 회전가능하게 지지되는 형태로 설치되며, 상기 샤프트의 일단과 모터케이스 사이 그리고 샤프트의 타단과 커버 사이에는 각각 샤프트의 회전을 지지하기 위한 베어링이 설치된다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 고정자는 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 영구자석으로 구성되며, 상기 각 영구자석은 모터케이스의 내주면에 서로 마주하여 장착된다.

또한 본 발명의 시트 햅틱 장치는 진동 모터 조립체와 상기 진동 모터 조립체가 압입되어 체결되는 모터마운팅가이드를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 모터마운팅가이드는 자동차 시트의 쿠션패드 내에 일체로 부착되어 구성되고,

상기 진동 모터 조립체는 상단부가 개구된 중공형의 모터케이스; 상기 모터케이스 내에 축방향으로 삽입되어 회전가능하게 지지되는 샤프트; 상기 샤프트의 일측에 부착되어 회전시 편심력을 발생하는 편심추; 상기 샤프트에 일측에 부착되고, 전류 인가시 자성을 갖는 회전자; 상기 회전자와 간격을 두고 모터케이스 내에 설치되는 고정자; 상기 모터케이스의 상단부를 개폐하고, 상기 회전자에 외부 전류를 공급하기 위한 전류공급핀을 갖는 커버; 상기 회전자와 전류공급핀을 전기적으로 연결하는 전류인가수단;을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 자동차의 시트 햅틱 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

1. 쿠션패드 내에 일체화한 모터마운팅가이드가 정위치에 고정되므로 작업자에 상관없이 진동 모터 조립체의 조립 위치가 동일하여 진동 모터 조립체를 쿠션패드 내에 장착시 발생하는 조립 편차를 제거할 수 있으며, 이에 쿠션패드의 좌우 양측에 설치된 모터 간에 진동 세기 편차 발생을 방지할 수 있게 된다.

2. 기존의 진동 모터 대비 사이즈 축소가 가능하여 시트의 쿠션패드와의 간격을 증가할 수 있으며, 이에 운전자의 승하차시 발생하는 이물감을 개선할 수 있게 된다.

3. 이에 따라 상품성 및 사용자 만족도가 증대되어 고가의 수입제품을 사용할 필요가 없게 되어 비용 절감이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 시트 햅틱 장치를 설명하기 위한 것으로, 진동 모터 조립체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 시트 햅틱 장치를 설명하기 위한 것으로, 진동 모터 조립체를 나타낸 결합 사시도 및 절개 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A에서 본 진동 모터 조립체의 단면도로, 전자석과 영구자석 및 샤프트 간 배치구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진동 모터 조립체를 자동차 시트의 쿠션패드 내에 장착한 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동 모터 조립체와 모터마운팅가이드 간에 결합구조를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 종래 자동차의 시트 햅틱 장치를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차의 시트 햅틱 장치는 도 1에 나타낸 케이스 일체형의 코어 타입 모터인 진동 모터 조립체를 포함하여 구성된다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 진동 모터 조립체(100)는 모터케이스(110), 샤프트(120), 편심추(130), 회전자(140), 고정자(150), 커버(160), 전류인가수단(170), 및 베어링(180)을 포함한다.

상기 모터케이스(110)는 상단부가 개구된 중공형의 원통 모양으로 마련된 것으로, 샤프트(120)는 이 모터케이스(110) 내에 축방향으로 삽입되어 회전가능하게 지지 및 조립된다.

편심추(130)는 상기 샤프트(120)의 일측에 일체로 부착되어 샤프트(120)의 회전시 샤프트(120)와 동시에 회전하여 편심력을 발생하는 역할을 한다. 이에 샤프트(120)의 편심 운동으로 인한 진동 발생이 가능하게 된다.

상기 샤프트(120)는 커버(160)와 모터케이스(110) 사이에 회전가능하게 지지되는 형태로 설치되며, 이를 위해 상기 샤프트(120)의 일단과 모터케이스(110) 사이 그리고 샤프트(120)의 타단과 커버(160) 사이에는 각각 샤프트(120)의 회전을 지지하기 위한 베어링(180)이 설치되어 있다.

회전자(140)는 철심(강자성체) 둘레에 코일을 감아 형성된 전자석으로 형성되며, 모터케이스(110) 내에 삽입되어 샤프트(120)에 일체로 부착되어 설치되고, 전류 인가시 자화되어 극성을 갖는 자석 역할을 하게 된다.

고정자(150)는 서로 다른 극성을 갖는 제1영구자석(151)과 제2영구자석(152)으로 구성되며, 각 영구자석(151,152)은 서로 마주하는 구조로 배치되어 모터케이스(110)의 내주면에 부착된다.

도 3에 보이듯이, 상기 고정자(150)는 회전자(140)와 일정 간격을 두고 배치되어 회전자(140)의 원활한 회전운동을 가능하게 한다.

커버(160)는 모터케이스(110)의 개구된 상단부를 개폐하는 것으로, 상기 회전자(140)에 외부의 전류를 공급하기 위한 한 쌍의 전류공급핀(161)이 구비되어 있다.

전류인가수단(170)은 상기 전류공급핀(161)을 통해 공급되는 외부 전류를 회전자에 인가하기 위한 것으로, 회전자(140)와 전류공급핀(161) 간에 전기적으로 연결되는 공지의 브러쉬(171)와 커뮤테이터(172)로 이루어진다.

상기 브러쉬(171)는 전류공급핀(161)과 커뮤테이터(172) 간에 전기적 연결을 위한 것으로, 한 쌍의 전류공급핀(161)에 각각 부착되어 전류공급핀(161)을 통해 공급되는 전류를 커뮤테이터(172)에 인가하게 된다.

상기 커뮤테이터(172)는 회전자(140)를 일정한 방향으로 회전시키도록 회전자에 공급되는 전류의 흐름 방향을 조절 및 전환하는 것으로, 서로 절연되어 있는 회전자(140)의 코일(권선된 코일)과 같은 수의 정류자편(172a)을 회전자 위에 배열하고 있으며, 상기 각 정류자편(172a)과 브러쉬(171)의 접촉에 의해 회전자(140)에 전류를 공급하게 된다.

즉, 상기 전류인가수단(170)은 일반적인 코어 타입 직류 모터의 구성 중 외부 전류를 모터 내부의 회전자에 인가하기 위한 공지의 전류인가수단과 동일하게 구성되어 동일한 역할을 수행하게 된다.

따라서 상기 커버(160)에 구비된 전류공급핀(161)을 통해 외부 전류가 공급되면 전류공급핀(161)에 전기적으로 연결된 브러쉬(171)와 커뮤테이터(172)를 통해 회전자(140)에 전류가 인가되고, 플레밍의 왼손법칙에 의해 전자력이 발생하여 회전자(140)가 자성을 가짐에 따라 회전자(140)가 회전함과 동시에 편심추(130)가 회전하여 진동을 발생시키게 된다.

상기 편심추(130)의 회전에 의해 발생하는 모터 진동의 크기는 웨버(Weber)의 법칙을 통해 아래 식 1과 같이 계산할 수 있다.

식 1 : F = mrω²

여기서 F는 진동 모터 조립체의 진동 세기이고, m은 편심추의 질량이고, r은 진동 모터 조립체의 중심에서 최외각까지의 거리이고, ω는 편심추의 각속도이다.

예를 들면, m은 9g이고, r은 10mm이고, ω는 5rad/sec 일 경우 F는 2250N이 된다.

한편, 상기 모터케이스(110)는 모터마운팅가이드(210) 내에 장착을 위해 외주면에 양측으로 걸림턱(111)이 돌출 형성되어 있다.

상기 모터마운팅가이드(210)는 내벽면에 내측을 향해 돌출되는 다수의 체결리브(211)가 형성되어 있어, 상기 걸림턱(111)을 갖는 모터케이스(110)를 삽입시 즉, 진동 모터 조립체(100)의 삽입시 모터케이스(110)가 모터마운팅가이드(210) 내에 압입식으로 체결되어 고정되게 장착된다.

상기 모터마운팅가이드(210)는 자동차 시트의 쿠션패드(200) 내부에 일체로 부착된 것으로, 쿠션패드(200)의 성형 제작시 모터마운팅가이드(210)를 인서트로 이용한 인서트 사출성형 방식으로 쿠션패드(200)를 성형함으로써 모터마운팅가이드(210)를 쿠션패드(200) 내부에 일체로 구성되게 한다.

이에 쿠션패드(200)의 제작시 모터마운팅가이드(210)를 정위치에 고정되게 배치하여 장착함으로써 기존에 진동 모터를 쿠션패드 내에 장착시 발생하는 조립 편차를 제거할 수 있으며, 이에 쿠션패드의 좌우 양측에 설치된 모터 간에 진동 세기 편차 발생을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기의 진동 모터 조립체(100)는 기존의 진동 모터 대비 사이즈 축소가 가능하여 시트의 쿠션패드와의 간격을 증가할 수 있으며, 이에 운전자의 승하차시 발생하는 이물감을 개선할 수 있게 된다.

이에 따라 상품성 및 사용자 만족도가 증대되어 고가의 수입제품을 사용할 필요가 없게 되어 비용 절감이 가능하게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 진동 모터 조립체
110 : 모터케이스
111 : 걸림턱
120 : 샤프트
130 : 편심추
140 : 회전자
150 : 고정자
151 : 제1영구자석
152 : 제2영구자석
160 : 커버
161 : 전류공급핀
170 : 전류인가수단
171 : 브러쉬
172 : 커뮤테이터
200 : 시트의 쿠션패드
210 : 모터마운팅가이드
211 : 체결리브

Claims

상단부가 개구된 중공형의 모터케이스;
상기 모터케이스 내에 축방향으로 삽입되어 회전가능하게 지지되는 샤프트;
상기 샤프트의 일측에 부착되어 회전시 편심력을 발생하는 편심추;
상기 샤프트에 일측에 부착되고, 전류 인가시 자성을 갖는 회전자;
상기 회전자와 간격을 두고 모터케이스 내에 설치되는 고정자;
상기 모터케이스의 상단부를 개폐하고, 상기 회전자에 외부 전류를 공급하기 위한 전류공급핀을 갖는 커버;
상기 회전자와 전류공급핀을 전기적으로 연결하는 전류인가수단;
을 포함하고,
상기 모터케이스는 자동차 시트의 쿠션패드 내부에 일체로 부착된 모터마운팅가이드 내에 압입식으로 체결되기 위해, 그 외주면에 복수의 걸림턱이 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 시트 햅틱 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트는 커버와 모터케이스 사이에 회전가능하게 지지되는 형태로 설치되며, 상기 샤프트의 일단과 모터케이스 사이 그리고 샤프트의 타단과 커버 사이에는 각각 샤프트의 회전을 지지하기 위한 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 시트 햅틱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정자는 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 영구자석으로 구성되며, 상기 각 영구자석은 모터케이스의 내주면에 서로 마주하여 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 시트 햅틱 장치.
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