KR101628396B1

KR101628396B1 - 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치

Info

Publication number: KR101628396B1
Application number: KR1020100119191A
Authority: KR
Inventors: 강성현; 민한음; 이규환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2016-06-08
Also published as: US20120133495A1; CN102476587A; DE102011079639A1; US8717153B2; KR20120057455A; CN102476587B

Abstract

본 발명은 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치에 관한 것으로서, 차실내에 설치되는 햅틱 휠 홀더; 상기 햅틱 휠 홀더에 회전가능하게 설치되고 그 일측에는 베벨기어부가 형성된 햅틱 휠; 상기 햅틱 휠 홀더에 설치되고 그 양단부에는 상호 연동되어 회전 구동되는 구동축과 엔코더 슬릿이 설치된 모터; 상기 모터의 구동축과 고정되어 햅틱 휠의 베벨기어와 연동되도록 치합된 피니언기어; 및 상기 엔코더 슬릿의 회전을 감지하는 센서를 갖는 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 하여, 운전자가 단순한 조작을 통해서 많은 기능을 통합 제어할 수 있고, 많은 버튼의 수가 감소되며, 주행 시 운전자의 주의력을 분산시키지 않도록 인지성이 향상되므로 안전운전을 도모할 수 있게 된다.

Description

차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치{haptic scroll wheel device}

본 발명은 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 콘솔에 설치되는 다양한 스위치를 햅틱 스크롤 휠 스위치로서 간략화하여 신속하면서도 안전한 스위치 조작을 할 수 있도록 한 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치에 관한 것이다.

일반적으로, 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 연구 및 적용 제품 출시가 널리 이루어지고 있다.

한편, 자동차에는 운전자 내지 탑승자의 안락한 주행을 위해 여러 개의 편의 기능이 증설됨에 따라 스위치가 증가하였고, 이로 인해 운전자가 주행 중에 스위치를 조작하기가 복잡해졌고, 이런 복잡한 스위치류에 의해서 운전자의 주의력이 분산되어 안전운전을 저해하는 문제가 있었다.

따라서, 이러한 복잡한 스위치의 기능을 통합하여 다수의 스위치를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 신속한 스위치 조작이 가능한 구조의 통합 스위치에 대한 필요성이 강력하게 대두되었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 차량에 설치된 다양한 스위치를 통합한 햅틱 스크롤 휠 스위치를 구성함으로써 스위치가 간략화될 뿐만 아니라 신속하면서도 안전한 스위치 조작이 이루어짐으로써 운전자의 주의력 분산이 최대한 방지되어 안전운전을 도모할 수 있는 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 차실내에 설치되는 햅틱 휠 홀더; 상기 햅틱 휠 홀더에 회전가능하게 설치되고 그 일측에는 베벨기어부가 형성된 햅틱 휠; 상기 햅틱 휠 홀더에 설치되고 그 양단부에는 상호 연동되어 회전 구동되는 구동축과 엔코더 슬릿이 설치된 모터; 상기 모터의 구동축과 고정되어 햅틱 휠의 베벨기어와 연동되도록 치합된 피니언기어; 및 상기 엔코더 슬릿의 회전을 감지하는 센서를 갖는 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치에 의해 달성된다.

그리고, 상기 햅틱 휠에는 햅틱 휠의 내측에 설치되어 햅틱 휠을 지지하는 한편 일면에 베벨기어부가 형성된 휠 바디; 상기 휠 바디를 관통하는 한편 햅틱 휠 홀더에 회전가능하게 결합된 스크롤핀을 갖는 스크롤 휠; 및 상기 휠 바디와 햅틱 휠 홀더 사이에 설치되는 베어링;이 더 포함된다.

한편, 상기 베어링은 휠 바디의 양면에 각각 설치된 제 1,2 베어링으로 구성되고, 상기 제 1 베어링은 휠 바디가 정위치를 벗어나지 않도록 지지하며, 상기 제 2 베어링은 휠 바디를 관통한 스크롤 휠을 지지하는 한편 상기 제 2 베어링은 그 일면에 스크롤 휠과 점접촉되는 지지돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터의 구동축에는 피니언 기어의 회전 운동 시 구동축의 변형 및 요동을 흡수하는 댐퍼가이드가 설치됨이 바람직하다.

본 발명의 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치에 따르면, 운전자가 단순한 조작을 통해서 많은 기능을 통합 제어할 수 있고, 많은 버튼의 수가 감소되며, 주행 시 운전자의 주의력을 분산시키지 않도록 인지성이 향상되므로 안전운전을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치를 도시한 분리도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치를 도시한 단면 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치를 도시한 도면이다.

본 발명의 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치(1)는 도면에 도시된 바와 같이, 햅틱 휠 홀더(10)와, 햅틱 휠(20), 모터(40), 인쇄회로기판(50) 등을 포함한다.

상기 햅틱 휠 홀더(10)는 차실내의 설치되어 고정되는 구성으로서, 차실내에 설치되는 통상의 인스트루먼트패널이나 콘솔 또는 스티어링 휠 중에서 운전자가 조작하기 쉬운 위치에 설치된다.

그리고, 이와 같이 설치되는 햅틱 휠 홀더(10)는 그 상면(차실내로 노출되는 부위)에 돌출된 복수의 지지대(11)가 설치되고, 양 지지대(11)의 상단부에는 후술될 햅틱 휠(20)이 회전가능하게 설치된다.

상기 햅틱 휠(20)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11)에 회전가능하게 설치되는 구성으로서, 그 외주면은 햅틱 휠(20)을 용이하게 회전시킬 수 있도록 주름지게 형성되는 바, 이런 주름형상은 요철이나 널링에 의해서 형성될 수 있다.

그리고, 상기 햅틱 휠(20)의 내측에는 햅틱 휠(20)을 지지함과 더불어 햅틱 휠(20)과 같이 연동 회전되는 휠 바디(21)가 설치되고, 상기 휠 바디(21)의 일면에는 휠 바디(21)가 햅틱 휠 홀더(10)에서 회전될 수 있도록 하는 스크롤 휠(22)이 설치된다. 이런 스크롤 휠(22)에는 휠 바디(21)를 관통하여 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11) 상단부에 회전가능하게 결합되는 스크롤핀(22a)이 돌출 형성되고, 이 스크롤핀(22a)에 의해서 휠 바디(21)와 햅틱 휠(20)은 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11) 상에서 회전될 수 있다.

또한, 상기 휠 바디(21)의 일면에는 휠 바디(21)의 원주방향을 따라 돌출된 베벨기어부(21a)가 형성되고, 이 베벨기어부(21a)는 후술될 피니언기어(30)와 치합되어 연동된다.

그리고, 상기 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11)에 회전가능하게 결합된 스크롤핀(22a)의 양단부에는 스크롤핀(22a) 및 스크롤 휠(22), 휠 바디(21)의 회전을 원활게 하는 베어링이 설치된다. 이때, 상기 스크롤 휠(22)은 휠 바디(21)와 같이 연동되어 회전되거나 또는 연동되지 않고 휠 바디(21)만 회전될 수도 있다.

상기 베어링은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 휠 바디(21)의 양측면에 각각 설치된 제 1,2 베어링부재(23)(24)로 구성되되, 상기 제 1,2 베어링부재(23)(24)는 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11) 상에서 휠 바디(21)가 정위치를 벗어나지 않고 회전할 수 있도록 지지하게 된다.

특히, 상기 제 1 베어링부재(23)는 제 2 베어링부재(24)보다 작은 직경으로 형성되므로 베벨기어부(21a)가 형성된 휠 바디(21)의 일면을 지지하는 것이 바람직하고, 제 2 베어링부재(24)는 베벨기어부(21a) 반대편에서 휠 바디(21)의 다른 면을 지지하는 것이 바람직하다.

이와 같이 설치된 제 2 베어링부재(24)는 휠 바디(21)를 관통한 스크롤 휠(22)을 지지하게 되는 바, 상기 스크롤 휠(22)과 대향되는 제 2 베어링부재(24)의 일면에는 스크롤 휠(22)과 점접촉되는 다수의 지지돌기(24a)가 일정간격으로 이격 형성된다.

따라서, 상기와 같은 제 2 베어링부재(24)의 지지돌기(24a)는 스크롤 휠(22)에 점접촉된 상태로 햅틱 휠(20)의 회전 시 발생될 수 있는 요동을 흡수하여 완충시킬 수 있고, 점접촉으로 인해 마찰면이 최소화되므로 햅틱 휠(20)의 부드럽고 원활한 회전운동을 도울 수 있게 된다.

한편, 상기 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11)에는 피니언기어(30)가 회전가능한 상태로 설치되고, 이 피니언기어(30)는 전술한 바와 같이 햅틱 휠(20)과 같이 회전되는 휠 바디(21)의 베벨기어부(21a)와 치합된 상태로 구비된다.

또한, 상기와 같은 피니언기어(30)는 모터(40)와 연동되도록 연결되는 바, 상기 모터(40)는 햅틱 휠 홀더(10)의 하면에 설치된 모터 케이스(44) 내에 내장되어 설치된다.

이와 같이 설치된 모터(40)의 상단부에는 모터(40)에 전원이 인가됨에 따라 회전 구동되는 구동축(41)이 돌출 형성되고, 이 모터(40)의 구동축(41)은 모터 케이스(44)와 햅틱 휠 홀더(10)를 관통하여 피니언기어(30)에 연결되어 연동된다.

그리고, 상기 피니언기어(30)의 하부에는 모터(40)의 구동축(41)을 가이드하는 댐퍼가이드(31)가 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11)에 끼워져 고정된다. 한편, 이와 같은 댐퍼가이드(31)에 의해 모터(40)의 구동축(41)은 변형 및 요동이 흡수되므로 항상 일정한 위치에서 균일한 토크를 전달할 수 있게 된다.

이러한 모터(40)의 하단부에는 구동축(41)과 같이 연동되어 회전 구동되는 엔코더 슬릿 홀더(42)가 설치되고, 상기 엔코더 슬릿 홀더(42)에는 엔코더 슬릿(43)이 고정되며, 상기 엔코더 슬릿(43)과 이격된 모터 케이스(44)의 하측면에는 엔코더 슬릿(43)의 회전을 감지하는 포토센서(51)를 갖는 인쇄회로기판(50)이 설치된다.

이러한 인쇄회로기판(50)은 모터(40)에 전원을 인가하여 모터(40)의 작동을 제어하며, 모터(40)의 토크 발생 시 떨림에 의해 발생될 수 있는 오감지를 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치의 작동을 설명한다.

먼저, 전원이 인쇄회로기판(50)을 통해서 모터(40)에 공급되면, 모터(40)의 구동축(41)은 회전 구동된다. 이와 같이 회전 구동되는 모터(40)의 구동축(41)은 햅틱 휠 홀더(10)의 지지대(11)에 고정된 댐퍼가이드(31)에 의해서 구동축(41)의 변형 및 요동이 방지되므로 균일한 토크를 전달할 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같이 모터(40)의 구동축(41)이 회전되면, 구동축(41) 상단부에 고정된 피니언기어(30)와, 하단부의 엔코더 슬릿(43)이 구동축(41)과 같이 회전 구동되고, 이런 모터(40)의 회전량은 엔코더 슬릿(43)을 감지하는 포토센서(51)에 의해 검출되어 인쇄회로기판(50)에서 상황에 맞는 햅틱 필링을 제공하게 된다.

또한, 상기와 같이 구동축(41)에 의해 피니언기어(30)가 회전되면, 피니언기어(30)와 치합된 휠 바디(21)의 베벨기어부(21a)에 의해서 휠 바디(21) 및 이에 고정된 햅틱 휠(20)이 회전된다.

이때, 피니언기어(30)는 구동축(41)의 토크를 증가시켜 베벨기어부(21a)로 전달하여 휠 바디(21) 및 햅틱 휠(20)을 회전시키게 된다.

물론, 전술한 작동과는 반대로 운전자가 햅틱 휠(20)을 수동으로 회전시키면, 휠 바디(21) -> 베벨기어부(21a) -> 피니언기어(30) -> 모터의 구동축(41) -> 엔코더 슬릿(43) 순으로 동력이 전달된다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명의 햅틱 스크롤 휠 스위치(1)에 의해서 운전자(사용자)가 단순한 조작을 통해 많은 기능을 통합 제어할 수 있으며, 햅틱 피드백을 통해 감각적 인지를 더 할 수 있고, 많은 버튼의 수를 감소시킬 수 있으며, 주행 시 운전자의 주의력을 분산시키지 않도록 인지성이 향상되므로 안전운전을 도모할 수 있게 된다.

1 : 햅틱 스크롤 휠 스위치 10 : 햅틱 휠 홀더
11 : 지지대 20 : 햅틱 휠
21 : 휠 바디 21a : 베벨기어부
22 : 스크롤 휠 22a : 스크롤핀
23,24 : 베어링부재 24a : 지지돌기
30 : 피니언기어 31 : 댐퍼가이드
40 : 모터 41 : 구동축
42 : 엔코더 슬릿 홀더 43 : 엔코더 슬릿
44 : 모터 케이스 50 : 인쇄회로기판
51 : 포토센서

Claims

차실내에 설치되는 햅틱 휠 홀더;
상기 햅틱 휠 홀더에 회전가능하게 설치되고, 베벨기어부가 일측에 형성된 햅틱 휠;
상기 햅틱 휠 홀더에 설치되고, 상호 연동되어 회전 구동되는 구동축과 엔코더 슬릿이 양단부에 설치된 모터;
상기 모터의 구동축과 고정되어 햅틱 휠의 베벨기어와 연동되도록 치합된 피니언기어; 및
상기 엔코더 슬릿의 회전을 감지하는 센서를 갖는 인쇄회로기판을 포함하되;
상기 햅틱 휠에는 햅틱 휠의 내측에 설치되어 햅틱 휠을 지지하고, 베벨기어부가 일면에 형성된 휠 바디;
상기 휠 바디를 관통하는 한편 햅틱 휠 홀더에 회전가능하게 결합된 스크롤핀을 갖는 스크롤 휠; 및
상기 휠 바디와 햅틱 휠 홀더 사이에 설치되는 베어링을 포함하고,
상기 베어링은 휠 바디의 양면에 각각 설치된 제 1,2 베어링으로 구성되고, 상기 제 1 베어링은 휠 바디가 정위치를 벗어나지 않도록 지지하며, 상기 제 2 베어링은 휠 바디를 관통한 스크롤 휠을 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제 2 베어링 일면에는 스크롤 휠과 점접촉되는 지지돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터의 구동축에는 피니언 기어의 회전 운동 시 구동축의 변형 및 요동을 흡수하는 댐퍼가이드가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱 스크롤 휠 스위치.