KR101650796B1 - 조절 노브 장치 - Google Patents
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Abstract
자동차 등에 사용되어 오디오 볼륨 등을 조절하는 데 사용되는 조절 노브 장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 조절 노브 장치는 노브캡과 연결되는 샤프트와, 샤프트에 의해 가압되어 탄성 변형되는 탄성부재와 탄성부재에 인접하여 위치하는 스위치를 포함하고, 스위치는 탄성부재의 변형에 의해 신호를 송출하는 스위치부와, 탄성부재가 변형되어 스위치가 신호를 송출하는 순간의 하중보다 더 큰 하중에서 변형되어 노브캡과 샤프트의 상대적 위치를 변경하는 변형부재를 포함한다.
Description
본 발명은 조절 노브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 등에 사용되어 오디오 볼륨 등을 조절하는 데 사용되는 조절 노브 장치에 관한 것이다.
자동차 내에 설치되어 있는 에이브이 기기(AV system; Audio-video system)의 전면 패널에는 전원을 On/Off 시키거나 볼륨의 조절 또는 주파수를 동조(同調)하는 노브가 일정 높이로 돌출되어 있다.
일반적으로 전면 패널로부터 돌출되는 노브의 높이는 11mm 이상으로 형성되는데, 이는 일정 높이 이상으로 돌출되어 있어야 사용자가 노브를 조작할 수 있기 때문이다. 바람직하게는 노브의 돌출 높이가 14 내지 15 mm 로 형성되어야 사용자가 에이브이 기기를 작동하는 데 있어서 조작감을 만족시킬 수 있다.
그러나 자동차의 내부 부속품에 관하여 규정한 유럽 자동차 안전기준(ECE R-21 4)에 의하면, 차량 탑승자의 안전을 위하여 단단한 재질로 구성된 스위치 또는 누르는 노브 등의 부품은 일정 힘(37.8 daN)의 수직 하중이 작용했을 때 9.5mm 이하로 수축되거나 떨어져 나가도록 규정되어 있다. 한편, 인도의 자동차 안전기준(IS 15223:2002-4.1.5)에서도 마찬가지의 조건을 충족할 것을 요구하고 있다. 이는 차량의 급정거 또는 충돌 시 높게 돌출된 노브에 운전자의 머리가 충돌함으로써 발생할 수 있는 신체적 손상을 방지하기 위함이다.
자동차 관련 업계에서는 이처럼 엄격한 조건의 자동차 안전기준을 만족하면서도 사용자의 조작감 및 미려한 미감을 만족시키기 위한 노력이 계속되고 있다. 이를 위한 노력의 일환으로 노브 주위의 전면 패널에 경사지도록 함몰되는 디자인을 적용하여 사용자가 노브를 잡을 때의 조작감을 향상시키고자 하였다. 그러나 이러한 디자인은 자동차 인테리어의 전체적인 미감을 해치고, 함몰되는 것만으로는 조작감의 만족 정도가 크지 않은 문제가 있었다. 다른 노력의 일환으로 충돌 시에 파손됨으로써 노브의 수축을 허용하는 방안을 고려하였으나, 파손에 따른 수선비용이 발생하여 불편함을 야기하였다.
공개특허공보 제10-2009-0009466호에는 차량의 오디오를 조작하기 위한 노브에 일정압력 이상으로 가해지는 충격을 흡수하여 탑승자와의 접촉에 의한 탑승자의 상해를 최소화할 수 있는 차량 오디오용 노브의 충격흡수 구조에 관하여 개시되어 있다.
본 발명은 전면 패널로부터 충분히 돌출되어 사용자의 조작감 및 미감을 만족시키면서도 사용자와 충돌 시 삽입되어 충격을 흡수하는 조절 노브 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 노브캡과 연결되는 샤프트; 상기 샤프트에 의해 가압되어 탄성 변형되는 탄성부재와 상기 탄성부재에 인접하여 위치하는 스위치를 포함하고, 상기 스위치는 상기 탄성부재의 변형에 의해 신호를 송출하는 스위치부; 및 상기 탄성부재가 변형되어 상기 스위치가 신호를 송출하는 순간의 하중보다 더 큰 하중에서 변형되어 상기 노브캡과 상기 샤프트의 상대적 위치를 변경하는 변형부재;를 포함하는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 노브캡과 연결되고 상기 샤프트를 수용하는 샤프트 수용홀이 마련되는 헤드를 더 포함하고, 상기 변형부재는 일 측이 상기 헤드에 지지되고, 타 측이 상기 샤프트에 지지되어, 상기 헤드에 가해지는 하중에 의해 상기 샤프트를 가압하는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 변형부재는 탄성 변형할 수 있는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 변형부재는 상기 샤프트가 이동할 수 있는 범위 내에서는 상기 샤프트를 가압하여 이동시키고, 상기 샤프트가 상기 스위치부에 지지되어 이동이 제한되는 경우 탄성 변형이 허용되는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 변형부재는 일 측이 상기 샤프트 수용홀의 내주면에 돌출되는 지지턱에 지지되고, 타 측이 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱에 지지되는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 스위치부와 결합되고, 상기 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입공이 형성되는 보스를 더 포함하고, 상기 보스의 상기 샤프트 삽입공이 형성되는 단부와 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱 사이의 높이는 상기 탄성부재의 변형에 의해 상기 샤프트가 상기 보스에 삽입되는 높이보다 크거나 같은 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 스위치부와 결합되고, 상기 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입공이 형성되는 보스를 더 포함하고, 상기 헤드에는 상기 보스 삽입홀이 형성되어 상기 변형부재가 변형하는 경우 상기 보스가 상기 보스 삽입홀에 삽입되어 수용되는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 샤프트 수용홀과 상기 보스 삽입홀의 연결부에 형성되는 걸림턱에 의해 상기 보스가 상기 보스 삽입홀에 삽입되는 정도가 제한되는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 보스의 상기 샤프트 삽입공이 형성되는 단부의 모서리에는 경사부 또는 곡부가 마련되어 상기 보스가 상기 보스 삽입홀에 삽입되기 용이하도록 안내하는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 변형부재는 상기 탄성부재를 변형시켜 상기 스위치가 신호를 송출하도록 하기 위해 필요한 최소의 하중보다 더 큰 하중에서 변형되는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사용자가 노브캡을 가압하여 스위치를 동작하는 조절 노브 장치에 있어서, 미리 정해진 제1하중 범위 내에서 탄성 변형되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 변형에 의해 신호를 송출하는 스위치와, 상기 제1하중보다 큰 제2하중에서 변형되어 상기 노브캡의 이동을 허용하는 변형부재를 포함하는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 변형부재는 상기 제2하중에서 탄성 변형이 시작되는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 노브캡과 연결되는 헤드와, 일 측은 상기 헤드의 샤프트 수용홀에 수용되고 타 측은 상기 탄성부재를 가압하는 샤프트를 더 포함하고, 상기 노브캡이 상기 제1하중 범위 내에서 가압되는 경우, 상기 헤드와 함께 상기 샤프트가 이동하면서 상기 탄성부재가 변형되어 상기 스위치가 신호를 송출하고, 상기 노브캡이 상기 제2하중보다 큰 하중으로 가압되는 경우, 상기 변형부재가 변형되어 상기 헤드와 상기 샤프트의 상대적인 이동을 허용하는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 변형부재는 일 측이 상기 샤프트 수용홀의 내주면에 돌출되는 지지턱에 지지되고, 타 측이 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱에 지지되어, 상기 헤드에 가해지는 하중에 의해 상기 샤프트를 가압하는 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
상기 스위치를 포함하는 스위치부와, 상기 스위치부와 결합되고, 상기 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입공이 형성되는 보스를 더 포함하고, 상기 보스의 상기 샤프트 삽입공이 형성되는 단부와 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱 사이의 높이는 상기 탄성부재의 변형에 의해 상기 샤프트가 상기 보스에 삽입되는 높이보다 크거나 같은 조절 노브 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 조절 노브 장치는 사용자와 충돌 시 내부로 삽입됨으로써 사용자의 충격을 완화할 수 있다.
또한, 스위치를 작동시키기 위한 압력과 노브를 전면 패널 내부로 삽입시키기 위한 압력 사이에 일정 차이를 제공하여 사용자의 조작감을 향상시킬 수 있다.
또한, 자동차 안전기준을 만족하면서도 전면 패널로부터 충분히 돌출될 수 있어 사용자의 조작감을 향상시키고, 자동차 안전기준 제한으로 인하여 충분히 돌출되지 않을 경우 조작감 향상을 위한 방안으로 노브 주위의 전면 패널에 경사지도록 함몰되는 디자인 적용을 피할 수 있어 전체적인 미감 및 통일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 동일한 에이브이 기기에 사용되는 노브를 제작함에 있어 일반형 노브(약 14mm 내지 15mm 정도 돌출된 디자인)와 유럽형 노브(유럽 안전기준을 지키도록 약 10mm 내지 11mm 정도 돌출된 디자인)를 각각 별도로 제작하는 경우 최소 두벌 이상의 금형을 제작(동일 제품의 생산라인 이원화)하여야 하기 때문에 발생하는 생산 공정 및 관리 비용이 상승하는 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치가 장착된 자동차의 오디오 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 조절 노브 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 조절 노브 장치가 눌리는 모습을 나타내는 단면도로서, (a)는 눌리기 전의 상태를, (b)는 눌린 후의 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해사시도이다.
도 6 내지 도 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치를 나타내는 단면도로,
도 6은 눌리기 전의 상태를, 도 7은 일반적으로 스위치를 동작하는 범위 내의 힘으로 눌려진 상태를, 도 8은 충격이 가해지는 정도의 힘으로 눌려진 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조절 노브 장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 10은 힘의 세기에 따라 노브 조절 장치가 눌려지는 정도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 사용자가 종래의 조절 노브 장치를 이용하여 볼륨 조절을 하는 모습을 나타내는 사용도이다.
도 12는 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치를 이용하여 볼륨 조절을 하는 모습을 나타내는 사용도이다.
도 2는 종래의 조절 노브 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 조절 노브 장치가 눌리는 모습을 나타내는 단면도로서, (a)는 눌리기 전의 상태를, (b)는 눌린 후의 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해사시도이다.
도 6 내지 도 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치를 나타내는 단면도로,
도 6은 눌리기 전의 상태를, 도 7은 일반적으로 스위치를 동작하는 범위 내의 힘으로 눌려진 상태를, 도 8은 충격이 가해지는 정도의 힘으로 눌려진 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조절 노브 장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 10은 힘의 세기에 따라 노브 조절 장치가 눌려지는 정도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 사용자가 종래의 조절 노브 장치를 이용하여 볼륨 조절을 하는 모습을 나타내는 사용도이다.
도 12는 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치를 이용하여 볼륨 조절을 하는 모습을 나타내는 사용도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 소개하는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것일 뿐, 본 발명이 제시하는 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시 형태로도 구체화될 수 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기 등을 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치가 장착된 자동차의 에이브이 장치를 나타내는 사시도이다.
자동차의 센터페시아(Center fascia)에 마련되는 에이브이 장치에는 오디오 기능 및/또는 에어컨 기능 등을 위한 조절 노브(100)가 전면 패널(20) 외측으로 돌출되어 있다. 일 예로, 탑승자는 조절 노브(100)를 회전하여 볼륨을 조절할 수 있고, 조절 노브(100)를 눌러서 오디오 기능의 켜짐/꺼짐 상태를 선택할 수 있다.
도 2와 도 3을 참고하여 종래의 조절 노브 장치(30)에 대하여 설명하도록 한다. 도 2는 종래의 조절 노브 장치(30)를 나타내는 도면이며, 도 3은 종래의 조절 노브 장치(30)가 눌리는 모습을 나타내는 단면도이다.
일반적으로 조절 노브 장치(30)는 사용자가 조작하는 노브캡(31)과, 노브캡(31)과 결합되는 헤드(32)와, 헤드(32)와 연결되는 샤프트(33)와 샤프트(33)가 삽입되는 삽입공(34a)을 포함하는 보스(34)와, 보스(34)와 연결되는 스위치부(35)를 포함할 수 있다.
도 3을 참고하여 조절 노브 장치(30)의 동작 방법을 설명한다. 도 3의 (a)는 눌리기 전의 상태를, (b)는 눌린 후의 상태를 나타낸다.
조절 노브 장치는 노브캡(31)이 눌리기 전 상태에서 전면 패널(20)로부터 Ha 높이만큼 돌출되어 있다. 노브캡(31)은 스위치와 샤프트(33) 사이에 개재되는 탄성부재(35a)에 의해 전면 패널(20)로부터 돌출된 상태를 유지할 수 있다.
사용자가 노브캡(31)의 선단에 마련되는 푸쉬부(31a)를 눌러 하중(F)을 가하면 노브캡(31)과 연결된 샤프트(33)가 보스(34) 내부의 삽입공(34a)을 미끄러져 들어간다. 샤프트(33)의 단부는 탄성부재(35a)에 힘을 가하고, 탄성부재(35a)가 변형됨으로써 스위치에 신호를 입력하게 된다. 이 때, 노브캡(31)이 전면 패널(20) 내부로 삽입되어 스위치를 입력하는 때의 노브캡(31) 돌출 높이는 Hb이고, 하중(F)에 의해 노브캡(31)이 삽입되는 깊이는 두 높이의 차인 dH이다.
한편 조절 노브 장치(30)는 노브캡(31)의 회전이 가능하고, 회전 정도에 따라 변화되는 신호를 송출할 수 있다. 일 예로, 노브캡(31)을 회전함으로써 오디오의 볼륨을 조절할 수 있다. 노브캡(31)의 외주면에는 마찰력을 키우기 위해 다수의 돌기 등이 마련되는 마찰부(31b)가 마련될 수 있어, 사용자는 마찰부(31b)를 쥐고 노브캡(31)을 회전시킬 수 있다.
이하의 조절 노브 장치에 대한 설명에서 노브캡(31)의 회전과 관련된 구성 및 상세한 설명은 생략하도록 한다. 이와 관련된 기술은 종래에 널리 사용되는 기술에 불과한 것으로 비록 이에 대한 설명을 생략한다고 하여도 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치를 실시하는 데 부족함이 없다.
조절 노브는 다른 버튼과 달리 사용자가 누르는 조작 이외에도 돌리는 조작을 하여야 하기 때문에 전면 패널(20)로부터 많이 돌출되어 있다. 일반적으로 약 14mm 이상 돌출되어야 사용자가 볼륨 조절 등을 위하여 조절 노브를 돌리면서 느끼는 조작감이 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서 별도의 자동차 안전기준이 만들어지지 않은 국가에서는 전면 패널로부터 14mm 이상 돌출된 조절 노브를 사용하는 데 제한이 없다.
그러나 유럽 또는 인도 등의 국가에서는 탑승자의 안전을 위한 자동차 안전기준으로 조절 노브의 돌출 정도를 제한하고 있다. 일 예로, 유럽 자동차 안전기준(ECE R-21 4)에 의하면, 단단한 재질로 구성된 스위치 또는 누르는 노브 등의 부품은 일정 힘(37.8 daN)의 수직 하중이 작용했을 때 9.5mm 이하로 수축되거나 떨어져 나가도록 규정되어 있다. 자동차의 급제동 또는 충돌 시에 탑승자가 높게 돌출된 노브에 충격하면서 신체적 손상을 입는 것을 방지하기 위함이다.
그러나 조절 노브를 누르는 동작에 의해 수축하는 거리(Push stroke, 도 3의 Hb)는 일반적으로 1.5mm 정도이다. 따라서 조절 노브의 돌출 정도가 11mm를 넘게 되면 자동차 안전기준을 준수할 수 없게 된다. 한편, 조절 노브를 누름으로써 수축하는 거리(Push stroke)를 1.5mm 보다 많이 증가시키는 것은 사용자의 조작감을 떨어뜨린다는 점에서 바람직하지 않다.
유럽 자동차 안전기준 등을 만족하기 위한 방법으로 종래에는 고무로 노브를 제작하는 방법, 노브에 강한 충격이 작용하는 경우 파손되는 부재를 삽입하는 방법, 또는 조작감 향상을 위해 노브 주위의 전면 패널에 함몰부를 형성하는 방법 등을 이용하였다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 사용자의 조작감 및 전체적인 미감 및 통일성을 높이는 데에 만족스러운 결과를 내놓지 못하고 있다.
본 발명의 실시예들은 전면 패널(20)로부터 충분히 돌출되어 사용자의 조작감 및 미감을 만족시키면서도 사용자와 충돌 시 전면 패널(20) 내부로 삽입되어 충격을 흡수하는 동시에 유럽 자동차 안전기준을 만족할 수 있는 조절 노브 장치(100)를 제공하고자 한다.
이상에서는 자동차에 사용되는 조절 노브 장치에 대하여 설명하였으나 이는 일 예를 든 것에 불과하다. 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)는 자동차뿐만 아니라 가정 또는 산업에서 사용되는 제품에 사용되는 조절 노브에 널리 사용될 수 있다. 또한, 자동차의 센터페시아 이외의 장소에 사용되는 조절 노브를 포함함은 물론이다.
도 4 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)를 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 분해사시도이며, 도 6 내지도 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)를 나타내는 단면도이다. 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)는 도 2 및 도 3의 노브캡(31)에 대응하는 구성을 생략하고 도시하였다.
본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)는 노브캡(미도시)과 연결되는 헤드(130), 헤드(130)와 연결되어 왕복 운동하는 샤프트(120), 샤프트(120)의 외주면을 둘러싸는 보스(140), 및 샤프트(120)의 이동에 의해 신호를 송출하는 스위치부(150)를 포함한다.
헤드(130)는 노브캡과 결합하는 별도의 부재로 마련될 수 있고, 노브캡과 일체로 형성될 수도 있다. 다만 사용자의 조작감을 향상시키고 미관을 미려하게 하기 위해서는 노브캡이 헤드(130)에 결합되는 것이 보통이다.
헤드(130)의 제1방향 단부(이하, 제1방향은 도면의 상부 방향을 의미)는 개구되어 볼트(B)가 삽입될 수 있는 삽입홈(133)이 형성되고, 제2방향 단부(이하, 제2방향은 도면의 하부 방향을 의미)는 개구되어 샤프트(120)를 수용할 수 있는 샤프트 수용홀(131)이 형성될 수 있다.
볼트(B)는 샤프트(120)가 제2방향으로 이탈되지 않도록 또는 헤드(130)가 제1방향으로 이탈되지 않도록 샤프트(120)와 헤드(130)를 일부 구속하는 걸림부 역할을 제공한다. 일 예로, 볼트(B)의 면적은 샤프트(120)의 외경보다 크고, 삽입홈(133)의 하부에는 삽입홈(133)의 내경보다 작아지도록 지지턱(136)이 형성될 수 있다. 지지턱(136)의 내경은 샤프트(120)를 수용할 수 있지만 볼트(B)의 면적보다는 작도록 마련되어 볼트(B)가 이탈되지 않을 수 있다. 한편, 볼트(B)는 샤프트(120)의 제2방향 단부에 형성되는 결합공(123)의 나사산에 나사결합 할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만 노브캡의 내측 저면에 돌출되는 돌기가 헤드(130)의 삽입홈(133)에 삽입되어 노브캡과 헤드(130)의 결합을 견고히 할 수 있다.
헤드(130)의 외주면에는 노브캡의 내측 측면에 돌출되는 돌기에 대응하는 형상의 고정홈(134)이 형성될 수 있다. 노브캡과 헤드(130)를 고정시키기 위한 하나의 방법으로, 노브캡의 중공부에 헤드(130)를 삽입하되, 노브캡을 압입하여 노브캡의 내주면에 돌출되는 돌기가 헤드(130)의 외주면에 형성되는 고정홈(134)에 끼워지도록 결합 할 수 있다. 한편, 헤드(130)가 노브캡의 중공부에 삽입되기 용이하도록 헤드(130)의 제1방향 단부 모서리에는 경사부(135) 또는 곡부가 마련될 수 있다.
도 5를 참고하면, 헤드(130)의 외주면에는 회전 방지부(138)가 마련될 수 있다. 회전 방지부(138)는 헤드(130)가 노브캡과 별도로 회전하는 것을 방지한다. 즉, 사용자가 노브캡을 돌리는 경우 헤드(130)도 일체로 회전할 수 있다. 도 5에는 회전 방지부(138)의 일 예로 곡면 외주면에 면 가공을 한 것을 도시하였지만, 이와 달리 키(Key) 또는 스플라인을 사용하여 회전을 방지할 수도 있다.
샤프트(120)는 축형상으로 마련되어 제1방향과 제2방향으로 왕복 이동 가능하도록 마련된다. 샤프트(120)의 제1방향 측은 샤프트 수용홀(131)에 수용되고, 제2방향 측은 보스(140)의 샤프트 삽입공(141)에 삽입될 수 있으며, 샤프트(120)의 제1방향 단부에는 볼트(B)가 결합하는 결합공(123)이 마련된다.
한편, 보스(140) 내부에 삽입되는 샤프트(120)의 외주면에는 이탈 방지링(124)이 마련되어 돌출될 수 있다. 이탈 방지링(124)은 샤프트(120)가 보스(140)의 샤프트 삽입공(141)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 이탈 방지링(124)은 샤프트(120)와 일체로 형성되는 것뿐만 아니라, 샤프트(120)의 외경에 마련되는 홈에 끼워지는 링 또는 클립 형태일 수 있다.
샤프트(120)는 헤드(130)에 가해지는 하중에 의해 가압되어 보스(140)의 샤프트 삽입공(141)을 미끄러져 들어가 탄성부재(153)를 변형시켜 스위치(152)를 동작한다.
이상으로 샤프트(120)의 병진운동만을 설명하였지만, 샤프트(120)는 헤드(130)의 회전과 함께 회전운동할 수 있다. 샤프트(120)가 헤드(130)와 함께 회전할 수 있도록 하는 구성 및 샤프트(120)의 회전 정도에 따라 시위치부(150)에 신호가 송출되는 방법에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 이에 대하여는 볼륨 노브에 관한 다수의 특허문헌들이 존재한다.
탄성부재(153)는 보스(140) 또는 스위치부(150) 내부에 수용되고 샤프트(120)와 스위치(152) 사이에 개재될 수 있다. 탄성부재(153)는 샤프트(120)와 인접하여 위치할 수 있다. 이 때, 인접하여 위치하는 것은 서로 접촉하는 것을 포함한다. 도 6에는 탄성부재(153)와 샤프트(120) 사이에 다른 부재가 개재되어 있지만, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
탄성부재(153)는 탄성 변형이 가능하다. 탄성부재(153)는 샤프트(120)로부터 가해지는 하중에 의해 변형되어 스위치(152)가 신호를 송출할 수 있도록 한다. 한편, 샤프트(120)의 하중이 제거되는 경우 탄성부재(153)는 원래의 형상으로 복귀하여 스위치(152)로부터 이격될 수 있고, 샤프트(120) 역시 원래의 위치로 복귀시킨다.
탄성부재(153)의 탄성력과 형상 등은 사용자가 신호를 입력하기 위해 노브캡을 가압할 때 느끼는 조작감과 관련되는 부분이다. 일반적으로 탄성부재(153)가 변형하면서 발생하는 샤프트(120)의 높이 차이는 1.5mm 정도이고, 이보다 커지면 조작감이 저하될 수 있다.
스위치부(150)는 샤프트(120)의 하부에 위치하고 하우징(151)과 스위치(152)와 탄성부재(153)와 인쇄회로기판(PCB)을 포함할 수 있다. 하우징(151)은 스위치(152)와 탄성부재(153)와 인쇄회로기판을 수용하고, 외부 기기에 장착 고정될 수 있다.
스위치(152)는 인쇄회로기판과 연결될 수 있으며, 인쇄회로기판은 스위치(152)로부터 송출되는 신호를 처리하거나 별도의 제어부에 전달할 수 있다. 이상에서는 사용자가 노브캡을 가압하는 경우의 신호 처리에 대하여만 설명하였지만, 사용자가 노브캡을 회전시키는 경우에도 인쇄회로기판에 회전에 대한 신호가 입력될 수 있다.
보스(140)는 샤프트(120) 주위를 둘러싸도록 마련되며, 보스(140)의 제1방향 단부에는 샤프트(120)가 관통되는 샤프트 삽입공(141)이 형성되어 샤프트(120)의 제2방향 측을 수용할 수 있다.
보스(140)의 제2방향 단부는 하우징(151)에 마련되는 보스 삽입공(154)에 삽입되어 지지될 수 있다. 일 예로, 보스(140)의 제2방향 단부는 외주면으로 돌출되는 플랜지부(142)를 포함할 수 있으며, 플랜지부(142)는 하우징(151)의 보스 삽입공(154) 내측면에 지지되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)는 변형부재(121)를 포함할 수 있다. 변형부재(121)는 헤드(130)와 샤프트(120) 사이에 마련되어 헤드(130)에 가해지는 하중을 샤프트(120)에 전달하여 가압할 수 있다. 구체적으로 변형부재(121)의 제1방향 단부가 헤드(130)의 지지턱(136)(샤프트 수용홀(131)의 내주면에 돌출됨) 하부에 지지되고 제2방향 단부가 샤프트(120)의 외주면에 돌출되는 지지턱(122)에 지지될 수 있다.
변형부재(121)는 탄성부재(153)가 변형되어 스위치(152)가 신호를 송출하는 순간의 하중보다 더 큰 하중에서 변형되어 헤드(130)와 샤프트(120)의 상대적 위치를 변경할 수 있다. 일 예로, 변형부재(121)는 탄성부재(153)를 변형시켜 스위치(152)가 신호를 송출하도록 하기 위해 필요한 최소의 하중보다 더 큰 하중에서 변형될 수 있다. 즉, 변형부재(121)는 탄성부재(153)가 가압되어 탄성변형 하는 동안에는 변형되지 않을 수 있다.
변형부재(121)의 변형은 비가역적 변형과 가역적 변형을 포함한다. 변형부재(121)가 비가역적으로 변형되는 경우에는 변형부재(121)가 충격으로 파손된다. 따라서 재사용을 위해서는 수선 및 교체를 필요로 한다.
변형부재(121)가 가역적으로 변형되는 경우에는 변형부재(121)에 가해지는 하중이 제거되는 경우 본래의 형상으로 되돌아가게 된다. 일 예로, 탄성 변형할 수 있는 소재 또는 형상으로 마련될 수 있으며 도면에는 코일 스프링을 도시하였다. 다만, 가역적으로 변형되는 변형부재(121)는 판 스프링 등의 형상으로 마련되거나, 합성고무 등의 신소재를 사용하는 경우를 포함하며, 이외에도 탄성을 가지는 다양한 실시예가 적용될 수 있다.
다음으로 도 6 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)가 동작하는 모습을 살펴보도록 한다.
도 6은 노브 조절 장치가 눌리기 전의 상태를 도시한다. 탄성부재(153)와 변형부재(121)는 모두 변형되기 전의 형상을 유지하므로 샤프트(120)와 헤드(130)가 모두 제1방향으로 밀어 올려진 상태이다.
다만, 보스(140)는 플랜지부(142)가 스위치부(150)의 보스 삽입공(154) 내측에 걸리고, 샤프트(120)는 샤프트(120)의 외경에 장착되는 이탈 방지링(124)이 보스(140)의 샤프트 삽입공(141) 내측에 걸리고, 헤드(130)는 지지턱(136)이 볼트(B) 내측에 걸린 상태이기 때문에 보스(140)와 샤프트(120)와 헤드(130)가 제1방향으로 이탈되지 못하고 하나의 단위체 상태를 유지할 수 있다.
도 7은 노브 조절 장치가 일반적으로 스위치(152)를 동작하는 범위 내의 힘으로 눌려진 상태를 도시한다. 아직 변형부재(121)를 변형시킬 수 있는 역치값(변형부재(121)의 변형이 시작되는 하중값)에는 못 미치기 때문에 변형부재(121)는 헤드(130)에 가해지는 힘을 그대로 샤프트(120)에 전달할 수 있다. 따라서 헤드(130)와 샤프트(120)의 상대적인 위치가 일정한 상태에서 샤프트(120)가 제2방향으로 움직이게 된다.
다만, 여기서 변형부재(121)가 변형되지 않았다는 의미는 물리적으로 어떠한 변형도 발생하지 않았다는 의미로 사용되는 것이 아니라, 사용자가 인지할 수 있는 정도의 변형이 발생하지 않았다는 의미로 해석되어야 할 것이다.
샤프트(120)는 변형부재(121)로부터 전달되는 하중에 의해 보스(140)의 샤프트 삽입공(141) 내측으로 미끄러져 운동하고 샤프트(120)의 단부에 마련되는 탄성부재(153)에 압력을 가하여 변형시킨다.
스위치(152)는 변형되는 탄성부재(153)에 의해 인쇄회로기판에 신호를 송출한다. 일 예로 스위치(152)는 탄성부재(153)와의 접촉에 의해 신호를 송출할 수 있다. 도 6은 탄성부재(153)와 스위치(152)가 접촉하지 않은 상태를 도시하지만, 도 7은 탄성부재(153)의 변형으로 인해 스위치(152)와 접촉되는 상태를 도시한다.
한편, 도 7에는 샤프트(120)의 지지턱(122) 하부가 보스의 제1방향 단부와 접촉하지 않은 상태를 도시하였지만 이와 달리, 샤프트(120)의 지지턱(122) 하부가 보스의 제1방향 단부와 접촉함으로써 샤프트(120)의 이동 범위를 제한하는 멈춤부재로서 기능할 수 있다. 샤프트(120)의 이동을 제한하지 않는 경우 헤드(130)에 큰 하중이 가해졌을 때 스위치(152)에 가해지는 하중의 상한을 제한할 수 없다. 즉, 샤프트(120)의 지지턱(122)이 멈춤부재로서 기능하여 스위치(152)에 큰 충격이 가해짐으로써 스위치(152)가 파손되거나 오작동을 일으킬 수 있는 가능성을 제거할 수 있다.
도 8은 노브 조절 장치가 충격이 가해지는 정도의 힘으로 눌려진 상태를 도시한다. 충격이 가해지는 정도의 힘은 차량의 충돌이나 급정거로 인해 탑승자의 머리 등이 노브캡과 충돌할 정도의 힘을 의미한다.
헤드(130)에 가해지는 하중이 변형부재(121)의 변형 역치값 이상인 경우 변형부재(121)가 변형되면서 헤드(130)와 샤프트(120)의 상대적 위치가 변하게 된다. 도 8에는 변형부재(121)인 코일 스프링이 압축되면서 헤드(130)가 제2방향으로 내려가는 것을 도시하였다. 이 때 샤프트(120)는 탄성부재(153)에 지지되거나 샤프트(120)의 지지턱(122)이 보스(140)의 단부에 지지되는 상태이기 때문에 더 이상 삽입될 수 없다.
헤드(130)의 제2방향 단부에는 보스(140)의 제1방향 단부가 삽입될 수 있도록 보스 삽입홈(132)이 형성될 수 있다. 따라서 헤드(130)가 하중에 의해 제2방향으로 이동하면서 보스(140)의 제1방향 단부가 보스 삽입홈(132) 내면을 따라 안내되어 삽입될 수 있다. 보스(140)가 헤드(130) 내측으로 삽입됨으로써 헤드(130)가 수직 방향에 어긋나는 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
도 6과 도 7에서는 변형부재(121)가 변형되기 전에 보스(140)가 헤드(130) 내측으로 삽입되지 않은 상태를 도시하였다. 그러나 이와 달리 변형부재(121)가 변형되기 전부터 보스(140)가 헤드(130) 내측, 즉 보스 삽입홀(132) 내측에 삽입되어 있는 것도 가능하다.
도 8에는 헤드(130)의 샤프트 수용홀(131)과 보스 삽입홈(132)의 연결부에 형성되는 걸림턱(137)이 도시되어 있으며, 샤프트(120)의 지지턱(122) 상부가 걸림턱(137)에 걸림으로써 보스(140)가 보스 삽입홈(132)에 삽입되는 정도를 제한할 수 있다. 즉, 걸림턱(137)과 지지턱(122)은 멈춤부재(Stopper) 역할을 할 수 있다.
만일 헤드(130)가 내려가는 범위를 제한하기 위한 걸림턱(137) 등의 구성이 마련되지 않는다면 헤드(130)는 하중의 크기만큼 더 내려갈 수 있다. 만일 변형부재(121)로 가역적으로 변하는 탄성체를 사용한다면 헤드(130)는 변형부재(121)의 탄성 한계치를 넘어서까지 변형부재(121)를 압축할 수 있다. 탄성체가 탄성 한계치를 넘어서까지 압축되는 경우 가역적으로 형상 복원을 할 수 없다. 따라서 헤드(130)의 걸림턱(137)과 샤프트(120)의 지지턱(122)이 헤드(130)의 내려가는 범위를 제한함으로써 변형부재(121)를 보호할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)를 나타내는 분해사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)는 헤드(130)를 샤프트(120)에 구속하기 위해 사용되는 도 6의 볼트(B) 대신 리벳(R)을 사용한다. 리벳(R)과 샤프트(120)의 사이에는 와셔(W)가 개재될 수 있다. 와셔(W)는 리벳(R)의 결합에 의한 유격을 줄일 수 있다.
도 10은 힘의 세기에 따라 노브 조절 장치가 눌려지는 정도를 나타내는 그래프로, 압력과 이동거리에 관한 그래프이다.
그래프의 x축은 노브캡 또는 헤드(130)의 제2방향 이동거리를, y축은 노브캡 또는 헤드(130)에 가해지는 하중을 압력 단위로 나타낸다. 원점(0, 0)은 조절 노브 장치(100)에 어떠한 하중도 작용하지 않는 경우를 나타낸다.
C 곡선은 사용자가 스위치(152)를 작동하기 위해 노브캡 또는 헤드(130)에 하중을 가하는 구간에 해당한다. 사용자는 P1 크기의 하중을 제공함으로써 스위치(152)를 작동할 수 있으며, P1은 탄성부재(153)의 형상을 변형하는 데 사용되는 힘의 크기이다. 한편, 스위치(152)를 동작하는 데까지 노브캡 또는 헤드(130)는 S1 크기만큼 이동하게 되고, 일반적으로 S1은 약 1.5mm 전후이다.
C 곡선에서 위로 볼록한 곡선 형태가 나타나는 것은 탄성부재(153)의 형상과 관계된다. 또한, 이처럼 위로 볼록한 곡선이 그려지는 경우 사용자의 조작감이 향상될 수 있다.
L1 직선은 사용자가 가하는 하중의 크기를 증가시켜도 노브캡 또는 헤드(130)의 이동이 발생하지 않는 구간에 해당하고, L2 직선은 사용자가 가하는 하중에 비례하여 노브캡 또는 헤드(130)가 선형적으로 이동하는 구간에 해당한다.
변형부재(121)의 변형이 시작되는 하중의 역치값은 그래프에서 P2이다. 즉, 하중이 P2가 되기 전까지는 사용자가 느끼는 노브캡 또는 헤드(130)의 이동이 없다.
도 10은 선형적으로 변형하는 변형부재(121)를 이용할 때의 그래프를 도시한 것으로, 일 예로 코일 스프링을 사용하는 경우를 들 수 있다. 변형부재(121)로 사용되는 코일 스프링은 y=k(x-S1)+P2 의 그래프를 따를 수 있다. 다만, 선형 변형하는 것은 변형부재(121)의 일 특성을 예로 든 것에 불과하며 L2와 다른 직선 또는 곡선 그래프가 나타나는 경우를 포함한다.
이상에서는 가역에 가까운 느린 속도로 조절 노브 장치(100)를 가압하였을 때 나타나는 압력과 이동거리에 관한 그래프를 살펴보았다. 다만, 순간적으로 큰 하중을 제공하는 경우에는 도 10의 그래프와 달라질 수 있음을 밝혀둔다.
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)와 종래의 조절 노브 장치(30)를 비교하여 나타내는 그림으로, 도 11은 사용자가 종래의 조절 노브 장치(30)를 이용하여 볼륨 조절을 하는 모습을 나타내는 사용도이고, 도 12는 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)를 이용하여 볼륨 조절을 하는 모습을 나타내는 사용도이다.
도 11에서 볼 수 있듯이 종래의 조절 노브 장치(30)는 유럽 자동차 안전기준을 준수하여야 하기 때문에 전면 패널로부터 돌출되는 정도가 충분하지 못하였다. 따라서 사용자가 노브를 쥐고 돌리는 작업을 하기가 매우 불편하여 고객의 불만을 야기하였다.
이와 비교하여 도 12에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 조절 노브 장치(100)는 돌출된 정도가 충분한 것을 알 수 있다. 따라서 사용자가 노브를 쥐고 돌리는 작업이 매우 편하고, 조작감 불편으로 인한 고객 클레임이 발생하지 않는다.
한편, 도 12에서와 같이 충분히 돌출되어 있다고 하더라도 사용자와 조절 노브 장치(100)가 충돌하는 경우 변형부재(121)의 변형으로 의해 노브캡이 전면 패널(20) 방향으로 더 삽입될 수 있기 때문에 유럽 자동차 안전기준을 준수할 수 있음은 당연하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 오디오 장치, 20: 전면 패널,
30: 조절 노브 장치, 31: 노브캡,
32: 샤프트, 33: 헤드,
34: 보스, 35: 스위치부,
100: 조절 노브 장치, 120: 샤프트,
121: 변형부재, 122: 지지턱,
123: 결합공, 124: 이탈 방지링,
130: 헤드, 131: 샤프트 수용홀,
132: 보스 삽입홀, 133: 삽입홈,
134: 고정홈, 135: 경사부,
136: 지지턱, 137: 걸림턱,
138: 회전 방지부, 140: 보스,
141: 샤프트 삽입공, 142: 플랜지부,
150: 스위치부, 151: 하우징,
152: 스위치, 153: 탄성부재,
154: 보스 삽입공.
30: 조절 노브 장치, 31: 노브캡,
32: 샤프트, 33: 헤드,
34: 보스, 35: 스위치부,
100: 조절 노브 장치, 120: 샤프트,
121: 변형부재, 122: 지지턱,
123: 결합공, 124: 이탈 방지링,
130: 헤드, 131: 샤프트 수용홀,
132: 보스 삽입홀, 133: 삽입홈,
134: 고정홈, 135: 경사부,
136: 지지턱, 137: 걸림턱,
138: 회전 방지부, 140: 보스,
141: 샤프트 삽입공, 142: 플랜지부,
150: 스위치부, 151: 하우징,
152: 스위치, 153: 탄성부재,
154: 보스 삽입공.
Claims (15)
- 노브캡과 연결되는 샤프트;
일 면에 상기 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입공이 형성되고, 상기 샤프트의 일부를 수용하는 보스;
상기 샤프트의 일 측에 위치하고, 상기 샤프트의 이동에 의해 탄성 변형되는 탄성부재;
상기 탄성부재의 변형에 의해 신호를 송출하는 스위치; 및
상기 탄성부재를 변형시켜 상기 스위치가 신호를 송출하도록 하는 하중보다 더 큰 하중에서 변형되어 상기 노브캡과 상기 샤프트의 상대적 위치를 변경하는 변형부재;를 포함하고,
상기 변형부재는 상기 샤프트 삽입공의 상측에서 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱에 지지되며,
상기 샤프트 삽입공이 형성되는 상기 보스의 일 면과 상기 지지턱 사이의 높이는 상기 탄성부재의 변형에 의해 상기 샤프트가 상기 보스에 삽입되면서 상기 스위치를 동작시키는 거리보다 크거나 같은 조절 노브 장치. - 제1항에 있어서,
상기 노브캡과 연결되고 상기 샤프트를 수용하는 샤프트 수용홀이 마련되는 헤드를 더 포함하고,
상기 변형부재는 일 측이 상기 헤드에 지지되고, 타 측이 상기 샤프트에 지지되어, 상기 헤드에 가해지는 하중에 의해 상기 샤프트를 가압하는 조절 노브 장치. - 제1항에 있어서,
상기 변형부재는 코일 스프링인 조절 노브 장치. - 제1항에 있어서,
상기 변형부재는 상기 샤프트가 이동할 수 있는 범위 내에서는 상기 샤프트를 가압하여 이동시키고, 상기 샤프트의 이동이 제한되는 때에 탄성 변형하여 상기 노브캡과 상기 샤프트의 상대적 위치를 변경하는 조절 노브 장치. - 제2항에 있어서,
상기 변형부재의 일 측은 상기 헤드의 내주면에 돌출되는 지지턱에 지지되고, 상기 변형부재의 타 측은 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱에 지지되는 조절 노브 장치. - 제1항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 샤프트와 상기 스위치 사이에 위치하고,
상기 샤프트의 지지턱은 상기 샤프트 삽입공이 형성되는 상기 보스의 일 면에 걸리도록 마련되는 조절 노브 장치. - 제2항에 있어서,
상기 보스는 상기 헤드와 상기 스위치 사이에 위치하고,
상기 헤드의 하측 단부에는 보스 삽입홀이 형성되며,
상기 변형부재가 변형하는 경우 상기 보스는 상기 보스 삽입홀의 내부에 수용되는 조절 노브 장치. - 제7항에 있어서,
상기 샤프트 수용홀과 상기 보스 삽입홀의 연결부에 형성되는 걸림턱에 의해 상기 보스가 상기 보스 삽입홀에 삽입되는 정도가 제한되는 조절 노브 장치. - 제7항에 있어서,
상기 보스의 상기 샤프트 삽입공이 형성되는 일 측 단부의 모서리에는 경사부 또는 곡부가 마련되어 상기 보스가 상기 보스 삽입홀에 삽입되기 용이하도록 안내하는 조절 노브 장치. - 제1항에 있어서,
상기 변형부재는 상기 탄성부재를 변형시켜 상기 스위치가 신호를 송출하도록 하기 위해 필요한 최소의 하중보다 더 큰 하중에서 변형되는 조절 노브 장치. - 사용자가 노브캡을 가압하여 스위치를 동작하는 조절 노브 장치에 있어서,
상기 노브캡과 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일 측에 위치하고 미리 정해진 제1하중 범위 내에서 탄성 변형되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 변형에 의해 신호를 송출하는 스위치와, 상기 제1하중보다 큰 제2하중에서 변형되어 상기 노브캡의 이동을 허용하는 변형부재와, 상기 노브캡과 상기 스위치 사이에 위치하고 일 측 단부에 상기 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입공이 형성되는 보스를 포함하고,
상기 보스의 상기 샤프트 삽입공이 형성되는 일 면과 상기 샤프트의 외주면에 돌출되어 상기 변형부재의 하측을 지지하는 지지턱 사이의 거리는 상기 탄성부재의 변형에 의해 상기 샤프트가 상기 보스에 삽입되면서 상기 스위치를 동작시키는 거리보다 크거나 같은 조절 노브 장치. - 제11항에 있어서,
상기 변형부재는 상기 제2하중에서 탄성 변형이 시작되는 조절 노브 장치. - 제11항에 있어서,
상기 노브캡과 연결되는 헤드를 더 포함하고,
상기 샤프트의 일 측은 상기 헤드의 샤프트 수용홀에 수용되고, 타 측은 상기 샤프트 삽입공을 관통하여 상기 탄성부재를 가압하며,
상기 노브캡이 상기 제1하중 범위 내에서 가압되는 경우, 상기 헤드와 함께 상기 샤프트가 이동하면서 상기 탄성부재가 변형되어 상기 스위치가 신호를 송출하고,
상기 노브캡이 상기 제2하중보다 큰 하중으로 가압되는 경우, 상기 변형부재가 변형되어 상기 헤드와 상기 샤프트의 상대적인 이동을 허용하는 조절 노브 장치. - 제13항에 있어서,
상기 변형부재는 일 측이 상기 샤프트 수용홀의 내주면에 돌출되는 지지턱에 지지되고, 타 측이 상기 샤프트의 외주면에 돌출되는 지지턱에 지지되어, 상기 헤드에 가해지는 하중에 의해 상기 샤프트를 가압하는 조절 노브 장치. - 삭제
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