KR101707826B1 - 입력 장치, 스티어링 휠 및 이를 구비한 자동차 - Google Patents

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Abstract

입력 장치, 스티어링 휠 및 이를 구비한 자동차를 개시한다. 본 발명은 더 넓은 확장성과 집중도를 제공하고 사용자의 운전 편의를 도모할 수 있는 개선된 사용자 인터페이스로서의 입력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 상술한 목적의 본 발명에 따른 자동차는, 입력 장치와; 입력 장치로부터 신호를 전달받아 신호에 상응하는 미리 설정된 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하고, 입력 장치는, 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와; 분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와; 회전 부재가 회전할 때 제 1 자석의 위치 변화로 인해 제 1 자석과 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 고정 부재에 대한 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 신호를 생성하는 검출 부재를 포함한다.

Description

입력 장치, 스티어링 휠 및 이를 구비한 자동차{INPUT DEVICE, STEERING WHEEL AND VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 자동차에 관한 것으로, 자동차의 사용자 인터페이스에 관한 것이다.
자동차의 성능이 크게 향상되고 운전자의 안전하고 편안한 운전을 위한 각종 편의 장비들이 늘어나면서 운전자가 자동차를 조작하기 위한 사용자 인터페이스의 종류와 수도 크게 증가하였다.
종래의 자동차의 사용자 인터페이스로는 버튼이나 레버, 다이얼 등이 많이 사용되고 있다. 버튼 방식은 등화류 버튼이나 방송 신호 선국 버튼, 윈도우 개폐 버튼 등을 예로 들 수 있다. 레버 방식으로는 방향 지시 등 선택 레버나 와이퍼 작동 레버를 예로 들 수 있다. 다이얼 방식으로는 공조기 온도 설정 다이얼이나 오디오 볼륨 조절 다이얼 등을 예로 들 수 있다.
이와 같은 종래의 버튼 방식이나 레버 방식, 다이얼 방식의 사용자 인터페이스는 다음과 같은 문제를 가지고 있다. 먼저 메뉴 선택이 한정적이다. 하나의 버튼/레버/다이얼에 거의 하나의 메뉴만을 부여하기 때문에 사용자 인터페이스의 메뉴가 늘어나면 그에 따라 버튼/레버/다이얼의 수도 함께 증가할 수 밖에 없다.
유사한 맥락에서 메뉴 기능의 확장이 거의 불가능하다. 즉 하나의 버튼/레버/다이얼에 하나의 메뉴가 할당되면 해당 버튼/레버/다이얼에 더 많은 메뉴를 추가 할당하는 것이 사실상 불가능하다. 이로 인해 사용자 인터페이스의 메뉴가 증가할수록 이를 조작하기 위한 버튼/레버/다이얼의 수도 증가하기 때문에 그만큼 버튼/레버/다이얼을 넓은 영역에 분산 배치할 수 밖에 없다. 이는 사용자 인터페이스의 집중도를 낮추는 원인이 될 수 있다.
본 발명은 더 넓은 확장성과 집중도를 제공하고 사용자의 운전 편의를 도모할 수 있는 개선된 사용자 인터페이스로서의 입력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 자동차는, 입력 장치와; 입력 장치로부터 신호를 전달받아 신호에 상응하는 미리 설정된 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하고, 입력 장치는, 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와; 분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와; 회전 부재가 회전할 때 제 1 자석의 위치 변화로 인해 제 1 자석과 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 고정 부재에 대한 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 신호를 생성하는 검출 부재를 포함한다.
상술한 자동차에서, 고정 부재의 일면에 복수의 제 2 자석들이 방사상으로 배치된다.
상술한 자동차에서, 복수의 자석들 중에서 중심부에 위치한 자석의 자기력의 세기가 크고 중심부에서 멀어질수록 자기력의 세기가 더 작다.
상술한 자동차에서, 회전 부재는 구(球) 형태의 볼이다.
상술한 자동차에서, 회전 부재의 일부가 돌출되어 회전 부재의 회전 범위를 제한하고; 회전 부재의 돌출된 부분에 제 1 자석이 마련된다.
상술한 자동차에서, 제 1 자석과 복수의 제 2 자석은 극성이 서로 반대이다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 입력 장치는, 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와; 분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와; 회전 부재가 회전할 때 제 1 자석의 위치 변화로 인해 제 1 자석과 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 고정 부재에 대한 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 신호를 생성하는 검출 부재를 포함한다.
상술한 입력 장치에서, 고정 부재의 일면에 복수의 제 2 자석들이 방사상으로 배치된다.
상술한 입력 장치에서, 복수의 자석들 중에서 중심부에 위치한 자석의 자기력의 세기가 크고 중심부에서 멀어질수록 자기력의 세기가 더 작다.
상술한 입력 장치에서, 회전 부재는 구(球) 형태의 볼이다.
상술한 입력 장치에서, 회전 부재의 일부가 돌출되어 회전 부재의 회전 범위를 제한하고; 회전 부재의 돌출된 부분에 제 1 자석이 마련된다.
상술한 입력 장치에서, 제 1 자석과 복수의 제 2 자석은 극성이 서로 반대이다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 자동차는, 조향 수단에 마련되는 입력 장치와; 입력 장치로부터 신호를 전달받아 신호에 상응하는 미리 설정된 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하고, 입력 장치는, 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와; 분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와; 회전 부재가 회전할 때 제 1 자석의 위치 변화로 인해 제 1 자석과 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 고정 부재에 대한 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 신호를 생성하는 검출 부재를 포함한다.
상술한 자동차에서, 조향 수단이 림과 스포크, 허브를 포함하고; 입력 장치가 허브에 설치된다.
상술한 자동차에서, 조향 수단이 림과 스포크, 허브를 포함하고; 입력 장치가 림에 설치된다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 입력 장치는, 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와; 분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와; 회전 부재가 회전할 때 제 1 자석의 위치 변화로 인해 제 1 자석과 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 고정 부재에 대한 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 제 1 신호를 생성하는 검출 부재와; 회전 부재의 가압 및 해제에 의해 턴 온 및 턴 오프 되어 온/오프의 두 가지 상태를 나타내는 제 2 신호를 생성하는 스위치를 포함한다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 입력 장치는, 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와; 분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와; 회전 부재의 일부를 수용하고 고정 부재가 고정 설치되는 제 1 하우징과; 회전 부재가 회전할 때 제 1 자석의 위치 변화로 인해 제 1 자석과 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 고정 부재에 대한 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 제 1 신호를 생성하는 검출 부재와; 회전 부재의 가압에 의해 턴 온 되어 제 2 신호를 생성하는 스위치와; 제 1 하우징을 수용하고 회전 부재의 가압력이 내부 하우징을 통해 전달되는 위치에 스위치가 설치되는 제 2 하우징을 포함한다.
상술한 입력 장치에서, 제 1 하우징과 제 2 하우징이 원통 형상이다.
상술한 입력 장치에서, 제 1 하우징과 제 2 하우징 사이에 베어링이 마련되어 제 1 하우징이 제 2 하우징 내부에서 원활하게 이동하도록 이루어진다.
상술한 입력 장치에서, 회전 부재와 제 1 하우징 사이에 충격 흡수 부재가 마련되어 회전 부재와 제 1 하우징의 충돌 시 충격을 흡수하도록 이루어진다.
상술한 입력 장치에서, 제 1 하우징과 제 2 하우징 사이에 탄성 부재가 마련된다.
본 발명은 더 넓은 확장성과 집중도를 제공하고 사용자의 운전 편의를 도모할 수 있는 개선된 사용자 인터페이스로서의 입력 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치를 구비한 조향 수단인 스티어링 휠을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치가 설치된 스티어링 휠을 다른 각도에서 바라 본 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 입력 장치의 볼과 자석의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치의 조작 양태를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치의 입력 신호를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치로부터 입력 신호를 전달받아 제어 신호를 발생시키는 제어 계통의 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예 및 제 3 실시 예에 따른 입력 장치를 구비한 스티어링 휠을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치를 구비한 조향 수단인 스티어링 휠을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)는 자동차의 조향을 담당하는 스티어링 휠(104)에 설치된다.
자동차의 스티어링 휠(104)은 기본적으로 림(106)과 스포크(108), 허브(110)로 구성된다. 허브(110)의 중앙부에는 경음기 버튼(112)이 설치된다. 허브(110)에서, 경음기 버튼(112)의 좌우에는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 한 쌍의 입력 장치(102)가 설치된다.
입력 장치(102)의 설치 위치는 일반적인 운전 형태에서의 운전자의 스티어링 휠(104) 파지 위치를 고려하여 다음과 같이 정의될 수 있다. 고속 주행이 드문 일반적인 운전 형태에서 운전자의 스티어링 휠 파지 위치는 대부분 3시-9시 방향이다. 따라서 도 1에 나타낸 것처럼 운전자가 스티어링 휠(104)의 3시-9시 방향을 파지했을 때 운전자의 양 손의 엄지 손가락이 닿을 수 있는 위치에 입력 장치(102)를 배치함으로써 운전 중에도 입력 장치(102)를 용이하게 조작할 수 있도록 한다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)는 자동차에서 운전자가 운전에 필요한 다양한 장치들을 쉽고 편리하게 조작할 수 있도록 하기 위한 것이다. 예를 들면 도 1에 나타낸 것처럼 자동차 전면의 윈드쉴드에 헤드 업 디스플레이(Head Up Display, HUD) 형태의 그래픽 사용자 인터페이스(150)가 표출되도록 하고, 표출되는 그래픽 사용자 인터페이스(150) 상의 메뉴를 선택할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위해 입력 장치(102)의 회전(스크롤)을 통해 메뉴간 이동 또는 설정 값의 변경을 구현하고 입력 장치(102)의 클릭을 통해 선택된 내용을 확정할 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치가 설치된 스티어링 휠을 다른 각도에서 바라 본 도면이다. 도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)는 스티어링 휠(104)의 표면에 구(球) 형태의 볼(도 3의 302 참조)의 일부분이 돌출된 상태로 설치된다. 운전자는 볼(도 3의 302)의 돌출된 부분을 회전/클릭/누름 등의 다양한 형태로 조작하여 필요한 입력 신호(입력 장치(102)에서 자동차의 제어부로 입력되는 신호)가 발생하도록 한다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
먼저 도 3(A)는 입력 장치(102)의 사시도이다. 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)는 볼(302)과 내부 하우징(304), 외부 하우징(306), 스위치(362), 탄성체(364)를 포함한다. 볼(302)의 일부분이 내부 하우징(304)의 외부로 노출되는데, 운전자는 이 노출된 부분을 대상으로 회전/클릭/누름 등의 조작을 수행한다. 내부 하우징(304)과 외부 하우징(306)은 원통 모양이다. 볼(302)의 형상과 무관하게 내부 하우징(304)와 외부 하우징(306)이 원통 이외의 다른 다각형 통 모양일 수 있다.
도 3(B)는 입력 장치(102)의 측 단면도이다. 볼(302)은 기본적으로 구(球) 모양이며, 여기에 돌출된 형태의 걸림턱(322)이 부가된다. 볼(302)의 일부분은 내부 하우징(304)에 수용되고 나머지 부분은 외부로 노출된다. 볼(304)의 걸림턱(322)이 형성된 부분이 내부 하우징(304)에 수용된다. 걸림턱(322)은 볼(302)과 함께 단일의 주조물로 성형될 수 있다. 또는 구(球) 부분과 걸림턱(322) 부분이 별도로 제작된 후 조립/접착 등의 기계적인 방법으로 결합될 수도 있다.
걸림턱(322)은 내부 하우징(304)의 안쪽에서 볼(302)이 회전할 때 일정 각도 이상 회전하지 않도록 회전 각도를 제한하기 위한 것이다. 따라서 걸림턱(322)의 모양과 크기는 볼(302)이 내부 하우징(304)에 수용되어 회전할 때 일정 회전각에 도달하면 걸림턱(322)이 내부 하우징(304)의 안쪽 면에 닿아 볼(302)이 더 이상 회전하지 않도록 볼(302)의 회전 범위를 제한할 수 있어야 한다.
걸림턱(12)의 내부 하우징(304)을 향하는 면에는 자석(324)이 마련된다. 자석(324)은 원형이며 걸림턱(322)의 표면으로부터 약간 돌출되도록 마련된다. 자석(324)은 원형 이외의 다른 다각형 형태일 수 있다. 볼(302)의 자석(324)은 후술하는 내부 하우징(304)의 자석(344)과 서로 반대의 극성을 갖는다(상극). 볼(302)의 자석(324)과 내부 하우징(304)의 자석(344)이 서로 반대의 극성을 갖기 때문에 두 자석(324)(344) 상호 간에 강한 인력이 작용하여 볼(302)이 내부 하우징(304)으로부터 이탈하지 않고 안정된 상태를 유지할 수 있다. 볼(302)의 자석(324)은 제 1 자석으로 내부 하우징(304)의 자석(344)은 제 2 자석으로 구분할 수 있다. 자석(324)은 영구 자석일 수 있다. 자석(324)은 자기 홀 극(Magnetic Monopole)일 수 있다.
내부 하우징(304)은 원통 모양이다. 내부 하우징(304)의 상부는 볼(302)의 일부분 즉 걸림턱(322)이 형성된 쪽의 일부분을 수용한다. 내부 하우징(304)의 상부 테두리의 안쪽에는 충격 흡수 부재(342)가 마련된다. 볼(302)이 회전할 때 걸림턱(322)이 내부 하우징(304)의 상부 테두리의 안쪽 면에 충돌하면서 소음이 발생할 수 있다. 따라서 충격 흡수 부재(342)를 통해 충격을 흡수함으로써 소음 발생을 억제하고, 볼(302)과 내부 하우징(304)의 손상을 방지할 수 있다. 충격 흡수 부재(342)는 고무 재질의 오-링(O-ring)일 수 있다. 충격 흡수 부재(342)는 우레탄 재질의 오-링(O-ring)일 수 있다.
내부 하우징(304)의 안쪽 바닥 면에는 복수의 자석(344)이 마련된다. 복수의 자석(344)은 고정 부재(346)의 상부 면에 마련된다. 고정 부재(346)는 일정한 넓이를 갖고 상부 면은 평면 또는 완곡한 곡면을 이룬다. 고정 부재(346)는 그 상부 면이 볼(302)의 걸림턱(322)에 대향하도록 설치된다. 볼(302)이 회전할 때 볼(302)의 자석(324)은 내부 하우징(304)의 자석(344) 위를 약간의 거리를 이격된 상태로 이동한다. 이 구조에서 볼(302)의 자석(324)과 내부 하우징(304)의 자석(344) 사이에 자기장이 형성된다.
외부 하우징(306)은 원통 모양이다. 외부 하우징(306)의 내경은 내부 하우징(304)의 외경보다 크다. 외부 하우징(306)의 안쪽 공간에는 내부 하우징(304)이 수용된다. 외부 하우징(306)의 안쪽 바닥 면에는 스위치(362)가 설치된다. 스위치(362)는 운전자가 볼(302)을 누르면 턴 온 되고 운전자가 볼(302)의 누름을 해제하면 턴 오프 되면서 온/오프 신호를 발생시킨다. 운전자가 볼(302)을 누르면 그 누르는 힘이 내부 하우징(304)을 통해 스위치(362)를 가압하여 턴 온 시킨다. 운전자에 의한 볼(302)의 누름이 해제되면 내부 하우징(304)을 가압하는 힘이 사라지기 때문에 스위치(362)는 턴 오프 된다.
탄성 부재(364)는 내부 하우징(304)과 외부 하우징(306) 사이에 설치된다. 더욱 자세하게는, 내부 하우징(304)의 바깥쪽 하부 면과 외부 하우징(306)의 안쪽 바닥 면 사이에 설치된다. 탄성 부재(364)는 내부 하우징(304)이 가압될 때 압축되고 내부 하우징(304)의 가압이 해제될 때 원래의 상태로 복원된다. 탄성 부재(364)의 복원력에 의해 내부 하우징(304)이 가압되기 이전의 원래의 위치로 상승하고, 내부 하우징(304)의 상승에 의해 내부 하우징(304)과 스위치(362)의 접촉이 해제되면서 스위치(362)가 턴 오프 된다.
베어링(366)은 내부 하우징(304)과 외부 하우징(306) 사이에 마련된다. 더욱 자세하게는 베어링(366)은 외부 하우징(306)의 안쪽 벽면에 설치된다. 베어링(366)은 적어도 하나가 설치될 수 있으며, 더 바람직하게는 대칭을 이루도록 복수 개를 설치할 수 있다. 베어링(366)은 내부 하우징(304)이 가압되거나 가압이 해제됨으로써 상하 왕복 운동할 때 내부 하우징(304)의 외벽과 외부 하우징(306)의 내벽 사이의 마찰을 줄이기 위한 것이다. 베어링(366)은 볼 베어링일 수 있다. 윤활제가 베어링(366)을 대체할 수도 있다. 내부 하우징(304)의 외벽과 외부 하우징(306)의 내벽을 마찰 계수가 매우 작은 소재로 구현함으로써 베어링(366)을 대체할 수도 있다.
도 4는 도 3에 나타낸 입력 장치의 볼과 자석의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4(A)는 내부 하우징(304)의 자석(344) 쪽에서 볼(302)을 바라 본 도면이다. 걸림턱(322)의 중심부에 자석(324)이 마련되는 것을 알 수 있다. 볼(302)의 회전에 의해 자석(324)이 화살표로 나타낸 것처럼 방사상으로 이동한다. 도 4(A)에는 이해를 돕기 위해 여덟 개의 방향만을 나타내었으나, 실제로는 더 높은 자유도로 수 많은 방향으로의 이동이 가능하다. 또한 직선 상의 이동뿐만 아니라 다양한 곡선 형태의 이동도 가능하다.
도 4(B)는 내부 하우징(304)의 자석(344)의 평면도이다. 즉, 볼(302) 쪽에서 자석(344)의 상부 면을 바라 본 도면이다. 앞서 설명한 것처럼 고정 부재(346)의 상부 면에는 복수의 자석들(344)이 방사상으로 배치된다. 복수의 자석들(344) 각각은 원형이다. 복수의 자석들(344)은 중심부(O)에 위치한 자석일수록 크기가 크고, 중심부(O)에서 멀어질수록 크기가 더 작다. 이로 인해 중심부(O)에 위치한 자석일수록 자기장의 세기가 크고 중심부(O)에서 멀어질수록 자기장의 세기가 더 작다.
복수의 자석들(344)의 크기(또는 자기장의 세기)가 위치에 따라 다른 것은 볼(302)의 자석(324)과 고정 부재(346)의 복수의 자석들(344)이 대면할 때 두 자석(324)(344) 사이의 자기장의 세기가 볼(302)의 회전 각도에 따라 다르도록 하기 위함이다. 이로써 자기장의 세기의 변화는 곧 볼(302)의 자석(324)의 위치 변화를 의미하기 때문에 자기장의 세기의 변화를 검출하면 고정 부재(346)의 복수의 자석들(344)에 대한 볼(302)의 자석(324)의 상대적 위치 변화(회전 각도)를 검출할 수 있다.
도 4(A)에 나타낸 <a>에서 <h>까지의 볼(302)의 이동 방향을 내부 하우징(304)의 자석(344)에 대비하면 도 4(B)에 나타낸 <a>에서 <h>까지의 방향에 해당한다. 만약 볼(302)의 회전에 의해 볼(302)의 자석(324)이 <a> 방향으로 이동하면 내부 하우징(304)의 자석(344) 상에서는 <a> 방향을 따라 이동 궤적이 형성된다. 만약 볼(302)의 회전에 의해 볼(302)의 자석(324)이 <g> 방향으로 이동하면 내부 하우징(304)의 자석(344) 상에서는 <g> 방향을 따라 이동 궤적이 형성된다.
도 4(C)는 내부 하우징(304)의 자석(344)의 측 단면도이다. 복수의 자석들(344)은 고정 부재(346)의 상부 면 위로 약간 돌출되도록 부착(또는 매립)된다. 볼(302)이 회전할 때 볼(302)의 자석(324)이 이동하는 궤적이 곡면을 이루기 때문에 내부 하우징(304)의 고정 부재(346)의 상부 면에 배치되는 복수의 자석들(344)이 이루는 면 역시 곡면을 이루도록 하는 것이 바람직하다.
내부 하우징(304)의 복수의 자석들(344) 각각에는 적어도 하나의 홀 센서(404)가 연결된다. 홀 센서(404)는 복수의 자석들(344) 각각에서 발생하는 자기장의 세기의 변화를 검출하여 자기장 검출 신호를 발생시킨다. 볼(302)의 회전에 의해 볼(302)의 자석(324)의 위치가 변화하면 그 위치에 따라 홀 센서(404)에서 검출되는 자기장의 세기 역시 변화하므로, 이 자기장의 세기의 변화로부터 고정 부재(346)의 복수의 자석들(344)에 대한 볼(302)의 자석(324)의 상대적 위치 즉 볼(302)의 회전 각도를 판단할 수 있다.
홀 센서(404)는 홀 효과(Hall Effect)를 이용하여 자기장의 세기를 검출하여 전압 형태로 변환한다. 홀 효과는 자기장 속의 도체에서 자기장의 직각 방향으로 전류가 흐르면, 자기장과 전류 모두에 직각 방향으로 전기장이 나타나는 현상이다. 홀 효과는 전류가 흐르는 도선 안이나 다른 고체 안에서 움직이는 전하와 관련이 있다. 전류가 흐르는 도선에 수직인 자기장은 도선 내에서 움직이는 전하들을 한쪽 면으로 휘어지게 만든다. 따라서 도선의 한쪽 면에는 음전하가 쌓여 음으로 대전되고, 다른 한쪽 면은 양으로 대전된다.
그러면 전기장이 도선을 가로질러 존재하게 되는데, 이를 홀 전기장(Hall field)이라고 하며, 홀 전기장은 도선을 가로지르는 전위차(홀 전압, Hall voltage)를 측정하여 계산할 수 있다. 또한, 전하의 표류 속도는 vD=E/B이므로, 홀 효과를 이용하여 움직이는 전하의 표류속도를 측정하고 부호를 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치의 조작 양태를 나타낸 도면이다.
도 5(A)에 나타낸 바와 같이, 볼(302)의 회전은 운전자가 볼(302)을 다양한 각도로 회전시키는 조작 양태이다. 볼(302)의 회전은 볼(302)을 상하좌우(그 사이 각 포함)로 회전시키는 것은 물론 내부 하우징(304)의 상부 테두리와 동심원 상에서 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
도 5(B)에 나타낸 바와 같이, 볼(302)의 클릭은 운전자가 볼(302)을 아래 쪽으로 눌러 가압한 후 가압을 해제하는 조작 양태이다. 클릭에 의해 볼(302)이 아래쪽으로 이동하였다가 다시 원래 위치로 복귀한다.
도 6는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치의 입력 신호를 나타낸 도면이다.
도 6(A)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)의 볼(302)의 클릭 시 발생하는 전기 신호이다. 운전자가 볼(302)을 눌렀다가 떼면(즉 가압 후 가압을 해체하면) 스위치(362)가 턴 온 되였다가 턴 오프 된다. 스위치(362)가 턴 온 되며 스위치(362)에서 발생하는 입력 신호의 전압 레벨이 상승하고, 스위치(362)가 턴 오프 되면 스위치(362)에서 발생하는 입력 신호의 전압 레벨이 하강한다. 즉 스위치(362)의 턴 온/오프에 의해 도 6(A)와 같은 구형파 펄스 신호가 입력 신호로서 발생한다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)에서 클릭 조작이 발생하였음을 구형파 펄스 신호의 발생을 통해 알 수 있다.
도 6(B)는 본 발명의 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치(102)의 볼(302)의 회전 시 발생하는 전기 신호이다. 운전자가 볼(302)을 회전시키면 앞서 도 3 및 도 4에 나타낸 것처럼 볼(302)의 자석(324)의 변위에 따른 자기장의 변화가 발생한다. 이 자기장의 변화는 홀 센서(404)에 의해 검출되어 도 6(B)에 나타낸 것과 같은 파형의 전압의 변화로 나타난다. 예를 들면, 도 6(B)에서, 볼(302)의 자석(324)이 내부 하우징(304)의 자석(344)의 중심점(O)을 대면할 때(즉 원점에 위치할 때)에는 약 5.3 mV의 최고 레벨의 전압이 나타난다. 볼(302)이 회전하여 볼(302)의 자석(324)이 이동하여 내부 하우징(304)의 자석(344)의 최외곽에 위치할 때 약 2mV의 최저 레벨의 전압이 나타난다. 이후 볼(302)의 자석(324)이 내부 하우징(304)의 자석(344)의 중심점(O)으로 복귀하면 다시 약 5.3 mV의 최고 레벨의 전압이 나타난다.
도 6(B)에서 볼(302)의 자석(324)이 중심부(O)에서 외곽으로 이동할 때(1초에서 6초 사이)의 속도와 외곽에서 중심부(O)로 복귀할 때(6초에서 9초 사이)의 시간이 다름을 알 수 있다. 내부 하우징(304)의 고정 부재(346)에 마련되는 복수의 자석(344)은 중심부(O)에 위치한 자석의 자기장의 세기가 외곽에 위치한 자석의 자기장의 세기보다 더 크다. 따라서 볼(302)이 회전하여 볼(302)의 자석(324)이 중심부(O)에서 외곽으로 이동할 때(1초에서 6초 사이)보다 볼이(302)의 자석(324)이 외곽에서 중심부(O)로 복귀할 때(6초에서 9초 사이)의 속도가 더 빠르다.
볼(302)의 자석(324)이 중심부(O)에서 외곽으로 이동하기 위해서는 운전자의 조작이 개입되어야 하지만, 볼이(302)의 자석(324)이 외곽에서 중심부(O)로 복귀할 때에는(6초에서 9초 사이) 사용자의 조작이 개입하지 않더라도 극성이 서로 반대인 두 자석(324)(344) 사이의 상호 작용에 의해 볼(302)이 회전하여 중심부(O) 위치로 복귀한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입력 장치로부터 입력 신호를 전달받아 제어 신호를 발생시키는 제어 계통의 블록 다이어그램이다. 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU)(702)은 입력 장치(102)의 볼(302)의 조작에 의해 발생하는 입력 신호를 전달받아 해당 조작에 상응하는 제어 신호를 발생시킨다.
입력 장치(102)의 볼(302)의 회전에 의해 발생하는 입력 신호는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(704)에 의해 디지털 신호로 변환되어 전자 제어 유닛(702)에 전달된다. 전자 제어 유닛(702)은 미리 정해진 룩 업 테이블을 참조하여 해당 입력 신호에 상응하는 제어 신호를 발생시킨다.
입력 장치(102)의 볼(302)의 클릭에 의해 발생하는 입력 신호는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(706)에 의해 디지털 신호로 변환되어 전자 제어 유닛(702)에 전달된다. 전자 제어 유닛(702)은 미리 정해진 룩 업 테이블을 참조하여 해당 입력 신호에 상응하는 제어 신호를 발생시킨다.
볼(302)의 회전이나 클릭의 각각 또는 그 조합에 상응하는 제어 신호는 운전자가 자동차를 운전하면서 조작 가능한 모든 것을 대상으로 할 수 있다. 예를 들면 제어 신호는 자동차의 윈드쉴드에 표출되는 헤드 업 디스플레이(Head Up Display)를 제어하기 위한 것일 수 있다. 예를 들면 제어 신호는 자동차의 등화류의 점등 및 소등을 제어하기 위한 것일 수 있다. 예를 들면 제어 신호는 자동차의 멀티미디어 장치를 제어하기 위한 것일 수 있다. 예를 들면 제어 신호는 자동차의 속도/제동/변속을 제어하기 위한 것일 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 입력 장치는 회전이나 클릭의 각각 또는 그 조합을 통해 사용자 인터페이스의 메뉴의 확장성을 크게 개선한다. 특히 다수의 버튼/레버/다이얼 등의 각각에 마킹을 통해 특정 기능이 부여되어 있음을 나타내는 기존의 입력 장치들과 달리, 본 발명의 실시 예에 따른 입력 장치는 회전이나 클릭의 각각 또는 그 조합을 통해 무수한 메뉴의 조작이 가능하도록 한다. 특히 그래픽 사용자 인터페이스와 결합하면 간단한 펌웨어 업데이트만으로 사실상 무한정의 사용자 인터페이스의 확장성을 제공한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예 및 제 3 실시 예에 따른 입력 장치를 구비한 스티어링 휠을 나타낸 도면이다.
도 8(A)는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 입력 장치를 구비한 스티어링 휠로서, 입력 장치(802)를 스티어링 휠(804)의 림(806)에 설치하는 경우이다. 고속 주행이 빈번한 고성능 자동차의 운전자들은 흔히 스티어링 휠(804)의 2시-10시 방향을 파지한다. 이와 같이 파지할 경우 스티어링 휠(804)의 신속한 조작에 더 유리하다. 따라서 고성능 자동차에서는 도 8(A)에 나타낸 것처럼 운전자가 스티어링 휠(804)의 2시-10시 방향을 파지했을 때 운전자의 양 손의 엄지 손가락이 닿을 수 있는 림(806)의 위치에 입력 장치(802)를 설치함으로써 고속 주행 중에도 입력 장치(802)를 용이하게 조작할 수 있도록 한다.
도 8(B)는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 입력 장치(852)를 구비한 스티어링 휠로서, 단일의 입력 장치(812)를 스티어링 휠(814)의 허브(810)의 왼쪽과 오른쪽 중 어느 한 쪽에만 설치하는 경우이다. 사람들은 대부분 오른손이나 왼손 가운데 어느 한 손을 주로 사용하기 때문에 주로 사용하는 손을 이용하여 조작할 수 있도록 하나의 입력 장치(852)를 설치할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 입력 장치의 측 단면도이다. 볼(902)은 기본적으로 구(球) 모양이며, 여기에 돌출된 형태의 걸림턱(922)이 부가된다. 볼(902)의 일부분은 내부 하우징(904)에 수용되고 나머지 부분은 외부로 노출된다. 볼(904)의 걸림턱(922)이 형성된 부분이 내부 하우징(904)에 수용된다. 걸림턱(922)은 볼(902)과 함께 단일의 주조물로 성형될 수 있다. 또는 구(球) 부분과 걸림턱(922) 부분이 별도로 제작된 후 조립/접착 등의 기계적인 방법으로 결합될 수도 있다.
걸림턱(922)은 내부 하우징(904)의 안쪽에서 볼(902)이 회전할 때 일정 각도 이상 회전하지 않도록 회전 각도를 제한하기 위한 것이다. 따라서 걸림턱(922)의 모양과 크기는 볼(902)이 내부 하우징(904)에 수용되어 회전할 때 일정 회전각에 도달하면 걸림턱(922)이 내부 하우징(904)의 안쪽 면에 닿아 볼(902)이 더 이상 회전하지 않도록 볼(902)의 회전 범위를 제한할 수 있어야 한다.
걸림턱(12)의 내부 하우징(904)을 향하는 면에는 자석(924)이 마련된다. 자석(924)은 원형이며 걸림턱(922)의 표면으로부터 약간 돌출되도록 마련된다. 자석(924)은 원형 이외의 다른 다각형 형태일 수 있다. 볼(902)의 자석(924)은 후술하는 내부 하우징(904)의 자석(944)과 서로 반대의 극성을 갖는다(상극). 볼(902)의 자석(924)은 제 1 자석으로 내부 하우징(904)의 자석(944)은 제 2 자석으로 구분할 수 있다. 자석(924)은 영구 자석일 수 있다. 자석(924)은 자기 홀 극(Magnetic Monopole)일 수 있다.
내부 하우징(904)은 원통 모양이다. 내부 하우징(904)의 상부는 볼(902)의 일부분 즉 걸림턱(922)이 형성된 쪽의 일부분을 수용한다. 내부 하우징(904)의 상부 테두리의 안쪽에는 충격 흡수 부재(942)가 마련된다. 볼(902)이 회전할 때 걸림턱(922)이 내부 하우징(904)의 상부 테두리의 안쪽 면에 충돌하면서 소음이 발생할 수 있다. 따라서 충격 흡수 부재(942)를 통해 충격을 흡수함으로써 소음 발생을 억제하고, 볼(902)과 내부 하우징(904)의 손상을 방지할 수 있다. 충격 흡수 부재(942)는 고무 재질의 오-링(O-ring)일 수 있다. 충격 흡수 부재(942)는 우레탄 재질의 오-링(O-ring)일 수 있다.
내부 하우징(904)은 볼(902)의 하부는 물론 상부까지 수용하도록 길게 연장된다. 즉 볼(902)이 내부 하우징(904)에 수용되었을 때 볼(902)의 대부분은 내부 하우징(904) 내에 수용되며 볼(902)의 상부 쪽 일부분만 내부 하우징(904) 외부로 노출된다. 내부 하우징(904)은 볼(902)의 하부와 상부에서 볼(902)을 지지한다. 즉 내부 하우징(904)의 내측 벽의 두 지점이 일부 돌출되어 볼(902)의 하부와 상부를 지지한다. 이 지지력에 의해 볼(902)이 내부 하우징(904)의 외부로 이탈하지 않게 된다. 내부 하우징(904)의 볼(902)과 접촉하는 돌출부에는 베어링(992)(994)이 마련된다. 이 베어링(992)(994)은 볼(902)의 표면과 내부 하우징(904) 사이의 마찰을 줄이기 위한 것이다. 베어링(992)(994)은 볼 베어링일 수 있다. 윤활제가 베어링(992)(994)을 대체할 수도 있다. 볼(902)의 표며과 내부 하우징(904)의 외벽을 마찰 계수가 매우 작은 소재로 구현함으로써 베어링(992)(994)을 대체할 수도 있다.
내부 하우징(904)의 안쪽 바닥 면에는 복수의 자석(944)이 마련된다. 복수의 자석(944)은 고정 부재(946)의 상부 면에 마련된다. 고정 부재(946)는 일정한 넓이를 갖고 상부 면은 평면 또는 완곡한 곡면을 이룬다. 고정 부재(946)는 그 상부 면이 볼(902)의 걸림턱(922)에 대향하도록 설치된다. 볼(902)이 회전할 때 볼(902)의 자석(924)은 내부 하우징(904)의 자석(944) 위를 약간의 거리를 이격된 상태로 이동한다. 이 구조에서 볼(902)의 자석(924)과 내부 하우징(904)의 자석(944) 사이에 자기장이 형성된다.
외부 하우징(906)은 원통 모양이다. 외부 하우징(906)의 내경은 내부 하우징(904)의 외경보다 크다. 외부 하우징(906)의 안쪽 공간에는 내부 하우징(904)이 수용된다. 외부 하우징(906)의 안쪽 바닥 면에는 스위치(962)가 설치된다. 스위치(962)는 운전자가 볼(902)을 누르면 턴 온 되고 운전자가 볼(902)의 누름을 해제하면 턴 오프 되면서 온/오프 신호를 발생시킨다. 운전자가 볼(902)을 누르면 그 누르는 힘이 내부 하우징(904)을 통해 스위치(962)를 가압하여 턴 온 시킨다. 운전자에 의한 볼(902)의 누름이 해제되면 내부 하우징(904)을 가압하는 힘이 사라지기 때문에 스위치(962)는 턴 오프 된다.
탄성 부재(964)는 내부 하우징(904)과 외부 하우징(906) 사이에 설치된다. 더욱 자세하게는, 내부 하우징(904)의 바깥쪽 하부 면과 외부 하우징(906)의 안쪽 바닥 면 사이에 설치된다. 탄성 부재(964)는 내부 하우징(904)이 가압될 때 압축되고 내부 하우징(904)의 가압이 해제될 때 원래의 상태로 복원된다. 탄성 부재(964)의 복원력에 의해 내부 하우징(904)이 가압되기 이전의 원래의 위치로 상승하고, 내부 하우징(904)의 상승에 의해 내부 하우징(904)과 스위치(962)의 접촉이 해제되면서 스위치(962)가 턴 오프 된다.
베어링(966)은 내부 하우징(904)과 외부 하우징(906) 사이에 마련된다. 더욱 자세하게는 베어링(966)은 외부 하우징(906)의 안쪽 벽면에 설치된다. 베어링(966)은 적어도 하나가 설치될 수 있으며, 더 바람직하게는 대칭을 이루도록 복수 개를 설치할 수 있다. 베어링(966)은 내부 하우징(904)이 가압되거나 가압이 해제됨으로써 상하 왕복 운동할 때 내부 하우징(904)의 외벽과 외부 하우징(906)의 내벽 사이의 마찰을 줄이기 위한 것이다. 베어링(966)은 볼 베어링일 수 있다. 윤활제가 베어링(966)을 대체할 수도 있다. 내부 하우징(904)의 외벽과 외부 하우징(906)의 내벽을 마찰 계수가 매우 작은 소재로 구현함으로써 베어링(966)을 대체할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 입력 장치의 측 단면도이다. 볼(1002)은 기본적으로 구(球) 모양이며, 여기에 돌출된 형태의 걸림턱(1022)이 부가된다. 볼(1002)의 일부분은 내부 하우징(1004)에 수용되고 나머지 부분은 외부로 노출된다. 볼(1004)의 걸림턱(1022)이 형성된 부분이 내부 하우징(1004)에 수용된다. 걸림턱(1022)은 볼(1002)과 함께 단일의 주조물로 성형될 수 있다. 또는 구(球) 부분과 걸림턱(1022) 부분이 별도로 제작된 후 조립/접착 등의 기계적인 방법으로 결합될 수도 있다.
걸림턱(1022)은 내부 하우징(1004)의 안쪽에서 볼(1002)이 회전할 때 일정 각도 이상 회전하지 않도록 회전 각도를 제한하기 위한 것이다. 따라서 걸림턱(1022)의 모양과 크기는 볼(1002)이 내부 하우징(1004)에 수용되어 회전할 때 일정 회전각에 도달하면 걸림턱(1022)이 내부 하우징(1004)의 안쪽 면에 닿아 볼(1002)이 더 이상 회전하지 않도록 볼(1002)의 회전 범위를 제한할 수 있어야 한다.
걸림턱(12)의 내부 하우징(1004)을 향하는 면에는 자석(1024)이 마련된다. 자석(1024)은 원형이며 걸림턱(1022)의 표면으로부터 약간 돌출되도록 마련된다. 자석(1024)은 원형 이외의 다른 다각형 형태일 수 있다. 볼(1002)의 자석(1024)은 후술하는 내부 하우징(1004)의 자석(1044)과 서로 반대의 극성을 갖는다(상극). 볼(1002)의 자석(1024)은 제 1 자석으로 내부 하우징(1004)의 자석(1044)은 제 2 자석으로 구분할 수 있다. 자석(1024)은 영구 자석일 수 있다. 자석(1024)은 자기 홀 극(Magnetic Monopole)일 수 있다.
내부 하우징(1004)은 원통 모양이다. 내부 하우징(1004)의 상부는 볼(1002)의 일부분 즉 걸림턱(1022)이 형성된 쪽의 일부분을 수용한다. 내부 하우징(1004)의 상부 테두리의 안쪽에는 충격 흡수 부재(1042)가 마련된다. 볼(1002)이 회전할 때 걸림턱(1022)이 내부 하우징(1004)의 상부 테두리의 안쪽 면에 충돌하면서 소음이 발생할 수 있다. 따라서 충격 흡수 부재(1042)를 통해 충격을 흡수함으로써 소음 발생을 억제하고, 볼(1002)과 내부 하우징(1004)의 손상을 방지할 수 있다. 충격 흡수 부재(1042)는 고무 재질의 오-링(O-ring)일 수 있다. 충격 흡수 부재(1042)는 우레탄 재질의 오-링(O-ring)일 수 있다.
내부 하우징(1004)의 상부 테두리의 볼(1002)과 접하는 면에는 베어링(1094) 이 마련된다. 이 베어링(1094)은 볼(1002)의 표면과 내부 하우징(1004) 사이의 마찰을 줄이기 위한 것이다. 베어링(1094)은 볼 베어링일 수 있다. 윤활제가 베어링(1094)을 대체할 수도 있다. 볼(1002)의 표며과 내부 하우징(1004)의 외벽을 마찰 계수가 매우 작은 소재로 구현함으로써 베어링(1094)을 대체할 수도 있다.
내부 하우징(1004)의 안쪽 바닥 면에는 복수의 자석(1044)이 마련된다. 복수의 자석(1044)은 고정 부재(1046)의 상부 면에 마련된다. 고정 부재(1046)는 일정한 넓이를 갖고 상부 면은 평면 또는 완곡한 곡면을 이룬다. 고정 부재(1046)는 그 상부 면이 볼(1002)의 걸림턱(1022)에 대향하도록 설치된다. 볼(1002)이 회전할 때 볼(1002)의 자석(1024)은 내부 하우징(1004)의 자석(1044) 위를 약간의 거리를 이격된 상태로 이동한다. 이 구조에서 볼(1002)의 자석(1024)과 내부 하우징(1004)의 자석(1044) 사이에 자기장이 형성된다.
외부 하우징(1006)은 원통 모양이다. 외부 하우징(1006)의 내경은 내부 하우징(1004)의 외경보다 크다. 외부 하우징(1006)의 안쪽 공간에는 내부 하우징(1004)이 수용된다. 외부 하우징(1006)의 안쪽 바닥 면에는 스위치(1062)가 설치된다. 스위치(1062)는 운전자가 볼(1002)을 누르면 턴 온 되고 운전자가 볼(1002)의 누름을 해제하면 턴 오프 되면서 온/오프 신호를 발생시킨다. 운전자가 볼(1002)을 누르면 그 누르는 힘이 내부 하우징(1004)을 통해 스위치(1062)를 가압하여 턴 온 시킨다. 운전자에 의한 볼(1002)의 누름이 해제되면 내부 하우징(1004)을 가압하는 힘이 사라지기 때문에 스위치(1062)는 턴 오프 된다.
탄성 부재(1064)는 내부 하우징(1004)과 외부 하우징(1006) 사이에 설치된다. 더욱 자세하게는, 내부 하우징(1004)의 바깥쪽 하부 면과 외부 하우징(1006)의 안쪽 바닥 면 사이에 설치된다. 탄성 부재(1064)는 내부 하우징(1004)이 가압될 때 압축되고 내부 하우징(1004)의 가압이 해제될 때 원래의 상태로 복원된다. 탄성 부재(1064)의 복원력에 의해 내부 하우징(1004)이 가압되기 이전의 원래의 위치로 상승하고, 내부 하우징(1004)의 상승에 의해 내부 하우징(1004)과 스위치(1062)의 접촉이 해제되면서 스위치(1062)가 턴 오프 된다.
베어링(1066)은 내부 하우징(1004)과 외부 하우징(1006) 사이에 마련된다. 더욱 자세하게는 베어링(1066)은 외부 하우징(1006)의 안쪽 벽면에 설치된다. 베어링(1066)은 적어도 하나가 설치될 수 있으며, 더 바람직하게는 대칭을 이루도록 복수 개를 설치할 수 있다. 베어링(1066)은 내부 하우징(1004)이 가압되거나 가압이 해제됨으로써 상하 왕복 운동할 때 내부 하우징(1004)의 외벽과 외부 하우징(1006)의 내벽 사이의 마찰을 줄이기 위한 것이다. 베어링(1066)은 볼 베어링일 수 있다. 윤활제가 베어링(1066)을 대체할 수도 있다. 내부 하우징(1004)의 외벽과 외부 하우징(1006)의 내벽을 마찰 계수가 매우 작은 소재로 구현함으로써 베어링(1066)을 대체할 수도 있다.
위의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 위에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
102, 802, 852 : 입력 장치
104 : 스티어링 휠
150 : 그래픽 사용자 인터페이스(HUD)
302, 902, 1002 : 볼
304, 904, 1004 : 내부 하우징
306, 906, 1006 : 외부 하우징
324, 344, 944, 1044 : 자석
362, 962, 1062 : 스위치
364, 964, 1064 : 탄성 부재
366, 992, 994, 1094 : 베어링
404 : 홀 센서

Claims (20)

  1. 입력 장치와;
    상기 입력 장치로부터 신호를 전달받아 상기 신호에 상응하는 미리 설정된 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하고,
    상기 입력 장치는,
    일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와;
    분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와;
    상기 회전 부재의 일부를 수용하고 상기 고정 부재가 고정 설치되는 제 1 하우징과;
    상기 회전 부재가 회전할 때 상기 제 1 자석의 위치 변화로 인해 상기 제 1 자석과 상기 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 상기 고정 부재에 대한 상기 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 제 1 신호를 생성하는 검출 부재와;
    상기 회전 부재의 가압에 의해 턴 온 되어 제 2 신호를 생성하는 스위치와;
    상기 제 1 하우징을 수용하고 상기 회전 부재의 가압력이 상기 제 1 하우징을 통해 전달되는 위치에 상기 스위치가 설치되는 제 2 하우징을 포함하는 자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 부재의 일면에 상기 복수의 제 2 자석들이 방사상으로 배치되는 자동차.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 자석들 중에서 중심부에 위치한 자석의 자기력의 세기가 크고 상기 중심부에서 멀어질수록 자기력의 세기가 더 작은 자동차.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 부재는 구(球) 형태의 볼인 자동차.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전 부재의 일부가 돌출되어 상기 회전 부재의 회전 범위를 제한하고;
    상기 회전 부재의 돌출된 부분에 상기 제 1 자석이 마련되는 자동차.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자석과 상기 복수의 제 2 자석은 극성이 서로 반대인 자동차.
  7. 일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와;
    분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와;
    상기 회전 부재의 일부를 수용하고 상기 고정 부재가 고정 설치되는 제 1 하우징과;
    상기 회전 부재가 회전할 때 상기 제 1 자석의 위치 변화로 인해 상기 제 1 자석과 상기 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 상기 고정 부재에 대한 상기 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 제 1 신호를 생성하는 검출 부재와;
    상기 회전 부재의 가압에 의해 턴 온 되어 제 2 신호를 생성하는 스위치와;
    상기 제 1 하우징을 수용하고 상기 회전 부재의 가압력이 상기 제 1 하우징을 통해 전달되는 위치에 상기 스위치가 설치되는 제 2 하우징을 포함하는 입력 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고정 부재의 일면에 상기 복수의 제 2 자석들이 방사상으로 배치되는 입력 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 자석들 중에서 중심부에 위치한 자석의 자기력의 세기가 크고 상기 중심부에서 멀어질수록 자기력의 세기가 더 작은 입력 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 회전 부재는 구(球) 형태의 볼인 입력 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 부재의 일부가 돌출되어 상기 회전 부재의 회전 범위를 제한하고;
    상기 회전 부재의 돌출된 부분에 상기 제 1 자석이 마련되는 입력 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 자석과 상기 복수의 제 2 자석은 극성이 서로 반대인 입력 장치.
  13. 조향 수단에 마련되는 입력 장치와;
    상기 입력 장치로부터 신호를 전달받아 상기 신호에 상응하는 미리 설정된 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하고,
    상기 입력 장치는,
    일부분에 제 1 자석이 형성되는 회전 부재와;
    분포된 위치에 따라 자기장의 세기가 다른 복수의 제 2 자석들이 일면에 분포되는 고정 부재와;
    상기 회전 부재의 일부를 수용하고 상기 고정 부재가 고정 설치되는 제 1 하우징과;
    상기 회전 부재가 회전할 때 상기 제 1 자석의 위치 변화로 인해 상기 제 1 자석과 상기 복수의 제 2 자석들 사이에서 발생하는 자기장의 세기의 변화에 응답하여 상기 고정 부재에 대한 상기 회전 부재의 상대적 위치 정보가 포함된 제 1 신호를 생성하는 검출 부재와;
    상기 회전 부재의 가압에 의해 턴 온 되어 제 2 신호를 생성하는 스위치와;
    상기 제 1 하우징을 수용하고 상기 회전 부재의 가압력이 상기 제 1 하우징을 통해 전달되는 위치에 상기 스위치가 설치되는 제 2 하우징을 포함하는 자동차.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조향 수단이 림과 스포크, 허브를 포함하고;
    상기 입력 장치가 상기 허브에 설치되는 자동차.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조향 수단이 림과 스포크, 허브를 포함하고;
    상기 입력 장치가 상기 림에 설치되는 자동차.
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징과 상기 제 2 하우징이 원통 형상인 자동차.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징과 상기 제 2 하우징 사이에 베어링이 마련되어 상기 제 1 하우징이 상기 제 2 하우징 내부에서 원활하게 이동하도록 이루어지는 자동차.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 부재와 상기 제 1 하우징 사이에 충격 흡수 부재가 마련되어 상기 회전 부재와 상기 제 1 하우징의 충돌 시 충격을 흡수하도록 이루어지는 자동차.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징과 상기 제 2 하우징 사이에 탄성 부재가 마련되는 자동차.
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