KR102294675B1 - 차량용 햅틱장치 - Google Patents

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KR102294675B1
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김선일
남정길
유강조
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콘티넨탈 오토모티브 일렉트로닉스 유한회사
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Abstract

본 발명은 차량용 햅틱장치에 관한 것으로, 차체에 장착되는 패널부와, 패널부에 설치되고 사용자가 터치 가능한 디스플레이부와, 디스플레이부에 장착되는 코일부와, 패널부에 장착되고 코일부를 탄성 지지하는 복원부와, 패널부에 장착되고 코일부의 이동에 의한 자기력선 변화를 유도하는 자기부와, 패널부와 자기부 사이에 배치되고, 자기부의 진동을 흡수하는 댐퍼부를 포함하여 햅틱을 구현하고, 진동 및 소음을 억제할 수 있다.

Description

차량용 햅틱장치{HAPTIC DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 햅틱장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자가 화면을 터치하여 인지하는 과정에서 외부 진동에 의한 노이즈 오류를 방지할 수 있는 차량용 햅틱장치에 관한 것이다.
일반적으로 햅틱(haptic)은 촉각을 통하여 사용자에게 정보를 전달하기 위한 연구 분야의 하나이다.
종래에는 대부분의 정보 전달이 시각 또는 청각을 통하여 이루어졌으나, 컴퓨터 인터페이스 혹은 가상 환경의 발전에 따라 또 다른 감각 정보에 대한 사용자의 요구에 의해, 최근에는 햅틱이 적용된 제품이 출시되고 있다.
한편, 차량에는 운전자 내지 탑승자의 안락한 주행을 위하여 여러개의 편의 기능이 증설됨에 따라 대화면이 사용되고, 사용자가 화면을 터치하여 원하는 기능을 수행할 수 있다.
이때, 햅틱 기능이 수행되면 운전자가 촉각을 통해 원하는 기능이 작동하는지 여부를 인지할 수 있다. 그러나, 차량 진동이 동반되면서 햅틱 기능이 정상적으로 이루어지지 못하고 노이즈를 동반하여 작동 오류가 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0049722호(2015.05.08. 공개, 발명의 명칭 : 차량용 햅틱장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 운전자가 화면을 터치하여 인지하는 과정에서 외부 진동에 의한 노이즈 오류를 방지할 수 있는 차량용 햅틱장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 햅틱장치는: 차체에 장착되는 패널부; 상기 패널부에 설치되고, 사용자가 터치 가능한 디스플레이부; 상기 디스플레이부에 장착되는 코일부; 상기 패널부에 장착되고, 상기 코일부를 탄성 지지하는 복원부; 상기 패널부에 장착되고, 상기 코일부의 이동에 의한 자기력선 변화를 유도하는 자기부; 및 상기 패널부와 상기 자기부 사이에 배치되고, 상기 자기부의 진동을 흡수하는 댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 코일부는 코일이 감기는 코일원통부; 상기 코일원통부에서 연장되는 하나 이상의 코일연장부; 및 상기 코일연장부의 단부에서 돌출되어 상기 복원부와 결합되는 코일보스부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복원부는 상기 패널부에 지지되는 복원막대부; 상기 복원막대부에서 연장되고, 상기 코일부를 탄성 지지하는 복원지지부; 상기 복원막대부와 상기 복원지지부 중 어느 하나 이상을 상기 패널부에 고정시키는 복원고정부; 및 상기 복원지지부와 상기 코일부를 결합하는 복원결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기부는 상기 패널부에 장착되는 자기지지부; 및 상기 자기지지부에 탄성 지지되고, 상기 코일부가 이동되면 자기력선 변화를 유도하는 자기유도부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기지지부는 상기 패널부를 통과하는 상기 자기유도부와 결합되고 탄성을 갖는 지지판부; 및 상기 지지판부를 상기 패널부에 고정시키는 지지체결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 댐퍼부는 상기 지지판부와 상기 패널부 사이에 배치되어 진동을 흡수하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기유도부는 상기 자기지지부와 결합되고, 전원이 인가되면 자기력이 발생되는 유도발생부; 및 상기 유도발생부를 감싸고, 상기 코일부의 삽입을 유도하는 유도가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 햅틱장치는 자기부가 패널부에 장착되고, 자기부의 상방에 배치되는 코일부가 디스플레이부의 가압에 의해 이동되면서 햅틱을 구현하고, 패널부의 진동 및 소음을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 햅틱장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복원부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부가 패널부에 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 햅틱장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 햅틱장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 햅틱장치(1)는 패널부(10)와, 디스플레이부(20)와, 코일부(30)와, 복원부(40)와, 자기부(50)와, 댐퍼부(90)를 포함한다.
패널부(10)는 차체에 장착된다. 일예로, 패널부(10)는 센터페시아에 장착될 수 있다.이러한 패널부(10)는 수지재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 패널부(10)는 차체에 후크 결합되거나 나사 결합될 수 있다.
디스플레이부(20)는 패널부(10)에 설치되고, 사용자가 터치 가능하다. 일예로, 디스플레이부(20)는 패널부(10)의 전면부를 커버하고, 외부로 노출되어 탑승자가 터치할 수 있다.
코일부(30)는 디스플레이부(20)에 장착되고, 패널부(10)에 장착된 복원부(40)는 코일부(30)를 탄성 지지한다. 이러한 복원부(40)는 사용자가 디스플레이부(20)를 가압하더라도 자체 복원력에 의해 디스플레이부(20)를 원위치로 복귀시킬 수 있다.
자기부(50)는 패널부(10)에 장착되고, 코일부(30)의 이동에 의한 자기력선 변화를 유도한다. 일예로, 자기부(50)는 위치가 고정되고, 디스플레이부(20)의 가압시 디스플레이부(20)에 장착된 코일부(30)가 자기부(50)를 향하여 이동될 수 있다. 그리고, 고정된 자기부(50)가 코일부(30)를 관통하는 과정을 반복하면, 자기력선 변화로 인해 유도전류가 발생할 수 있다. 발생된 유도전류는 제어부에 입력되고, 자기부(50)에 전원이 인가되면 기전력에 의해 코일부(30)를 움직여 피드백을 구현할 수 있다.
한편, 자기부(50)의 하방에는 기판부(100)가 배치될 수 있다. 이러한 기판부(100)는 패널부(10)에 장착되고, 코일부(30) 및 자기부(50)와 전기적으로 연결되어 신호를 송수신하고, 햅틱 제어를 실시할 수 있다.
댐퍼부(90)는 패널부(10)와 자기부(50) 사이에 배치되고, 자기부(50)의 진동을 흡수한다. 일예로, 댐퍼부(90)는 충격 흡수가 가능한 재질을 포함하여 이루어지고, 크기나 개수는 설계 상황에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 이러한 댐퍼부(90)는 양면테이프 또는 접착제를 사용하여 패널부(10) 또는 자기부(50)에 부착될 수 있으며, 자기부(50)의 과도한 진동에 의한 소음을 완화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부(30)는 코일원통부(31)와, 코일연장부(32)와, 코일보스부(33)를 포함한다. 이러한 코일부(30)는 일체로 성형될 수 있다.
코일원통부(31)는 원통 형상을 하여 외주면에 코일이 감긴다. 일예로, 코일원통부(31)에는 케이블이 연결되어 전원이 인가되거나 신호가 송수신될 수 있다.
하나 이상의 코일연장부(32)는 코일원통부(31)에서 연장된다. 일예로, 코일연장부(32)는 코일원통부(31)의 상측 외주면에서 2개가 일직선상으로 연장될 수 있다.
코일보스부(33)는 코일연장부(32)의 단부에서 돌출되어 복원부(40)와 결합된다. 일예로, 코일보스부(33)에는 코일연장부(32)에서 하방으로 돌출되되 내측에 공간이 형성되고, 디스플레이부(20)에 형성되는 돌기가 코일보스부(33)에 삽입되어 복원부(40)와 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복원부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복원부(40)는 복원막대부(41)와, 복원지지부(42)와, 복원고정부(43)와, 복원결합부(44)를 포함한다.
복원막대부(41)는 패널부(10)에 지지된다. 일예로, 복원막대부(41)는 패널부(10)의 저면에 밀착되되, 패널부(10)에 형성되는 패널유도돌기(11)가 복원막대부(41)에 삽입되어 장착 위치를 유도할 수 있다. 그 외, 복원막대부(41)는 패널부(10)의 상측면에 밀착되어 패널부(10)와 디스플레이부(20) 사이에 배치될 수 있다.
복원지지부(42)는 복원막대부(41)에서 연장되고, 코일부(30)를 탄성 지지한다. 일예로, 복원지지부(42)는 복원막대부(41)의 양단부에서 연장되고 패널부(10)에 형성되는 패널장착홀부(12)에 단부가 배치되어 코일보스부(33)를 지지할 수 있다. 이러한 복원지지부(42)는 자체 길이로 인해 탄성을 가지며 코일보스부(33)에 대한 외력이 제거되면 코일보스부(33)를 원위치로 복귀시킬 수 있다.
복원결합부(43)는 복원막대부(41)와 복원지지부(42) 중 어느 하나 이상을 패널부(10)에 고정시킨다. 일예로, 복원결합부(43)는 복원막대부(41) 자체 또는 복원막대부(41)에 근접한 복원지지부(42)를 관통하여 패널부(10)에 나사 결합될 수 있다.
복원결합부(44)는 복원지지부(42)와 코일부(30)를 결합한다. 일예로, 복원결합부(44)는 복원지지부(42)의 단부를 관통하여 코일보스부(33) 및 코일보스부(33)에 삽입된 디스플레이부(20)와 나사 결합될 수 있다. 이로 인해 디스플레이부(20)의 가압시 코일부(30)가 하방 이동되더라도 복원부(40)에 의해 원위치로 신속하게 복귀할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부가 패널부에 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부(50)는 자기지지부(60)와 자기유도부(70)를 포함한다.
자기지지부(60)는 패널부(10)에 장착되고, 자체 탄성에 의해 진동 소음을 억제할 수 있다. 그리고, 자기유도부(70)는 자기지지부(60)에 탄성 지지되고, 코일부(30)가 이동되면 코일부(30)에 삽입되어 자기력선 변화를 유도한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기지지부(60)는 지지판부(61)와 지지체결부(62)를 포함한다. 이러한 자기지지부(60)는 자체 형상에 의해 탄성을 가지며, 카운터매스로 작용하여 진동하고, 패널부(10)로 전달되는 진동에너지를 상쇄시킬 수 있다.
지지판부(61)는 패널부(10)를 통과하는 자기유도부(70)와 결합되고 탄성을 갖는다. 일예로, 지지판부(61)는 패널장착홀부(12)를 가로지르는 판센터부(611)와, 판센터부(611)의 양단부에서 연장되고 패널부(10)에 지지되는 판사이드부(612)를 포함할 수 있다. 판센터부(611)의 중앙부는 자기유도부(70)와 결합되고, 판사이드부(612)는 패널부(10)의 저면에 밀착되되, 패널부(10)에 형성되는 패널장착돌기(13)가 판사이드부(612)에 삽입되어 장착 위치를 유도할 수 있다.
지지체결부(62)는 지지판부(61)를 패널부(10)에 고정시킨다. 일예로, 판사이드부(612)의 양단부에 패널장착돌기(13)가 삽입되고, 지지체결부(62)는 패널장착돌기(13)에 근접하는 판사이드부(612)를 통해 패널부(10)와 나사 결합될 수 있다.
한편, 댐퍼부(90)는 저면이 지지판부(61)에 밀착되고, 상면이 패널부(10)에 밀착되어 지지판부(61)의 과도한 진동에 의한 소음을 완화할 수 있다. 이때, 댐퍼부(90)는 판센터부(611)와 지지체결부(62) 사이에 배치되어 지지판부(61)에서 발생되는 진동을 효과적으로 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기유도부(70)는 유도발생부(71)와 유도가이드부(72)를 포함한다.
유도발생부(71)는 자기지지부(60)와 결합되고, 전원이 인가되면 자기력이 발생된다. 일예로, 유도발생부(71)는 코일원통부(31)에 삽입 가능한 직경을 갖는 원기둥 형상을 할 수 있다. 이러한 유도발생부(71)는 지지판부(61)와 결합되고 코일부(30)의 이동에 의해 햅틱 진동을 유발할 수 있다.
유도가이드부(72)는 유도발생부(71)를 감싸고, 코일부(30)의 삽입을 유도한다. 일예로, 유도가이드부(72)는 유도발생부(71)의 저면을 커버하는 원판 형상을 하는 가이드하판부(721)와, 가이드하판부(721)의 가장자리에서 돌출되어 유도발생부(721)의 측면을 커버하는 가이드측판부(722)를 포함할 수 있다. 가이드측판부(722)의 내경은 코일원통부(31)의 외경보다 더 크게 형성되어, 코일원통부(31)는 유도발생부(71)와 가이드측판부(722) 사이 공간으로 이동될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 햅틱장치의 조립 및 작동을 설명하면 다음과 같다.
자기발생부(70)와 결합된 자기지지부(60)를 패널부(10)에 장착하고, 패널부(10)에 결합되는 디스플레이부(20)에는 코일부(30)를 설치한다. 이때, 코일부(30)는 자기발생부(70)와 마주보도록 배치되고, 패널부(10)에 장착되는 복원부(40)는 코일부(30)를 탄성 지지한다.
상기한 상태에서 사용자가 디스플레이부(20)를 가압하면 코일부(30)가 자기발생부(70)에 근접되어 유도전류가 생성되고, 기판부(100)의 제어로 코일부(30)가 이동되어 햅틱 피드백이 구현된다.
한편, 종래에는 디스플레이부(20)에 자기발생부(70)가 장착되었으나, 본 발명에서는 디스플레이부(20)에 코일부(30)가 장착된다. 이때, 코일부(30)는 자기발생부(70) 보다 가벼우므로, 디스플레이부(20)에 자기발생부(70)가 장착되는 것 보다 디스플레이부(20)에 코일부(30)가 장착되는 구조가 소음 및 진동을 억제할 수 있다.
그리고, 패널부(10)에 장착되는 지지판부(61)는 햅틱 구현시 패널부(10)로 전달되는 진동에너지를 흡수할 수 있고, 지지판부(61)에 부착되는 댐퍼부(90)는 지지판부(61)의 과도한 진동에너지를 흡수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 햅틱장치는 자기부(50)가 패널부(10)에 장착되고, 자기부(50)의 상방에 배치되는 코일부(30)가 디스플레이부(20)의 가압에 의해 이동되면서 햅틱을 구현하고, 패널부(10)의 진동 및 소음을 억제할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 패널부 20 : 디스플레이부
30 : 코일부 31 : 코일원통부
32 : 코일연장부 33 : 코일보스부
40 : 복원부 41 : 복원막대부
42: 복원지지부 43 : 복원고정부
44 : 복원결합부 50 : 자기부
60 : 자기지지부 61 : 지지판부
62 : 지지체결부 70 : 자기유도부
71 : 유도발생부 72 : 유도가이드부
90 : 댐퍼부

Claims (7)

  1. 차체에 장착되는 패널부;
    상기 패널부에 설치되고, 사용자가 터치 가능한 디스플레이부;
    상기 디스플레이부에 장착되는 코일부;
    상기 패널부에 장착되고, 상기 코일부를 탄성 지지하는 복원부;
    상기 패널부에 장착되고, 상기 코일부의 이동에 의한 자기력선 변화를 유도하는 자기부; 및
    상기 패널부와 상기 자기부 사이에 배치되고, 상기 자기부의 진동을 흡수하는 댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코일부는
    코일이 감기는 코일원통부;
    상기 코일원통부에서 연장되는 하나 이상의 코일연장부; 및
    상기 코일연장부의 단부에서 돌출되어 상기 복원부와 결합되는 코일보스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복원부는
    상기 패널부에 지지되는 복원막대부;
    상기 복원막대부에서 연장되고, 상기 코일부를 탄성 지지하는 복원지지부;
    상기 복원막대부와 상기 복원지지부 중 어느 하나 이상을 상기 패널부에 고정시키는 복원고정부; 및
    상기 복원지지부와 상기 코일부를 결합하는 복원결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 자기부는
    상기 패널부에 장착되는 자기지지부; 및
    상기 자기지지부에 탄성 지지되고, 상기 코일부가 이동되면 자기력선 변화를 유도하는 자기유도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 자기지지부는
    상기 패널부를 통과하는 상기 자기유도부와 결합되고 탄성을 갖는 지지판부; 및
    상기 지지판부를 상기 패널부에 고정시키는 지지체결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 댐퍼부는 상기 지지판부와 상기 패널부 사이에 배치되어 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 자기유도부는
    상기 자기지지부와 결합되고, 전원이 인가되면 자기력이 발생되는 유도발생부; 및
    상기 유도발생부를 감싸고, 상기 코일부의 삽입을 유도하는 유도가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 햅틱장치.
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Citations (6)

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