KR102316523B1 - 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템 - Google Patents

차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 쿼드런트 디스플레이(Quadrent Diaplay) 장치를 활용한 음향 액추에이터(Actuator) 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 차량의 사이드미러를 없애고 차량 내부 운전자 좌측 및 조수석 우측 상단 적정 위치에 스피커와 디스플레이 장치를 포함하는 디스플레이부를 함께 구비 연동하도록 함으로서 운전자가 룸미러 또는 사이드미러를 보지 아니한 상태에서 음향이나 디스플레이 상태를 감지하여 차량 측면 또는 사각지대에 장애물이 존재 유무 및 차량 변경을 용이하게 할 수 있도록 하며 또한 사이드미러를 없앰으로서 차량의 차폭을 종래와 비교하여 상대적으로 적게하고 외관의 심플성을 도모하는데 주안점이 있는 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템{Sound Actuator system using Quadrent Diaplay device for vehicle}
본 발명은 차량용 쿼드런트 디스플레이(Quadrent Diaplay) 장치를 활용한 음향 액추에이터(Actuator) 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 차량의 사이드미러를 없애고 차량 내부 운전자 좌측 및 조수석 우측 상단 적정 위치에 스피커와 디스플레이 장치를 포함하는 디스플레이부를 함께 구비 연동하도록 함으로서 운전자가 룸미러 또는 사이드미러를 보지 아니한 상태에서 음향이나 디스플레이 상태를 감지하여 차량 측면 또는 사각지대에 장애물이 존재 유무 및 차량 변경을 용이하게 할 수 있도록 하며 또한 사이드미러를 없앰으로서 차량의 차폭을 종래와 비교하여 상대적으로 적게하고 외관의 심플성을 도모하는데 주안점이 있는 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량을 이용하는 사용자의 편의를 위해, 각 종 센서와 전자 장치 등이 구비되고 있는 추세이다. 특히, 사용자의 운전 편의를 위해 차량 운전자 보조 시스템(ADAS : Advanced Driver Assistance System)에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 나아가, 차량이 자율적으로 주행하는 차량용 주행 시스템에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
차량용 사이드 미러는, 거울을 이용하여 차량의 측후방 영역을 비춘다. 운전자는, 사이드 미러를 통하여 차량의 측후방 영역을 볼 수 있다.
보이스코일(Voice Coil)에 전기적 음성 신호를 인가하면, 영구 자석의 자계 방향과, 코일에 흐르는 전기의 수직적인 방향으로 로렌츠 힘(Lorentz Force)이 발생하고, 보이스코일(Voice Coil)과 연결되어진 콘지& 에지(Edge) 부품의 상하 수직적인 기계적 에너지가 발생하여 공기 영역에서의 압력 변화로 인한 음향 에너지로 변환(소리 재생)되어 운전자가 특정 음향을 들을 수 있다.
사각지대로 인해 운전자가 차량의 측면에 붙어서 뒤따라오는 다른 차량을 확인하지 못한 채 사이드미러를 통해 확인된 후방 시야만으로 차선을 변경할 경우, 사각지대에서 주행하는 다른 차량과 접촉사고가 발생할 수 있고, 사각지대를 주행하는 다른 차량의 방어운전에 의해 접촉사고가 발생하지 않더라도 그 차체만으로 다른 차량에 위협을 주게 되어 원활한 차량 소통에 방해가 되는 문제점으로 작용할 수 있다.
한편 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 본원인이 등록받은 국내특허등록 제10-1503820호인 고출력 스피커를 살펴보면,
축봉(2)이 일체로 형성된 제1플레이트(1)와, 상기 제1플레이트(1)로부터 소정 간격 이격된 제2플레이트(3)와, 상기 제1플레이트(1) 및 제2플레이트(3)의 사이에 구비된 마그네트(4)와, 상기 제2플레이트(3)의 상부에 구비된 프레임(5)과, 상기 축봉(2)에 자유롭게 진폭운동이 가능하게 구비되는 보이스코일(6)과, 외주부가 상기 프레임(5)에 접속되고 내주부가 상기 보이스코일(6)에 접속된 진동판(8)을 기본적 구성으로 한 상태에서, 상기 진동판(8) 보다 상기 마그네트(4)측에 위치되며 내주부가 상기 보이스코일(6)에 접속되어 보이스코일(6)의 롤링을 억제하는 메인댐퍼(110)와, 상기 메인댐퍼(110) 보다 상기 마그네트(4)측에 위치되는 보조댐퍼(120)를 구비한 것이다.
한편, 상기 메인댐퍼(110)는 보이스코일(6)의 진폭운동에 대응하여 신축하도록 보이스코일(6)을 중심으로 하는 링형상의 몸체로 이루어져 있으며, 동심원 방향으로 요철을 갖는 구조로 이루어짐으로서 상기 메인댐퍼(110)는 보이스코일(6)의 진폭운동에 의해 전달되는 외력을 흡수할 수 있는 탄성력을 갖게 된다.
또한, 상기 보조댐퍼(120)는 일측이 상기 메인댐퍼(110)의 외주부에 접속되며 타측이 상기 프레임(5)의 일측에 접속됨으로서 상기 보조댐퍼(120)는 댐핑력을 극대화시킬 수 있도록 도면상 상하방향으로 수직하게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 보조댐퍼(120)는 메인댐퍼(110)의 외주부를 따라 일정간격을 두고 복수로 설치되며, 메인댐퍼(110)가 수평상태를 유지할 수 있도록 일정높이로 메인댐퍼(110)의 외주부를 지지하며, 상기 보조댐퍼(120)는 메인댐퍼(110)의 외주부를 따라 부착된 지지편(121)과 일측은 상기 지지편(121)에 접촉되고 타측은 상기 프레임(5)에 접촉되게 설치된 압축코일스프링(122)으로 구성될 수 있다.
상기 지지편(121)은 메인댐퍼(110)의 외주부에 접착을 통해 견고하게 부착된 링 형상의 부재로서, 메인댐퍼(110)의 외주부에 충분한 강도를 제공해줌으로써 압축코일스프링(122)이 메인댐퍼(110)의 외주부를 안정적으로 지지할 수 있도록 하여 메인댐퍼(110)로부터 전달되는 진동이 압축코일스프링(122)으로 원활하게 전달될 수 있도록 한다.
이와 같이 구성된 본원인의 종래기술인 고출력 스피커는 보이스코일(6)의 진폭량이 작은 저출력 상태에서는 보이스코일(6)에 큰 부하가 걸리지 않으므로 메인댐퍼(110)를 통한 정상적인 댐핑이 이루어지다가 고출력시에는 보이스코일(6)의 진폭량이 커지면서 메인댐퍼(110)가 댐핑한계에 도달하게 되면, 보이스코일(6)의 진폭방향으로의 진동이 메인댐퍼(110)로부터 보조댐퍼(120)측으로 전달되고, 보조댐퍼(120)가 도면상 수직한 방향으로 응력을 받아 수축되면서 보이스코일(6)의 진폭방향의 진동을 흡수하게 된다. 그 결과 댐핑이 원활하게 이루어지면서 고출력의 음향이 정상적으로 출력되도록 하는 것이다.
이와 같이 종래기술은 스피커의 성능을 향상시키는 기술이 대부분으로 차량내에 장착하는 스피커의 경우 단순히 음향 등을 출력하는 역할이외에는 특이한 기능을 발휘하지 못한 것이다.
결론적으로 기존 차량에서 운전자가 차량 외부 양측에 구비된 사이드미러를 통해 접근한 차량 또는 물체를 확인하고, 기타 차선 변경이 가능하였으나, 최근 대화면 계기판에서 차량 외부 양측에서 접근하는 차량의 영상을 볼 수 있는 장치가 개발되었으나 사이드 미러의 보조 수단일 뿐이고, 특히 사이드 미러가 장착되어 있어 미관상 또는 공기 역학상 좋지 않은 영향을 주고 있었다.
또한 스피커도 사이드미러와 개별적으로 작동되어 사용 가치가 떨어지는 문제가 있었다.
대한민국 특허등록 제10-1503820호 대한민국 실용신안등록 제20-0459612호 대한민국 특허등록 제10-1460431호 대한민국 특허등록 제10-1255586호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 사이드 미러가 필요 없이 차량 내부 운전자의 자연스러운 시선을 통해 시각 정보를 취득할 수 있는 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 사이드미러가 차량내부 운전자 좌측 상단 가까이(종래 차량에서는 스피커 위치)에 첨부된 디스플레이 장치 내측으로 스피커가 내장되어 차량 외부 양측등에서 접근하는 차량이나 물체 또는 차선 변경을 디스플레이장치로 표출하거나 또는 스피커를 통해 음성 또는 신호로 알려주는 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 차량 내부 운전자의 시선을 통해 시각 정보를 취득할 수 있는 장소에 설치되고, 상기 위치에 시각 정보를 위한 디스플레이 장치와, 청각 정보를 위한 스피커가 설치된다.
상기 차량의 프론트 도어 내부 표면의 적정 위치에 설치된다.
상기 디스플레이 장치 반대편 내측으로 스피커가 내장된다.
상기 디스플레이는 oled이고, 상기 oled의 표시부 반대편 내측으로 상기 스피커가 내장된다.
상기 차량 외부 양측에서 접근하는 차량이나 물체 또는 차선 변경 시 영상을 디스플레이 장치로 표출하거나 스피커를 통해 음성 또는 신호로 알려준다.
상기 스피커는, 진동 발생 부위를 면접착으로 고정하는 양면 테이프; 하기 보이스 코일에서 발생하는 수직 진동 에너지를 전달하는 진동매개체; 음성 신호가 인가되면, (로렌츠 힘 발생 : 진동 에너지 발생부)전기 에너지를 진동 에너지로 변환하는 보이스 코일; 상기 보이스 코일 수직 운동 시 뒤틀림 방지 역할을 하는 댐퍼; 상기 댐퍼의 하측부에 위치하며, 원형, 타원, 사각형 플레이트 형상의 영구 자석으로 구성된 서브 마그네트; 상기 서브 마그네트와 자기회로를 구성하기 위해 구성된 플레이트; 상기 서브 마그네트와 플레이트와 자기회로를 구성하기 위한 메인 마그네트; 상기 서브마그네트와 플레이트와 메인 마그네트가 삽입되도록 내부에 공관통 공간이 형성된 요크; 제품 마운팅 및 고정부 프레임; 전원 상대물 결합용 커넥터;를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 보이스 코일(Voice Coil)에 전기적 음성 신호 인가에 의해 영구 자석의 자계 방향과, 코일에 흐르는 전기의 수직적인 방향으로 로렌츠 힘(Lorentz Force) 발생하면 시각 장치인 디스플레이(Display)에 부착하여 디스플레이(Display) 진동에 의한 음향 에너지 로 변환할 수 있어, 운전자가 사이드미러를 보지 아니한 상태에서 음향이나 디스플레이 상태를 감지하여 차량 측면 또는 사각지대에 장애물이 존재 유무 및 차량 변경을 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명은 사이드 미러를 없앰으로서 차량의 차폭을 종래와 비교하여 상대적으로 적게하고 심플한 차량 외관을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 스피커의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 작동 방법을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템의 설치 위치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템의 작동 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템의 세부적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템의 전체 사시도를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템에서 도 7의 분리 사시도를 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명은 차량내부 운전자의 시선을 통해 시각 정보를 취득할 수 있는 장소에 설치되고, 상기 장소에 시각 정보를 위한 디스플레이 장치와, 청각 정보를 위한 스피커가 설치된다.
상기 디스플레이 장치로는 OLED, Micro LED, QNED, QD.OLED, QLED 등의 디스플레이장치가 포함된다.
바람직하게 본 발명에서는 차량 외부 양측에서 접근하는 차량이나 물체 또는 차선 변경 시 영상을 oled로 표출하거나 또는 스피커를 통해 음성 또는 신호로 알려준다.
유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)는 빛을 내는 층이 전류에 반응하여 빛을 발산하는 유기 화합물의 필름으로 이루어진 박막 발광 다이오드(LED)이다.
상기 OLED는 부품 수가 적고 구조가 단순하여 기존LED 보다 얇게 제작할 수 있고, 무한대의 시야각으로 외부 멀리에서도 확인 가능하다.
또한 상기 디스플레이 장치는 곡면의 표시면을 가지는 표시부와; 상기 표시부에 영상이 표시되게 영상신호를 처리하는 처리부를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 스피커는 오디오앰프로부터 출력되는 전기신호를 진동부의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사하는 음향기기로서, 그 동작원리에 따라 마그네틱형, 다이나믹형, 콘덴서형, 압전형, 세라믹형 등 다수의 종류가 있다.
일반적으로 스피커는 자속을 발생시키는 마그네트와, 자속의 경로를 제공하는 요크부와, 보이스 코일이 감겨진 보빈으로 구성된 자기 회로 장치와, 프레임과, 보빈의 운동에 따라 진동하는 다이아프램과, 다이아프램의 진동 방향을 조정하는 댐퍼와, 다이아프램의 외측 테두리를 프레임에 고정하는 엣지로 구성된 진동계를 구비한다.
한편 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 차량 내부 운전자 좌측 및 조수석 의 프런트 도어 상단부 적정 위치에 부착된다.
예를 들어 도 3과 같이 차체 전방의 엔진실 후단부와 접하면서 프런트도어를 지지할 수 있도록 소정의 각도로 기울어져 차량의 전후방향으로 배치되어 있는 프런트필러(A 필러), 프런트도어와 리어도어 사이에 상하방향으로 배치되어 프런트도어와 리어도어를 지지하며 도어로 인해 개구된 차체의 측면을 지지하는 센터필러 및 리어도어의 후방 끝단에 결합되어 리어도어와 후방 차체를 지지하는 리어필러 중 프런트 필러와 프런트도어가 만나는 부분 중 사이드 미러가 접착되는 공간부(델타 형상)에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 디스플레이 장치(패널)에는 상기 스피커가 접착되고, 상기 디스플레이 장치에는 하나 이상의 스피커가 배치되며, 예컨대, 디스플레이 장치 본체 상단과 하단에 각각 배치하여 스테레오 형태로 소리를 재생할 수도 있다.
일실시예로서 차량으로부터 차선변경 신호가 전달되면, 상기 감지부에 포함된 상기 변경할 차선 측 센서를 작동시키고, 지향성 안테나의 패턴을 변경할 차선 측으로 설정하여 상기 차선변경 신호를 전송하며 전송된 상기 차선변경 신호에 응답하여 상기 변경할 차선 측에서 수신된 주행정보로 상기 변경할 차선 측에 주행 중인 차량의 위치를 확인하고, 확인된 상기 차량의 위치 및 상기 변경할 차선 측 센서로부터 감지된 상기 다른 차량의 접근 정보 중 적어도 하나를 근거로 상기 변경할 차선 측의 차선 변경 가능 여부를 표시하거나 음성으로 표출한다.
즉 도 4에 도시된 바와 같이 먼저 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템이 작동한다(S101).
제어부에서 시각/청각 신호를 인가하고(S102), 디스플레이 장치에 카메라 신호를 전달하고 스피커에 음향 신호를 전달한다(S103, S104).
스피커의 코일에 로렌츠 힘이 발생하고(S105), 디스플레이 장치에 기계적 진동이 발생한다(S106).
계속하여 디스플레이 장치에 의한 시각 신호와 스피커에 의한 음향 신호가 발생되고(S107), 차량 시각 사각 지대 화면과 음향 보조에 의해 시각과 청각적인 정보의 전달이 진행된다(S108).
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명은 양면 테이프(101); 진동매개체(Coupler)(102); 보이스 코일(103); 댐퍼(104); 서브 마그네트(105); 플레이트(106); 메인 마그네트(107); 요크(108); 제품 마운팅 및 고정부 프레임(109); 전원 상대물 결합용 (2Pin Connector)Connector(130); 등으로 구성된다.
양면 TAPE(101)는 진동 발생 부위를 면접착으로 고정하는 장치이다.
진동매개체(Coupler)(102)는 하기 보이스 코일(Voice Coil)에서 발생하는 수직 진동 에너지를 전달하고, 상하로 동작될 수 있다.
보이스 코일(103)은 음성 신호가 인가되면, (로렌츠 힘 발생 : 진동 에너지 발생 부)전기 에너지를 진동 에너지로 변환하고, 댐퍼(104)는 상기 보이스 코일 수직 운동 시 뒤틀림 방지 역할을 하고, 외부 이물질 침투를 방지한다.
서브 마그네트(105)는 상기 댐퍼(104)의 하측부에 위치하며, 원형 플레이트 형상의 자기회로(영구 자석)로 구성된다.
플레이트(106)는 상기 서브 마그네트(105)와 자기회로를 구성하기 위해 (금속 자성체)로 구성된다.
메인 마그네트(107)는 상기 서브 마그네트(105)와 플레이트(106)와 자기회로를 구성하기 위해 (영구 자석)으로 구성된다.
요크(금속 자성체)(108)는 상기 서브 마그네트(105)와 플레이트(106)와 메인 마그네트(107)가 삽입되도록 내부에 공관통 공간이 형성된다.
따라서 상측과 하측에 메인 마그네트(107), 서브 마그네트(105)를 각각 배치하고, 상측 및 하측 영구자석에 대항하여, 수직 방향에 요크(108)를 통해서 돌아오는 자기적 폐회로를 형성하여, 자기력을 집중이 가능하도록 하여 빠른 응답특성을 기대할 수 있다.
101 : 양면 테이프
102 : 진동매개체(Coupler)
103 : 보이스 코일
104 : 댐퍼
105 : 서브 마그네트
106 : 플레이트
107 : 메인 마그네트
108 : 요크
109 : 제품 마운팅 및 고정부 프레임
130 : 전원 상대물 결합용 (2Pin Connector)커넥터

Claims (6)

  1. 쿼드런트 커버에 시각 정보를 위한 유기 발광 다이오드로 이루어진 디스플레이 장치와, 상기 디스플레이 장치 반대편 내측으로 청각 정보를 위한 스피커가 내장되고,
    상기 디스플레이 장치는 차체 전방의 엔진실 후단부와 접하면서 프런트도어를 지지할 수 있도록 소정의 각도로 기울어져 차량의 전후방향으로 배치되어 있는 프런트 필러와 프런트도어가 만나는 부분 중 사이드 미러가 접착되는 델타 형상 공간부에 설치되며,
    차량 외부 양측에서 접근하는 차량이나 물체 또는 차선 변경 시 영상을 상기 디스플레이 장치로 표출하고, 인접한 상기 스피커를 통해 음성으로 알려주되,
    차량으로부터 차선변경 신호가 전달되면, 감지부에 포함된 상기 변경할 차선 측 센서를 작동시키고, 지향성 안테나의 패턴을 변경할 차선 측으로 설정하여 상기 차선변경 신호를 전송하며 전송된 상기 차선변경 신호에 응답하여 상기 변경할 차선 측에서 수신된 주행정보로 상기 변경할 차선 측에 주행 중인 차량의 위치를 확인하고, 확인된 상기 차량의 위치 및 상기 변경할 차선 측 센서로부터 감지된 상기 다른 차량의 접근 정보 중 적어도 하나를 근거로 상기 변경할 차선 측의 차선 변경 가능 여부를 표시하거나 음성으로 표출하며,
    상기 스피커는,
    진동 발생 부위를 면접착으로 고정하는 양면 테이프;
    하기 보이스 코일에서 발생하는 수직 진동 에너지를 전달하는 진동판;
    음성 신호가 인가되면, 전기 에너지를 진동 에너지로 변환하는 보이스 코일;
    상기 보이스 코일 수직 운동 시 뒤틀림 방지 역할을 하는 댐퍼;
    상기 댐퍼의 하측부에 위치하며, 원형, 타원, 사각형 플레이트 형상의 영구 자석으로 구성된 서브 마그네트;
    상기 서브 마그네트와 자기회로를 구성하기 위해 구성된 플레이트;
    상기 서브 마그네트와 플레이트와 자기회로를 구성하기 위한 메인 마그네트;
    상기 서브 마그네트와 플레이트와 메인 마그네트가 삽입되도록 내부에 공관통 공간이 형성된 요크;
    제품 마운팅 및 고정부 프레임;
    전원 상대물 결합용 커넥터;를 포함하는 차량용 쿼드런트 디스플레이장치를 활용한 음향 액추에이터 시스템.
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