KR102613912B1 - 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치는, 자동차의 진행 방향을 바꿔 주는 스트어링휠에 진동을 발생시켜서 특정 상황에서의 신호를 운전자에게 알려 주기 위한 것으로, 조향축의 차량 내부로 노출된 부분을 감싸는 형태로 그 조향축에 결합되고, 회로 부품에 제어신호를 인가시키는 제어장치가 내장되는 조향허브; 운전자의 손에 의해 파지되는 부분으로, 링 형상으로 이루어져서 상기 허브 둘레에 배치되고, 상기 허브와 스포크를 통해 연결되는 조향림; 및 상기 조향림에 설치되되, 그 조향림의 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되고, 압전 효과에 의해 전기적인 신호에 기초하여 진동을 발생시키는 압전 엑추에이터들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 스티어링휠의 햅틱 장치{Vehicle steering wheel haptic device}

본 발명은 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스티어링휠을 잡고 주행 중인 운전자에게 햅틱 신호를 인가시켜서 운전 주의력을 높일 수 있게 하고, 전기적 신호에 기초한 물리적 진동이 스티어링휠 전체에 골고루 분산하여 인가될 수 있게 하며, 물리적 진동이 스티어링휠에 탑재되는 회로 부품들에 주는 영향을 최소화시킬 수 있도록, 구조가 개선된 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치에 관한 것이다.

최근 IT 기술이 자동차에 접목됨에 따라, 주행 안전성을 높이기 위한 장치들이 개발되어 출시되고 있다.

예컨대, 운전자의 졸음 또는 부주의 등으로 인한 차선 이탈시 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에, 스티어링휠을 잡고 있는 운전자게에 진동을 발생시켜 운전 주의력을 높일 수 있게 하는 장치들이 차량에 탑재되어 판매되고 있다.

이러한 장치들의 동작 메커니즘은 다음과 같다.

즉, 차량이 차선을 이탈했는지 여부를 카메라와 같은 촬영수단을 포함한 차선 이탈 감지 장치에 의해 감지하고, 그 감지 결과를 기초로 차선 이탈이 된 것으로 판명되면, 운전자의 스티어링휠에 탑재된 진동기에 신호를 인가시켜서 진동을 발생시켜 운전자의 주의력을 환기시킨다.

그러나, 이러한 구성을 가지는 종래기술에는, 진동기가 스티어링휠의 중앙 허브에 설치되어서 그 중앙 허브에만 집중적인 진동을 발생시켜서 상대적으로 운전자의 손이 접촉되어 있는 환 형상의 림 측에는 제대로 전달되지 않는 문제점과, 강한 진동을 발생시키는 방식으로 진동이 중앙 허브를 통해 림 측에 전달되는 경우에도 중앙 허브에 IOT 기술 구현을 위한 회로 부품들이 함께 내장되어 있기 때문에 진동에 의한 회로 부품의 오작동이 발생하는 문제점이 있었다.

- 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1857283호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스티어링휠을 잡고 주행 중인 운전자에게 햅틱 신호를 인가시켜서 운전 주의력을 높일 수 있게 함은 물론, 간소한 구성에 의해서도 물리적 진동이 스티어링휠 전체에 골고루 분산하여 인가될 수 있게 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적인 주의력 환기를 위해 스티어링휠에 인가되는 물리적 진동이 다른 회로 부품들의 동작에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있게 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제품의 설치 및 분리를 용이하게 수행할 수 있게 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치는, 자동차의 진행 방향을 바꿔 주는 스트어링휠에 진동을 발생시켜서 특정 상황에서의 신호를 운전자에게 알려 주기 위한 것으로, 조향축의 차량 내부로 노출된 부분을 감싸는 형태로 그 조향축에 결합되고, 회로 부품에 제어신호를 인가시키는 제어장치가 내장되는 조향허브; 운전자의 손에 의해 파지되는 부분으로, 링 형상으로 이루어져서 상기 허브 둘레에 배치되고, 상기 허브와 스포크를 통해 연결되는 조향림; 및 상기 조향림에 설치되되, 그 조향림의 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되고, 압전 효과에 의해 전기적인 신호에 기초하여 진동을 발생시키는 압전 엑추에이터들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압전 엑추에이터들을 서로 연결시켜 주기 위한 것으로, 전도성 재질로 이루어져서 상기 제어장치에 전기적으로 연결되는 리본형 연결부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 리본형 연결부재는 전기활성 고분자 물질을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 조향림은, 상기 리본형 연결부재와 압전 엑추에이터들을 내측에 설치할 수 있도록, 원주방향을 따라 형성된 설치홈부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조향림은 서로 2분할된 후 결합되는 한 쌍의 림본체들을 포함하여 이루어지고, 상기 각 림본체에는 그 림본체들이 결합된 경우에 상기 설치홈부를 형성시키는 2분할홈부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 복수의 압전 엑추에이터들은 상기 조향림의 외면에 원주방향을 따라 간격을 두고 설치되도록 구성될 수 있고, 상기 압전 엑추에이터들을 보호하기 위한 것으로, 상기 조향림과 압전 엑추에이터들을 감싸는 형태로 그 조향림에 결합되는 커버부재;를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치는, 압전 엑추에이터와 조향림 간의 유기적인 결합 및 배치 구조, 즉 진동을 발생시켜 운전자 주의를 환기시켜 주는 압전 엑추에이터를 많은 회로부품이 설치되는 조향허브가 아닌 조향림에 설치하되, 조향림의 원주방향을 따라 간격을 두고 복수개 배치시킴으로써, 간소한 구성을 가지면서도 스티어링휠을 잡고 주행 중인 운전자에게 스티어링휠 전체에 골고루 분산 작용하는 진동이 인가되게 하여 결국 운전 주의력을 더욱 높일 수 있게 하는 효과와, 주의력 환기를 위해 스티어링휠에 인가되는 물리적 진동이 다른 회로 부품들의 동작에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있게 됨에 따라, 운전자 편리성을 위해 스티어링휠에 설치된 회로부품의 원활한 기능 구현을 가능하게 하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 채용된 압전 엑추에이터들과 리본형 연결부재 간의 결합된 구조를 보인 사시도.
도 2는 본 발명 일실시예의 평면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 리본형 연결부재의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치의 평면도.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 단면도.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 채용된 압전 엑추에이터들과 리본형 연결부재 간의 결합된 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 리본형 연결부재의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치는 자동차의 진행 방향을 바꿔 주는 스트어링휠에 진동을 발생시켜서 특정 상황에서의 신호를 운전자에게 알려 주기 위한 것으로, 조향허브(2)와 조향림(3)과 압전 엑추에이터(11)들을 포함하여 이루어진다.

상기 조향허브(2)는, 차량 바퀴에 연결된 조향축의 차량 내부로 노출된 부분을 감싸는 형태로 그 조향축에 결합되고, 회로 부품에 제어신호를 인가시키는 제어장치가 내장되며, 상기 조향림(3)의 내측 중앙에 배치된다. 여기서, 상기 제어장치는 상기 조향림(3)에 선택적으로 열을 가해주는 부품이나 상기 압전 엑추에이터(11)의 동작 신호를 인가시키는 부품 등에 제어신호를 인가시켜 주기 위한 것이다.

상기 조향림(3)은 운전자의 손에 의해 파지되는 부분으로, 링 형상으로 이루어져서 상기 허브 둘레에 배치되고, 상기 허브와 스포크를 통해 연결된다.

상기 압전 엑추에이터(11)는, 압전 효과에 의해 전기적인 신호에 기초하여 진동을 발생시키는 널리 알려진 구성에 해당하는 것으로, 상기 조향림(3)에 설치되되 그 조향림(3)의 원주방향을 따라 간격을 두고 배치된다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치는, 압전 엑추에이터(11)와 조향림(3) 간의 유기적인 결합 및 배치 구조, 즉 진동을 발생시켜 운전자 주의를 환기시켜 주는 압전 엑추에이터(11)를 많은 회로부품이 설치되는 조향허브(2)가 아닌 조향림(3)에 설치하되, 조향림(3)의 원주방향을 따라 간격을 두고 복수개 배치시킴으로써, 간소한 구성을 가지면서도 스티어링휠을 잡고 주행 중인 운전자에게 스티어링휠 전체에 골고루 분산 작용하는 진동이 인가되게 하여 결국 운전 주의력을 더욱 높일 수 있게 하는 효과와, 주의력 환기를 위해 스티어링휠에 인가되는 물리적 진동이 다른 회로 부품들의 동작에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있게 됨에 따라, 운전자 편리성을 위해 스티어링휠에 설치된 회로부품의 원활한 기능 구현을 가능하게 하는 효과를 가진다.

본 발명은 구성의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있게 하는 리본형 연결부재(12)를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 리본형 연결부재(12)는 상기 압전 엑추에이터(11)들을 서로 연결시켜 주기 위한 것으로, 상기 조향림(3)과 같이 링 형상으로 이루어지고, 전도성 재질로 이루어져서 상기 제어장치에 전기적으로 연결된다. 바람직하게는 상기 리본형 연결부재(12)가 유연성이 우수하도록 예컨대 탄소 섬유와 같이 전도성 섬유 재질로 이루어진다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 유연하면서도 전도성을 가진 링 형상의 리본형 연결부재(12)에, 원주방향을 따라 간격을 두고 복수의 압전 엑추에이터(11)들을 결합시킬 수 있게 하고, 이와 같이 결합된 햅틱 유닛(1)을 조향림(3)에 연결하는 것에 제품의 설치작업이 이루어지도록 구성됨으로써, 구성의 간소화 및 규격의 슬림화를 가능하게 함은 물론, 다른 부품과 간섭 없이 제품을 원활하게 설치할 수 있게 한다.

본 실시예에 채용된 조향림(3)은 상기 압전 엑추에이터(11)들과 리본형 연결부재(12)로 이루어진 햅틱 유닛(1)을 원활하게 설치될 수 있도록, 서로 2분할된 후 결합되는 한 쌍의 림본체(31)(31')들을 포함하여 이루어지고, 상기 각 림본체(31)(31')에는 그 림본체(31)(31')들이 결합된 경우에 상기 설치홈부(310)를 형성시키는 2분할홈부(311)(311')가 형성되어 있다.

즉, 도 3의 (a)에 잘 도시된 바와 같이, 서로 분리되어 있는 림본체(31)(31')들 중 어느 하나(31')의 2분할홈부(311')에 상기 햅틱 유닛(1)을 위치시켜 놓은 상태에서, 다른 하나의 림본체(31)의 2분할홈부(311)를 햅틱 유닛(1)의 외면에 안착시켜서, 도 3의 (b)와 같이 조향림(3)의 조립이 완성된다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예는 상기 압전 엑추에이터(11)와 리본형 연결부재(12)로 이루어진 햅틱 유닛(1)을 조향림(3)에 원활하게 설치할 수 있게 하여 제품의 제조원가 절감 및 양산성 향상을 기대할 수 있게 한다.

한편, 상기 리본형 연결부재(12)는 전도성 섬유 재질인 것으로 족하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예컨대 전기활성 고분자 물질을 포함하여 이루어져서 전기적 신호가 인가된 경우에 물리적 변형이 발생되도록 구성될 수 있음은 물론이다.

이러한 구성을 가지는 실시예에 의하면, 리본형 연결부재(12)에 연결된 압전 엑추에이터(11)들의 진동에 더하여, 도 4의 (a)와 같은 상태에서 (b)와 같은 변형이 이루어지게 됨에 따라, 그 리본형 연결부재(12) 자체의 물리적 변형에 의한 촉감이 운전자의 손에 전달되도록 구성되어서, 더욱 정밀한 햅틱 기능 구현을 통해 운전자의 주의력을 더욱 크게 환기시켜 줄 수 있는 장점이 기대된다.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치를 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치의 평면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 단면도이다.

본 실시예에 채용된 복수의 압전 엑추에이터(61)들은, 도 5와 같이 상기 조향림(5)의 외면에 원주방향을 따라 간격을 두고 설치되고, 본 실시예는 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 이러한 압전 엑추에이터(61)들을 보호하기 위한 커버부재(4)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 커버부재(4)는 상기 조향림(5)과 압전 엑추에이터들을 감싸는 형태로 그 조향림(5)에 결합되어서, 기존 스티어링휠 제품에도 햅틱 기능 구현을 압전 엑추에이터들을 원활하게 탑재할 수 있게 한다. 즉, 일반적으로 커버부재(4)는 차량 출고 이후 사용자 성향에 따른 선택에 의해 스티어링휠에 결합되어 사용되는 것인데, 이러한 커버부재(4)의 내측에 압전 엑추에이터(61)와 리본형 연결부재(62)로 이루어진 햅틱 유닛(6)을 결합시키고, 이와 같이 햅틱 유닛이 결합된 커버부재(4)를 스티어링휠에 결합시킴으로써, 기존 차량의 경우에도 특별한 구조 변경 없이 햅틱 기능을 구현할 수 있는 장점이 기대된다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1:햅틱 유닛 11:압전 엑추에이터
12:리본형 연결부재 2:조향허브
3:조향림 31,31':림본체
310:설치홈부 311,311':2분할홈부

Claims (6)

1. 삭제
2. 자동차의 진행 방향을 바꿔 주는 스트어링휠에 진동을 발생시켜서 특정 상황에서의 신호를 운전자에게 알려 주기 위한 것으로,
   조향축의 차량 내부로 노출된 부분을 감싸는 형태로 그 조향축에 결합되고, 회로 부품에 제어신호를 인가시키는 제어장치가 내장되는 조향허브; 운전자의 손에 의해 파지되는 부분으로, 링 형상으로 이루어져서 상기 허브 둘레에 배치되고, 상기 허브와 스포크를 통해 연결되는 조향림; 상기 조향림에 설치되되, 그 조향림의 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되고, 압전 효과에 의해 전기적인 신호에 기초하여 진동을 발생시키는 압전 엑추에이터들; 및 상기 압전 엑추에이터들을 서로 연결시켜 주기 위한 것으로, 전도성 재질로 이루어져서 상기 제어장치에 전기적으로 연결되는 리본형 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 리본형 연결부재는 전기활성 고분자 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 조향림은, 상기 리본형 연결부재와 압전 엑추에이터들을 내측에 설치할 수 있도록, 원주방향을 따라 형성된 설치홈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 조향림은 서로 2분할된 후 결합되는 한 쌍의 림본체들을 포함하여 이루어지고, 상기 각 림본체에는 그 림본체들이 결합된 경우에 상기 설치홈부를 형성시키는 2분할홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 압전 엑추에이터들은 상기 조향림의 외면에 원주방향을 따라 간격을 두고 설치되고,
   상기 압전 엑추에이터들을 보호하기 위한 것으로, 상기 조향림과 압전 엑추에이터들을 감싸는 형태로 그 조향림에 결합되는 커버부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱 장치.

Images