KR102660311B1 - 자동차용 작동장치 - Google Patents

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에그베르트 람민게르
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베르-헬라 테르모콘트롤 게엠베하
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Abstract

차량용 작동장치(10)에 전방벽(14)을 갖는 하우징(12)이 제공된다. 전방벽(14)에는 명령을 입력하거나 기능을 활성화 시키기 위해 초기위치로부터 수동식으로 작동될 수 있는 하나 이상의 작동요소(18)가 있다. 작동요소(18)는 이에 연결된 스위치(32)를 갖고, 스위치는 스위칭 부재(36)를 구비하고, 수동식으로 작동될 때 작동 키가 상기 스위칭 부재에 작용한다. 지지요소(24)가 또한 하우징(12) 내에 작동요소(18)에 이격되어 배열되고, 작동요소(18)와 연결된 스위치(32)가 지지요소(24)에 배열된다. 지지요소(24)는 작동요소(18) 쪽으로 향하는 상부면(42)과 상부면(42)의 반대편에 있는 하부면(44)을 갖는 가요성 바아(40)를 구비하고, 스위치(32)는 가요성 바아에 배치되어 있다. 마지막으로, 작동장치(10)는 조정부재(46)를 구비하며, 조정부재는 초기 위치에서 작동요소(18)에 대한 가요성 바아(40)의 굽힘 위치를 조정하도록 그리고 작동요소(18)가 스위칭 부재에 작용할 때 가요성 바아(40)를 조정된 굽힘 위치에서 유지시키고 안정화시키도록 가요성 바아(40)에 작용한다.

Description

자동차용 작동장치
본 발명은 자동차용 작동장치에 관한 것으로서, 특히 예를 들어 공기조화시스템, 네비게이션장치, 인포테인먼트 시스템과 같은 자동차 요소용 작동장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 자동차용 인간-기계-인터페이스(HMI)에 관한 것이다.
자동차용 작동장치는 여러가지 작동 컨셉에 따라 설계되어 구성된다. 작동 키를 갖는 작동장치에서, 종종 키 스트로크를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다(소위 짧은 스트로크 키). 특히, 작동장치를 제조하는 동안, 미리정해진 제조 공차에도 불구하고, 예를 들어 작동 키 또는 터치기능을 갖는 디스플레이와 같이 아래로 누르는 작동요소가, 작동요소와 연결된 스위치 트리거 위치에 도달할 때까지, 요구되는 스트로크, 특히 동일한 스트로크를 이동하게 하는 노력이 반드시 필요하다. 이는 특히, 짧은 스트로크 키의 경우에 난제가 되고 있다.
작동요소를 아래로 누르는 스트로크를 조절할 수 있는 작동장치가 US-B-6 919 522, US-A-2008/0316064 및 US-A-2012/0044660에 설명되어 있다. US-A-2012/0044660에 따른 작동장치에서, 작동 키에 관련된 스위치가 가요성 회로 보드에 설치되어 있고, 이 회로 보드는 스트로크를 조절하기 위해 조정나사에 의해 작동요소 쪽으로 이동된다. US-A-2008/0316064 및 US-B-6 919 522에 따른 작동 장치에서는, 스트로크를 조정하는 조정나사가 작동 키에 위치하고 있다.
본 발명의 목적은, 간단하게 스위치 트리거 위치의 공차-보상 조정을 하도록 디자인된 자동차용 작동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
차량용 작동장치로서,
- 전방벽을 갖는 하우징,
- 명령을 입력하거나 기능을 활성화 시키기 위해 초기위치에서 시작하여 수동식으로 작동되도록 되어 있는 하나 이상의 작동요소,
- 상기 작동요소와 연결되며 스위칭 부재를 갖고, 수동식으로 가동될 때 상기 작동요소가 상기 스위칭 부재에 작용하는 스위치, 및
- 하우징 내에 작동요소와 이격되어 배열된 지지요소를 구비하고,
- 상기 지지요소는 상기 작동요소 쪽으로 향하는 상부면과 상기 상부면의 반대편에 있는 하부면을 갖는 가요성 바아를 포함하고,
- 상기 작동요소와 연결되는 상기 스위치는 상기 가요성 바아에 배치되고,
- 초기 위치에서 상기 작동요소에 대한 상기 가요성 바아의 굽힘 위치를 조정하기 위해 그리고 상기 작동요소가 상기 스위칭 부재에 작용할 때 상기 가요성 바아를 조정된 굽힘 위치에서 유지시키고 안정화시키도록 상기 가요성 바아에 작용하는 조정부재를 구비하는 작동장치를 제안한다.
본 발명에 따른 작동장치에서, 스위치에 연결된 작동요소에 대한 스위치의 위치는 공장에서 조정(factory-adjust)될 수 있다. 일반적으로, 작동요소와 연결된 스위치는 회로 보드에 배열되거나, 일반적으로 말해서, 하우징의 내부에서 하우징의 전방벽의 뒤에 위치하는 지지요소에 배열된다. 전기 전도체 트레이스 외에, 전기 및 전자 요소들이 회로 보드에 추가로 배치된다. 스위치는 예를 들어 짧은 스트로크 스위치 또는 회로 보드에 안착하는 압력-감응 매트일 수 있다. 또한, 전기용량성, 저항성, 유도성 또는 광학식 작동 스위치가 센서로 구성될 수 있고, 특히, 경로 센서를 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 작동요소와 연결된 스위치가 지지요소의 가요성 바아에 위치되어 있다. 지지요소가 회로 보드로 구성되는 경우, 가요성 바아는 웨브 절단부로 구성되며, 웨브 절단부는 세개의 측면부가 비어 있어서 일단부가 회로 보드에 일체로 연결되어 있고, 타단부가 노출되어 있다. 그러나, 가요성 바아는 또한 설부(tongue) 또는 유사한 돌출요소와 같이 추가적인 개별 요소로서 지지 요소에 배열될 수 있다. 조정부재는 가요성 바아에 작용하며, 조정부재에 의해 가요성 바아의 위치를 바꿀 수 있다. 또한, 작동요소의 작동시 스위치의 스위칭 부재가 가압되어 스위칭 부재 또는 스위치를 경유하여 가요성 바아에 압력이 가해질 수 있을 때, 조정부재는 가요성 바아가 취하는 굽힘 위치를 안정시키는 역할을 한다. 작동 요소가 초기 위치에 있는 상태에서 스위치가 작동요소를 향하여 전진하도록 가요성 바아를 굽히기 위해, 작동장치가 완료될 때 스위치와 가요성 바아에 연결된 조정부재가 조절되도록, 원하는 스위치 트리거 위치를 정밀하게 조정할 수 있다. 이러한 프로세스는 스위치와 스위치의 스위칭 요소가 각각 스위치 트리거 위치에 있을 때까지 계속된다. 이어서 미리 정해진 만큼 조정부재를 다시 조정하거나 돌아오게 이동시킴으로써, 가요성 바아는 굽힘 위치로 이동할 수 있고, 굽힘 위치는 스위치가 작동요소와 이격된 위치이고, 이격된 거리는 요구되는 트리거 경로에 대응하며, 스위칭 요소가 스위치 트리거 위치에 도달할 때까지 작동요소는 작동 중에 트리거 경로를 따라 아래로 눌러져야만 한다.
작동요소는 일반적으로 다수의 제어버튼과 (전기용량성으로, 저항성으로, 광학적으로, 또는 유도성으로 작동하는) 터치 센서 시스템을 갖는 요소다. 따라서, 하나의 스위치는 항상, 작동요소의 제어 버튼들 중 하나를 터치하여 명령을 트리거하도록 사용된다.
바람직하게 조정부재는 레퍼런스 요소에 장착되거나 또는 레퍼런스 요소를 따라 가이드되며, 레퍼런스 요소는 지지요소와 (초기 위치의) 작동요소에 대하여 변하지 않고 정해진 위치를 갖는다. 조정부재는 원주 에지를 따라 증가하는 높이를 갖는 나사, 웨지, 편심체 또는 디스크일 수 있다.
즉, 상술한 본 발명에 따르면, 바람직하게, 스위칭 요소는 작동요소에 의해 스트로크를 따라 스위치 트리거 위치까지 이동되도록 마련되고, 가요성 바아는 조정부재에 의해 굽힘 위치로 이동되고 굽힘 위치에 고정되도록 마련되고, 굽힘 위치에서 트리거 경로는 미리설정할 수 있는 길이를 갖고 있고, 작동요소는 트리거 경로를 따라 예를 들어 스위칭 부재가 스위치 트리거 위치에 도달할 때까지 이동되도록 마련되고, 하우징, 작동요소 및 스위치의 제조 공차 및/또는 조립 공차의 보상이 고려된다.
조정부재는 적합하게 나사산 샤프트를 갖는 조정나사로 구성되어 있고, 나사 피치는 알려져 있는 상태에서 스위치를 미세하게 조정하는 동안 스위칭 부재가 스위치 트리거 위치에 도달했을 때 조정나사가 뒤로 이동하는 정도가 조정나사의 회전량에 기초하여 결정되고, 의도하는 대로 적용될 수 있다.
조정 요소가 나사산 샤프트를 갖는 조정나사로 구성된 경우, 바람직하게, 나사산 샤프트는 지지요소의 가요성 바아에 대하여 위치된 레퍼런스 요소와 나사결합한다. 따라서, 조정나사를 회전시킴으로써 나사산 샤프트의 단부가 가요성 바아 쪽으로 전진하여 가요성 바아를 휘어지게 할 수 있고, 다시 복귀하는 이동 중에, 가요성 바아는 탄성 때문에 조정나사의 나사산 샤프트 단부의 위치를 따라간다.
상술한 것에 대한 대안으로서, 조정 나사는, "루즈 나사"(loose screw)로서, 레퍼런스 요소에서 축방향으로 위치된 방식으로 유지될 수 있고, 이 경우, 조정나사의 나사산 샤프트는 가요성 바아와 나사결합하고, 가요성 바아를 양방향으로 휘어지게 할 수 있다.
가요성 바아를 굽히거나 다시 복귀하도록 굽힘으로써 스위치를 정밀하게 조정하는 동안, 가요성 바아에서의 레버리지(leverage) 비율을 고려할 필요가 없도록, 스위칭 부재가 작동요소에 의해 작동될 때 스위칭 부재의 이동의 연장부에 놓여 있는 위치에서 조정요소가 가요성 바아에 작용하는 것이 바람직하다. 조정부재가 가요성 바아의 한 쪽에 안착할 때, 조정부재는 가요성 바아에 다소 강하게 작용한다.
조정부재가 가요성 바아의 일측에 안착되었을 때, 조정부재는 조정되는 동안 다소 강하게 가요성 바아에 작용하여, 가요성 바아를 작동요소 쪽으로 굽히고, 그리고 복뒤 이동 중에 가요성 바아를 해제시키고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스위치가 작동 요소쪽으로 향하는 가요성 바아의 상부면에 배치되고, 스위치와 정렬되는 방식으로 상부면의 반대편에 있는 가요성 바아의 하부면에 조정나사가 안착된다.
본 발명의 개념에 의하면, 0.4 mm 보다 짧은 스트로크 상의 작동요소의 짧은 반응이 가능하도록 스위치 시스템이 그룹으로 배열된다. 또한, 극도로 짧은 작동 경로(0.3 mm 보다 짧음)가 실현될 수 있다. 그룹으로 배열된 스위치 시스템의 공차는 +/-0.1 mm 미만으로 감소될 수 있다. 각 부품(키 바디, 전방패널과 하우징 각각에 있는 키들의 가이드, 스위치, 스위칭 요소) 및 이들의 조합들에 대한 공차를 보상할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 작동장치는 햅틱 피드백을 가질 수 있다. 사용자가 작동요소가 유효하게 작동한다는 인식에 관련된 신호를 받을 때 작동 편의성이 향상된다. 바람직하게, 이는 촉각 피드백에 의해 주로 영향을 받는다. 이러한 햅틱 피드백은 예를 들어 기계적으로, 전자기적으로, 전기적으로 실현될 수 있다. 펄스를 이용하여 엑추에이터에 의해 디스플레이를 기계적으로 여기시킴으로써 기계적인 촉각 피드백을 실현할 수 있다. 촉각 피드백을 실현하는 또 다른 가능성은 디스플레이와 디스플레이의 커버유리에 각각 굽힘 파동을 심는 것이다. 햅틱 피드백을 실현할 수 있는 또 다른 방법은 국부적으로 생성된 전기장을 이용하여 순수하게 전기적으로 작동하는 변형예이다.
아래에서 도면을 참고하여 실시예를 기초로 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 작동장치의 정면도(사시도)이다.
도 2는 도 1의 라인 II-II에 따른 작동장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 영역 III-III에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 (작동요소에 대한) 스위치 시스템의 미세조정의 개별상태를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3에서, 작동장치(10)의 실시예에 대한 기본 디자인을 볼 수 있다. 이 실시예에서, 작동장치(10)는 하우징(12)을 포함하고, 하우징의 전방벽(14)에는 예를 들어 디스플레이(16)와 세 개의 작동패널(20, 21, 22)을 갖는 스트립으로 구성된 작동요소(18)가 있다. 하우징(12) 안에는, 여러 전기 및 전자 요소용 지지요소(24)가 놓여 있다. 일반적으로, 지지요소(24)는 회로보드(26)이다. 하우징(12)은 후방벽(28)을 더 포함하고, 이 실시예의 경우 후방벽은 레퍼런스 요소(30)의 역할도 하는데 이는 아래에서 상세히 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3의 단면도에서 볼 수 있듯이, 이 실시예에서, 작동요소(18a) 아래에 기계스위치(32)가 놓여 있는데, 기계스위치는 스위치 하우징(34)과 스위칭 부재(36)를 포함한다. 이 경우, 스위칭 부재(36)는 플런저로 구성되어 있고, 플런저를 아래로 누르면 예를 들어 두 개의 접촉 패널의 전기적 접속이 이루어지도록 플런저는 전기전도성 요소를 이동시킨다. 작동요소(18)가 작동되면, 예를 들어 스위치(32)가 트리거 되었을 때 터치된 작동패널에 대응하는 명령을 실행하도록 센서는 작동패널(20, 21, 22) 중 어느 것을 손가락이 터치했는지를 (전기용량성으로) 인식한다.
스위치(32)는 지지요소(24)의 영역에 위치하며, 지지요소는 예를 들어 U 형상의 자유 절단부(38)를 포함한다. 이런식으로, 작동요소(18)쪽을 향하는 상부면(42)에 스위치가 놓여 있는 가요성 바아(40)가 형성된다.
조정부재(46)는 가요성 바아(40)의 하부면(44)에 작용하고, 이 실시예에서 조정부재는 나사산 샤프트(50)를 갖는 조정나사(48)로 구성되어 있다. 조정나사(48)의 나사산 샤프트(50)는 후방벽(28)의 보어와 나사식으로 결합되어 있다. 바람직하게, 조정나사(48)의 나사산 샤프트 단부는 가요성 바아의 하부면에 안착함으로써 스위치(32)의 반대편에 있는 가요성 바아(40)의 하부면에 작용한다.
도 2에서, 스위치(32)가 작동요소(18)의 초기 위치에 대하여 요구되는 위치에 있도록, 가요성 바아(40)는 작동요소(18) 쪽으로 휘어진다. 이렇게 이격된 위치가, 작동요소(18)가 원하는 경로를 따라 아래로 눌러진 후에 스위치(32)를 트리거하는 것을 결정한다. 작동요소(18)는 예를 들어 맞물림결합 또는 스냅핏 후크를 이용하여 일반적인 방법으로 하우징(12)에서 빠져나가지 않게 고정된다.
작동요소(18)와 이와 관련된 스위치(32)로 이루어진 본 발명의 스위치 시스템의 미세조정 프로세스는, 도 4 내지 도 6을 참고하여 아래에서 간략히 설명하도록 한다.
조정프로세스를 시작할 때, 스위치(32)(이 경우 스위치 하우징(34))는 초기 위치에서 거리(x) 만큼(도 4 참고) 작동요소(18)의 하부면으로부터 이격되어 있는데, 이 거리(x)는 원하는 트리거 경로(a) 보다 크다(도 6 참고). 가요성 바아(40)는 조정나사(48)에 의해 작동요소(18) 쪽으로 휘어져서, 스위치(32)는 작동요소(18)의 하부면에 대항하면서 이동된다. 바아가 조정 경로 또는 굽힘 경로(b) 만큼 이동한 후에, 스위치(32)는 트리거된다(도 5 참고). 작동장치(10)의 조립을 완료할 때 예를 들어 장치-테스트-인터페이스를 경유하여 스위치 신호를 읽고, 이로써 예를 들어 자동으로 실행되는 조정나사(46)의 추가적인 작용이 종료된다. 그러면, 스위치(32)가 언제 트리거 될지를 알게 된다.
이 상황에서, 스위치 시스템은 스위칭된 상태에 있고 간극(clearance) 없이 배열된다. 스위치(32)는 블로킹된 상태에, 즉, 정지 위치까지 아래로 눌러진 상태에 있어서는 안되다는 점을 유의해야 한다; 이는 스위치(32)를 기계적으로 보호하는 역할을 한다.
즉, 도 5에 도시된 상황에서, 스위치(32)의 (간극이 없는) 스위칭 포인트가 어디에 위치하는지를 알 수 있다.
요약하면, 조정나사(48)를 의도적으로 재조정함으로써, 스위치 시스템의 정확하게 간극이 없는 스트로크(트리거 경로)를 조정할 수 있다. 조정나사를 다시 반대로 회전시켜 조정나사(48)를 이렇게 재조정하면, 스위치(32)는 최종 위치로 이동하게 되고, 작동요소(18)를 아래로 누르면, 스위치(32)의 스위칭 요소(36)는 스위치 트리거 위치로 올라가서, 작동요소(18)가 트리거 경로(a)를 따라 이동하게 된다(도 6 참고).
이 실시예에서 도면부호 52로 표시된 것처럼 예를 들어 접착제로 나사 헤드를 단단히 고정함으로써, 조정부재(46), 즉 조정나사(48)가 고정될 수 있다. 또한, 조정부재(46)는 조정후에 취해지는 굽힘 위치에 있는 가요성 바아(40)를 안정화시킨다.
이러한 방법과 작동장치의 디자인 및 상술한 작동요소(18)와 스위치(32) 및 가요성 바아(40)로 구성된 스위치 시스템에 의해, 기계적인 "그룹 시스템"의 연쇄적인 공차를 줄여서 없어지게 한다. 큰 값의 요소 공차 및 그룹 내의 큰 값의 연쇄적인 공차에도 불구하고 짧은 스트로크를 보상할 수 있다.
10 작동장치
12 하우징
14 정면벽
16 디스플레이
18 작동요소
20 작동패널
21 작동패널
22 작동패널
24 지지요소
26 회로보드
28 후방벽
30 레퍼런스 요소
32 스위치 Switch
34 스위치 하우징
36 스위칭 부재
38 자유 절단부
40 가요성 바아
42 상부면
44 하부면
46 조정부재
48 조정나사
50 나사산 샤프트
52 접착
x 거리
a 트리거경로
b 굽힘경로

Claims (8)

  1. 차량용 작동장치(10)로서,
    - 전방벽(14)을 갖는 하우징(12),
    - 명령을 입력하거나 기능을 활성화 시키기 위해 초기위치에서 시작하여 수동식으로 작동되도록 되어 있는 하나 이상의 작동요소(18),
    - 상기 작동요소(18)와 연결되며 스위칭 부재(36)를 갖고, 수동식으로 작동될 때 상기 작동요소(18)는 상기 스위칭 부재에 작용하는 스위치(32), 및
    - 하우징(12) 내에 작동요소(18)와 이격되어 배열된 지지요소(24)를 포함하고,
    - 상기 지지요소(24)는, 상기 작동요소(18) 쪽으로 향하는 상부면(42)과 상기 상부면(42)의 반대편에 있는 하부면(44)을 갖는 가요성 바아(40)를 포함하고,
    - 상기 작동요소(18)와 연결되는 상기 스위치(32)는 상기 가요성 바아(40)에 배치되고,
    - 초기 위치에서 상기 작동요소(18)에 대한 상기 가요성 바아(40)의 굽힘 위치를 조정하도록 그리고 상기 작동요소(18)가 상기 스위칭 부재에 작용할 때 상기 가요성 바아(40)를 조정된 굽힘 위치에서 유지시키고 안정화 시키도록 상기 가요성 바아(40)에 작용하는 조정부재(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치(32)는 상기 작동요소(18)에 의해 스트로크를 따라 스위치 트리거 위치까지 이동되는 스위칭 부재(36)를 포함하고, 상기 가요성 바아(40)는 상기 조정부재(46)에 의해 굽힘 위치로 변위되고 상기 굽힘 위치에 고정되며, 상기 하우징(12), 상기 작동요소(18) 및 상기 스위치(32)의 제조 공차 또는 조립 공차의 보상을 고려하여 상기 굽힘 위치에서 상기 스트로크는 미리설정할 수 있는 길이를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조정부재(46)는 나사산 샤프트(50)를 갖는 조정나사(48)로 구성되어 있고, 상기 조정나사는 상기 지지요소(24)의 가요성 바아(40)에 대하여 위치된 레퍼런스 요소(30)와 나사결합하며, 상기 조정나사(48)를 회전시킴으로써 상기 가요성 바아(40)가 휘어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조정부재(46)는 나사산 샤프트(50)를 갖는 조정나사(48)로 구성되어 있고, 상기 조정나사는 상기 지지요소(24)의 가요성 바아(40)에 대하여 위치된 레퍼런스 요소(30)에 회전가능하게 축방향으로 유지되어 있고, 상기 조정나사(48)의 나사산 샤프트(50)는 상기 가요성 바아(40)와 나사결합되어 있고, 상기 조정나사(48)가 회전될 때 상기 가요성 바아(40)가 휘어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위치(32)는 스위치 트리거 위치에서 전기적으로 연결되는 적어도 두 개의 접촉부를 포함하거나, 상기 스위치(32)는 광학식, 전기용량성, 저항성 또는 유도성으로 작동하는 경로 센서로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조정부재(46)는, 상기 스위칭 부재가 작동될 때 상기 스위칭 부재의 작동요소(18)의 이동 축으로서 상기 스위치(32)를 통과하여 연장하는 이동 축의 연장부와 정렬된 위치에서, 상기 가요성 바아(40)에 작용하는 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위치(32)는 상기 작동요소(18) 쪽으로 향하는 상기 가요성 바아(40)의 상부면(42)에 배치되고,
    상기 조정부재(46)는 나사산 샤프트(50)를 갖는 조정나사(48)로 구성되어 있고, 상기 조정나사(48)는, 상기 상부면(42)의 반대편에 있는 상기 가요성 바아(40)의 하부면(44)에 상기 스위치(32)와 정렬되어 안착되는 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동요소(18)의 유효한 수동식 작동에 대한 촉각 피드백을 위해, 전기적으로, 전자기계적으로 또는 전자기적으로 작동하는 피드백 유닛이 제공되는 것을 특징으로 하는 작동장치(10).
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