KR102674728B1 - 다기능 노브 - Google Patents

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KR102674728B1
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장길평
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현대모비스 주식회사
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/08—Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels
    • G05G1/10—Details, e.g. of discs, knobs, wheels or handles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02—Details
    • H01H13/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/14—Operating parts, e.g. push-button
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Abstract

차량 등에 장착가능한 다기능 노브가 제공된다. 다기능 노브는 외부로 노출되는 표시면을 통해 정보 표시가 가능한 표시형버튼부; 표시형버튼부가 고정되는 중공형 내부하우징; 적어도 부분적으로 내부하우징을 둘러싸는 중공형 외부하우징; 외부하우징 및 내부하우징 사이에 배치된 제1 베어링; 적어도 부분적으로 외부하우징을 둘러싸는 중공형 고정하우징; 및 고정하우징에 연결된 인쇄회로기판을 포함한다.

Description

다기능 노브{MULTI FUNCTIONAL KNOB}
본 발명은 다기능 노브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 등의 장치 기능 조절을 위한 다기능 노브에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
운전자가 운전 주의력을 유지하면서 필요한 기능을 조작할 수 있도록, 통상 차량의 대시보드 패널에는 공조 제어패널, 카 오디오, 내비게이션 및 디스플레이 등의 장치를 조작하기 위한 인터페이스가 집중 설치된다.
이러한 인터페이스는 회전 다이얼 형태의 노브(knob), 푸시 버튼(push button) 및 터치 패드(touch pad)와 같은 다양한 입력 수단의 형태로 차량 내에서 구현되고 있다.
이러한 기능을 조작하기 위한 입력 수단을 배치함에 있어서, 공간적인 어려움이 가중되고 있으며, 아울러 입력 수단들을 사용함에 있어서, 조작 난이도가 증가되고 있다.
한편, 차량 내 입력 수단들의 외관은 차량 인테리어 디자인을 더 미려하게 만드는 것에 있어 중요한 요소가 된다. 그러나, 입력 수단을 사용할 때 사용자가 느끼는 조작감도 역시 중요한 감성 품질의 요인이 되기 때문에, 입력 수단의 기구적 공차 마진(tolerance margin)은 상당히 제한적이다. 원하는 디자인적 요소를 반영하기 위해 입력 수단의 외관 디자인을 설계 변경할 수 있는 범위 역시 이러한 공차 마진으로 인해 제한될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 공간 효율성 및 사용 편의성이 향상된 다기능 노브를 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 디자인 자유도가 높은 다기능 노브 구조를 제공하는 것에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 조작감과 같은 사용자 경험이 극대화된 다기능 노브를 제공하는 것에 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 다기능 노브는, 외부로 노출되는 표시면을 통해 정보 표시가 가능한 표시형버튼부, 상기 표시형버튼부가 고정되는 중공형 내부하우징, 적어도 부분적으로 상기 내부하우징을 둘러싸는 중공형 외부하우징, 상기 외부하우징 및 내부하우징 사이에 배치된 제1 베어링, 적어도 부분적으로 상기 외부하우징을 둘러싸는 중공형 고정하우징, 및 상기 고정하우징에 연결된 인쇄회로기판을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브가 차량의 커버케이스에 설치된 외관을 나타내는 부분 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 다기능 노브 및 커버케이스에 대한 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 IV-IV 라인을 따라 절개한 다기능 노브의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브의 내부하우징 및 외부하우징 사이의 결합관계를 설명하기 위해 일부 구성을 생략한 부분 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브를 도 4의 VI-VI라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브의 고정하우징 및 외부하우징의 가이드몸체부 사이의 결합관계를 설명하기 위해 일부 구성을 생략한 부분 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 고정하우징만을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 7의 부분 분해 사시도가 조립된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 7의 부분 분해 사시도가 조립된 상태 및 일부 확대 단면도를 함께 나타내는 측면도이다.
도 11은 도 7의 가이드홈부와 이를 지지하는 탄성스프링 및 제2 베어링을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브의 조립 사시도이다.
도 13은 도 12의 다기능 노브를 XIII - XIII 라인을 따라 절개한 단면도에 다기능 노브의 회전 시 탄성가이드의 작용을 표시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브의 탄성가이드의 사시도이다.
도 15는 도 12의 다기능 노브를 XIII - XIII 라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 16은 도 12의 다기능 노브를 XVI - XVI 라인을 따라 절개한 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)는, 설명의 편의를 위해, 주요 구성요소들의 세부 구조 및 형상에 대한 표현이 생략되었으며, 각 주요 구성들 사이의 구조적 및 기능적 연결 관계만이 명확히 드러나도록 과장 및 왜곡되어 도시되었다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)는 차량에 고정되는 고정케이스(20)에 장착된다.
일 실시예에서, 다기능 노브(10)는 표시형버튼부(110), 표시형버튼부(110)가 고정되는 내부하우징(130), 적어도 부분적으로 내부하우징(130)을 둘러싸는 외부하우징(120), 외부하우징(120) 및 내부하우징(130) 사이에 배치된 제1 베어링(170), 적어도 부분적으로 외부하우징(120)을 둘러싸는 고정하우징(140), 고정하우징(140) 및 외부하우징(120) 사이에 배치된 탄성가이드(160) 및 고정하우징(140)에 연결된 인쇄회로기판(150)을 전부 또는 일부 포함한다.
표시형버튼부(110)는 평판형 디스플레이, 예를 들어, 유기발광다이오드((Organic Light Emitting Diode, "OLED") 디스플레이(display) 또는 LCD 디스플레이(liquid crystal display)로 이루어질 수 있다.
표시형버튼부(110)는 외부로 노출되는 표시면을 포함하며, 이 표시면을 통해 필요한 정보, 예를 들어, 차량 내 온도 또는 음향 볼륨의 크기와 같은 차량 환경 정보를 표시할 수 있다. 또한, 사용자가 표시형버튼부(110)의 표시면을 누를 때, 표시형버튼부(110)는 내부하우징(130) 및 외부하우징(120)과 함께 다기능 노브(10)의 종축방향(DX)을 따라 이동 가능하다. 표시형버튼부(110)는 표시면의 반대편에 있는 접착면을 포함한다. 내부하우징(130)은 표시형버튼부(110)의 접착면에 고정되도록 구성되며 적어도 부분적으로 내부가 빈 중공형 원기둥 형상을 가진다.
내부하우징(130)은, 그 일단이 표시형버튼부(110)를 지지하며 그 타단이 후술할 인쇄회로기판(150)의 탄성 스위치에 접촉하도록 배치된다.
내부하우징(130)과 표시형버튼부(110)는 서로 고정되며 양자는 종축방향(DX)으로 병진이동(translation)만 가능하도록 배치될 수 있다.
외부하우징(120)은 적어도 부분적으로 내부하우징(130)을 둘러싸도록 구성되며 내부가 빈 중공형 원기둥 형상을 가진다.
외부하우징(120)은, 내부하우징(130) 및 그에 고정된 표시형버튼부(110)에 대해 회전방향(DR)으로 회전 가능하도록 구성된다. 또한, 외부하우징(120)은, 내부하우징(130) 및 그에 고정된 표시형버튼부(110)와 종축방향(DX)으로 함께 이동되도록 구성된다.
즉, 내부하우징(130)은 회전방향(DR)으로 고정 상태이며 회전하지 않으나, 외부하우징(120)은 내부하우징(130)과 독립적으로 회전방향(DR)으로 회전 가능하게 구성된다.
이러한 내부하우징(130)과 외부하우징(120) 간의 상대이동에 대한 작용은 외부하우징(120)과 내부하우징(130) 사이에 배치된 제1 베어링(170)에 의해 구현될 수 있다.
제1 베어링(170)은 외륜(172), 내륜(174) 및 그 내부의 볼을 포함하는 래디얼 베어링(radial bearing)일 수 있다.
제1 베어링(170)의 외륜(172)은 외부하우징(120)의 내주면의 적어도 일부에 장착되고, 제1 베어링(170)의 내륜(174)은 내부하우징(130)의 외주면의 적어도 일부에 장착된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 베어링(170)은 외부하우징(120) 및 내부하우징(130)에 각각 끼움 맞춤 결합된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 별도의 체결 수단 또는 접착 수단을 통해 제1 베어링(170)은 외부하우징(120) 및 내부하우징(130)에 고정될 수 있다.
제1 베어링(170)의 외륜(172)이 외부하우징(120)에 고정되고 그 내륜(174)이 내부하우징(130)에 고정됨으로써, 내부하우징(130) 및 외부하우징(120)은 서로에 대해 회전방향(DR)으로 회전 가능하면서도 종축방향(DX)으로 함께 이동될 수 있다.
고정케이스(20)는 차량의 대시보드 패널과 같은 고정부위에 고정되며, 고정하우징(140)은 고정케이스(20)에 고정된다.
고정하우징(140)은 적어도 부분적으로 외부하우징(120)을 및 내부하우징(130)을 둘러싸도록 구성된다. 고정하우징(140)은 내부에 장착공간(142)을 갖는 중공 구조를 가지며, 예를 들어, 원기둥 형상을 가질 수 있다.
외부하우징(120) 및 내부하우징(130)은 고정하우징(140) 내의 장착공간(142) 내부로 적어도 부부적으로 삽입된다. 고정하우징(140)은 외부하우징(120)을 종축방향(DX)으로 및 회전방향(DR)으로 이동 가능하게 지지한다.
탄성가이드(160)는, 외부하우징(120)을 고정하우징(140)에 대해 종축방향(DX)으로 및 회전방향(DR)으로 이동 가능하게 지지하도록, 외부하우징(120) 및 고정하우징(140) 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 외부하우징(120)은 종축방향(DX)으로 연장하는 복수의 가이드홈부(122)를 포함하며, 탄성가이드(160)는 적어도 일부가 고정하우징(140)에 고정되며 적어도 다른 일부(162)가 외부하우징(120)의 가이드홈부(122)에 미끄럼 가능하게 접촉한다.
탄성가이드(160)는 고정하우징(140)의 반경방향 외측으로 탄성변형 가능하며 외부하우징(120)이 회전될 때 가이드홈부(122) 오목부로부터 이탈가능하게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예서, 탄성가이드(160)는 스프링, 예를 들어, 판스프링 또는 리프 스프링(leaf spring)일 수 있다. 도시된 실시예에서, 탄성가이드(160)는 종축방향(DX)으로 연장되게 배치되는 것으로 도시되었다. 그러나, 이는 도시의 명료성을 모식적으로 표현한 것일 뿐이며, 후술한 본 발명의 일 실시예에 대한 세부 구성 도면들에서, 탄성가이드(160)는 종축방향(DX)에 수직하도록 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(150)은 고정하우징(140) 또는 고정케이스(20)에 고정된다. 도시된 실시예에서, 인쇄회로기판(150)은 고정하우징(140)의 내부 공간에 장착되는 것으로 도시되었다. 그러나, 이는 도시의 명료성을 모식적으로 표현한 것일 뿐이며, 후술한 본 발명의 일 실시예에 대한 세부 구성 도면들에서, 인쇄회로기판(150)은 고정하우징(140)의 후면에서 고정하우징(140)과 함께 고정케이스(20)에 고정된다.
본 발명의 일 실시예에서, 인쇄회로기판(150)은 하나 이상의 탄성스위치(152), 접속단자(154) 및 회전감지센서(157)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 인쇄회로기판(150)은 고정하우징(140) 내부에 고정된 것으로 도시되었으나,
탄성스위치(152)는 종축방향(DX)으로 누르는 작용에 대해 탄성력을 제공하도록 인쇄회로기판(150) 상에 배치된다. 내부하우징(130)은 고정하우징(140) 및 외부하우징(120)의 내부를 가로질러 그 단부가 인쇄회로기판(150)의 탄성스위치(152)까지 연장하도록 구성된다. 내부하우징(130)은 탄성스위치(152)를 통해 인쇄회로기판(150)에 종축방향(DX)으로 이동 가능하도록 탄성 지지된다.
이에, 사용자가 표시형버튼부(110) 또는 외부하우징(120)을 종축방향(DX)으로 누를 때, 내부하우징(130)은 표시형버튼부 또는 외부하우징(120)에 종축방향(DX)으로의 이동이 연동되어, 종축방향(DX)으로 이동될 수 있고, 이로써 탄성스위치(152)가 눌러질 수 있다.
즉, 사용자가 표시형버튼부(110)를 직접 누르지 않고 외부하우징(120)을 잡고 누르거나 표시형버튼부(110)와 외부하우징(120)이 접하는 모서리를 누르는 경우에도 본 발명에 따른 다기능 노브(10)는 적절히 종축방향(DX)으로 이동되어 적절한 푸시 버튼(push button) 기능을 수행할 수 있다.
아울러, 사용자가 표시형버튼부(110)를 누르는 힘이 외부하우징(120) 및 내부하우징(130)에 적절히 분산될 수 있기 때문에, 일반적으로 다소 평판디스플레이를 국부적으로 눌렀을 때 표시영상이 뭉개지는 현상, 즉 무아레가 발행하는 현상이 완화될 수 있다. 사용자가 표시형버튼부(110)에서 표시되는 정보를 시각적으로 인지하면서 표시형버튼부(110)를 푸시 조작함에 있어서, 표시형버튼부(110)의 표시영상이 뭉개지는 것은 사용자 경험(user experience)에 상당한 악영향을 미칠 것이다. 그러나, 본 발명은 그러한 현상을 제거 또는 완화시킬 수 있고 이로써 사용자 경험을 증대 시킬 수 있다.
회전감지센서(157)는 외부하우징(120)의 회전의 정도를 측정할 수 있도록 인쇄회로기판(150) 상에 배치된다. 외부하우징(120)은 고정하우징(140)의 내부를 가로질러 그 단부가 인쇄회로기판(150)의 회전감지센서(157)의 인근까지 연장하도록 구성된다. 외부하우징(120)의 단부는 그 회전을 인지할 수 있는 표식 예를 들어, 외부하우징(120)의 원주방향을 따라 배열된 복수의 요철구조물(328)을 포함할 수 있다.
회전감지센서(157)는 인접한 물체의 유무를 감지하거나 또는 레이저와 같은 광신호가 인접한 물체에 반사된 빛의 강도를 측정할 수 있는 포토센서일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 회전감지센서(157)는 포토센서로서 외부하우징(120)의 단부에 형성된 요철구조물(328)에 반사되는 빛의 강도 변화를 감지하여 외부하우징(120)이 회전된 정도를 감지할 수 있다.
사용자가 외부하우징(120)을 잡고 회전시킬 때, 고정하우징(140), 내부하우징(130) 및 표시형버튼부(110)는 회전방향(DR)에 대해 고정된 상태이므로 회전되지 않는다. 그리고, 이 때 표시형버튼부(110)가 표시하는 표시 영상은 정위치를 유지하며 외부하우징(120)만 독립적으로 회전되어 그 회전의 정도가 회전감지센서(157)에 의해 감지될 것이다. 또한, 표시형버튼부(110)는 외부하우징(120)의 회전의 정도에 상응하는 정보, 예를 들어, 볼륨 또는 차량 내 목표 실내 온도 등을 표시형버튼부(110)에 표시할 것이다.
이로써, 사용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)를 파지하여 촉각적으로 인지한 상태에서, 파지한 위치에 있는 다기능 노브(10)를 매우 용이하게 시각적으로 인지할 수 있다. 따라서, 다기능 노브(10)를 조작함에 따라 표시형버튼부(110)에 표시되는 정보가 사용자에게 즉각적으로 시각적으로 인지될 것이다.
이러한 즉각적 시각적 인지로 인해, 사용자가 다기능 노브(10)를 조작하기 위해 전방으로부터 시선이 이탈되는 시간이 단축되며 안전사고의 가능성이 감소될 수 있다. 즉, 본 발명에 따를 때, 사용자의 경험이 증대됨은 물론 운전자의 주행 안전성이 향상될 수 있다.
접속단자(154)는 표시형버튼부(110)에 연결된 연결회선을 통해 표시형버튼부(110)의 표시장치에 연결된다. 연결회선은, 예를 들어, 연성인쇄회로기판(150)으로 이루어질 수 있다. 연결회선은 내부하우징(130)의 일단에 고정된 표시장치의 후면으로부터 내부하우징(130)의 내부공간을 가로질러 인쇄회로기판(150)의 접속단자(154)로 연장된다. 도시된 실시예에서, 접속단자(154)는 탄성스위치(152)와 동일한 면에 배치된 것으로 도시되었다. 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 후술한 본 발명의 일 실시예에 대한 세부 구성 도면들에 도시된 바와 같이, 접속단자(154)는 인쇄회로기판(150)의 다른 면에 배치될 수 있고, 연결회선은 인쇄회로기판(150)을 관통하여 다른 면에 배치된 접속단자(154)에 연결될 수 있다.
이상, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 주요 구성요소들 사이의 구조적 및 기능적 연결관계를 중심으로 설명하였다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)를 세부적으로 구현한 도면들을 참조하여, 다기능 노브(10)의 주요 구성요소들의 상세한 구조 및 그 연결관계를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)가 차량의 고정케이스(20)에 설치된 외관을 나타내는 부분 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 다기능 노브(10) 및 고정케이스(20)에 대한 분해사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 IV-IV 라인을 따라 절개한 다기능 노브(10)의 단면도이다.
이하에서, 앞서 도 1을 참조하여 기술한 내용과 중복되는 설명은 생략되며, 추가적이거나 더 상세히 나타난 부분을 위주로 설명된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)는 차량의 대시보드 패널 상에 장착되는 고정케이스(20) 내부에 설치된다.
고정케이스(20)는 차량의 대시보드 패널에 고정되며 다기능 노브(10)의 고정하우징(140)이 고정되는 베이스(340)와 내부의 다기능 노브(10)를 적어도 일부를 가리는 커버하우징(342)을 포함한다.
표시형버튼부(110)는 조립 상태에서 표시형버튼부(110)의 노출면과 외부하우징(120) 사이의 유격 공간을 가려주는 환형덮개(116)를 포함한다.
환형덮개(116)는 외부하우징(120)에 끼움 맞춤 결합되며 표시형버튼부(110)와 이격되거나 회전방향(DR)으로 미끄럼 가능하게 접촉될 수 있다.
표시형버튼부(110)는 표시형버튼부(110)의 후면을 내부하우징(130)의 접착면에 접착하는 접착부재(114)를 포함한다. 접착부재(114)는 예를 들어, 2개의 초승달형 양면테이프일 수 있다.
외부하우징(120)은 2 개의 절편으로 이루어질 수 있다. 즉, 외부하우징(120)은 회전파지부(320) 및 회전파지부(320)에 고정되는 가이드몸체부(322)를 포함한다.
회전파지부(320) 및 가이드몸체부(322)는 서로 결합 고정되어 동축을 갖도록 구성된다.
회전파지부(320)는 커버하우징(342)을 벗어나 외부로 노출되는 파지둘레면을 갖는다. 일 실시예에서, 파지둘레면은 사용자의 그립감을 증대 시키기 위한 요철무늬를 포함한다. 다른 실시예에서, 파지면의 마찰력을 증가시키 위한 고무 소재의 그립부가 파지면 상에 배치될 수 있다.
가이드몸체부(322)는 고정하우징(140) 상에서 회전방향(DR)으로 회전 가능하면서도 중축방향으로 병진이동 가능하게 고정하우징(140)에 지지된다.
구체적으로, 다기능 노브(10)는 외부하우징(120)의 가이드몸체부(322)와 고정하우징(140) 사이에 배치되는 제2 베어링(360)을 더 포함한다.
제2 베어링(360)은 고정하우징(140)의 돌출된 기둥부분의 외주면 상에 결합되며 가이드몸체부(322)의 내주면의 적어도 일부에 접촉되어 가이드몸체부(322)를 미끄럼 가능하게 지지한다.
제2 베어링(360)은, 예를 들어, 볼이 환형 케이스의 반경 방향 외측으로 돌출된 볼 베어링으로 이루어질 수 있다.
탄성가이드(160)는 종축을 중심으로 서로 맞은편에 두 개가 배치된다. 탄성가이드(160)는 두 개의 레그 및 중앙의 접촉요부를 갖는 형상으로 이루어진 리프 스프링일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 내부하우징(130) 및 외부하우징(120) 사이의 결합관계를 설명하기 위해 일부 구성을 생략한 부분 분해사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)르 도 4의 VI-VI라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 제1 베어링(170)은 내부하우징(130) 및 외부하우징(120)의 회전파지부(320) 중 적어도 하나에 끼워맞춤결합(fitted connection) 된다.
구체적으로, 회전파지부(320)의 적어도 일부의 내주면은 그 원주방향을 따라 배치된 복수의 결합돌기(622)를 포함한다. 복수의 결합돌기(622)들이 형성하는 내주 지름은 제1 베어링(170)의 외주 지름보다 미세하게 작을 수 있다. 따라서, 제1 베어링(170)은 회전파지부(320)의 내부로 끼워질 수 있고, 이 때, 복수의 결합돌기(622)는 변형되어 제1 베어링(170)의 외륜(172)을 마찰식으로 지지한다.
또한, 제1 베어링(170)의 내륜(174)은 그 내주면이 내부하우징(130)의 외주면의 적어도 일부에 형성된 접촉외주면(632)에 접촉 지지된다. 도시된 실시예에서, 제1 베어링(170)이 접촉하는 내부하우징(130)의 외주면은 제1 베어링(170)의 내륜(174)의 내주 지름보다 크거나 같은 외주 지름을 갖도록 예시되었다.
또한, 도 6을 참조하면, 내부하우징(130)의 종축방향(DX) 내측 단부(634)는 인쇄회로기판(150)의 탄성스위치(152)까지 연장되며 내부하우징(130)은 종축방향(DX)으로 탄성스위치(152)에 의해 탄성 지지된다.
또한, 내부하우징(130)은 종축방향(DX)으로 연장하며 내부하우징(130)의 외주면으로부터 돌출하는 가이드레일(636)을 포함한다.
가이드레일(636)은, 내부하우징(130)이 고정하우징(140)에 대해 회전방향(DR)으로 회전하는 것을 구속하면서 내부하우징(130)이 고정하우징(140)에 대해 종축방향(DX)으로 병진이동하는 것을 가이드 한다. 이는 이후 도 15 및 도 16을 참조하여 추가 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 고정하우징(140) 및 외부하우징(120)의 가이드몸체부(322) 사이의 결합관계를 설명하기 위해 일부 구성을 생략한 부분 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 고정하우징(140)만을 나타내는 사시도이다. 도 9는 도 7의 부분 분해 사시도가 조립된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 10은 도 7의 부분 분해 사시도가 조립된 상태 및 일부 확대 단면도를 함께 나타내는 측면도이다. 도 11은 도 7의 가이드홈부(122)와 이를 지지하는 탄성스프링 및 제2 베어링(360)을 나타내는 사시도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 고정하우징(140)은 제1 직경을 갖는 중공형 주변실린더(810) 및 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지며 종축을 따라 주변실린더(810) 보다 더 긴 길이로 연장되는 돌출실린더(820)를 포함한다.
주변실린더(810)는 그 외주를 따라 형성된 복수의 체결개구(816)를 포함한다. 체결개구(816)는 다른 체결 수단 예를 들어, 볼트를 이용해 고정케이스(20)에 고정될 수 있다.
또한, 주변실린더(810)는 그 종축방향(DX) 일단에서 원주 방향으로 배치된 복수의 가이드 고정후크(812)를 포함한다. 일 실시예에서 가이드 고정후크(812)는 4 개가 90도 간격으로 배열된다.
가이드몸체부(322)는 주변실린더(810)와 돌출실린더(820) 사이의 공간으로 끼워진다. 가이드몸체부(322)는 가이드 고정후크(812)에 의해 종축방향(DX)으로 이동가능한 범위가 구속된다. 도시된 실시예에서, 가이드몸체부(322)의 종축방향(DX) 일단이 가이드 고정후크(812)에 접촉되는 것으로 도시되었다. 그러나, 이는 탄성스위치(152) 및 이에 탄성 지지되는 내부하우징(130)에 연동하여 가이드 몸체가 표시형버튼부(110)를 향해 완전히 밀어 올려진 상태를 예시한 것이다. 사용자가 표시형버튼부(110) 또는 회전파지부(320)를 누르는 경우, 가이드몸체부(322)는 종축방향(DX)을 따라 표시형버튼부(110)의 반대 방향으로 병진 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 10의 확대 단면도 부분을 참조하면, 가이드몸체부(322)의 종축방향(DX) 일단(324)은 곡면으로 형성된다. 이 곡면의 단면은 원형 프로파일 또는 타원형 프로파일을 가질 수 있다. 이로써, 가이드몸체부(322)의 종축방향(DX) 일단(324)은 가이드 고정후크(812)와 적어도 부분적으로 점 접촉 또는 선 접촉한다.
이는, 가이드 고정후크(812)와 가이드몸체부(322), 더 구체적으로 그 단부(324) 사이의 마찰력을 최소화하며 사용에 따라 접촉면의 변형 또는 이물질 끼임 등에 따라 가이드 몸체부가 회전될 때 가이드 고정후크(812)와 가이드몸체부(322)의 단부(324) 사이의 마찰에 의한 회전 조작감이 저하되는 것을 방지한다.
가이드몸체부(322)는 그 타단에 형성된 복수의 요철구조물(328)을 포함한다. 회전감지센서(157)는 복수의 요철구조물(328)에 반사되는 빛의 유무 또는 강도 변화를 감지하여 가이드 몸체부가 회전된 정도를 감지한다.
돌출실린더(820)는 그 내주면을 따라 종축방향(DX)으로 연장하도록 형성된 레일삽입홈(822)을 포함한다. 조립 상태에서, 레일삽입홈(822) 내부로 내부하우징(130)의 가이드레일(636)이 삽입된다. 이로써, 레일삽입홈(822)은 삽입된 가이드레일(636)을 종축방향(DX)으로 가이드한다. 이에, 내부하우징(130)은 고정하우징(140)에 대해 종축방향(DX)으로 병진 이동 가능하나 회전방향(DR)으로 회전되는 것이 제한된다.
제2 베어링(360)은 고정하우징(140)의 돌출실린더(820)의 외주면 상에 결합되며 가이드몸체부(322)의 내주면의 적어도 일부에 접촉되어 가이드몸체부(322)를 미끄럼 가능하게 지지한다.
제2 베어링(360)은, 예를 들어, 볼이 환형 캐리어에 회전 가능하게 구속되며 볼이 환형 캐리어의 반경 방향 외측으로 돌출된 볼 베어링으로 이루어질 수 있다.
반경 방향 외측으로 돌출된 볼 부분에 의해 가이드몸체부(322)는 고정하우징(140)에 대해 상대적으로 적은 유격으로 밀착 지지되면서 또한 가이드몸체부(322)는 작은 저항력으로 고정하우징(140)에 대해 회전 및 병진이동될 수 있다.
더욱 구체적으로 제2 베어링(360)에서, 볼은 환형 캐리어에 대해 전방향으로 자유롭게 회전가능하게 돌출되는 구 형상을 가진다. 제2 베어링의 볼은 외부하우징(120)의 내주면의 적어도 일부, 즉, 가이드몸체부(322)의 내주면의 적어도 일부를 접촉 지지한다. 외부하우징(120) 또는 가이드몸체부(322)가 회전방향(DR)으로 회전하거나 및 종축방향(DX)으로 병진 이동될 때, 볼은 회전하여 외부하우징(120) 또는 가이드몸체부(322)를 고정하우징(140) 상에서 적은 마찰력으로 원활히 회전 또는 병진 이동될 수 있게 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서, 외부하우징(120), 즉, 회전파지부(320) 및 가이드몸체부(322)를 포함하는 조립체는 서로 이격된 제1 베어링(170) 및 제2 베어링(360)에 내부하우징(130)에 대해 적어도 2 점에서 지지된다. 즉, 제1 베어링(170)은 외부하우징(120) 및 내부하우징(130) 사이에서 외부하우징(120)의 회전파지부(320)을 지지하고, 제2 베어링(360)은 고정하우징(140) 및 외부하우징(120)의 가이드몸체부(322) 사이에서 가이드몸체부(322)를 지지한다. 따라서, 제1 베어링(170) 및 제2 베어링(360)에 의해 종축 방향을 따라 적어도 2 점에서 외부하우징(120)이 내부하우징(130)에 대해 지지되기 때문에, 외부하우징(120)은 내부하우징(130)에 대해 유격 없이 밀착 지지될 수 있고, 사용자가 힘을 주어 조작할 때 발생될 수 있는 종축방향을 기준으로 편각으로 흔들리는 것이 방지될 수 있다. 이러한 흔들림은 입력수단을 조작할 때 감성 품질을 저해하는 요인으로 알려져 있다.
주변실린더(810)는 그 내주면 상에 형성된 하나 이상의 가이드고정대(814)를 포함한다. 탄성가이드(160)는 가이드 고정대(814)에 적어도 일단, 예를 들어, 양단이 각각 이웃하는 다른 가이드 고정대에 끼워져 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 탄성가이드(160)는 종축을 중심으로 서로 맞은편에 두 개가 배치된다. 탄성가이드(160)는 두 개의 레그(leg) 및 중앙의 접촉요부를 갖는 형상으로 이루어진 리프 스프링일 수 있다.
탄성가이드(160)의 적어도 일부, 즉, 두 레그는 가이드몸체부(322)를 둘러싸는 고정하우징(140)의 적어도 가이드고정대(814)에 고정된다. 탄성가이드(160)가 고정하우징(140)에 고정된 상태에서, 탄성가이드(160)는 내부하우징(130)의 외주면의 적어도 일부, 예를 들어, 외주면 상에 형성된 가이드홈부(122)를 미끄럼 가능하게 지지한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 조립 사시도이다. 도 13은 도 12의 다기능 노브(10)를 XIII - XIII 라인을 따라 절개한 단면도에 다기능 노브(10)의 회전 시 탄성가이드(160)의 작용을 표시한 단면도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 탄성가이드(160)의 사시도이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 노브(10)의 회전파지부(320)가 사용자에 의해 회전될 때, 회전파지부(320)에 고정된 가이드몸체부(322)가 함께 회전된다.
탄성가이드(160)는 고정하우징(140)의 주변실린더(810)의 내주면에 적어도 2개가 고정되며 가이드몸체부(322)의 외주면에 배열된 가이드홈부(122)를 반경방향 내측으로 밀어 지지하는 작용을 수행한다.
가이드몸체부(322)가 회전할 때, 탄성가이드(160)는 고정하우징(140)의 반경방향 외측으로 탄성 변형되며, 가이드홈부(122)의 철부 및 요부를 접촉하여 지지하는 상태를 유지한다. 사용자는 다기능 노브(10)의 회전 시, 탄성가이드(160)의 작용에 의해 형성된 저항감이 발생될 수 있다. 이 저항감은 탄성가이드(160)의 크기, 구조 또는 재료 등을 변경하여 적절히 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따를 때, 용이하게 사용자에게 적합한 회전 조작감을 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 탄성가이드(160)는 중앙의 접촉요부(168), 고정하우징(140)에 끼움 고정되는 두 개의 레그(162), 접촉요부(168)와 레그(162) 사이를 각각 연결하는 탄성만곡부(164)를 포함한다.
탄성가이드(160)는 탄성을 가진 재료, 예를 들어, 철 또는 플라스틱으로 이루어진 리프 스프링일 수 있다.
탄성가이드(160)의 중앙 접촉요부(168)는 상대적으로 마찰계수가 작은 물질로서, 예를 들어, 플라스틱을 포함할 수 있다. 접촉요부(168)가 포함하는 플라스틱은 접촉될 가이드몸체부(322)와 경도가 낮거나 동일한 작은 재료일 수 있다.
도 15는 도 12의 다기능 노브(10)를 XIII - XIII 라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 16은 도 12의 다기능 노브(10)를 XVI - XVI 라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 조립상태에서, 내부하우징(130)의 가이드레일(636)은 돌출실린더(820)의 내주면에 형성된 레일삽입홈(822)에 삽입된다. 이로써, 레일삽입홈(822)에 삽입된 가이드레일(636)은 종축방향(DX)으로 이동 가능하지만 회전방향(DR)으로 회전되는 것이 제한된다.
즉, 사용자가 표시형버튼부 또는 회전파지부(320)를 누를 때, 가이드몸체부(322)는 종축방향(DX)을 따라 내측방향으로 이동된다. 이러한 누름 작용에 연동하여 내부하우징(130)의 단부가 탄성스위치(152)를 눌러 스위칭 작용이 이루어진다. 이 경우, 표시형버튼부(110), 내부하우징(130), 회전파지부(320) 및 가이드몸체부(322)는 종축방향(DX)으로 연동하여 함께 이동된다. 가이드몸체부(322)의 내주면은 제2 베어링(360)에 의해 미끄럼 가능하게 지지되며, 가이드몸체부(322)의 가이드홈부(122)는 탄성가이드(160)에 의해 미끄럼 가능하게 지지된다. 가이드몸체부(322)가 종축방향(DX)으로 이동될 때, 탄성가이드(160)의 중앙 접촉요부(168)는 가이드몸체부(322)의 가이드홈부(122)를 지지한 상태에서 가이드홈부(122)의 철부를 따라 상대 이동된다.
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. 또한 자동차에 사용되는 다기능 노브 장치를 예로 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 자동차가 아닌 다른 장치에 설치된 다기능 노브에도 본 발명은 적용 가능할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 외부로 노출되는 표시면을 통해 정보 표시가 가능한 표시형버튼부;
    상기 표시형버튼부가 고정되는 중공형 내부하우징;
    적어도 부분적으로 상기 내부하우징을 둘러싸는 중공형 외부하우징;
    상기 외부하우징 및 내부하우징 사이에 배치된 제1 베어링;
    적어도 부분적으로 상기 외부하우징을 둘러싸는 중공형 고정하우징;
    상기 고정하우징에 연결된 인쇄회로기판; 및
    상기 고정하우징 및 상기 외부하우징 사이에 배치된 탄성가이드를 포함하되, 상기 탄성가이드는 상기 고정하우징의 반경방향 외측으로 탄성변형가능한 다기능 노브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시형버튼부는 평판형 디스플레이를 포함하는 다기능 노브.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 표시형버튼부, 상기 내부하우징 및 상기 외부하우징은 상기 다기능 노브의 종축방향을 따라 이동 가능하게 구성된 다기능 노브.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 표시형버튼부, 상기 내부하우징 및 상기 외부하우징은 상기 다기능 노브의 종축방향을 따라 함께 연동하여 이동하도록 구성된 다기능 노브.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 내부하우징은 일단이 상기 표시형버튼부를 지지하며 그 타단이 인쇄회로기판의 탄성 스위치에 접촉하도록 배치되는 다기능 노브.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 외부하우징은 상기 내부하우징에 대해 회전 가능하도록 구성되는 다기능 노브.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 베어링은 외륜, 내륜 및 그 내부의 볼을 포함하며, 상기 제1 베어링의 외륜은 상기 외부하우징의 내주면의 적어도 일부에 장착되고, 상기 제1 베어링의 내륜은 상기 내부하우징의 외주면의 적어도 일부에 장착되는 다기능 노브.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 내부하우징 및 상기 외부하우징은 서로에 대해 회전방향으로 함께 회전 가능하면서도 종축방향으로 함께 이동 가능하게 구성되는 다기능 노브.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 외부하우징은 종축방향으로 연장하는 복수의 가이드홈부를 포함하며, 적어도 일부가 상기 고정하우징에 고정되고 적어도 다른 일부가 상기 가이드홈부에 미끄럼 가능하게 접촉하는 탄성가이드를 더 포함하는 다기능 노브.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 회전감지센서를 포함하고, 상기 외부하우징의 단부는 상기 회전감지센서의 인근까지 연장하도록 구성되며, 상기 외부하우징은 원주방향을 따라 배열된 복수의 요철구조물을 포함하는 다기능 노브.
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서, 상기 탄성가이드는 접촉요부, 상기 고정하우징에 고정되는 두 개의 레그 및 상기 접촉요부와 상기 레그 사이를 각각 연결하는 탄성만곡부를 포함하는 다기능 노브.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 접촉요부는 상기 외부하우징과 경도 또는 마찰계수가 같거나 작은 재료로 이루어지는 다기능 노브.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 고정하우징은 상기 외부하우징이 종축방향으로 이동가능한 범위를 구속하는 고정후크를 포함하고,
    상기 외부하우징은 적어도 부분적으로 상기 고정후크과 점 접촉 또는 선 접촉하는 곡면 부분을 포함하는 다기능 노브.
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