KR20140029630A - 터치 모션 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 모션 스위치로써, 사용자가 스위치를 터치했을 때 사용자에게 진동을 느낄 수 있도록 진동을 발생시키는 터치 모션 스위치에 관한 것이다.
본 발명의 터치 모션 스위치는, 내부에 제1가이드부가 형성되어 있는 케이스와; 상기 케이스에 상하방향으로 이동가능하게 결합되고, 상기 제1가이드부를 따라 상하방향으로 이동하는 제2가이드부가 형성되어 있는 진동부와; 상기 케이스에 장착되어 상기 진동부를 지지하고, 상기 진동부가 상하방향으로 이동할 때 탄성변형되면서 상기 진동부가 이동하는 방향의 반대방향으로 반력을 제공하는 탄성부재와; 상기 케이스의 내부에 삽입 배치되는 자력부와; 상기 제2가이드부에 장착되고, 전류가 인가되면 상기 자력부와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 진동부가 상하 이동하여 진동하도록 구동력을 제공하는 코일부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

터치 모션 스위치 { Touch motion switch }
본 발명은 터치 모션 스위치로써, 사용자가 스위치를 터치했을 때 사용자에게 진동을 느낄 수 있도록 진동을 발생시키는 터치 모션 스위치에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터 촉각 기술을 '햅틱'이라 한다.
등록특허 제10-087767호에는 사용자에게 진동 및 다양한 자극을 전달하는 햅틱 스위치가 개시되어 있으며, 이러한 햅틱 스위치는 다양한 디지털 기기들의 입력 장치에 적용할 수 있다.
상기 햅틱 스위치는 주로 소형 휴대단말기에 많이 사용되지만, 차량 내부의 각종 전자장치의 스위치에도 적용되고 있다.
도 1은 종래의 햅틱 스위치를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
종래의 햅틱 스위치는 전기 활성 폴리머(31)의 양면에 두 개의 전극(32a,32b)이 접촉되어 있다.
그리고 상기 전기 활성 폴리머(31)의 양단은 고정부(33)에 고정되어 있어 변위를 갖지 못하도록 되어 있다.
이 상태에서, 두 전극(32a,32b)에 전압을 가하면, 전기 활성 폴리머(31)는 도 1에 도시된 바와 같이 변형을 일으킨다.
구체적으로 두 전극(32a,32b)에 전압이 인가되면, 전기 활성 폴리머(31)는 수평 방향으로 신장되게 되는데, 그 양단은 고정부(33)에 의해 움직임이 억제되어 있기 때문에 수평방향으로 신장되지 못하고 상하방향으로 변형되면서 진동하게 된다.
그러나 이러한 종래의 햅틱 스위치는 진동 발생시 진동이 스위치 전체 및 스위치가 설치되어 있는 기기에 전달되기 때문에, 진동이 사용자의 접촉부위에 집중되지 못하고 분산되게 된다.
특히, 차량의 스티어링 휠 및 각종 전자장치의 스위치의 경우에는 기본적으로 차량의 진동이 존재하고 일반적인 휴대단말기 스위치에 비하여 크기가 크기 때문에 사용자가 스위치의 작동에 따른 진동을 인식하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스위치의 작동시에 자용자가 진동을 인식하기 용이하도록 진동력의 분산을 최소화하여 진동력을 증대시킬 수 있는 터치 모션 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터치 모션 스위치는, 내부에 제1가이드부가 형성되어 있는 케이스와; 상기 케이스에 상하방향으로 이동가능하게 결합되고, 상기 제1가이드부를 따라 상하방향으로 이동하는 제2가이드부가 형성되어 있는 진동부와; 상기 케이스에 장착되어 상기 진동부를 지지하고, 상기 진동부가 상하방향으로 이동할 때 탄성변형되는 탄성부재와; 상기 케이스의 내부에 삽입 배치되는 자력부와; 상기 제2가이드부에 장착되고, 전류가 인가되면 상기 자력부와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 진동부가 상하 이동하여 진동하도록 구동력을 제공하는 코일부; 를 포함하여 이루어진다.
상기 제1가이드부는 상기 케이스의 내부에서 상방향으로 돌출 형성되고, 외측에 상기 자력부가 이격 배치되며, 상기 제2가이드부는 외주면에 상기 코일부가 장착되고, 하부에 상기 제1가이드부가 삽입되는 결합홈이 형성된다.
상기 케이스에 장착되어 상기 자력부를 고정시키는 고정부를 더 포함하여 이루어지되, 상기 자력부는, 동일한 자극이 서로 마주보도록 상하로 배치되고, 상기 제1가이드부의 외측에 이격 배치되는 자석과; 상기 자석과 자석 사이 및 상기 자석의 상하 단부에 각각 배치되어 자기 극성을 갖는 자기유도체; 를 포함하여 이루어진다.
상기 고정부는, 상기 케이스에 장착되고, 상기 제1가이드부가 관통하는 제1관통구가 형성되어 있는 고정플레이트와; 상기 고정플레이트에 장착되어 상기 자력부를 상하방향으로 고정시키고, 상기 제2가이드부가 관통하는 제2관통구가 형성되며, 내부에 상기 코일부가 배치되는 고정캡; 으로 이루어진다.
상기 코일부는, 상기 제2가이드부의 외주면에 장착되어 상기 고정부의 내부에 배치되는 코어와; 상기 코어에 권취되고, 전류가 인가되는 코일; 로 이루어지되, 상기 코어의 상단과 하단은 각각 상기 자기유도체와 상하방향으로 엇갈리도록 배치되고, 상기 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 서로 다른 자기 극성을 갖는다.
상기 진동부는, 하부에 상기 제2가이드부가 돌출 형성되고, 상기 케이스에 상하방향으로 이동가능하게 결합되어 있는 캐리어와; 상기 캐리어의 상부에 장착되는 터치패드와; 상기 캐리어와 터치패드 사이에 삽입 배치되어 상기 터치패드와 사용자의 접촉에 따라 상기 코일부에 전류를 인가하는 터치회로기판; 으로 이루어진다.
본 발명에 따른 터치 모션 스위치는 다음과 같은 효과가 있다.
진동부는 제2가이드부가 제1가이드부를 따라 상하방향으로 이동하면서 자력부와 코일부의 전자기적 상호작용에 의한 구동력에 의해 상하방향으로 진동함으로써, 진동력의 분산을 최소화하고 진동력을 증대시켜 스위치의 작동에 따른 사용자의 진동 인식성을 높일 수 있다.
또한, 진동부의 진동시 제2가이드부가 제1가이드부를 따라 상하방향으로 이동함으로써, 진동부가 측방향으로 흔들리는 것을 방지하여 진동력이 분산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 자력부는 고정부에 의해 고정됨으로써, 동일한 자극이 서로 마주보도록 배치되어 있는 자석의 척력에 의해 자력부가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 터치패드의 접촉에 의해 코일에 전류가 인가되어 진동부가 진동함으로써, 스위치의 작동이 편리하다.
도 1은 종래의 햅틱 스위치를 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 모션 스위치의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 모션 스위치의 분해사시도,
도 4는 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 모션 스위치의 작동상태도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 모션 스위치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 모션 스위치의 분해사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 모션 스위치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(200), 진동부(300), 탄성부재(400), 자력부(500), 고정부(600) 및 코일부(700)로 이루어진다.
상기 케이스(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 원통형상으로 형성되고, 상부가 개방되어 내부에 상기 진동부(300), 탄성부재(400), 자력부(500), 고정부(600) 및 코일부(700)가 삽입 배치된다.
그리고 상기 케이스(200)의 내부에는 제1가이드부(210)가 형성된다.
상기 제1가이드부(210)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 케이스(200)의 내측 하면에서 상방향으로 돌출 형성되고, 외측에 상기 자력부(500)가 이격 배치된다.
본 실시예에서 상기 케이스(200)는 원통형상으로 형성되어 있으나 그 형상을 본 실시예와 같이 한정하지는 않는다.
이러한 상기 케이스(200)는 휴대단말기뿐만 아니라 차량의 스티어링 휠 및 기타 전자장치를 작동시키기 위하여 차량의 내부에 설치될 수 있다.
상기 진동부(300)는 상기 케이스(200)에 상하방향으로 이동가능하게 결합된다.
구체적으로 상기 진동부(300)는 캐리어(310), 터치패드(320) 및 터치회로기판(330)으로 이루어진다.
상기 캐리어(310)는 상기 탄성부재(400)에 의해 지지되고, 상기 케이스(200)에 상하방향으로 이동가능하게 결합된다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(310)는 하부에 제2가이드부(311)가 돌출 형성되며, 상기 탄성부재(400)에 의해 상방향으로 지지된다.
상기 제2가이드부(311)는 외주면에 상기 코일부(700)가 장착되고, 하부에 상기 제1가이드부(210)가 삽입되는 결합홈(312)이 형성된다.
따라서 상기 제2가이드부(311)는 상기 진동부(300)의 진동시 상기 제1가이드부(210)를 따라 상하방향으로 이동한다.
이와 같이 상기 진동부(300)의 진동시 상기 제2가이드부(311)가 상기 제1가이드부(210)를 따라 상하방향으로 이동함으로써, 상기 진동부(300)가 측방향으로 흔들리는 것을 방지하여 진동력을 상하방향으로 집중시킬 수 있다.
상기 터치패드(320)는 상기 캐리어(310)의 상부에 장착되고, 사용자가 스위치를 작동시키기 위하여 접촉하는 부분이다.
상기 터치회로기판(330)은 상기 캐리어(310)와 터치패드(320) 사이에 삽입 배치되어 상기 터치패드(320)와 사용자의 접촉에 따라 상기 코일부(700)에 전류를 인가한다.
상기 코일부(700)에 전류가 인가되면 상기 제2가이드부(311)가 상기 제1가이드부(210)를 따라 상하방향으로 이동하면서 상기 진동부(300)가 진동하게 된다.
본 실시예에서 상기 진동부(300)는 상하방향으로 진동한다고 기술하고 있으나, 상기 진동부(300)의 진동방향은 상기 케이스(200)가 설치되는 방향에 따라 달라질 수 있다.
상기 탄성부재(400)는 나선형상으로 형성되고, 일단이 상기 케이스(200)에 장착되고 타단이 상기 진동부(300)의 하부에 장착되어 상기 진동부(300)를 상방향으로 지지한다.
그리고 상기 코일부(700)에 전류가 인가되어 상기 진동부(300)가 상하방향으로 이동하면 상기 탄성부재(400)가 탄성변형되고, 상기 코일부(700)로 인가되는 전류가 차단되면 상기 탄성부재(400)의 탄성복원력에 의해 상기 진동부(300)가 원위치로 복귀한다.
상기 자력부(500)는 상기 케이스(200)의 내부에 삽입 배치된다.
구체적으로 상기 자력부(500)는 자석(501a,510b)과 자기유도체(520a,520b,520c)로 이루어진다.
상기 자석(501a,510b)은 환형(環形)으로 형성되고, 제1자석(510a), 제2자석(510b) 두 개로 이루어져 동일한 자극이 서로 마주보도록 상하로 배치된다.
이러한 상기 자석(501a,510b)은 상기 제1가이드부(210)의 외측에 이격 배치된다.
즉, 상기 자석(501a,510b)은 중심부에 상기 제1가이드부(210)가 위치하도록 상기 제1가이드부(210)의 둘레에 배치되어 있다.
상기 자기유도체(520a,520b,520c)는 상기 제1자석(510a)과 제2자석(510b) 사이에 배치되는 제1자기유도체(520a)와, 상기 제1자석(510a)의 하단부에 배치되어 있는 제2자기유도체(520b)와, 상기 제2자석(510b)의 상단부에 배치되어 있는 제3자기유도체(520c)로 이루어진다.
상기 자기유도체(520a,520b,520c)는 맞닿아 있는 자석(501a,510b)의 극성에 따라 자기 극성을 갖는다.
상기 고정부(600)는 상기 케이스(200)에 장착되어 상기 자력부(500)를 고정시킨다.
전술한 바와 같이 상기 자석(501a,510b)은 동일한 자극이 서로 마주보도록 배치되어 있어서 상기 제1자석(510a)과 제2자석(510b) 사이에 발생하는 척력에 의해 상호 벌어지려고 하기 때문에, 상기 고정부(600)를 이용하여 상호 결합되어 있는 제1자석(510a), 제2자석(510b), 제1자기유도체(520a), 제2자기유도체(520b), 제3자기유도체(520c)를 고정한다.
이와 같이 상기 고정부(600)로 상기 자석(501a,510b)과 자기유도체(520a,520b,520c)를 고정함으로써, 상기 자력부(500)가 분리되는 것을 방지한다.
구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(600)는 고정플레이트(610)와 고정캡(620)으로 이루어진다.
상기 고정플레이트(610)는 상기 케이스(200)의 내측 하면에 장착되고, 상기 제1가이드부(210)가 관통하는 제1관통구(611)가 형성된다.
이에 따라 상기 제1가이드부(210)는 상기 제1관통구(611)를 관통하여 상기 고정부(600)의 내부에 배치되게 된다.
상기 고정캡(620)은 상기 자력부(500)를 덮도록 상기 고정플레이트(610)의 상부에 장착되어 상기 자력부(500)를 상하방향으로 고정시킨다.
즉, 상기 자력부(500)는 상기 고정플레이트(610)와 고정캡(620) 사이에 배치되어 상하로 분리되지 않고 고정된다.
그리고 상기 고정캡(620)의 상부에는 상기 제2가이드부(311)가 관통하는 제2관통구(621)가 형성된다.
이에 따라 상기 제2가이드부(311)는 상기 제2관통구(621)를 관통하여 상기 고정부(600)의 내부에 삽입 배치되고, 상기 결합홈(312)에 상기 제1가이드부(210)가 삽입된다.
또한, 상기 제2가이드부(311)에 장착되어 있는 상기 코일부(700)는 상기 고정부(600)에 의해 고정되어 있는 상기 자력부(500)의 내측에 인접하게 배치된다.
상기 코일부(700)는 상기 제2가이드부(311)에 장착되고, 전류가 인가되면 상기 자력부(500)와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 진동부(300)가 상하 이동하여 진동하도록 구동력을 제공한다.
구체적으로 상기 코일부(700)는, 상기 제2가이드부(311)의 외주면에 장착되어 상기 고정부(600)의 내부에 배치되는 코어(710)와, 상기 코어(710)에 권취되는 코일(720)로 이루어진다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 코어(710)의 상단과 하단은 각각 상기 자기유도체(520a,520b,520c)와 상하방향으로 엇갈리도록 배치되고, 상기 코일(720)에 인가되는 전류의 방향에 따라 서로 다른 자기 극성을 갖는다.
이하, 전술한 구성에 따른 터치 모션 스위치의 작동방법에 대하여 설명한다.
도 5는 진동부(300)가 상승 및 하강되어 있는 상태를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 터치 모션 스위치는 휴대단말기와 같은 디지털기기뿐만 아니라 차량의 스티어링 휠 및 각종 전자장치를 작동시키기 위하여 차량의 내부에 설치하여 사용할 수 있다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 진동부(300)는 상기 탄성부재(400)에 의해 지지되어 있고, 상기 코어(710)의 상단 및 하단은 각각 상기 자기유도체(520a,520b,520c)와 상하방향으로 엇갈리도록 배치되어 있다.
그리고 상기 코일(720)에는 전류가 인가되어 있지 않으며, 상기 코어(710)의 상단 및 하단은 자기 극성을 갖지 않는다.
한편, 사용자가 손가락을 상기 터치패드(320)에 접촉시키면, 상기 터치회로기판(330)에 의해 상기 코일(720)에 전류가 인가된다.
상기 코일(720)에 인가되는 전류는 그 방향이 주기적으로 변한다.
이에 따라 상기 코일(720)에 어느 일방향으로 전류가 인가되면 상기 코어(710)의 상단 및 하단이 서로 다른 자기 극성을 갖게 되고, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 상기 제2가이드부(311)가 상기 제1가이드부(210)를 따라 이동하면서 상기 진동부(300)가 하강하게 된다.
이때, 상기 탄성부재(400)가 하방향으로 탄성변형된다.
상기 자력부(500)와 코일부(700)에 의해 발생하는 구동력은 상기 탄성부재(400)의 탄성변형시 발생하는 반력보다 크기 때문에 상기 진동부(300)가 하강하게 된다.
그리고 상기 코일(720)에 인가되는 전류의 방향이 바뀌게 되면, 도5(b)에 도시된 바와 같이 상기 코어(710)의 상단 및 하단이 갖는 자기 극성이 바뀌게 되고, 상기 자력부(500)와 코일부(700)에 의해 발생하는 구동력에 의해 상기 제2가이드부(311)가 상기 제1가이드부(210)를 따라 이동하면서 상기 진동부(300)가 상승하게 된다.
동시에 상기 탄성부재(400)가 초기 위치로 복원되기까지 상기 진동부(300)를 상승시키는 구동력에 상기 탄성부재(400)의 복원력이 더해지고, 상기 탄성부재(400)가 초기 위치로 복원된 후 다시 상방향으로 탄성변형되면서 구동력과 반대방향으로 반력이 발생하게 된다.
상술한 바와 같이 상기 제2가이드부(311)가 상기 제1가이드부(210)를 따라 상하방향으로 이동하면서 상기 진동부(300)가 진동하여 사용자가 진동을 느끼게 됨으로써, 진동력의 분산을 최소화하고 진동력을 증대시켜 스위치의 작동에 따른 사용자의 진동 인식성을 높일 수 있다.
본 발명인 터치 모션 스위치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
200 : 케이스, 210 : 제1가이드부,
300 : 진동부, 310 : 캐리어, 311 : 제2가이드부, 312 : 결합홈, 320 : 터치패드, 330 : 터치회로기판,
400 : 탄성부재,
500 : 자력부, 510a : 제1자석, 510b : 제2자석, 520a : 제1자기유도체, 520b : 제2자기유도체, 520c : 제3자기유도체,
600 : 고정부, 610 : 고정플레이트, 611 : 제1관통구, 620 : 고정캡, 621 : 제2관통구,
700 : 코일부, 710 : 코어, 720 : 코일,

Claims (6)

  1. 내부에 제1가이드부가 형성되어 있는 케이스와;
    상기 케이스에 상하방향으로 이동가능하게 결합되고, 상기 제1가이드부를 따라 상하방향으로 이동하는 제2가이드부가 형성되어 있는 진동부와;
    상기 케이스에 장착되어 상기 진동부를 지지하고, 상기 진동부가 상하방향으로 이동할 때 탄성변형되는 탄성부재와;
    상기 케이스의 내부에 삽입 배치되는 자력부와;
    상기 제2가이드부에 장착되고, 전류가 인가되면 상기 자력부와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 진동부가 상하 이동하여 진동하도록 구동력을 제공하는 코일부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 모션 스위치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1가이드부는 상기 케이스의 내부에서 상방향으로 돌출 형성되고, 외측에 상기 자력부가 이격 배치되며,
    상기 제2가이드부는 외주면에 상기 코일부가 장착되고, 하부에 상기 제1가이드부가 삽입되는 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 모션 스위치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스에 장착되어 상기 자력부를 고정시키는 고정부를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 자력부는,
    동일한 자극이 서로 마주보도록 상하로 배치되고, 상기 제1가이드부의 외측에 이격 배치되는 자석과;
    상기 자석과 자석 사이 및 상기 자석의 상하 단부에 각각 배치되어 자기 극성을 갖는 자기유도체; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 모션 스위치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 케이스에 장착되고, 상기 제1가이드부가 관통하는 제1관통구가 형성되어 있는 고정플레이트와;
    상기 고정플레이트에 장착되어 상기 자력부를 상하방향으로 고정시키고, 상기 제2가이드부가 관통하는 제2관통구가 형성되며, 내부에 상기 코일부가 배치되는 고정캡; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 모션 스위치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 코일부는,
    상기 제2가이드부의 외주면에 장착되어 상기 고정부의 내부에 배치되는 코어와;
    상기 코어에 권취되고, 전류가 인가되는 코일; 로 이루어지되,
    상기 코어의 상단과 하단은 각각 상기 자기유도체와 상하방향으로 엇갈리도록 배치되고, 상기 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 서로 다른 자기 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 모션 스위치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 진동부는,
    하부에 상기 제2가이드부가 돌출 형성되고, 상기 케이스에 상하방향으로 이동가능하게 결합되어 있는 캐리어와;
    상기 캐리어의 상부에 장착되는 터치패드와;
    상기 캐리어와 터치패드 사이에 삽입 배치되어 상기 터치패드와 사용자의 접촉에 따라 상기 코일부에 전류를 인가하는 터치회로기판; 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 모션 스위치.

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