KR20140137365A - 개선된 대쉬보드용 후방-탑재형 계기 모듈 - Google Patents

개선된 대쉬보드용 후방-탑재형 계기 모듈 Download PDF

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KR20140137365A
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세바스티앙 하인리히
마르탱 스트람
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Abstract

본 발명은 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈에 관한 것으로, 전기 모터, 기계적 운동-감속 유닛, 출력축(11), 하우징(5) 및 광원(4)을 구비한다. 상기 전기 모터는 인쇄 회로(3)의 제1 면(37)에 기계적으로 및 전기적으로 연결되고, 상기 인디케이터(1)가 상기 인쇄 회로(3)의 제2 면(38)을 넘어 시각적 정보를 제공하도록 상기 인쇄 회로(3)를 통하여 출력축(11) 및 상기 감속 유닛을 통하여 상기 회전축(36)에 대하여 시각적 인디케이터(1)를 구동시킨다. 상기 광원(4)은 상기 회전축(36) 쪽으로 빛의 흐름을 보내도록 상기 인쇄 회로(3)의 제1 면(37) 또는 제2 면(38)에 위치한다. 상기 하우징(5)은 상기 인쇄 회로(3)의 제2 면(38)을 넘어 연장되며, 상기 시각적 인디케이터(1)의 회전축(36) 주변에 형성된 광 케이스(8)를 구비한다.

Description

개선된 대쉬보드용 후방-탑재형 계기 모듈 {IMPROVED REAR-MOUNTED INSTRUMENTED MODULE FOR A DASHBOARD}
본 발명은 주로 360°미만의 각 위치에 따라서 부품을 정확하게 배치하는 전기적 스테퍼(stepper) 모터 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 인쇄 회로의 뒷면에 설치되는 반면, 배치하고자 하는 부품이 인쇄 회로의 앞면에서 정보를 제공하는 것을 지칭하는, 소위 대시보드용 "후방" 인디케이터 모듈에 관한 것이다.
대쉬보드용 스테퍼 모터 분야는 이미 일본특허출원공개 제2010-197275호로부터 이미 알려져 있다. 이 문헌은 발광 다이오드에 의해 조명되는 출력축을 제어하는 기계적 감속 유닛을 구비한 전기 모터를 포함하는 모듈을 설명한다.
상기 종래 기술의 이러한 장치는 일본특허출원 공개 제2009-192290호, 미국특허출원 공개 제2006-243191호, 일본특허출원 공개 제2010-276592호 또는 유럽특허 제1,519,159호에 또한 알려져 있다.
<종래 기술의 단점>
종래 기술의 이러한 문헌들은, 후방-탑재형 인디케이터 모듈을 조명하는 것, 조명된 인디케이터를 지지하는 출력축 또는 조명된 인디케이터의 관성이 명백하게 증가는 모든 디스플레이의 주된 흐름에 대한 대안들을 제공한다. 관성의 증가는, 바늘 반응 시간의 증가와 출력축 또는 조명된 인디케이터의 가이드 영역에서 오버행(overhang)의 증가 때문에, 모듈의 적절한 사용에 해가 된다. 이러한 단점들은 출력축을 지지하는 베어링들의 영역에서 큰 기계적 제한들을 수반한다.
더 나아가, 종래 기술의 대안들의 광학적 수율은 최적이 아니며, LED와 인디케이터 사이의 인터페이스에서 광 손실을 초래한다.
본 발명의 목적은 인디케이터 광 타입의 추가적인 시각적 정보 요소들이 인디케이터 헤드 부근에 수용될 수 있게 하면서, 인디케이터 바늘의 우수한 광도를 보유하고, 종래 기술의 대안들에 비하여 최소한으로 감소된 인디케이터 관성을 보유하는 후방-탑재형 인디케이터 모듈을 제시하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기적 연결의 측면에서 간단한 대안을 제공하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 전기 모터, 기계적 운동-감속 유닛, 출력축, 하우징 및 광원을 구비하는 대쉬보드용 인디케이터 모듈에 관한 것이며, 상기 전기 모터는 상기 인쇄 회로의 제1 면에 기계적 및 전기적으로 연결되며, 상기 인디케이터가 상기 인쇄 회로의 제2 면 너머로 시각적 정보를 제공하도록 상기 인쇄 회로를 통하여 출력축 및 상기 감속 유닛을 통하여 회전축 둘레로 상기 시각적 인디케이터를 구동한다. 상기 광원은 빛의 흐름을 상기 회전축에 수직한 방출 방향에 따라서 보내도록 인쇄 회로의 제1 면 또 제2 면에 위치하고, 그에 따라 상기 인디케이터는 회전축의 방향으로 빛의 흐름의 적어도 일부를 전달할 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 하우징은 상기 인쇄 회로의 제2 면을 넘어 연장되며, 상기 시각적 인디케이터의 회전축 주변에 형성된 광 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 광 케이스의 기능은 상기 인디케이터 외부로의 빛의 흐름의 손실을 제한하는 것이다.
바람직한 실시예에서, 하우징은 전기 모터 및 기계적 감속 유닛을 포함하고, 상기 광원은 상기 모터의 제2 면에 위치하고, 상기 하우징은 상기 인쇄 회로의 제2 면을 넘어 연장되고 상기 시각적 인디케이터의 회전축 주변에 형성된 광 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
출력축은 바람직하게는 기계적 암형 연결부를 구비한 중공축일 수 있고, 인디케이터는 상기 출력축의 암형 연결부와 일치하는 기계적 수형 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
인디케이터는 바람직하게는 상기 인디케이터 바늘 쪽으로 빛을 반사시키도록 상기 광원에 마주하며 빛을 회절시키는 표면을 구비한다.
바람직하게는, 상기 출력축은 상기 광원에 마주하는 반사면을 구비한다.
바람직하게는, 상기 광 케이스는 상기 광원에 마주하는 개구를 구비한다.
대안적인 실시예에서, 광 가이드는 헤일로(halo)를 방지하고 상기 광 케이스로부터 탈출하는 작은 양의 빛을 모으기 위하여 광 케이스와 광원 둘레에 배치된다.
바람직하게는, 상기 광 케이스는 부분적으로 상기 시각적 인디케이터를 가이드하는 베어링 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 바람직하게는 발광 다이오드이나, 당업자에게는 다른 수단들이 가능할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 시각적 인디케이터의 일 단부는 디스플레이 스크린 위에 인쇄 회로에 평행하게 움직이는 바늘(pointer) 형태를 취하며, 그에 따라 상기 인디케이터는 상기 바늘 쪽으로 인디케이터의 회전축으로부터 수직하게 빛의 흐름을 반사시키는 프리즘을 구비한다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술의 일 실시예에 따른 대쉬보드의 단면도 및 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2개의 인디케이터 모듈을 사용하는 대쉬보드의 단면도 및 평면도이다.
도 3은 제1 실시예의 인디케이터 모듈의 측면도이다.
도 4는 제1 실시예의 인디케이터 모듈의 3/4을 나타내는 도면이다.
도 5는 제1 실시예의 인디케이터 모듈의 단면도이다.
도 6은 도 5를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 제1 실시예의 분해도이다.
도 8은 인디케이터의 출력 휠을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 9는 제2 실시예의 인디케이터 모듈의 측면도이다.
도 10a 및 도 10b는 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 특징들과 장점들이 첨부된 도면들을 참조하여 후술하는 상세한 설명을 읽음으로써 명확해 질 것이다.
도면들에 대한 설명에서, 광원은, 예를 들면 오스람(OSRAM)사의 제품번호 A67F로 제공되는 것과 같은, CMS 타입의 발광 다이오드(LED; Light-Emitting Diode)(4) 의 형태인 것으로 간주한다. 그러나, 본 발명은 이러한 유형의 LED의 하나의 사용에 제한되는 것은 아니며, 등가의 광원이 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 고려될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 2개의 인디케이터 모듈(34)들을 사용하는 종래 기술에 따른 대쉬보드(32)의 일 실시예를 나타내며, 인쇄 회로(3)의 앞면에 설치된다.
상기 모듈(34)은 인쇄 회로(3)와 디스플레이 스크린(30) 사이의 전체 공간을 차지하기 때문에, 시각적 정보의 다른 추가적인 소스들의 설치가 불가능하다. 따라서, 상기 모듈(34)의 최대 치수에 의해 결정된 부피(38)는 어떤 추가적인 디스플레이를 특징으로 포함할 수 없는 디스플레이 스크린(30)의 표면에 넓은 영역(31)을 결정한다.
후방-탑재형 모터를 사용하는 인디케이터 모듈은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 대쉬보드(32)에 더욱 잘 통합되게 한다.
상기 모듈(34)은 인쇄 회로(3)의 뒤에 설치되고, 자유로운 넓은 부피를 남겨 놓아, 인디케이터(1)의 헤드(33)의 폭에 의해서만 결정된 부피(29)들만이 오로지 시각적 정보의 다른 추가적인 소스의 설치를 방지한다. 디스플레이 스크린(30)의 표면에서, 영역(31)은 추가적인 디스플레이를 가질 수 없으며, 작고, 인디케이터(1)의 헤드(33)의 폭을 넘어 연장되지 않는다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대쉬보드용 인디케이터 모듈을 나타낸다. 시각적 인디케이터(1)를 포함하고, 상기 시각적 인디케이터의 단부들 중 하나는 환하게 빛나게 하고자 하는 운전자가 볼 수 있는 바늘(2) 형태를 취하고, 도 3에서 상부 면인 인쇄 회로(3)의 제2 면(38)을 넘어 연장된다. 상기 인디케이터(1)는 하우징(5)에 의해 둘러싸인 전기 모터에 의해 제어되는 출력축(미도시)에 기계적으로 연결된다. 상기 하우징(5)은 이 케이스에서 하부 표면, 인쇄 회로(3)의 제1 면(37)에 위치하며, 상기 하우징(5)에 포함된 전기 모터는, 회전축(36)에 따라서, 인쇄 회로(3)를 통하여 인디케이터(1)를 구동시킨다. 인쇄 회로(3)의 제2 면(38)에, 광원이 배치되고, 이 경우 LED(4)의 형태이고, 인디케이터(1)에서 인쇄 회로(3)에 평행한 방출 방향(39)을 따라서 빛의 흐름을 전달한다. 하우징(5)은 광 케이스(8)에 의해 제2 면(38)을 넘어 인쇄 회로(3)를 통하여 연장되고, 인디케이터(1)에 도달하기 위해 LED(4)에 의해 방출된 빛의 흐름을 허용하는 개구를 구비한다.
상기 광 케이스(8)는 인디케이터(1)의 축의 베이스를 둘러싸는 불투명한 슬리브를 형성한다. 상기 광 케이스(8)는 반사면을 구비하고, 발광 다이오드(4)와 소통하는 측면 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 슬리브는 단일 부품으로 몰딩되도록 하우징을 연장하여 형성된다.
따라서, 광 케이스(8)의 기능은 인디케이터(1)의 외부로 빛의 흐름의 손실을 제한하는 것이다. LED(4)의 빛의 흐름은 회전축(36)을 따라서 인디케이터(1)의 바늘(2) 방향으로 인디케이터의 상부 쪽으로 반사된다.
하우징(5)에 포함된 상기 모터는 인쇄 회로(3)와 연결되게 되는 연결 탭(9)들에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄 회로(3)에 납땜 접속 또는 비납땝 접속에 의해 연결된다.
도 4는 인쇄 회로(3)에서 구멍들(drillings)과 상호 작용하는 변형 가능한 연결 부품(6)에 의해 설치된 하우징의 기계적 연결을 볼 수 있는 동일한 모듈의 3/4 도면을 나타낸다. 광 케이스(8)의 개구(25)가 LED(4)와 마주하여, 따라서 상기 개구(25)를 통하여 인디케이터(1)로 빛의 흐름이 전달되는 것을 볼 수 있다.
도 5는 또한 모듈의 바람직한 실시예를 나타내나, 단면도에서 앞서 설명한 부품들이 하우징(5)의 내부에서 발견될 수 있다. 이러한 부품들은 하우징(5)의 내부의 상세 단면도인 도 6에 대하여 특히 설명된다.
상기 모터는 인디케이터(1)의 수형의 결합부(biding)과 결합하는 추가적인 암형의 결합부를 제공하는 중공의 출력축(11)을 구비한다. 상기 출력축(11)은 인디케이터(1)의 유연한(fluid) 움직임에 도움이 되는 일정한 마찰력의 생성을 가능하게 하는 마찰 암(20)을 구비하는 출력 휠(23)과 상호의존적이다. 상기 인디케이터의 단부는 하우징(5)과 상호의존적인 축방향 스톱(12)과 접촉하는 하단부(13)에 의해 형성된다.
인쇄 회로(3)의 제2 면(38)의 측면에서 인쇄 회로(3)를 넘어서, LED(4)는 인디케이터(1)로 광 케이스(8)에서 개구(25)를 통하여 빛의 흐름을 전달한다. 상기 인디케이터(1)는 인쇄 회로(3)의 표면에 대하여 45°에 가까운 각도를 형성하는 비스듬한 형상의 디플렉터(deflector)(10)를 구비한다. LED(4)가 인쇄 회로(3)에 두드러지게 평행한 방향으로 빛의 흐름을 전달하면서, 상기 방출 방향(39)에서, 빛의 흐름의 주된 부분은, 회전축(36)에 따라서 바늘(2)의 방향으로 인디케이터(1)의 상부에 도달하도록, 회전축(36)을 따라서 디플렉터(10)에 의해 회절된다.
인디케이터(1)에 의해 수집되는 빛의 흐름을 보다 최적화하기 위하여, LED는 일반적인 제품들에 대해 대략 120°의 입체각으로 빛을 방출하기 때문에, 인디케이터(1) 주변의 빛의 손실을 비하고 인디케이터(1)에 의해 직접 수집되지 않은 이러한 빛의 주된 부분을 반사시키도록 광 케이스(8)를 적용하는 것이 유용할 수 있다. 이러한 목적으로, 광 케이스(8)는 바람직하게는 인디케이터(1)의 상부 쪽으로 빛을 반사시키도록 인쇄 회로(3)의 표면과 45°의 각도를 형성하는 비스듬한 내부 표면 형태의 디플렉터(22)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 광 케이스(8)의 디플렉터(22)는 반사능을 최대화하기 위하여, 이상적으로는 경면 연마 마감 처리(mirror-polished finish)가 될 수 있다.
인디케이터(1)의 가이드를 최적화하기 위하여, 상기 인디케이터(1)는 그 자체로 하우징(5) 내로 가이드 되는 출력축(11)에 의해 인쇄 회로(3)의 제1 면 너머로 가이드 되고, 더 나아가 광 케이스(8)에 의해 인쇄 회로(3)의 제2 면(38)을 넘어서까지 가이드 된다. 상기 광 케이스의 상단부는 상기 인디케이터(1)와 슬라이딩 접촉하는 베어링(26)을 형성한다. 상기 베어링(26)은 이상적으로 광 케이스의 연장부를 형성함으로써 광 케이스(8)와 통합된다.
출력축(11)과 출력 휠(23)의 크기를 한정하기 위하여, 인디케이터(1)는 출력축(11)과 접촉하는 영역에 그 하부에서 축소된 직경을 갖는 반면, 광 케이스(8)의 베어링(26)의 그리고 빛의 흐름의 수집 영역에서 증가된 직경을 나타낸다. 그러나 상기 증가된 직경은 인디케이터(1)의 관성을 과도하게 증가시키는 것을 방지하기 위하여 최대화되지 않을 것이다.
주로, 출력축(11)의 영역에 인디케이터(1)의 작은 직경은 대략 2 mm이고, 베어링(26)의 영역에 큰 직경은 대략 6 mm이며, 이러한 값들은 기능적 제한을 구성하지 않는다.
도 7은 이미 앞서 설명한 부품들에 더하여, 권선 고정자(16), 상기 권선 고정자(16)에 의해 형성된 자속의 작용으로 회전 구동되는 다극 링 형태의 자석(15), 중간 휠(14)로 형성된 기계적 감속 유닛 및 출력 휠(23)로 구성된 전기 모터를 확인할 수 있는 바람직한 실시예의 분해도이다. 하우징(5)은 여기서 광 케이스(8)까지 연장된 제1 커버(17) 및 상기 제1 커버(17)에 고정된 제2 커버(18)로 구성된다.
도 8은 이 경우 출력축(11)에 통합된 출력 휠(23)을 상세하게 나타내는 도면이며, 한 편으로는 상기 제1 커버(17)에 트랙(27)과 맞 문질러지는 암(20)을 구비하고, 다른 한편으로는 상기 제1 커버(17)와 상호 의존적인 각 스톱(stop)(19)과 접촉하는 스톱(24)을 구비한다.
도 9는 인쇄 회로(3)의 제1 면(37)에 하우징(5)이 배치되면서 LED(4)가 인쇄 회로(3)와 같은 면에 배치된 모듈의 대안적인 실시예를 나타낸다. 바람직한 실시예에 도시된 것과 유사하게 하우징을 보유하기 위하여, 따라서 기둥(21)들을 사용하여 인쇄 회로(3)에 하우징(5)을 배치하는 것이 고려될 수 있다. 권선 고정자(16)는 전기 연결 탭(9)들의 연장부에 의하여 인쇄 회로에 연결된다.
하우징(5)의 내부에 LED(4)를 배치하는 것이 고려될 수 있고, 이것은 제1 및 제2 커버(17, 18)들 중 적어도 하나의 변형을 필요로 한다.
도 10a 및 도 10b는 광 케이스(8)를 둘러싸는 광 가이드(35)가 추가되어, 시각적 인디케이터(1) 뒤의 모든 가능한 헤일로(halo) 문제를 피하기 위하여 광 케이스(8)로부터 탈출하는 작은 양의 빛의 수집을 가능하게 한다.

Claims (9)

  1. 전기 모터, 기계적 운동-감속 유닛, 출력축(H), 하우징(5) 및 광원(4)을 구비하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈로서,
    상기 전기 모터는 인쇄 회로(3)의 제1 면(37)에 기계적으로 및 전기적으로 연결되고, 상기 인디케이터(1)가 상기 인쇄 회로(3)의 제2 면(38) 너머로 시각적 정보를 제공하도록, 상기 인쇄 회로(3)를 통하여 출력축(11) 및 상기 감속 유닛을 통하여 회전축(36) 둘레로 시각적 인디케이터(1)를 구동시키고,
    상기 광원(4)는 상기 회전축(36)의 방향으로 광 흐름을 보내도록 상기 인쇄 회로(3)의 제1 면(37) 또는 제2 면(38)에 위치하며,
    상기 하우징(5)은 상기 인쇄 회로(3)의 제2 면(38)을 넘어 연장되고, 상기 시각적 인디케이터(1)의 회전축(36) 주변에 형성된 광 케이스(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력축(11)은 기계적 암형 연결부를 구비한 중공 축이고,
    상기 인디케이터(1)는 상기 출력축(11)의 암형 연결부와 일치되는 기계적 수형 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인디케이터(1)는 상기 광원(4)과 마주하며 빛을 회절시키는 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력축(11)은 상기 광원(4)과 마주하는 반사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 케이스(8)는 상기 광원(4)과 마주하는 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드(35)는 상기 광 케이스(8)와 광원(4) 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 케이스(8)는 부분적으로 상기 시각적 인디케이터(1)를 가이드 하는 베어링(26) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(4)은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시각적 인디케이터(1)의 일 단부는 디스플레이 스크린(30) 상에서 상기 인쇄 회로(3)에 평행하게 움직이는 바늘(2) 형태를 취하고,
    상기 인디케이터(1)는 상기 바늘(2) 쪽으로 상기 인디케이터(1)의 회전축으로부터 수직하게 빛의 흐름을 반사시키는 프리즘(7)을 구비하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드(34)용 인디케이터 모듈.
KR1020147025993A 2012-02-23 2013-02-19 개선된 대쉬보드용 후방-탑재형 계기 모듈 KR20140137365A (ko)

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