KR20190078606A - 자동차 요소용 작동장치 - Google Patents

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클라우스-마틴 마스토프.
토비아스 슈밥
마티아스 슈탈라인
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베르-헬라 테르모콘트롤 게엠베하
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Abstract

자동차 요소용 작동장치, 특히 자동차용 인간-기계 인터페이스(HMI)에, 특히 디스플레이 표면을 갖는 전방면과 전방면의 반대편에 있는 후방면을 포함하는 전방벽을 갖는 하우징(10)과, 수동식으로 자동차 요소의 작동 기능을 개시 및/또는 수동식으로 자동차 요소의 작동 기능의 매개변수를 조정하도록, 하우징(10)의 전방벽에 및/또는 전방벽의 앞에 위치 및/또는 위치될 수 있는 작동요소유닛(19, 19')이 제공된다. 작동요소유닛(19, 19')은 하나 이상의 작동요소(18, 60), 디스플레이 요소 및/또는 디스플레이 장치(40), 하나 이상의 작동요소(18, 60) 및 디스플레이 요소 또는 디스플레이 장치(40)에 할당된 평가 및 제어 유닛(48), 및 에너지공급유닛(50)을 포함한다. 작동요소유닛(19, 19')의 에너지공급유닛(50)에 전기 에너지를 공급하기 위해, 하나 이상의 제1 코일(54)이 상기 전방벽의 후방면을 향하도록 배치되고, 하나 이상의 제1 코일(54)에 유도결합되고 에너지공급유닛(50)에 연결된 하나 이상의 제2 코일(56)이 작동요소유닛(19, 19') 내에 및/또는 상기 작동요소유닛 상에 배치되어 있다.

Description

자동차 요소용 작동장치
본 특허출원은 2016년11월4일자 독일특허출원 10 2016 121 076.5의 우선권을 주장하며, 위 독일출원의 내용은 본 특허출원의 내용에 참조로 포함된다.
본 발명은 자동차 요소용 작동장치, 특히 자동차용 인간-기계 인터페이스(HMI)에 관한 것이다.
자동차 부품용 작동장치는 사용자로부터 더 많은 지지를 받도록 작동시에 매우 높은 수준으로 편안함을 가져야만 한다. 키 및/또는 회전조절부를 갖는 작동요소유닛이 사용되고 있는데, 작동요소에 "자신의" 디스플레이 요소 또는 장치, 즉 디스플레이를 장착하는 경향이 증가하고 있다. 이러한 작동요소들은 작동하기 위해전기에너지가 필요한데, 전기에너지는 작동상의 안정성을 유지하기 위해 영구적으로 이용할 수 있어야 하며 보통 케이블을 통해 공급된다.
배터리가 없는 키보드와 포인팅장치(마우스)를 독일공보 DE-A-198 54 367에서 볼 수 있는데, 이러한 데이터 입력장치는 자동차용 작동유닛을 설계할 때 고려되는 사항이 아니라는 점에 유의해야 한다.
또한, 데이터 입력 및 데이터 전송 장치들에 대하여 독일공보 DE-A-196 52 491 및 DE-U-20 2015 101 334에서 설명하고 있다.
자동차에 있어서 작동요소유닛의 전기 또는 전자 요소에 에너지를 간단히 공급할 수 있게 되면, 에너지를 공급하는 것이 자동차에 대한 EMC 요구사항을 충족시켜야만 하는 어려움 중 하나이기 때문에, 구성적인 측면에서 그리고 조립하는데 드는 수고를 덜 수 있다는 점에서, 바람직한 일이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 특히 구성면에서 에너지가 간단하게 공급되는 "부착된" 또는 "부착할 수 있는" 작동요소유닛이 구비된 하우징을 갖는, 자동차 요소용 작동장치를 새롭게 제작하는 것이다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은, 자동차 요소용 작동장치, 특히 자동차용 인간-기계 인터페이스(HMI)에 의해 달성되는데,
이 작동장치는,
- 특히 디스플레이 표면을 갖는 전방면과 전방면의 반대편에 있는 후방면을 포함하는 전방벽을 갖는 하우징과,
- 수동식으로 자동차 요소의 작동 기능을 개시 및/또는 수동식으로 자동차 요소의 작동 기능의 매개변수를 조정하도록 상기 하우징의 전방벽의 앞에 및/또는 전방벽에 위치 및/또는 위치될 수 있는 작동요소유닛을 갖고,
- 상기 작동요소유닛은 하나 이상의 작동요소, 전기 소모부 (예를 들어, 디스플레이 요소 및/또는 디스플레이 장치 또는 압력 및 회전 센서 시스템), 상기 전기 소모부에 할당된 평가 및 제어 유닛, 및 에너지공급유닛을 포함하고,
- 상기 작동요소유닛의 에너지공급유닛에 전기 에너지를 공급하기 위해, 하나 이상의 제1 코일이 상기 전방벽의 후방면을 향하도록 배치되고, 상기 하나 이상의 제1 코일에 유도결합되고 상기 에너지공급유닛에 연결된 하나 이상의 제2 코일이 상기 작동요소유닛 내에 및/또는 상기 작동요소유닛 상에 배치되어 있다.
아래에서, 디스플레이 요소 및/또는 기능 센서 시스템(누름 기능, 회전 기능, 힘-감지 기능, 힘-피드백 기능)에 관계없이, 디스플레이 장치의 예를 시용하여, 전기 소모부로서 본 발명을 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 작동유닛을 작동시키는데 필요한 전기 에너지를 작동요소유닛의 에너지공급유닛에 유도성으로 공급할 필요가 있다. 따라서, 에너지가 무선으로 공급되어, 작동장치에 대한 구성 및 조립상의 노력을 줄여준다. 구체적으로, 하우징의 전방면에 전기에너지가 공급되도록 작동요소유닛을 분리가능하게 위치시키는 것이 가능하다. 특정 상황에서, 이것은 안전성의 관점에서 자동차에 대한 허락되지 않은 액세스를 덜 매력적으로 만들도록 실행될 수 있는데, 왜냐하면, 액세스가 허락되지 않은 경우 자동차가 전혀 작동될 수 없거나 단지 제한된 범위에서만 작동할 수 있기 때문이다.
교체식 또는 충전식 배터리에 의해 에너지를 작동요소유닛에 공급할 수도 있다. 본 발명에 따른 유도성 에너지 공급에 의해, 작동요소유닛에 충분한 전기에너지를 제공하는 것을 항상 보장할 수 있어서, 구동자가 배터리를 교체하거나 충전해야하는 것에 대해 걱정할 필요가 없다.
본 발명에 따르면, 제1 (에너지 전송) 코일은 하우징의 전방벽의 후방면과 마주하도록 하우징에 위치되어 있고, 제2 (에너지 전송) 코일은 작동요소유닛에 배치되어 있다. 또한, 하우징에 서로 인접하게 배열된 복수의 제1 코일이 제공되어, 이 경우 분리가능한 작동요소유닛에 대하여 하우징의 전방벽 상에서 위치를 조정함에 따라, 제2 코일에 전기 에너지를 유도성으로 공급하도록 제1 코일에 의해 제2 코일에 에너지가 공급되는 것을, 이해할 수 있다. 제1 코일 중 어느 코일이 현재 작동요소유닛에 전기 에너지를 공급하는지에 대한 정보를 작동장치가 받아서 작동요소유닛과 통신하도록, 제1 코일을 코딩할 수 있다. 따라서, 다양한 디스플레이 컨텐츠를 예를 들어 디스플레이에 표시할 수 있는데, 디스플레이는 하우징의 전방면을 형성하며 디스플레이에 작동요소유닛이 배치될 수 있다.
하우징의 전방벽이 디스플레이를 포함하는 경우에 본 발명은 특히 관련성이 있다. 디스플레이는 터치스크린일 수 있다. 디스플레이는 예를 들어 LCD, LED, 마이크로 LED, OLED, Q-닷 또는 E-잉크 디스플레이일 수 있다. 예를 들어 대응하는 디스플레이 유형을 작동시키는데 절대적으로 필요하지는 않은 금속화 층 또는 이와 유사한 것으로서, 디스플레이의 전방면과 후방면 사이에 배열된 표시 풀 쉴딩(indicative full shielding)을 구조적으로 포함하지 않는 한, 기본적으로, 모든 "액티브" 디스플레이 유형을 사용할 수 있다는 것이 중요하다.
놀랍게도, 디스플레이의 전방면에 배열된 작동요소유닛을 작동시키기 위하여, 전기 에너지가 LCD 디스플레이를 통해서 유도성으로 전송될 수 있어서, 전하를 유도성으로 전송시키는 디스플레이의 이미지 컨텐츠가 시각적으로 영향을 받지 않게 된다는 것이 판명되었다. 이를 위해, 예를 들어, 모바일 폰용 Qi 충전기준을 사용할 수 있다.
또한, 에너지 공급을 위해서 뿐만 아니라 데이터 통신을 위해서 유도결합된 코일을 사용할 수 있다. 이런식으로, 예를 들어, 차량에 시동을 걸어 유도에너지 전송을 활성화한 후에, 일단 작동요소유닛을 작동시키기 위해 충분 에너지가 전송되었다는 것을 에너지 하베스팅 IC 또는 유사한 회로가 보고하면, 작동요소 또는 작동요소에 포함된 전자장비를 통해 작동요소유닛에 피드백을 할 수 있다. 디스플레이 장치에 필요한 정보를 디스플레이하도록 또는 작동요소유닛의 디스플레이 요소를 통해 디스플레이하도록, 데이터 통신은 단방향일수도 있고 양방향일 수도 있다(예를 들어 NFC 기준에 따름).
예를 들어, 본 발명의 애플리케이션 영역은, 회전조절부 또는 작동요소유닛의 회전/압력 조절부가 설치된 디스플레이를 갖는 작동장치에 관한 것이며, 예를 들어 자동차 공기조화장치의 온도를 특정하는데 사용될 수 있다. 회전조절부를 회전시킴으로써, 원하는 온도가 설정되고, 현재 설정된 온도가 디스플레이 요소 또는 작동요소유닛의 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된다. 이에 대응하여 요구되는 센서 시스템(예를 들어 용량성으로, 광학식으로 또는 저항식으로 작동함)이 작동요소유닛에 제공되어야만 할 것이다. 또는, 터치스크린으로 적용된 디스플레이의 센서 시스템을 사용할 수도 있는데, 이는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 작동요소유닛의 제어 및 평가 유닛과, 작동요소유닛의 외부에 설치되고 특히 하우징 상에 및/또는 하우징 내에 설치된 통신 인터페이스 또는 신호 및 데이터 처리 유닛과의 사이에서 무선 단방향 또는 양방향 데이터 통신이 이루어지도록, 하나 이상의 제1 코일, 또는 하나 이상의 제1 코일 및 하나 이상의 제2 코일, 또는 하나 이상의 제2 코일이 추가로 마련되는 것이, 제공될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 작동요소유닛이, 작동요소유닛의 외부 및 하우징의 외부에 있는 통신 인터페이스와 무선 통신을 하도록 근거리신호전송 인터페이스을 구비하는 것이 제공될 수 있다. 여기서, 작동요소유닛은 블루투스 인터페이스와 같은 근거리신호전송 인터페이스를 구비하며, 이를 통해 대응하는 통신인터페이스와의 데이터통신이 발생되며, 통신인터페이스는 작동요소유닛의 외부 및 하우징의 외부에 있어서, 따라서 차량 내에 어디든지 배열되는 구성이 제공된다. 이러한 무선통신링크는 에너지전송 코일을 사용할 때 보다 더 높은 속도로 데이터 통신을 하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 작동요소유닛은 하나 이상의 작동 키를 포함하고, 바람직하게는 각각 몇몇 개의 작동 키를 갖는 작동키 바 또는 작동키 필드, 및/또는 회전조절부, 특히 누름 및 회전 기능을 갖는 회전조절부, 및/또는 데이터 입력용 터치패드를 포함할 수 있는 것이 제공될 수 있고, 및/또는 디스플레이 요소 또는 작동요소유닛의 디스플레이 장치가 터치스크린으로 마련되는 것을 제공할 수 있다.
또한, 하우징의 전방면이 디스플레이를 포함하는 경우 유용하며, 여기서 작동요소유닛이 디스플레이 상에 및/또는 디스플레이의 전방에, 위치되고 및/또는 위치될 수 있다.
또한, 하우징의 디스플레이가 디스플레이의 후방쪽으로 향하는 발광표면을 갖는 백라이트 유닛을 포함하는 경우 유용하며, 여기서 하나 이상의 제1 코일이 백라이트 유닛에 배열되어 있다.
또한, 작동요소유닛에 힘-피드백 기능을 제공하거나, 작동요소유닛 자체 내에 힘-감지/힘-피드백 기능을 제공할 수 있다. 작동요소유닛은 가역적으로 제거될 수 있도록(예를 들어 접착성 결합 물질, 젤, 흡입컵, 등등을 이용하여) 설치될 수 있고, 아니면 영구적으로 설치될 수도 있다.
앞서 말한 것처럼, 디스플레이가 용량성 및/또는 저항성 및/또는 광학 터치패널을 포함하는 터치스크린으로 마련되면 바람직할 수 있고, 여기서 작동요소유닛은 터치 패널의 전방 및/또는 터치 패널 상에 설치된다. 만일, 터치 기능을 갖는 디스플레이가 사용되는 경우, 즉 터치-감지 디스플레이가 사용되는 경우, 작동요소유닛의 수동식 작동이 디스플레이의 터치패드에 의해 감지될 수 있다면 유용하다.
작동요소유닛은 기능센서 시스템, 또는 디스플레이 장치, 또는 이들 모두를 가질 수 있고, 디스플레이 기능(디스플레이)을 갖고 있지 않거나 갖고 있는 하우징 벽에 배열될 수 있다. 앞서 언급한 모든 케이스에서, 본 발명의 필수적인 특징은, 제어요소유닛의 전기소모부에, 하우징 벽을 통해 전기 에너지가 유도방식으로 공급된다는 것이다.
본 발명의 이 실시예가 갖는 이점을 설명하기 위해서는, 여러 차량요소를 작동시키는 데 사용될 수 있는 터치 필드를 갖는 터치작동유닛이 차량의 내부에 점점 더 많이 장착된다는 것을 주목할 수 있다. 그러나, 작동매개변수와 자동차요소용 작동기능을 입력하고 확인하기 위한 소위 회전조절부가 점점 더 인기가 많아지고 있다. 회전조절부의 현재 위치를 검출하기 위해 그리고 또한 입력을 확인하기 위해, 알려져 있는 회전조절부는 종종 상당히 정밀하게 구성된 센서시스템을 갖고 있고, 이는 생산비용을 증가시킨다. 만약 회전조절부가 회전조절부에 인접하여 배치된 터치작동유닛과 함께 사용된다면, 이들은 모두 서로 분리된 두 개의 요소이며, 이러한 점에서 표면들도 또한 서로 분리되어 있다.
따라서, 자동차 요소용 작동장치에 아래의 요소가 제공되는 것이 바람직하다:
- 터치-감지 및/또는 압력-감지 작동표면과, 작동표면에서 터치의 위치 및/또는 가해진 압력의 위치를 검출하기 위해 표면 밑에 배열된 센서 시스템을 포함하는, 수동으로 조작할 수 있는 터치필드를 갖는 터치작동유닛,
- 작동표면의 조작을 검출하고 작동표면의 조작 위치에 의해 정의되는 작동기능을 개시하기 위해, 센서시스템으로부터 신호를 수신하여 신호를 평가하도록 센서시스템에 연결되어 작동하는 평가유닛,
- 유지요소와 유지요소 상에 배열된 손으로 작동할 수 있는 회전요소를 포함하는, 회전조절부,
- 유지요소는 터치작동유닛의 작동표면의 일부 영역에 배열되어 있고, 하나 이상의 회전위치검출요소를 포함하며, 일부영역 내의 한 위치에서 작동표면의 터치 및/또는 작동표면 상의 압력인가에 대해, 회전위치검출요소는 터치작동유닛의 작동표면의 일부영역에 할당된 센서시스템에 의해 검출될 수 있고,
- 평가유닛은, 센서시스템이 수신한 신호를 이용하여, 회전조절부의 회전요소의 하나 이상의 회전위치검출요소에 의해 터치작동유닛의 작동표면의 조작(actuation)을 검출하고, 하나 이상의 회전위치검출요소의 위치에 의해 할당된 작동기능을 개시(trigger)한다.
본 발명의 추가 실시예에서, 기능센서시스템을 갖고 있지 않는 경우, 상응하여, 센서기술이 현재 회전조절부 조절위치를 검출하는데 사용되는 범위에서, 터치작동유닛에 회전조절부를 통합하거나, 보다 일반적으로는 작동요소유닛을 통합하는 것을 제안한다. 본 발명에 따르면, 유지요소와 유지요소에 회전가능하게 배열되어 수동으로 작동할 수 있는 회전요소를 갖고 있는 회전조절부가, 터치-감지 및/또는 압력-감지 작동표면을 갖는 수동식으로 작동하는 터치작동유닛에 또는 그 위에 배열되어 있고, 센서 시스템은 작동표면의 밑에 배열되어 있다. 회전요소에는 하나 이상의 회전위치검출요소가 제공되며, 회전위치검출요소는 회전요소를 회전시킬 때 터치작동유닛의 작동표면 위에 또는 작동표면 상에서 움직인다. 회전위치검출요소의 각각의 위치는 터치작동유닛의 센서시스템에 의해서만 검출될 수 있다. 이에 대응하여, 작동요소유닛의 작동 키를 누르는 것은 또한 터치스크린의 센서시스템에 의해 검출될 수 있고, 터치스크린에서 조작(actuation)을 검출하는 것은 공간적으로 해결된다(spatially-resolved).
회전조절부의 유지요소가 설치된 터치작동유닛의 작동표면의 영역에, 작동기능을 수동식으로 입력시키기 위한 기호필드 또는 터치필드가 추가로 디스플레이되거나 제공될 수 있다.
예를 들어, 터치작동유닛의 작동표면이 링의 내부를 통해 시각적으로 접근할 수 있도록 회전조절부는 링으로 마련될 수 있다. 다르게는, 터치작동유닛의 작동표면은 광섬유 요소와 같은 광학적 광 가이드요소를 경유하여 링 내에서 회전조절부의 표면으로 가이드될 수 있다. 그러나,이러한 입력필드 또는 디스플레이필드는, 앞서 언급한 영역의 터치작동유닛의 작동표면에 제공되어, 본 발명에 따른 터치작동유닛은 손가락으로 작동될 수 있고 또한 회전조절부를 회전시킴으로써 작동될 수 있다.
회전조절부의 유지요소는 예를 들어 접착에 의해 작동표면 상에 부착될 수 있다. 그러나, 유지요소가 직접 작동표면에 고정되지 않고 작동표면 상에 배열되어 있는 것도 고려할 수 있다; 이 경우, 유지요소는 예를 들어 터치작동유닛 또는 인접하는 요소를 둘러싸는 프레임 또는 유사한 것에 부착된다. 회전요소는, 추가적인 조작요소 및/또는 디스플레이 요소를 갖거나 갖고 있지 않은, 및/또는 터치패드를 갖고 있거나 갖고 있지 않은, 회전조절부 또는 회전링으로서 마련될 수 있다.
용량성, 저항성 또는 광학 센서 시스템을 갖는 작동요소는 터치작동유닛으로서 적합하다. 용량성 센서 시스템의 경우, 수동으로 작동할 수 있는 회전요소와 하나 이상의 회전위치검출요소는 전기적으로 전도성이 있고, 따라서 회전요소와 회전위치검출요소를 통한 작동자의 자기-정전용량(self-capacitance)이 센서 시스템 내의 전위 분배에 영향을 미친다. 대안으로, 압력-감지 터치작동유닛을 사용할 수도 있다. 터치작동유닛은 국부적으로 가역적으로 변형가능하며, 변형의 위치는 저항성 또는 광학적으로 검출된다(소위 전반사 장애(FTIR-Frustrated Total Internal Reflection) 센서에 의해).
본 발명에 따라, 터치작동유닛의 작동표면에서 예를 들어 하나 이상의 회전조절부의 형태로 작동요소유닛을 통합함으로써, 더 이상 표면을 분리할 필요가 없다. 회전조절부의 위치를 정하고 치수를 정하는 것은 터치작동유닛을 변경할 필요 없이 가능하다. 회전조절부 조절위치는, 터치작동유닛에 대해 이용할 수 있고 회전조절부를 조절할 때 원형 경로 상에서 움직이는 하나 이상의 회전위치검출요소의 (회전) 위치를 검출하는 센서 시스템에 의해 평가되고, 따라서 회전조절부에 대해, 전자기기를 별도로 평가하는 것은 필요하지 않지만, 터치작동유닛을 수동으로 작동시키기 위해 이미 이용가능한 전자기기를 평가하는 것은 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에서, 터치작동유닛의 터치필드를 수동으로 작동시킬때, 음향, 광학 및/또는 촉각 피드백을 제공하는 것을, 제공할 수 있다. 회전요소에 의해 작동기능이 선택되는 경우에도, 대응하는 음향, 광학 및/또는 촉각 피드백이 반드시 제공되어야만 하는 것은 아니다. 회전요소에 의해 명령을 입력하는 것은, 예를 들어 회전요소를 누름으로써 실행될 수 있고, 따라서 작업자에 의해 "인식"될 수 있다.
이에 따르면, 유지요소 상의 회전요소가 터치작동유닛의 작동표면을 향하여 가역적으로 이동할 수 있도록 배열되는 경우, 및/또는 터치작동유닛의 작동표면에 대하여 가역적으로 눌러질 수 있는 경우, 바람직할 것이고, 작동표면의 방향으로 이동된 상태 및/또는 작동표면에 대하여 눌러진 상태에서 회전요소의 하나 이상의 회전위치검출요소에 의해 평가유닛이 작동표면의 조작을 검출한다. 회전요소에 의해 명령을 입력하기 위해 회전요소를 누름으로써, 회전위치검출요소는 터치작동유닛의 작동표면을 향해 접근하고, 이는 상이한 신호 강도 때문에 터치작동유닛의 센서 시스템이 감지한다. 터치작동유닛이 국부적으로 탄성변형이 가능한 작동표면을 갖는 저항성 또는 광학 작동유닛인 경우에는, 센서 시스템은 또한 상이한 신호강도를 검출할 수 있고, 이에 회전위치검출요소에 의해, 작동표면에 대하여 누를 때에 누름기능을 검출할 수 있다. 최소 압력 또는 최소의 누르는 힘으로부터, 회전요소가 눌러지는 것을 검출할 수 있다. 따라서, 대응하는 기능의 입력이 허용된다.
따라서, 이러한 점에서, 작동표면을 터치 및/또는 작동표면에 접근하는 것에 대해 및/또는 회전요소가 눌러질 때 터치작동유닛의 작동표면에 압력을 인가하는 것에 대해, 회전요소가 누름검출요소를 포함하는 경우 바람직하며, 작동표면을 터치 및/또는 적어도 작동표면에 접근할 때 및/또는 터치작동유닛의 작동표면에 압력을 인가할 때, 평가유닛은 센서 시스템에서 나오는 신호에 기인하여 눌러진 상태를 검출한다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에서, 터치작동유닛의 센서기술은 작동표면의 터치 및/또는 작동표면으로 접근시의 위치에서 신호를 발송하는데, 이 신호는 해당위치에서 터치작동유닛의 작동표면에 압력을 가할 때와 다르게 하는 것을, 제공할 수 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 터치작동유닛의 작동표면에 압력이 가해질 때, 센서시스템은 압력의 크기에 따른 신호강도를 가지고 한 위치에서 신호를 전송할 수 있다. 이 경우 모두, 평가유닛은 이 신호를 사용하여 회전요소가 눌러진 건지 아닌지를 검출한다.
앞서 설명한 것처럼, 회전조절부의 유지요소는 작동표면에 배열되어 있고 원치않게 움직이게 되는 것으로부터 보호된다. 예를 들어, 유지요소는 작동표면에 접하여 고정될 수 있다. 작동표면의 접촉은 센서시스템에 의해 무시되거나, 유지요소가 고정된 작동표면의 영역은 센서시스템으로부터 자유롭다.
한편, 회전조절부로 다양한 터치필드에 접근하여 회전조절부의 회전요소를 회전시킴으로써 입력기능을 수행하도록, 회전조절부의 유지요소가 작동표면에 위치를 변경할 수 있도록 배열되는 것도 가능하다. 회전조절부는 예를 들어 기계적으로 고정되어 있다.
작동유닛의 작동요소의 예로서 회전(프레스) 조절부(디스플레이를 구비)를 사용하는 상술한 본 발명의 실시예는 또한 작동 키(디스플레이 구비)에 적용할 수 있다.
또한, 회전요소는 래칭(latching) 회전식으로 또는 자유회전식으로 유지요소에 배치되는 것을 알 수 있다.
아래에서, 여러 실시예를 이용하고 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 각각의 도면을 아래와 같다:
도 1은 수동 조작식 터치 필드와 회전조절부를 포함하는 중앙 콘솔에 설치된 터치 작동유닛(12)을 갖는 차량의 중앙 콘솔의 정면영역을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 라인 II-II에 따른 회전조절부 영역의 터치 작동유닛의 단면도이다.
도 3은 도 2의 회전조절부의 바닥측 도면이다.
도 4와 도 5는, 터치 작동유닛의 작동표면에 설치되어 있고 입력을 확인하도록 아래로 눌러질 수 있는 회전조절부의 추가 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6과 도 7은, 터치 작동유닛의 작동표면에 설치되어 있고 입력을 확인하도록 아래로 눌러질 수 있는 회전조절부의 추가 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8과 도 9는 추가 실시예의 정면도 및 단면도이다.
아래에서, 본 발명, 즉 회전조절부 또는 회전/압력 조절부를 이용하여 디스플레이에 설치된 작동 요소 유닛의 전기/전자 요소의 무선 공급에 대해 설명하도록 하며, 회전 위치가 디스플레이의 터치 센서 시스템에 의해 감지되고, 누름 기능이 있는 경우에는 눌렸는지 여부도 감지되는데, 이는 본 발명에 반드시 필요한 것은 아니지만 바람직한 것이다.
도 1은 중앙 콘솔로부터 계기판까지의 통로 영역에 있는 자동차 내부의 중앙 콘솔에 대한 사시도이고, 이 영역에, 하나 이상의 자동차 요소에 대한 작동 매개변수 및 기능을 디스플레이 및/또는 입력하도록 하우징(10)의 또는 하우징 상의 인간-기계 인터페이스(11)가 설치되어 있다. 인간-기계 인터페이스(11)는 터치패널(13)을 갖는 터치스크린 형태의 디스플레이(12)를 포함하며, 디스플레이될 수 있는 터치필드(16)를 갖는 작동표면(14), 디스플레이 생성층(15)(예를 들어, LCD 기술)과 백라이트 유닛(17)을 구비한다. 터치필드(16)에 더하여, 디스플레이(12)는 작동표면에 배치된 회전조절부(18) 형태의 작동 요소 유닛(19)를 포함하며, 도 2에 도시된 것처럼, 회전조절부는 유지 요소(20) 및 유지 요소(20)에 회전가능하게 장착된 회전 요소(22)를 포함한다. 유지 요소(20)는, 도면부호 24로 표시한 것처럼, 작동표면(14)에 결합되어 있다.
본 발명에 따르면, 회전조절부(18)의 회전요소(22)는 디스플레이 장치(40)를 구비하며, 디스플레이 장치는 회전조절부(18) 내에, 회전요소(22)에 의해 회전가능하게 또는 고정되게 배치되어 있다. 디스플레이 장치(40)는 예를 들어 LCD 터치스크린으로 맞춰져서, 터치패널(42), LCD 패널(44) 및 백라이트 유닛(46)을 포함한다. 디스플레이 장치(40)는 제어 및 평가 유닛에 의해 제어되며, 제어 및 평가 유닛은 또한 터치패널(42)의 터치센서 시스템을 평가하는 것을 담당할 수 있다.
유도식으로 전기 에너지를 공급받고 따라서 무선으로 전기 에너지를 공급받는 에너지공급유닛(50)은 에너지 공급부의 역할을 한다. 이를 위해, 작동 장치는 제1 에너지 전송 코일(54)에 교류전압 또는 교류전류를 공급하는 제어유닛(52)을 포함한다. 제1 에너지 전송 코일(54)은 도 2에서 볼 수 있듯이, 디스플레이(12)의 백라이트 유닛(17) 내에 배치된다. 제1 에너지 전송 코일(54)과 유도결합된 제2 에너지 전송 코일(56)은 회전조절부(18)에, 즉, 유지요소(20) 위에 있는 회전요소(22)에 배치되어 있다. 따라서, 디스플레이 장치(40)와 패널(42)을 작동시키는데 필요한 에너지는 디스플레이(12)를 통해서 유도방식으로 전송되어, 인간-기계 인터페이스(11)의 하우징(10)으로부터 회전조절부(18)로의 배선은 필요하지 않다.
회전조절부(18) 또는 회전요소(22)는 PCB(58) 상에 추가로 전자장치를 포함할 수 있다. 이 전자장치는 예를 들어 통신 인터페이스를 포함하고 제어할 수 있는데, 이 통신 인터페이스에 의해, 회전조절부(18)와 자동차 내의 대응하는 통신 인터페이스 사이에서 근거리통신을 통해 연결이 생성될 수 있다. 그러나, 두 개의 에너지 전송 코일(54, 56)은 제한적으로 데이터 통신을 위해 제공되는 것도 생각할 수 있다.
도 2는 하나의 제1 에너지 전송 코일(54) 만을 보여주고 있다. 대안으로, 디스플레이(12)의 뒷면에 또는 백라이트 유닛(17) 안쪽에, 이러한 제1 에너지 전송 코일을 몇 개 배열할 수 있다. 이러한 제1 에너지 전송 코일(54)을 디스플레이의 표면에 분포시킴으로써, 예를 들어 디스플레이(12)에 분리가능하게 설치될 수 있는 회전조절부(18)를 다른 위치에 놓으면, 디스플레이 장치(40)를 작동시키는 유도 에너지를 공급하는 것도 가능하다.
알려진 것처럼, 터치 작동 유닛(12)은 작동표면(14) 아래에 있는 센서 시스템을 포함하며, 센서 시스템은 예를 들어 용량성으로 감지하는 센서이다. 센서 시스템이 전송하는 신호는 센서 시스템을 제어하는 역할도 하는 제어 및 평가 유닛(28)에 공급된다.
아래에서, 회전 위치를 결정하기 위하여 또는 회전조절부(18)의 누름 기능을 검출하기 위하여, 회전조절부에 대하여 디스플레이(12)의 터치 센서 시스템을 어떻게 사용할 수 있는지를 설명하도록 한다. 이는 몇몇 실시예를 이용하여 설명하도록 하며, 회전조절부(18)의 전기/전자 요소에 대한 에너지 공급이 유도성이어서 무선으로 이루어지는 모든 실시에에 적용될 수 있다. 이 시점에서, 회전조절부(18)에 조립된 자신의 센서 시스템(도시 안됨)으로 회전조절부(18)의 회전위치를 정하는 것도 수행할 수 있고, 데이터가 회전위치를 경유하여 전송되고 선택적으로는 누름 기능에 의해 특정되는 데이터가 에너지 전송 코일(55, 56)을 경유하여 또는 또 다른 무선 인터페이스를 경유하여 무선으로 전송되는 것을 언급하고자 한다.
회전조절부(18)는 예를 들어 세그먼트로 마련된 회전요소(22)의 바닥측에 하나 이상의 회전위치 검출요소(30)를 포함한다. 도 2에 기초하여 설명한 애플리케이션의 경우, 회전요소(22)는 이러한 회전위치 검출요소(30)를 두 개 갖는다.
두 개의 회전위치 검출요소(30)는 회전요소(22)가 회전할 때 작동표면(14) 상에서 원형 경로의 길이방향으로 움직인다. 두 개의 회전위치 검출요소(30)의 위치는 각각 센서 시스템에 의해 검출될 수 있다. 회전요소(22)의 바닥측 상에서 (도 3 참조) 회전위치 검출요소(30)들 사이의 영역(32)은 센서 시스템에 의해 감지될 수 없다. 만일 예를 들어 센서 시스템이 용량성으로 작동하면, 센서 시스템에 의해 감지되는 잠재적인 변위에 대해 작동자의 자기-정전용량(self capacitance)을 사용하기 위해, 적어도 회전요소(22)의 표면 및 회전위치 검출요소(30)의 표면은 전기적으로 전도성을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라, 터치 작동유닛(12)의 센서 시스템에 의해, 회전조절부(18)의 현재 회전 위치를 감지하고 검출할 수 있다. 회전위치 검출요소(30)가 작동표면(14) 상에서 또는 작동표면 위의 매우 가까운 곳에서 움직이는 실시예를 도 2에서 볼 수 있다. 또한, 저항 또는 광학 터치센서에 흔히 있듯이, 예를 들어 국부적으로 가역적으로 변형가능한 작동표면(14)의 경우, 회전위치 검출요소(30)가 압력에 의해 작동표면(14)과 접하는 것을 이해할 수 있다.
작동 기능 또는 작동 매개변수를 입력하는 순간에 회전요소(22)의 현재 회전위치를 검출하기 위한 접근방법이 여러가지가 있다. 예를 들어 생각할 수 있는 것은, 검출된 회전조절부(18)의 정지상태가 소정의 비교적 짧은 최소시간에 대하여 감지되면, 이것이 의미하는 바가, 회전조절부(18)의 조절이 완료되었고 조절과 관련된 작동 매개변수 또는 작동 기능이 이제 입력될 것이라고 평가할 수 있다. 예를 들어, 작동 입력을 받는 것은, 햅틱 피드백에 의해 확인할 수 있다. 터치 작동유닛(12)에서는 특히 촉각 피드백으로 일반적으로 알려져 있다. 촉각 피드백 대신에 또는 촉각 피드백에 더하여, 청각 또는 광학적 피드백도 제공할 수 있다. 대응하는 장치와 메커니즘을 공지의 터치 작동유닛(12)을 위해 이용할 수 있다.
그러나, 작동하는 사람이 입력하고 싶다는 것을, 즉 회전위치에 대응하는 입력을 하고 싶다는 것을 신호로 알리기 위해, 특정 위치에서 회전조절부(18)를 아래로 누르다면, 훨씬 더 직관적이다. 도 3 및 도 4는 이러한 회전조절부(18')의 대응하는 실시예를 단면으로 보여준다. 도 3 및 도 4의 개별 요소들이 도 2의 요소에 대응하는 경우, 같은 도면부호를 갖는다.
예를 들어, 도 4 및 도 5에 따른 터치 작동유닛(12)은 용량성으로 작동한다.
회전조절부(18')가 눌러지지 않은 상태에 있는 경우, 회전요소(22)와 회전위치 검출요소(30)는, 눌러진 상태와 비교하여, 작동표면(14)에 대하여 더 먼 거리를 포함한다(도 4 및 도 5를 비교하여 참조). 센서 시스템은 이제 커패시턴스의 영향력을 사용하여, 회전위치 검출요소(30)가 작동표면(14) 상에 직접 위치하는지 여부(도 5 참고)를 또는 작동표면에서 살짝 떨어져 있는지 여부(도 4 참고)를 검출한다. 이는 평가유닛(28)에서, 사용자가 회전요소(22)를 눌러서 회전위치에 대응하는 입력을 했거나 또는 안했다는 것을 검출하기 위해 사용된다.
도 6 및 도 7에서, 회전조절부(18")가 눌러진 실시예를 추가로 설명하고 있는데, 이 경우, 도 2 내지 도 5의 요소에 기능적으로나 구조적으로 대응하는 경우, 도면에 도시된 각각의 요소들은 동일한 도면부호를 갖는 것으로 적용할 수 있다.
도 6 및 도 7에 따른 회전조절부(18")의 실시예가 갖는 특징은, 누름 기능 및 그에 따라 회전요소(22)를 눌러서 의도된 입력을 확인하는 것을, 회전요소(22)의 하부측의 회전위치 검출요소(30)와 같이, 예들 들어 중앙에 위치하는 누름 검출요소(34)의 검출을 통해서, 수행하는 것이다. 회전조절부(18")를 아래로 눌렀을 경우와 같이(도 7 참조), 센서 시스템이 압력검출요소(34)가 작동표면(14)로 접근하는 것 또는 접촉하는 것에 반응하면, 이는 회전요소(22)의 회전위치에 대응하는 작동입력 또는 기능이 이루어지는 것을 나타내는 것이다.
도 8 및 도 9는 작동요소유닛(19')이 회전조절부 대신에 작동 키(60)를 포함할 수도 있다는 것을 보여준다. 이 경우, 작동 키(60)에 설치된 디스플레이(40)에, 본 발명의 주제인 유도성으로 전송되는 전기 에너지가 공급되는 것도 적용할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(12)의 터치 센서 시스템을 경유하여 키가 작동된다. (예를 들어, 도 9의 좌측에 도시된 것처럼 작동 키가 눌러진 것을 참조)
10 하우징
11 인간-기계 인터페이스
12 디스플레이
12' 디스플레이
13 터치패널
14 작동표면
15 디스플레이 생성층(예들 들어 LCD)
16 터치필드
17 백라이트 유닛
18 회전조절부
18' 회전조절부
18'' 회전조절부
19 작동요소유닛
19' 작동요소유닛
20 유지요소
22 회전요소
24 작동표면에 유지요소를 결합
28 평가유닛
30 회전 위치검출 요소
32 회전 위치검출 요소의 외부 또는 사이의 회전요소의 하부측 영역
34 누름검출요소
40 디스플레이장치
42 디스플레이장치의 터치패널
44 디스플레이장치의 LCD 패널
46 디스플레이장치의 백라이트 유닛
48 회전조절부의 제어 및 평가 유닛
50 에너지공급유닛
52 제어유닛
54 제1 에너지 전송 코일
56 제2 에너지 전송 코일
58 피씨비(PCB)
60 작동 키

Claims (11)

  1. 자동차 요소용 작동장치, 특히 자동차용 인간-기계 인터페이스(HMI)에 있어서,
    - 특히 디스플레이 표면을 갖는 전방면과 전방면의 반대편에 있는 후방면을 포함하는 전방벽을 갖는 하우징(10)과,
    - 수동식으로 자동차 요소의 작동 기능을 개시 및/또는 수동식으로 자동차 요소의 작동 기능의 매개변수를 조정하도록, 상기 하우징(10)의 전방벽에 및/또는 전방벽의 앞에 위치 및/또는 위치될 수 있는 작동요소유닛(19, 19')을 포함하고,
    - 상기 작동요소유닛(19, 19')은 하나 이상의 작동요소(18, 60), 전기 소모부, 상기 전기 소모부에 할당된 평가 및 제어 유닛(48), 및 에너지공급유닛(50)을 포함하고,
    - 상기 작동요소유닛(19, 19')의 에너지공급유닛(50)에 전기 에너지를 공급하기 위해, 하나 이상의 제1 코일(54)이 상기 전방벽의 후방면을 향하도록 배치되고, 상기 하나 이상의 제1 코일(54)에 유도결합되고 상기 에너지공급유닛(50)에 연결된 하나 이상의 제2 코일(56)이 상기 작동요소유닛(19, 19') 내에 및/또는 상기 작동요소유닛 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동요소유닛(19, 19')의 외부에 그리고 특히 상기 하우징(10) 상에 및/또는 상기 하우징 내에 배치된 신호 및 데이터 처리 유닛 또는 상기 작동요소유닛(19, 19')의 외부에 그리고 특히 상기 하우징(10) 상에 및/또는 상기 하우징 내에 배치된 통신 인터페이스와, 상기 작동요소의 상기 제어 및 평가 유닛(48)과의 사이에서, 단방향 또는 양방향 무선 데이터 통신이 이루어지도록, 상기 하나 이상의 제1 코일(54), 또는 상기 하나 이상의 제1 코일(54) 및 하나 이상의 제2 코일(56), 또는 상기 하나 이상의 제2 코일(56)이 더 제공되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징(10)에 및/또는 상기 하우징 안에 배치된 통신 인터페이스와 상기 작동요소유닛(19, 19')와의 사이에 무선 데이터 통신 링크를 선택적으로 더 포함하고, 상기 무선 데이터 통신 링크는 두 개의 코일을 포함하고 두 코일 중 하나는 상기 작동요소유닛(19, 19')에 배치되어 있고 두 코일 중 나머지 하나는 상기 작동요소유닛(19, 19')의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 작동요소유닛(19, 19')의 외부 및 상기 하우징(10)의 외부에 있는 통신 인터페이스와 무선 통신을 하도록, 상기 작동요소유닛(19, 19')은 근거리신호전송 인터페이스를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동요소유닛(19, 19')은 하나 이상의 작동키(60), 바람직하게는 다수의 작동키(60)를 갖는 작동키 바 또는 작동키 필드, 및/또는 회전조절부(18, 18', 18"), 특히 누름 및 회전 기능, 및/또는 전기 또는 전자 소모부로서 데이터 입력용 터치패드, 및/또는 디스플레이 요소 또는 디스플레이 장치(40), 및/또는 터치스크린을 갖는 회전조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10)의 전방면은 디스플레이(12, 12')를 포함하고, 상기 작동요소유닛(19, 19')은 상기 디스플레이(12, 12') 상에 및/또는 상기 디스플레이의 전방에 위치되어 있거나 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징(10)의 디스플레이(12, 12')는 디스플레이(12, 12')의 후방과 마주하는 발광면을 갖는 백라이트 유닛(17)을 포함하고,
    하나 이상의 제1 코일(54)은 상기 백라이트 유닛(17) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이(12, 12')는 터치스크린으로 구성되고, 용량성 및/또는 저항성 및/또는 광학 터치 패널(13)을 포함하고, 상기 작동요소유닛(19, 19')은 터치패널(13)의 전방 및/또는 터치패널 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동요소유닛(19, 19')은 작동요소유닛(19, 19') 내에 힘-피드백 기능 또는 힘-감지/힘-피드백 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이(12, 12')의 터치 패널(13)에 의해 상기 작동요소유닛(19, 19')의 수동 조작이 감지될 수 있는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동요소유닛(19, 19')은 고정되거나 가역적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
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