KR20200010002A - 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더에 관한 것으로, 휴대 단말(500) 또는 컵이 거치되는 수용 공간(101,102)이 형성된 하우징(100)과 하우징(100)에 회전 가능하게 결합되고 수용 공간(101,102)에 배치되며, 수용 공간(101,102)에서 휴대 단말 거치대 각도를 유지하여 휴대 단말(500)을 거치할 수 있고 충전하는 충전 상태가 될 수 있으며 수용 공간(101,102)에 컵이 수용시 컵에 의해 또는 누르는 힘에 의해 일단이 밀려 회전되면서 컵 홀더 상태로 전환되는 무선 전력 전송 패드(200)를 포함한다. 본 발명은 무선 전력 전송 패드의 위치를 가변하여 휴대 단말의 무선 충전을 지원하면서 컵의 수용을 위한 공간이 확보되고 컵의 가열 기능이 지원되는 이점이 있다.

Description

무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더{CUP HOLDER HAVING WIRELESS POWER TRANSMISSION MODULE}
본 발명은 차량용 컵 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말을 충전하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더에 관한 것이다.
최근 내장형 배터리가 적용된 휴대 단말의 보급이 증가함에 따라 차량 내에서 휴대 단말을 충전하기 위한 다양한 형태의 충전기가 판매되고 있다.
일반적으로, 차량은 충전 케이블을 연결하는 USB 포트를 제공하고, 휴대 단말은 충전 케이블을 통해 USB 포트와 연결되어 배터리를 충전한다.
하지만, 충전 케이블을 이용한 충전 구조는 충전 케이블을 탈착으로 인해 휴대 단말의 충전 포트가 마모되거나, 충전 포트에 이물질이 유입되는 등으로 원인으로 인해 충전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
최근에는 충전 케이블을 이용한 충전 구조의 문제점을 해결하기 위해서 무선 전력 전송을 통해 휴대 단말의 배터리를 무선 충전하는 기술이 개발되었다.
차량의 경우 컵 형태로 형성되어 컵 홀더에 삽입되는 형식의 무선 충전 장치가 개발되었으나, 컵 형태의 무선 충전 장치가 컵 홀더에 삽입되는 구조이기 때문에 실제 컵을 거치할 수 있는 공간이 부족해지는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1698293호(명칭: 차량용 무선충전 장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 무선 전력 전송 패드의 위치를 가변하여 휴대 단말의 무선 충전을 지원하면서 컵의 수용을 위한 공간을 확보하도록 한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 컵 또는 텀블러의 수용시 전력 전송을 통해 가열 기능을 갖도록 한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 휴대 단말 또는 컵이 거치되는 수용 공간이 형성된 하우징과 하우징에 회전 가능하게 설치되고 수용 공간에 배치되며, 수용 공간에서 하우징의 바닥면 또는 측면벽과 설정 각도를 유지하여 휴대 단말을 거치할 수 있고 충전할 수 있는 충전 상태가 되고, 수용 공간에 수용되는 컵에 의해 또는 누르는 힘에 의해 일단이 밀려 회전되면서 컵 홀더 상태로 전환되는 무선 전력 전송 패드를 포함한다.
무선 전력 전송 패드는 제1 무선 전력 전송 코일이 내장된 패드 몸체를 포함할 수 있다.
무선 전력 전송 패드는 패드 몸체의 일측면 및 반대되는 타측면에서 돌출되어 무선 전력 전송 패드의 회전축을 형성하는 제1 가이드 돌기 및 제2 가이드 돌기를 포함할 수 있다.
충전 상태에서 무선 전력 전송 패드가 하우징의 바닥면 또는 측면벽과 설정 각도를 유지하도록 하는 유지수단을 포함할 수 있다.
유지수단은 제1 가이드 돌기에 결합되어 무선 전력 전송 패드가 측면벽과 멀어지는 방향으로 회전되도록 제1 가이드 돌기에 탄성력을 제공하는 토션 스프링을 포함할 수 있다.
유지수단은 제1 가이드 돌기에 형성되는 이링 홈에 끼워져 토션 스프링의 분리를 방지하고 제1 가이드 돌기의 회전 범위를 제한하는 이링(E-Ring)을 더 포함할 수 있다.
충전 상태에서 컵 홀더 상태로 전환시 무선 전력 전송 패드의 회전을 구속하고 컵 홀더 상태에서 충전 상태로 전환시 무선 전력 전송 패드의 회전 구속을 해제하는 구속수단을 포함할 수 있다.
구속수단은 상부에서 누름에 의해 컵 홀더 상태에서 충전 상태로 전환시키는 푸시 버튼을 포함할 수 있다.
또는 구속수단은 하우징에 배치되며 홀이 형성된 푸시 버튼과 푸시 버튼의 홀에 삽입 배치되는 제2 가이드 돌기의 외주에 형성되며 충전 상태 및 컵 홀더 상태에서 홀의 바닥면과 밀착되고 푸시 버튼을 누른 상태에서 홀의 바닥면과 밀착된 상태가 해제되는 둘 이상의 디컷면을 포함할 수 있다.
또는 구속수단은 하우징에 배치되며 홀이 형성된 푸시 버튼과 푸시 버튼의 하부에 배치되어 푸시 버튼을 상부로 밀어 올리는 탄성력을 제공하는 텐션 스프링과 푸시 버튼의 홀에 삽입 배치되는 제2 가이드 돌기의 외주에 형성되며 충전 상태 및 컵 홀더 상태에서 홀의 바닥면과 밀착되고 푸시 버튼을 누른 상태에서 홀의 바닥면과 밀착된 상태가 해제되는 둘 이상의 디컷면을 포함할 수 있다.
무선 전력 전송 패드는 하우징에 복수 개가 설치되며, 복수 개의 무선 전력 전송 패드는 하우징의 측면 중 일측 방향에 나란히 배치될 수 있다.
또는 무선 전력 전송 패드는 상기 하우징에 복수 개가 설치되며, 하나의 무선 전력 전송 패드는 하우징의 측면 중 일측면에 배치되고 다른 하나의 무선 전력 전송 패드는 반대되는 타측면에 배치될 수 있다.
무선 전력 전송 패드에 제1 무선 전력 전송 코일이 내장되고, 수용 공간의 바닥면에 제2 무선 전력 전송 코일이 내장될 수 있다.
하우징의 외부에 배치되고 제1 무선 전력 전송 코일 및 제2 무선 전력 전송 코일로의 전원 공급을 제어하는 회로 모듈을 포함할 수 있다.
회로 모듈은 제1 무선 전력 전송 코일과 제2 무선 전력 전송 코일에서 무선 전력 수신 코일이 인식되는 쪽으로 전원을 공급할 수 있다.
제1 무선 전력 전송 코일을 회로 모듈과 연결하는 전선을 포함할 수 있다.
전선은 무선 전력 전송 패드의 제2 가이드 돌기에 형성한 통공을 통해 하우징의 후면으로 인출될 수 있다.
제2 무선 전력 전송 코일이 내장된 수용 공간의 바닥면에 제2 무선 전력 전송 코일로부터 전원을 공급받아 내용물을 가열할 수 있는 컵이 수용될 수 있다.
본 발명은 무선 전력 전송 패드를 컵 홀더에 회전 가능하게 연결하여 컵 홀더에 삽입되는 물체에 따라 무선 전력 전송 패드의 위치를 가변함으로써, 컵 홀더를 통해 휴대 단말의 무선 충전을 지원하면서 컵 또는 텀블러 등의 거치 공간을 확보할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명은 무선 전력 전송 패드를 손으로 직접 누르거나 수용 공간에 텀블러 또는 컵 등을 수용하는 과정에서 무선 전력 전송 패드가 밀려 회전됨으로써 무선 전력 전송 패드가 하우징의 바닥면과 직각이 되게 접히고, 무선 전력 전송 패드가 바닥면과 직각이 되게 접힌 상태에서 푸시 버튼을 누르면 무선 전력 전송 패드가 회전하면서 하우징의 바닥면과 예각을 이루게 되어 휴대 단말을 거치하기 편리한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 컵 홀더에 휴대 단말 또는 무선 전력 전송 코일로부터 전원을 공급받아 내용물을 가열할 수 있는 텀블러를 거치하기만 하면 무선 전력 전송 코일이 이를 인식하여 충전 모드 또는 전력 공급 모드로 진입되고 휴대 단말이 충전과 텀블러 가열을 수행하므로 사용이 편리한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 물 쏟음 등에 대하여 방수, 방적 기능을 가지므로 작동 신뢰성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더를 보인 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 패드를 보인 정면도.
도 4는 도 3의 좌측면도 및 우측면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 패드가 수용 공간에 설치된 상태를 설명하기 위한 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 패드가 수용 공간에 설치되어 바닥면과 예각을 이루는 상태를 설명하기 위한 도면.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 패드가 수용 공간에 설치되어 바닥면과 직각을 이루는 상태 및 바닥면과 직각을 이루는 상태에서 예각을 이루는 상태로 전환되는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 제1 무선 전력 전송 코일과 제2 무선 전력 전송 코일이 배치된 구조를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 제1 무선 전력 전송 코일, 제2 무선 전력 전송 코일 및 회로 모듈을 보인 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더에 휴대 단말과 컵이 수용된 상태를 보인 평면도.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더에 휴대 단말과 컵이 수용된 상태를 보인 정면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 무선 히팅 텀블러를 보인 사시도.
도 14는 도 13의 분해 사시도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더를 보인 평면도.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더(이하, 컵 홀더)(10)는 하우징(100), 무선 전력 전송 패드(200)를 포함한다.
하우징(100)은 휴대 단말, 컵 등이 수용되는 수용 공간(101,102)을 포함한다. 컵은 일반적인 컵 뿐 아니라 텀블러 등 액체를 담을 수 있는 용기를 모두 포함한다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 하우징(100)은 상부로 개구되는 수용 공간(101,102)이 형성된 메인 하우징(100a)과 메인 하우징(100a)이 안착되어 지지되는 바텀 하우징(100b)과 메인 하우징(100a)의 상부에 결합되어 메인 하우징(100a)의 수용 공간(101,102)을 개구하면서 외관을 형성하는 커버 하우징(100c)을 포함한다. 하우징(100)은 메인 하우징(100a), 바텀 하우징(100b) 및 상부 하우징(100c)의 조립체로 구성하여 무선 전력 전송 패드(200)를 하우징(100)에 설치하기 용이하도록 한다.
수용 공간(101,102)은 무선 충전을 위해 휴대 단말이 거치되거나 보관을 위해 컵 등의 물체가 거치되는 공간이다. 컵 홀더(10)는 하나 이상의 수용 공간(101,102)을 가질 수 있다. 실시예에서 컵 홀더(10)는 두 개의 수용 공간(101,102)을 가지는 것으로 도시하였다.
무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)에 회전 가능하게 설치된다. 무선 전력 전송 패드(200)는 메인 하우징(100a)의 수용 공간(101,102)에 배치되며 수용 공간(101,102)에 휴대 단말이 수용시 하우징(100)의 바닥면 또는 측면벽과 설정 각도를 유지하여 휴대 단말을 거치하고 충전할 수 있는 충전 상태가 된다. 또한, 무선 전력 전송 패드(200)는 수용 공간(101,102)에 컵이 수용시 컵에 의해 또는 누르는 힘에 의해 일단이 밀려 회전되면서 컵 홀더 상태로 전환될 수 있다.
무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)에 복수 개가 설치될 수 있다.
실시예는 무선 전력 전송 패드(200)는 수용 공간(101,102)에 각각 하나 씩 한 쌍의 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)에 설치되는 것으로 도시하였다. 한 쌍의 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 측면들 중 조수석 방향에 위치한 타측면에 나란히 배치된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 서로 다른 방향에 배치될 수도 있다.
일례로, 하나의 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 측면 중 운전석 방향에 위치한 일측면에 배치되고 다른 하나의 무선 전력 전송 패드(200)는 조수석 방향에 위치한 타측면에 배치될 수 있다.
무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 수용 공간(101,102) 내에서 회전 가능하다. 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 수용 공간(101,102)에 수용된 휴대 단말을 거치하고 충전한다.
도 3에 도시된 바에 의하면, 무선 전력 전송 패드(200)는 패드 몸체(210), 제1 가이드 돌기(220) 및 제2 가이드 돌기(230)를 포함한다.
패드 몸체(210)는 소정의 두께를 갖는 육면체 형상으로 되며 제1 무선 전력 전송 코일(250)이 내징된다. 제1 무선 전력 전송 코일(250)은 패드 몸체(210)에 거치된 휴대 단말을 무선 충전하기 위한 것이다. 제1 무선 전력 전송 코일(250)은 무선 전력 전송 패드(200)가 충전 상태로 변경되거나, 전면에 휴대 단말(500)이 배치된 경우 무선 전력을 전송한다.
패드 몸체(210)의 전면은 차량의 진동을 흡수할 수 있도록 고무 재질의 진동흡수부재로 될 수 있다. 진동흡수부재는 휴대 단말과의 밀착력을 높여 휴대 단말을 안정적으로 거치하기 위한 요철이 형성될 수 있다.
제1 가이드 돌기(220) 및 제2 가이드 돌기(230)는 패드 몸체(210)의 일측면 및 반대되는 타측면에서 돌출 형성되어 무선 전력 전송 패드(200)의 회전축을 형성한다. 제1 가이드 돌기(220) 및 제2 가이드 돌기(230)는 원통 형상으로 형성되며 무선 전력 전송 패드(200)의 일측면에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다.
무선 전력 전송 패드(200)는 제1 가이드 돌기(220) 및 제2 가이드 돌기(230)가 하우징(100)에 구비된 홀(도 2의 도면 부호 105)에 삽입되고 홀을 중심으로 전후방으로 회전할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 가이드 돌기(220)는 외주에 이링 홈(221)이 형성되며 외주 일측에는 요입된 걸림 홈(222)이 형성된다. 제2 가이드 돌기(230)는 하나 이상의 디컷(D-Cut)면(231,232)이 형성된다. 디컷면은 원통형 외주의 일부를 절단하여 평평하게 형성한 면을 의미한다.
제1 가이드 돌기(220)에 형성된 이링 홈(221), 걸림 홈(222) 및 제2 가이드 돌기(230)에 형성된 디컷면(231,232)은 무선 전력 전송 패드(200)의 충전 상태 유지 및 컵 홀더 상태로의 전환을 위한 구성이다.
실시예에서 한 쌍의 무선 전력 전송 패드(200)는 이링 홈(221) 및 걸림 홈(222)이 형성된 제1 가이드 돌기(220)가 하우징(100)의 측면벽에 구비한 홀(105)에 삽입되고 디컷면(231,232)이 형성된 제2 가이드 돌기(230)가 하우징(100)의 중앙 기둥 프레임(도 6의 도면 부호 106)에 형성한 홀(도 7의 도면 부호 107)에 각각 삽입되어 각 수용 공간(101,102)에 배치된다.
무선 전력 전송 패드(200)는 충전 상태 또는 충전 상태에서 컵 홀더 상태 또는 컵 홀더 상태에서 충전 상태로 전환 가능하다. 무선 전력 전송 패드(200)는 충전 상태에서 휴대 단말 거치 및 휴대 단말의 충전이 수행된다. 무선 전력 전송 패드(200)는 수용 공간(101,102)에 컵을 수용시 컵 홀더 상태로 전환될 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 패드(200)는 누르는 힘에 의해 또는 푸시 버튼(280)을 누름에 의해 컵 홀더 상태에서 충전 상태로 전환될 수 있다.
도 5에 도시된 바에 의히면, 무선 전력 전송 패드(200)는 충전 상태에서 유지수단에 의해 하우징(100)의 바닥면 또는 측면벽과 설정 각도를 유지한다. 설정 각도는 수용 공간(101,102)에 수용된 휴대 단말의 화면을 운전자가 확인하기 용이하도록 한다.
유지수단은 제1 가이드 돌기(220)에 결합되는 토션 스프링(260)과 이링(E-Ring)(270)을 포함한다. 토션 스프링(260)은 제1 가이드 돌기(220)에 결합되어 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 측면벽과 멀어지는 방향으로 회전되도록 제1 가이드 돌기(220)에 탄성력을 제공한다. 토션 스프링(260)은 일단이 제1 가이드 돌기(220)의 걸림 홈(222)에 끼워지고 반대되는 타단이 하우징(100)에 지지되어 제1 가이드 돌기(220)에 탄성력을 제공한다. 이링(270)은 제1 가이드 돌기(220)에 형성되는 이링 홈(221)에 끼워져 토션 스프링(260)의 분리를 방지하고 제1 가이드 돌기(220)의 회전 범위를 제한한다.
일례로, 도 6에 도시된 바에 의하면 무선 전력 전송 패드(200)는 휴대 단말의 충전시 하우징(100)에 형성한 홀(105,107)을 중심으로 제1 및 제2 가이드 돌기(220,230)가 회전하여 하우징(100)의 바닥면과 예각(θ1, 예를 들면, 대략 55°정도)를 이루도록 배치된다. 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 예각을 이룬 상태에서 휴대 단말을 거치할 수 있고 무선 충전할 수 있다.
도 7에 도시된 바에 의하면, 컵 홀더(10)가 일반적인 컵 홀더로 사용될 때 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 바닥면과 직각(θ2, 수직)을 이루도록 배치된다.
무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 직각(θ2, 수직)을 이루도록 배치된 상태에서 무선 전력 전송 패드(200)는 구속수단에 의해 회전이 구속된다. 구속수단은 무선 전력 전송 패드(200)의 회전을 설정 각도에서 정지시킨다.
구속수단은 충전 상태에서 컵 홀더 상태로 전환시 무선 전력 전송 패드(200)의 회전을 구속하고 컵 홀더 상태에서 충전 상태로 전환시 무선 전력 전송 패드(200)의 회전 구속을 해제할 수 있다.
구속수단은 푸시 버튼(280), 텐션 스프링(290) 및 제2 가이드 돌기(230)에 형성된 디컷면(231,232)을 포함한다. 푸시 버튼(280)은 하우징(100)의 중앙 기둥 프레임(106)에 설치된다. 푸시 버튼(280)은 길이가 긴 육면체 형상이고 중앙에 홀(281)이 형성되며 하부에 상부로 요입된 지지홈(282)이 형성된다. 텐션 스프링(290)은 푸시 버튼(280)의 하부의 지지홈(282)에 결합되게 배치되어 푸시 버튼(280)을 상부로 밀어 올리는 탄성력을 제공한다.
제2 가이드 돌기(230)는 하우징(100)의 기둥 프레임(106)에 형성된 홀(107)을 통해 푸시 버튼(280)의 홀(281)에 삽입 배치된다. 디컷면(231,232)은 제2 가이드 돌기(230)에 형성되어 충전 상태 및 컵 홀더 상태에서 홀(281)의 바닥면과 대면 배치된다. 푸시 버튼(280)의 홀(281)의 바닥면은 평평한 면을 형성하여 디컷면(231,232) 중 하나와 선택적으로 밀착된다. 여기서, 푸시 버튼(280)의 홀(281)의 바닥면은 두께 방향으로 내측 부분에 형성될 수 있다.
디컷면(231,232)은 제2 가이드 돌기(230)의 외경에 다수의 각이 형성되고 제2 가이드 돌기(230)의 외경에 형성된 다수의 각 중 어느 하나의 각이 홀(281)의 바닥면에 밀착된다. 이때 텐션 스프링(290)이 푸시 버튼(280)을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공하여 디컷면(231,232)을 형성하는 다수의 각 중 하나의 각이 홀(281)의 바닥면과 밀착될 수 있다. 실시예에서 다수의 각은 2개의 각이다. 다수의 각은 무선 전력 전송 패드(200)의 각도를 단계적으로 조절할 수도 있다.
도시하지는 않았지만, 푸시 버튼(280)은 하우징(100)의 기둥 프레임(106)의 내부에 일측이 일정 행정 이동 가능하게 걸어져 일부만 하우징(100)의 상부로 돌출된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 푸시 버튼(280)을 누르면 홀(281)의 바닥면이 디컷면(231)과 밀착된 상태가 해제되어 제2 가이드 돌기(230)가 화살표 방향으로 회전된다. 이때, 제1 가이드 돌기(220)에 결합된 토션 스프링(260)과 이링(270)이 제1 가이드 돌기(220)에 화살표 방향으로 회전하는 탄성력을 가하고 있어 제2 가이드 돌기(230)의 회전을 구속하는 힘이 해제되면 제1 가이드 돌기(220)가 회전하는 힘에 의해 제2 가이드 돌기(230)가 화살표 방향으로 회전된다.
제2 가이드 돌기(230)는 하우징(100)의 기둥 프레임(106)에 형성된 홀(107)을 통해 푸시 버튼(280)의 홀(281)에 삽입되므로 푸시 버튼(280)의 홀(281)의 바닥면과 디컷면(231,232)이 밀착되지 않은 상태에서는 하우징(100)의 기둥 프레임(106)에 형성된 홀(107)에서 자유롭게 회전 가능하다.
실시예에서 제2 가이드 돌기(230)는 디컷면(231,232)이 푸시 버튼(280)의 홀의 바닥면과 밀착되면 반대되는 상부측은 하우징(100)의 기둥 프레임(106)에 형성된 홀(107)에 밀착되어 회전이 방지된다. 하우징(100)의 기둥 프레임(106)에 형성된 홀(107)은 제2 가이드 돌기(230)가 회전 가능한 원형 홀이고, 푸시 버튼(280)의 홀(281)은 바닥면은 평면이고 상부는 긴 장공 형태를 갖는다.
도 7의 상태에서 제2 가이드 돌기(230)는 텐션 스프링(290)이 푸시 버튼(280)을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공함에 의해 하나의 디컷면(231)이 홀(281)의 바닥면과 밀착된 상태가 유지된다. 이는 컵 홀더(10)가 일반적인 컵 홀더로 사용될 때 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 직각(θ2, 수직)을 이룬 상태를 고정한다.
이 상태에서 푸시 버튼(280)을 누르면 푸시 버튼(280)이 텐션 스프링(290)을누르면서 하방으로 이동하고 제2 가이드 돌기(230)의 디컷면(231)이 홀(281)의 바닥면과 밀착된 상태가 해제된다. 그에 따라 제2 가이드 돌기(230)가 화살표 방향으로 회전한다. 이때, 제1 가이드 돌기(220)에 결합된 이링(270)이 제1 및 제2 가이드 돌기(220,230)의 회전 범위를 제한하므로 제1 및 제2 가이드 돌기(220, 230)는 하우징(100)의 바닥면과 예각을 이루도록 회전한다.
제2 가이드 돌기(230)가 화살표 방향으로 회전하여 하우징(100)의 바닥면과 예각(θ1)을 이룬 상태에서 푸시 버튼(280)을 누른 힘을 제거하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 가이드 돌기(230)는 다른 디컷면(232)이 푸시 버튼(280)의 홀(281)의 바닥면과 밀착된 상태가 유지되고 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 예각(θ1)을 이룬 상태가 유지된다.
이와 같이, 무선 전력 전송 패드(200)는 수용 공간(101,102)에 컵이 수용시 컵에 의해 일단이 밀려 회전되면서 컵 홀더 상태로 전환될 수 있다. 컵 홀더 상태는 제2 가이드 돌기(230)의 디컷면(231,232)과 푸시 버튼(280)의 홀(281)의 바닥면이 밀착되어 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 직각(θ2, 수직)을 이룬 상태가 고정된다. 그리고 컵 홀더 상태에서 푸시 버튼(280)을 누르는 것에서 제1 및 제2 가이드 돌기(230)가 회전되고 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 예각(θ1)을 이루는 충전 상태가 된다.
도 9에 도시된 바에 의하면, 컵 홀더(10)는 하우징(100)의 수용 공간(101,102)의 바닥면에 제2 무선 전력 전송 코일(350)이 포함된다. 제2 무선 전력 전송 코일(350)은 무선 전력 전송 패드 형태로 제작되어 수용 공간(101,102)의 바닥면에 대응되는 하우징(100)의 저면에 부착될 수도 있고 수용 공간(101,102)의 바닥면에 내장하여 제작할 수도 있다.
제2 무선 전력 전송 코일(350)은 수용 공간(101,102)에 수용되는 컵의 가열을 위한 것이다. 수용 공간(101,102)에 제2 무선 전력 전송 코일(350)로 부터 전력을 공급받아 내용물을 가열하는 기능을 갖는 컵이 수용될 수 있다. 컵은 제2 무선 전력 전송 코일(350)로부터 전원을 공급받아 내용물을 가열하는 무선 히팅 텀블러일 수 있다. 무선 히팅 텀블러는 제2 무선 전력 전송 코일(350)로부터 전원을 공급받는 무선 전력 수신 코일을 구비한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 컵 홀더(10)는 제1 무선 전력 전송 코일(250) 및 제2 무선 전력 전송 코일(350)로의 전원 공급을 제어하는 회로 모듈(450)을 포함한다.
예를 들어, 제1 무선 전력 전송 코일(250) 및 제2 무선 전력 전송 코일(350)은 Tx 안테나이고 휴대 단말 및 무선 히팅 텀블러에 구비한 무선 전력 수신 코일은 Rx 안테나이다. Tx 안테나는 송신 안테나이고 Rx 안테나는 수신 안테나이므로 무선으로 전력을 공급할 수 있다. 제1 무선 전력 전송 코일(250)은 휴대 단말을 충전하고 제2 무선 전력 전송 코일(350)은 무선 히팅 텀블러에 전원을 공급하여 무선 히팅 텀블러를 가열할 수 있다.
제1 무선 전력 전송 코일(250) 및 제2 무선 전력 전송 코일(350)은 전선을 통해 회로 모듈(450)과 연결된다. 회로 모듈(450)은 제1 무선 전력 전송 코일(250)과 제2 무선 전력 전송 코일(350)에서 무선 전력 수신 코일이 인식되는 쪽으로 전원을 공급한다.
예컨데, 회로 모듈(450)은 수용 공간(101,102)에 무선 히팅 텀블러가 수용되면 무선 히팅 텀블러의 무선 전력 수신 코일을 제2 무선 전력 전송 코일(350)이 인식하므로 제2 무선 전력 전송 코일(350)로 전원을 공급하고, 수용 공간(101,102)에 휴대 단말이 거치되면 휴대 단말의 무선 전력 수신 코일을 제1 무선 전력 전송 코일(250)이 인식하므로 제1 무선 전력 전송 코일(250)로 전원을 공급한다.
회로 모듈(450)은 하우징(100)의 외부에 배치되고 회로 보호를 위해 별도의 케이스(도 2의 도면 부호 400) 내에 구비된다. 도시되지는 않았지만 케이스(400)에는 차량의 전원과 연결을 위한 전원 연결 단자가 구비될 수 있다.
회로 모듈(450)은 무선 전력 전송 패드(200)에 내장된 무선 전력 전송 코일(250)로의 전원 공급을 제어하는 제어 회로가 형성될 수 있다. 이때, 회로 모듈(450)은 컵 홀더와 분리 형성되어, 컵 홀더의 하부 또는 측면에 설치되거나, 차량 내부의 다른 위치에 설치될 수 있다.
실시예에서, 제1 무선 전력 전송 코일(250)과 연결되는 전선(L)은 제2 가이드 돌기(230)에 형성한 통공(도 4의 도면 부호 233)을 통해 하우징(100)의 기둥 프레임(103)으로 인출한 후 하우징(100)의 후면으로 인출하여 회로 모듈(450)과 연결된다. 그리고 제2 무선 전력 전송 코일(350)과 연결되는 전선(L)은 하우징(100)의 기둥 프레임(103)을 통해 하우징의 후면으로 인출하여 회로 모듈(450)과 연결된다. 또한 전선(L)은 실리콘 피복하여 방수, 방적의 기능을 갖도록 한다. 이는 회로와 전선이 컵 홀더의 내부로 노출되지 않도록 하여 컵 홀더가 물 쏟음 등에 대한 방수, 방적 기능을 갖도록 한다.
도 2를 참조하면, 제1 무선 전력 전송 코일(250)은 무선 전력 전송 패드(200)에 내장되고, 제2 무선 전력 전송 코일(350)은 수용 공간(101,102)의 바닥면에 내장되고, 회로 모듈(450)은 하우징(100)의 외부에 배치된 별도의 케이스(400)에 내장된다. 이는 컵의 내용물이 수용 공간에 쏟아지는 경우 내용물로 인해 회로가 손상되는 것을 방지한다. 추가로 메인 하우징(100a) 및 무선 전력 전송 패드(200)는 에폭시 등으로 방수 코팅을 수행하여 내용물(예:물)을 쏟음으로 인한 회로 손상을 방지한다.
도 11 및 도 12에 도시된 바에 의하면, 휴대 단말(H)이 수용되는 수용 공간(101)에 배치된 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 바닥면과 예각(θ1)을 이루는 충전 상태가 된다. 그리고 컵이 수용되는 수용 공간(102)에 배치된 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 바닥면과 직각(θ2, 수직)을 이룬 상태가 된다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 컵 홀더(10)는 무선 히팅 텀블러(600)가 수용될 수 있다. 무선 히팅 텀블러(600)는 컵 홀더(10)에 적용할 수 있도록 별도 제작된 것일 수 있다.
무선 히팅 텀블러(600)는 수용 공간의 바닥면 또는 원형으로 제작된 무선 전력 전송 패드(300)에 내장된 제2 무선 전력 전송 코일(350)로부터 전원을 공급받아 내용물을 가열하는 무선 히팅 텀블러이다.
무선 히팅 텀블러(600)는 본컵(610), 히터(620), 지지컵(630), 무선 전력 수신 코일(640), 제어 모듈(650) 및 단열재(660)를 포함하는 구성으로 된다.
본컵(610)은 물 등의 내용물이 담기는 컵이며, 히터(620)는 본컵(610)의 외주을 감싸도록 배치된다. 지지컵(630)은 히터(620)를 감싸도록 본컵(610)에 결합되며, 무선 전력 수신 코일(640)은 본컵(610)의 저면과 지지컵(630)의 바닥면 사이의 공간에 배치된다. 제어 모듈(650)은 무선 전력 수신 코일(640)로부터 전원을 공급받아 히터를 동작시킨다. 단열재(660)는 지지컵(630)에 구비되어 가열된 본컵(610)의 열 및 히터(620)의 열이 무선 전력 수신 코일(640)과 제어 모듈(650)로 전달되는 것을 차단한다.
원형으로 제작된 무선 전력 전송 패드(300)는 제2 무선 전력 전송 코일(350)을 내장하므로, 상면에 무선 히팅 텀블러(600)가 안착되면 무선 히팅 텀블러(600)의 무선 전력 수신 코일(640)을 인식한다. 제2 무선 전력 전송 코일(350)이 무선 히팅 텀블러(600)의 무선 전력 수신 코일(640)을 인식하면 회로 모듈(450)은 전선(L)을 통해 제2 무선 전력 전송 코일(350)에 전력을 공급한다. 제2 무선 전력 전송 코일(350)에 공급된 전력은 무선 전력 수신 코일(640)에 무선으로 공급되고 무선 전력 수신 코일(640)로부터 전력을 공급받은 제어 모듈(650)이 히터(620)를 동작시키게 되므로 본컵(610)이 가열될 수 있다. 본컵(610)의 가열 온도는 제어 모듈(650)에 의해 설정 온도 범위로 제어될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 무선 히팅 텀블러(600)는 히터(620)와 더불어 또는 별도로 본컵(610)의 외주를 둘러 냉매가 흐르는 냉각라인이 설치된 것일 수 있다. 이 경우 제어 모듈(650)은 냉매를 냉각시켜 본컵(610)의 내용물을 냉각시킬 수 있다. 냉각라인과 히터가 모두 구비된 텀블러인 경우 사용자가 기설정한 옵션에 따라 제어 모듈(650)은 냉각라인 또는 히터를 선택적으로 동작시킬 수 있다.
한편, 도 15에 도시된 바와 같이, 다른 실시예로 컵 홀더(10')는 하나의 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 측면 중 운전석 방향에 위치한 일측면에 배치되고 다른 하나의 무선 전력 전송 패드(200)는 조수석 방향에 위치한 타측면에 배치될 수 있다.
도 1의 실시예와 같이, 한 쌍의 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 측면들 중 조수석 방향에 위치한 타측면에 나란히 배치되면 운전자가 수용 공간(101,102)에 휴대 단말, 컵 등을 삽입하기 용이하다. 그리고 다른 실시예와 같이, 하나의 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 측면 중 운전석 방향에 위치한 일측면에 배치되고 다른 하나의 무선 전력 전송 패드(200)는 조수석 방향에 위치한 타측면에 배치되면 하나는 조수석 사용자가 사용하고 다른 하나는 운전석 사용자가 사용하기 용이하다. 즉, 무선 전력 전송 패드(200)가 양쪽 방향으로 배치된 경우 운전석과 조수석의 사용자가 모두 사용하기 편리하다.
다른 실시예의 경우, 각 무선 전력 전송 패드(200)에 대응되는 위치에 푸시 버튼(280)이 각각 구비되게 설계한다.
상술한, 컵 홀더(10,10')는 무선 전력 전송 패드(200)를 손으로 직접 누르거나 수용 공간(101,102)에 텀블러 또는 컵 등을 수용하는 과정에서 무선 전력 전송 패드(200)가 밀려 회전됨으로써 무선 전력 전송 패드(200)가 하우징(100)의 바닥면과 직각이 되게 접힌다. 그리고 무선 전력 전송 패드(200)가 바닥면과 직각이 되게 접힌 상태에서 푸시 버튼(280)을 누르면 무선 전력 전송 패드(200)가 회전하면서 하우징(100)의 바닥면과 예각을 이루게 되어 휴대 단말을 거치하고 충전할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 또 다른 실시예로 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징의 바닥면과 직각이 되게 접힌 상태를 유지하고 휴대 단말이 근접하면 하우징(100)의 바닥면과 예각을 이루는 방향으로 회전하여 펴지게 구성할 수 있다. 이 경우 휴대 단말을 수용 공간에서 인출하면 무선 전력 전송 패드(200)가 자동으로 접혀져 수용 공간에 컵, 텀블러 등을 수용하기 용이하다.
예컨데, 회로 모듈(450)이 무선 전력 전송 패드(200)의 회동을 제어하기 위한 구동 제어 회로를 포함할 수 있다.
구동 제어 회로는 근거리 통신(예를 들면, NFC)을 통해 수용 공간(101,102)으로 진입한 휴대 단말을 감지한다. 구동 제어 회로는 휴대 단말의 진입이 감지되면 무선 전력 전송 패드(200)를 충전 상태로 구동시킨다. 그에 따라, 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 바닥면과 예각을 이루도록 회동하여 충전 상태로 전환한다.
구동 제어 회로는 휴대 단말의 완충 여부 및 이탈 여부를 감지한다. 구동 제어 회로는 근거리 통신을 통해 휴대 단말의 완충 여부 및 이탈 여부를 감지한다. 구동 제어 회로는 휴대 단말의 완충 또는 이탈이 감지되면 무선 전력 전송 패드(200)를 컵 홀더 상태로 구동시킨다. 그에 따라, 무선 전력 전송 패드(200)는 하우징(100)의 바닥면과 직각을 이루도록 회동하여 컵 홀더 상태로 전환한다.
여기서, 구동 제어 회로는 휴대 단말과의 근거리 통신을 통해 진입, 완충 및 이탈을 감지하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 별도의 센서를 이용하여 휴대 단말의 진입, 완충 및 이탈을 감지할 수도 있다.
본 발명의 컵 홀더는 차량에 적용하는 것으로 설명하였으나 휴대 단말과 컵, 텀블러 등을 거치하는 용도로 사용하는 다양한 용도에 적용 가능하다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 컵 홀더 100: 하우징
100a: 메인 하우징 100b: 바텀 하우징
100c: 커버 하우징 101,102: 수용 공간
105, 107: 홀 106: 기둥 프레임
200: 무선 전력 전송 패드 210: 패드 몸체
220: 제1 가이드 돌기 230: 제2 가이드 돌기
231,232: 디컷면 233: 통공
250: 제1 무선 전력 전송 코일 260: 토션 스프링
270: 이링 280: 푸시 버튼
281: 홀 282: 지지홈
290: 텐션 스프링 300: 무선 전력 전송 패드
350: 제2 무선 전력 전송 코일 400: 케이스
450: 회로 모듈 500: 휴대 단말
600: 무선 히팅 텀블러(컵) 610: 본컵
620: 히터 630: 지지컵
640: 무선 전력 수신 코일 650: 제어 모듈
660: 단열재 L: 전선

Claims (18)

  1. 휴대 단말 또는 컵이 거치되는 수용 공간이 형성된 하우징; 및
    상기 하우징에 회전 가능하게 설치되고 상기 수용 공간에 배치되며, 상기 수용 공간에서 상기 하우징의 바닥면 또는 측면벽과 설정 각도를 유지하여 휴대 단말을 거치할 수 있고 충전할 수 있는 충전 상태가 되고, 상기 수용 공간에 수용되는 컵에 의해 또는 누르는 힘에 의해 일단이 밀려 회전되면서 컵 홀더 상태로 전환되는 무선 전력 전송 패드;
    를 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드는
    제1 무선 전력 전송 코일이 내장된 패드 몸체를 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드는
    패드 몸체;
    상기 패드 몸체의 일측면 및 반대되는 타측면에서 돌출되어 상기 무선 전력 전송 패드의 회전축을 형성하는 제1 가이드 돌기 및 제2 가이드 돌기;
    를 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  4. 제3 항에 있어서,
    충전 상태에서 상기 무선 전력 전송 패드가 하우징의 바닥면 또는 측면벽과 설정 각도를 유지하도록 하는 유지수단을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 유지수단은
    상기 제1 가이드 돌기에 결합되어 상기 무선 전력 전송 패드가 측면벽과 멀어지는 방향으로 회전되도록 상기 제1 가이드 돌기에 탄성력을 제공하는 토션 스프링을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 유지수단은
    상기 제1 가이드 돌기에 형성되는 이링 홈에 끼워져 상기 토션 스프링의 분리를 방지하고 상기 제1 가이드 돌기의 회전 범위를 제한하는 이링(E-Ring)을 더 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  7. 제3 항에 있어서,
    충전 상태에서 컵 홀더 상태로 전환시 상기 무선 전력 전송 패드의 회전을 구속하고 상기 컵 홀더 상태에서 상기 충전 상태로 전환시 상기 무선 전력 전송 패드의 회전 구속을 해제하는 구속수단을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 구속수단은
    누름에 의해 상기 컵 홀더 상태에서 상기 충전 상태로 전환시키는 푸시 버튼을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 구속수단은
    상기 하우징에 배치되며 홀이 형성된 푸시 버튼; 및
    상기 푸시 버튼의 홀에 삽입 배치되는 제2 가이드 돌기의 외주에 형성되며 충전 상태 및 컵 홀더 상태에서 상기 홀의 바닥면과 밀착되고 상기 푸시 버튼을 누른 상태에서 상기 홀의 바닥면과 밀착된 상태가 해제되는 둘 이상의 디컷면;
    을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 구속수단은
    상기 하우징에 배치되며 홀이 형성된 푸시 버튼;
    상기 푸시 버튼의 하부에 배치되어 푸시 버튼을 상부로 밀어 올리는 탄성력을 제공하는 텐션 스프링; 및
    상기 푸시 버튼의 홀에 삽입 배치되는 제2 가이드 돌기의 외주에 형성되며 충전 상태 및 컵 홀더 상태에서 상기 홀의 바닥면과 밀착되고 상기 푸시 버튼을 누른 상태에서 상기 홀의 바닥면과 밀착된 상태가 해제되는 둘 이상의 디컷면;
    을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드는 상기 하우징에 복수 개가 설치되며,
    복수 개의 무선 전력 전송 패드는 하우징의 측면 중 일측 방향에 나란히 배치되는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드는 상기 하우징에 복수 개가 설치되며,
    하나의 무선 전력 전송 패드는 하우징의 측면 중 일측면에 배치되고 다른 하나의 무선 전력 전송 패드는 반대되는 타측면에 배치되는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드에 제1 무선 전력 전송 코일이 내장되고,
    상기 수용 공간의 바닥면에 제2 무선 전력 전송 코일이 내장되는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 하우징의 외부에 배치되고 상기 제1 무선 전력 전송 코일 및 상기 제2 무선 전력 전송 코일로의 전원 공급을 제어하는 회로 모듈을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 회로 모듈은 상기 제1 무선 전력 전송 코일과 상기 제2 무선 전력 전송 코일에서 무선 전력 수신 코일이 인식되는 쪽으로 전원을 공급하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 전송 코일을 상기 회로 모듈과 연결하는 전선을 포함하는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 전선은 상기 무선 전력 전송 패드의 제2 가이드 돌기에 형성한 통공을 통해 하우징의 후면으로 인출되는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 무선 전력 전송 코일이 내장된 수용 공간의 바닥면에 상기 제2 무선 전력 전송 코일로부터 전원을 공급받아 내용물을 가열할 수 있는 컵이 수용될 수 있는 무선 전력 전송 모듈을 구비한 컵 홀더.
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