KR20210069430A

KR20210069430A - 스위치

Info

Publication number: KR20210069430A
Application number: KR1020190159244A
Authority: KR
Inventors: 손지완
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-06-11
Also published as: CN112908760B; US11322314B2; CN112908760A; DE102020210361A1; US20210166892A1

Abstract

개시된 발명의 일 실시예에 따른 스위치는, 제1 접점과 연결되고 회전 가능한 하우징; 상기 하우징의 외부 표면에 마련되고, 상기 하우징의 회전에 의해 상기 하우징 외부의 제2 접점과 연결 가능한 전극; 상기 하우징의 내부에 마련되고 자기력을 생성하는 코일; 및 상기 하우징의 내부에 마련되고, 상기 코일에 의해 생성되는 자기력에 반응하여 상기 하우징을 회전시키는 스프링;을 포함할 수 있다.

Description

스위치{SWITCH}

개시된 발명은 회전 가능한 스위치에 관한 것이다.

차량에 적용되는 각종 전장부품 중 고전류의 스위칭을 하는 부품은 스위칭 시에 발생하는 순간적인 전압차로 인해 전자적인 노이즈를 발생시킨다. 예를 들어, 냉각팬은 냉각수온, A/C작동 등의 조건에 따라서 작동 여부를 판단하여 구동되고, 조건에 따라 ON/OFF를 반복하게 되는데, 이 과정에서 전자적인 노이즈를 발생시킨다. 이를 서지(Surge)라고 한다.

도 1은 종래의 스위치에 의한 전압 변동을 설명한다. 도 1을 참조하면, 종래의 스위치는 스위칭 시 급격한 전압 변화를 일으킬 수 있다. 또한, 종래의 스위치는 스위칭 시 급격한 전류 변화를 일으킬 수 있다. 즉, 종래의 스위치는 스위칭 시 발생하는 서지(Surge)에 의해 시스템 쇼크를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.

서지 전압은 그 세기에 따라 다른 부품으로 유기되어 다른 부품의 작동 불량 및 고장을 유발할 수 있다. 따라서 각 전자 부품의 사양을 고려하여 서지 전압의 세기를 관리해야 한다. 서지 발생을 막기 위한 방안으로서 다이오드나 배리스터(가변 저항)와 같은 소자를 별도로 장착하는 방안이 있다.

그러나 다이오드나 배리스터(가변 저항)와 같은 소자를 별도로 추가할 경우 회로를 신규로 구성해야 하고, 전자 부품의 특성마다 회로 구성이 다르게 마련되어야 하는 문제점이 있다.

서지를 발생시키는 전자 부품에 범용적으로 적용 가능한 회전형 스위치를 제공한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 스위치는, 제1 접점과 연결되고 회전 가능한 하우징; 상기 하우징의 외부 표면에 마련되고, 상기 하우징의 회전에 의해 상기 하우징 외부의 제2 접점과 연결 가능한 전극; 상기 하우징의 내부에 마련되고 자기력을 생성하는 코일; 및 상기 하우징의 내부에 마련되고, 상기 코일에 의해 생성되는 자기력에 반응하여 상기 하우징을 회전시키는 스프링;을 포함할 수 있다.

상기 하우징은 상기 제2 접점과 이격 되고, 상기 전극은 상기 하우징의 외부 표면에서 돌출될 수 있다.

상기 전극은, 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 하우징이 일 방향으로 회전함에 따라 상기 제2 접점과 접촉하는 면적이 증가하고, 스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 상기 하우징이 상기 일 방향의 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 제2 접점과 접촉하는 면적이 감소하도록 마련될 수 있다.

상기 전극은 삼각형 형태 또는 사다리꼴 형태로 마련되고, 상기 전극의 제1 변이 상기 하우징의 회전 방향과 수직으로 배치될 수 있다.

상기 삼각형 형태로 마련되는 상기 전극은, 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 전극의 꼭지점부터 상기 제2 접점과 연결될 수 있다.

상기 사다리꼴 형태로 마련되는 상기 전극은, 상기 제1 변보다 짧고 상기 제1 변과 마주보는 제2 변을 포함하고, 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 하우징의 회전에 의해 상기 제2 변부터 상기 제2 접점과 연결될 수 있다.

상기 스프링의 일 단은 상기 전극과 연결되는 자성부재를 포함하고, 상기 스프링의 타 단은 상기 하우징의 내면과 이격 되어 고정될 수 있다.

상기 자성부재는 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 자기력에 반응하여 상기 일 방향으로 상기 제2 접점에 대응하는 위치까지 이동할 수 있다.

상기 하우징은, 스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 상기 스프링의 복원력에 의해 상기 반대 방향으로 회전할 수 있다.

일 실시예에 따른 스위치는, 상기 제2 접점에 대응하는 상기 하우징 내부의 미리 정해진 위치에 마련되고, 상기 코일에 의해 자화되는 코어;를 더 포함할 수 있다.

상기 스프링은 상기 하우징의 내면에 대응하는 호 형상을 가질 수 있다.

상기 하우징은 전도체이고, 원기둥 형상을 가질 수 있다.

상기 하우징은 전도체이고, 구 형상을 가질 수 있다.

상기 전극은 상기 제2 접점보다 큰 면적을 가질 수 있다.

개시된 스위치는, 스위칭 시 과도 구간을 증가시킬 수 있는 구조를 가짐으로써, 서지(Surge)가 발생하는 것을 줄일 수 있다.

개시된 스위치는 각종 전자 부품에 범용적으로 적용될 수 있고, 서지(Surge) 발생을 막기 위한 다이오드나 배리스터(가변 저항)의 추가를 필요로 하지 않으므로, 회로의 단순화 및 패키지 컴팩트화에 기여할 수 있다.

도 1은 종래의 스위치에 의한 전압 변동을 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 스위치에 의한 전압 변동을 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 스위치의 외형을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 스위치에 마련되는 전극의 다른 형태를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 스위치가 회전하여 OFF 상태로 전환되는 것을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 스위치가 OFF 상태일 때 내부 구조를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 스위치가 ON 상태일 때 내부 구조를 도시한다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

도 2는 일 실시예에 따른 스위치에 의한 전압 변동을 설명한다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(1)는 하우징(10)의 외부 표면에 마련되고 하우징(10)과 함께 회전하는 전극(20)을 포함한다. 스위치(1)의 하우징(1)은 제1 접점(70)과 연결되고 제2 접점(80)과는 이격되어 있다. 전극(20)은 하우징(10)이 회전에 의해 제2 접점(80)과 연결될 수 있다. 전극(20)이 제2 접점(80)과 연결됨에 따라 제1 접점(70)과 제2 접점(80) 사이에 전류가 흐를 수 있다.

전극(20)이 제2 접점(80)과 접촉하는 면적은 하우징(10)의 회전에 따라 변할 수 있다. 도 2의 그래프에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 스위치(1)에 의하면, 스위칭 시 스위치(1) 양 단 전압의 변화 시간(βt)이 길어진다. 이에 따라 스위치(1) 양 단에서 급격한 전압 변동이 일어나는 것을 방지할 수 있고, 서지(Surge) 발생을 줄일 수 있다.

이하 일 실시예에 따른 스위치(1)의 구조가 구체적으로 설명된다.

도 3은 일 실시예에 따른 스위치의 외형을 도시한다. 도 4는 일 실시예에 따른 스위치에 마련되는 전극의 다른 형태를 도시한다. 도 5는 일 실시예에 따른 스위치가 회전하여 OFF 상태로 전환되는 것을 도시한다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(1)는 제1 접점(70)과 연결되고 회전 가능한 하우징(10)을 포함하고, 하우징(10)의 외부 표면에 마련되고 하우징(10)의 회전에 의해 하우징(10) 외부의 제2 접점(80)과 연결 가능한 전극(20)을 포함할 수 있다. 하우징(10)은 제2 접점(80)과 이격되도록 마련된다. 제2 접점(80)은 원형으로 마련될 수 있다. 제2 접점(80)은 일정 면적을 가질 수 있다.

전극(20)은 하우징(10) 외부 표면에서 돌출되도록 마련된다. 즉, 전극(20)은 하우징(10) 외부 표면으로부터 미리 정해진 높이를 갖도록 돌출될 수 있다. 전극(20)은 제2 접점(80)보다 큰 면적을 갖도록 마련된다.

전극(20)은 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 하우징(10)이 일 방향으로 회전함에 따라 제2 접점(80)과 접촉하는 면적이 증가할 수 있다. 또한, 전극(20)은 스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 하우징(10)이 일 방향의 반대 방향으로 회전함에 따라 제2 접점(80)과 접촉하는 면적이 감소할 수 있다. 전극(20)은 삼각형 형태 또는 사다리꼴 형태로 마련될 수 있고, 전극(20)의 제1 변(21)은 하우징(10)의 회전 방향과 수직으로 배치될 수 있다. 도 3에서 전극(20)은 삼각형 형태로 마련되는 실시예가 도시되어 있다. 도 4에서는 전극(20)이 사다리꼴 형태로 마련되는 다른 실시예가 도시되어 있다. 전극(20)의 형태는 예시한 것으로 한정되지 않으며, 다른 형태로 구현될 수도 있다.

삼각형 형태로 마련되는 전극(20)은, 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 전극(20)의 꼭지점부터 제2 접점(80)과 연결될 수 있다. 반대로, 도 5를 참조하면, 스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 하우징(10)은 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 삼각형 형태로 마련되는 전극(20)은 제1 변(21)부터 제2 접점(80)과 멀어질 수 있다. 따라서 하우징(10)의 회전에 따라 전극(20)과 제2 접점(80)과 접촉하는 면적이 달라질 수 있다.

다시 말해, 차량의 ECU로부터 스위치 OFF 신호가 전송되면, 스위치(1)의 하우징(10)이 반시계 방향으로 회전을 시작할 수 있다. 전극(20)의 제1 변(21)이 먼저 제2 접점(80)과 떨어지면서 전극(20)과 제2 접점(80)이 접촉하는 면적이 감소한다. 전극(20)과 제2 접점(80)이 완전히 떨어지면 스위치 OFF가 완료된다. 전극(20)과 제2 접점(80)이 접촉하는 면적이 감소함에 따라 제1 접점(70)과 제2 접점(80) 사이에 걸리는 전압(V)이 감소한다. 또한, 제1 접점(70)과 제2 접점(80) 사이에 걸리는 전압(V)이 미리 정해진 시간 동안 서서히 감소하므로, 서지(Surge)의 발생이 줄어들 수 있다. 미리 정해진 시간은 1ms 이상일 수 있다. 이와 같이, 스위치 OFF 상태로 전환하거나 ON상태로 전환할 때 과도 구간을 증가시킴으로써 스위치(1) 양 단 간 급격한 전압 변동 또는 급격한 전류 변동을 줄일 수 있다.

한편, 사다리꼴 형태로 마련되는 전극(20)은, 제1 변(21)보다 짧고 제1 변(21)과 마주보는 제2 변(22)을 포함하고, 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 하우징(10)의 회전에 의해 제2 변(22)부터 제2 접점(80)과 연결될 수 있다. 제2 변(22)은 제2 접점(80)의 직경보다 짧게 마련된다. 반대로, 스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 사다리꼴 형태로 마련되는 전극(20)은 제1 변(21)부터 제2 접점(80)과 멀어질 수 있다. 따라서 하우징(10)의 회전에 따라 전극(20)과 제2 접점(80)과 접촉하는 면적이 달라질 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 스위치가 OFF 상태일 때 내부 구조를 도시한다. 도 7은 일 실시예에 따른 스위치가 ON 상태일 때 내부 구조를 도시한다.

도 6을 참조하면, 스위치(1)는 제1 접점(70)과 연결되고 회전 가능한 하우징(10)을 포함하고, 하우징(10)의 외부 표면에 마련되고 하우징(10)의 회전에 의해 하우징(10) 외부의 제2 접점(80)과 연결 가능한 전극(20)을 포함할 수 있다. 하우징(10)은 제2 접점(80)과 이격되도록 마련된다. 제2 접점(80)은 원형으로 마련될 수 있다. 제2 접점(80)은 일정 면적을 가질 수 있다. 하우징(10)은 전도체로 마련될 수 있고, 원기둥 형상 또는 구 형상을 가질 수 있다. 하우징(10)의 형상은 예시된 것으로 제한되지 않고 다양한 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 스위치(1)는 하우징(10)의 내부에 마련되고 자기력(B)을 생성하는 코일(50)을 포함하고, 하우징(10)의 내부에 마련되고 코일(50)에 의해 생성되는 자기력(B)에 반응하여 하우징(10)을 회전시키는 스프링(40)을 포함한다. 외부 전원으로부터 코일(50)에 전류가 인가되면 코일(50)은 자기력을 발생시킨다.

스위치(1)는 제2 접점(80)에 대응하는 하우징(10) 내부의 미리 정해진 위치에 마련되고, 코일(50)에 의해 자화되는 코어(60)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 코일(50)은 코어(60)에 감길 수 있다. 코어(60)에 의해 더 강한 자기력이 발생될 수 있다. 코어(60)는 막대 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 코어(60)는 꺾인 막대 형상으로 제공될 수도 있다. 코어(60)의 형상은 예시된 것으로 제한되지 않고 다양한 형상으로 제공될 수 있다.

또한, 스프링(40)의 일 단은 전극(20)과 연결되는 자성부재(30)를 포함할 수 있고, 스프링(40)의 타 단은 하우징(10)의 내면과 이격 되어 고정될 수 있다. 스프링(40)은 하우징(10)의 내면에 대응하는 호 형상을 가질 수 있다.

스프링(40)과 코일(50)은 하우징(10) 내에 마련되는 기판 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 하우징(10)이 원기둥 형상으로 마련될 경우, 기판은 하우징(10)의 하면일 수 있고, 하우징(10)의 하면은 측면과 분리되어 하우징(10)의 측면만 회전할 수 있도록 마련될 수 있다. 스프링(40)과 코일(50)의 위치는 예시된 것으로 한정되지 않고, 하우징(10)과 분리될 수 있는 다양한 구조로 마련될 수 있다.

도 6에는 스위치(1)가 OFF 상태일 때 스프링(40)의 상태 및 위치가 예시되어 있다. 스프링(40) 일 단의 자성부재(30)는, 스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 자기력(B)에 반응하여 일 방향(ex. 시계 방향)으로 제2 접점(80)에 대응하는 위치까지 이동할 수 있다. 즉, 코일(50)에 의해 생성되는 자기력은 자성부재(30)를 당기는 힘(T)을 제공한다. 자성부재(30)가 전극(20)과 연결되어 있으므로, 자성부재(30)의 이동에 따라 하우징(10)과 전극(20)이 회전할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 자성부재(30)의 이동에 따라 전극(20)이 제2 접점(80)에 연결될 수 있다.

하우징(10)은, 스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 스프링(40)의 복원력에 의해 일 방향의 반대 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 코일(50)에 전류가 흐르지 않으면, 스프링(40)에 인가되는 자기력이 사라지므로 스프링(40)은 복원될 수 있다.

이와 같이, 개시된 스위치는, 스위칭 시 과도 구간을 증가시킬 수 있는 구조를 가짐으로써, 서지가 발생하는 것을 줄일 수 있다.

개시된 스위치는 각종 전자 부품에 범용적으로 적용될 수 있고, 서지 발생을 막기 위한 다이오드나 배리스터(가변 저항)의 추가를 필요로 하지 않으므로, 회로의 단순화 및 패키지 컴팩트화에 기여할 수 있다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

1: 스위치
10: 하우징
20: 전극
30: 자성부재
40: 스프링
50: 코일
60: 코어
70: 제1 접점
80: 제2 접점

Claims

제1 접점과 연결되고 회전 가능한 하우징;
상기 하우징의 외부 표면에 마련되고, 상기 하우징의 회전에 의해 상기 하우징 외부의 제2 접점과 연결 가능한 전극;
상기 하우징의 내부에 마련되고 자기력을 생성하는 코일; 및
상기 하우징의 내부에 마련되고, 상기 코일에 의해 생성되는 자기력에 반응하여 상기 하우징을 회전시키는 스프링;을 포함하는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제2 접점과 이격 되고,
상기 전극은 상기 하우징의 외부 표면에서 돌출되는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 전극은,
스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 하우징이 일 방향으로 회전함에 따라 상기 제2 접점과 접촉하는 면적이 증가하고,
스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 상기 하우징이 상기 일 방향의 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 제2 접점과 접촉하는 면적이 감소하도록 마련되는 스위치.
제3항에 있어서,
상기 전극은 상기 하우징의 회전에 따라 제2 접점과 접촉하는 면적이 변경되도록 삼각형 형태 또는 사다리꼴 형태로 마련되고,
상기 전극의 제1 변이 상기 하우징의 회전 방향과 수직으로 배치되는 스위치.
제4항에 있어서,
상기 삼각형 형태로 마련되는 상기 전극은,
스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 전극의 꼭지점부터 상기 제2 접점과 연결되는 스위치.
제4항에 있어서,
상기 사다리꼴 형태로 마련되는 상기 전극은,
상기 제1 변보다 짧고 상기 제1 변과 마주보는 제2 변을 포함하고,
스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 하우징의 회전에 의해 상기 제2 변부터 상기 제2 접점과 연결되는 스위치.
제3항에 있어서,
상기 스프링의 일 단은 상기 전극과 연결되는 자성부재를 포함하고,
상기 스프링의 타 단은 상기 하우징의 내면과 이격 되어 고정되는 스위치.
제6항에 있어서,
상기 자성부재는
스위치가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때, 상기 자기력에 반응하여 상기 일 방향으로 상기 제2 접점에 대응하는 위치까지 이동하는 스위치.
제3항에 있어서,
상기 하우징은,
스위치가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환될 때, 상기 스프링의 복원력에 의해 상기 반대 방향으로 회전하는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 제2 접점에 대응하는 상기 하우징 내부의 미리 정해진 위치에 마련되고, 상기 코일에 의해 자화되는 코어;를 더 포함하는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 스프링은 상기 하우징의 내면에 대응하는 호 형상을 갖는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 전도체이고, 원기둥 형상을 갖는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 전도체이고, 구 형상을 갖는 스위치.
제1항에 있어서,
상기 전극은 상기 제2 접점보다 큰 면적을 갖는 스위치.