KR101350177B1 - 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 의도를 반영하는 입력스위치 모듈과 및 피드백 모듈을 조합하여 스티어링 휠내에 내장시킴으로써, 운전자가 스티어링 휠을 쥐거나 비트는 동작에 따라 스위치 조작이 이루어질 수 있도록 한 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 스티어링 휠의 그립부를 쥐는 힘 또는 비트는 힘에 따른 조작력을 받아 작동하는 힘-토크 센서를 갖는 입력스위치 모듈과, 운전자에게 스위치 조작감을 제공하는 피드백 모듈을 조합하여, 스티어링 휠의 그립부내에 내장시킨 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈을 제공한다.

Description

스티어링 휠 내장형 스위치 모듈{Switch module mounted in the inner space of steering wheel}
본 발명은 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 의도를 반영하는 입력스위치 모듈과 및 피드백 모듈을 조합하여 스티어링 휠내에 내장시킴으로써, 운전자가 스티어링 휠을 쥐거나 비트는 동작에 따라 스위칭 동작이 이루어질 수 있도록 한 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 스티어링 휠은 차량 주행 조작을 위한 것으로서, 원형 링 형상의 그립부와, 그립부의 내경쪽에 장착되는 에어백모듈 및 혼을 포함하여 구성되고, 그립부 또는 에어백모듈 및 혼의 주변에는 AVN(Audio, Video, Navigation)및 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 등을 조작하기 위한 각종 스위치들이 장착되어 있다.
스티어링 휠의 그립부 주변에 다양한 스위치들이 복잡하게 배치됨에 따라, 운전자가 스위치 조작을 위하여 스티어링 휠의 그립부로부터 손을 놓는 경우가 빈번하게 발생하여 안전 운전에 역행할 수 있는 점이 있다.
스티어링 휠의 주된 목적은 운전자가 그립부를 항상 쥔 상태에서 주행을 위한 조향 기능에 있으므로, 안전을 위하여 운전자의 손이 바로 닿는 그립부에 스위치를 장착하는 것이 바람직할 것이다.
그러나, 운전자의 손이 바로 닿는 그립부의 외면에 각종 스위치를 장착하게 되면, 운전자의 의도와 달리 스위치를 건드려 스위치 조작이 이루어지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 운전자의 쥐는 힘 또는 비트는 힘에 따른 토크 조작력을 받아 작동하는 힘-토크센서를 갖는 입력스위치 모듈과, 운전자에게 조작감을 제공하는 피드백 모듈을 조합하여, 스티어링 휠내에 내장시킴으로써, 운전자가 스티어링 휠을 쥔 상태에서 앞쪽 또는 뒤쪽에 힘을 주거나, 좌측 또는 우측으로 비트는 힘을 주는 동작에 따라, 내장된 입력스위치 모듈의 스위칭 동작이 이루어질 수 있도록 한 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 스티어링 휠의 그립부를 잡은 상태에서 밀고 당기는 모션, 순간적인 가압 모션, 좌우로 비트는 모션, 좌우측 대각선 방향으로 말아쥐는 모션을 포함하는 총 7가지 모션에 의하여 작동하는 힘-토크 센서를 갖는 입력스위치 모듈과, 운전자에게 스위치 조작감을 제공하는 피드백 모듈을 조합하여, 스티어링 휠의 그립부내에 내장시킨 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈은 입력스위치 모듈이 작동됨에 따른 출력신호를 감지하여 피드백 모듈을 작동시키는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 입력스위치 모듈은: 스티어링 휠의 그립부 한쪽 내벽에 고정되는 제1고정블럭과; 제1고정블럭에 비틀림 유동 가능하게 장착되는 유동블럭과; 그립부의 다른쪽 내벽에 고정되는 제2고정블럭과; 유동블럭과 제2고정블럭 간에 연결되는 6축 힘-토크 센서와; 유동블럭과 제2고정블럭의 외면 간에 연결되어 6축 힘-토크 센서에 힘 또는 토크를 인가하는 다수개의 입력링크; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1고정블럭과 유동블럭의 경계부에는 플렉시블 재질의 접합체가 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력링크는 유동블럭의 외면에 형성된 슬롯에 힌지 체결되는 한 쌍의 힌지링크와; 일측단은 한 쌍의 힌지링크 사이에 삽입되어 힌지 체결되고, 타측단은 제2고정블럭의 외면에 고정되는 탄성링크; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력스위치 모듈의 유동블럭과 제2고정블럭은 연결블럭에 의하여 일체로 연결되고, 연결블럭내에는 피드백 모듈이 내장된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피드백 모듈은 스티어링 휠의 그립부내에 입력스위치 모듈과 인접되는 위치에 별도로 내장되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 피드백 모듈은 제어기의 작동 신호를 받아 진동을 하는 진동모터로 채택된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 힘-토크센서를 갖는 입력스위치 모듈 및 피드백 모듈을 조합하여 스티어링 휠내에 내장시켜서, 운전자가 스티어링 휠의 앞쪽 또는 뒤쪽에 손으로 쥐는 등의 힘을 주거나, 좌측 또는 우측으로 비트는 힘을 주는 동작에 따라, 스티어링 휠내에 내장된 입력스위치 모듈의 스위칭 동작이 이루어질 수 있도록 함으로써, 운전자가 항상 스티어링 휠을 손으로 잡은 상태에서 손쉽게 입력스위치 모듈을 조작할 수 있으므로, 안전운전에 기여할 수 있다.
특히, AVN(Audio, Video, Navigation) 및 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 등을 조작하기 위한 각종 스위치들이 하나의 입력스위치 모듈내에 통합되어, 보다 간편하면서도 안전하게 스위치 조작이 이루어질 수 있고, 스티어링 휠 주변에 복잡하게 장착되던 스위치를 삭제하여 정갈한 외관미를 제공할 수 있다.
또한, 입력스위치 모듈에 대한 입력 조작후, 피드백 모듈로부터 진동 출력이 이루어짐에 따라, 운전자가 스위치 입력 조작이 완료됨을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈의 설치 위치를 설명하는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈의 설치상태를 보여주기 위하여, 도 1의 A-A선을 취한 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈의 조작예를 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 스티어링 휠(10)의 그립부(12)내에 6축 힘-토크 센서(24)를 갖는 입력스위치 모듈(20)를 내장하는 동시에 운전자에게 스위치 조작감을 제공하는 피드백 모듈(30)을 내장시킨 점에 특징이 있다.
따라서, 운전자의 조작의도(그립부의 앞면 누름, 뒤면 누름, 좌측 누름, 우측 누름, 비트는 동작 등)에 따라, 그립부(12)내의 입력스위치 모듈(20)의 스위칭 출력이 이루어지고, 스위칭 출력에 따른 피드백으로서 운전자는 진동 등과 같은 스위치 조작감을 느낄 수 있다.
즉, 그립부를 잡은 상태에서 미는 모션(그립부의 앞면을 밀면서 가압하는 모션) 및 당기는 모션(그립부의 뒷면을 당기면서 가압하는 모션)에 의한 힘, 그립부 전체를 힘껏 쥐는 순간적인 가압 모션에 의한 힘, 그립부를 좌측으로 비트는 모션에 의한 힘, 그립부를 우측으로 비트는 모션에 의한 힘, 그립부를 말아쥔 채로 좌측 대각선 방향(시계방향)으로 비트는 모션에 의한 힘, 그립부를 말아쥔 채로 우측 대각선 방향(반시계방향)으로 비트는 모션에 의한 힘 등 총 7가지 모션에 따라, 그립부(12)내의 입력스위치 모듈(20)의 스위칭 출력이 이루어지고, 스위칭 출력에 따른 피드백으로서 운전자는 진동 등과 같은 스위치 조작감을 느낄 수 있다.
여기서, 스티어링 휠의 그립부내에 내설되는 입력스위치 모듈의 구성을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조로 살펴보면 다음과 같다.
상기 입력스위치 모듈(20)의 제1고정블럭(21)이 스티어링 휠(10)의 그립부(12)내의 한쪽 내벽에 고정되고, 그립부(12)내의 다른쪽 내벽에 제2고정블럭(22)이 고정된다.
특히, 상기 제1고정블럭(21)의 내측면에는 플렉시블 재질의 접합체(26)를 매개로 유동블럭(23)이 유동 가능하게 장착된다.
즉, 상기 제1고정블럭(21)과 유동블럭(23)의 경계부에 플렉시블 재질의 접합체(26)가 접합됨에 따라, 제1고정블럭(21)에 대하여 시계 또는 반시계 방향으로 유동블럭(23)의 비틀림 동작이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 유동블럭(23)의 내측면은 6축 힘-토크 센서(24: 6-axis force-torque sensor)의 일측면에 일체로 고정되고, 상기 제2고정블럭(22)의 내측면에는 중공형의 연결블럭(28)이 일체로 장착되며, 또한 연결블럭(28)의 내측면은 6축 힘-토크 센서(24)의 타측면에 일체로 고정되는 상태가 된다.
상기 6축 힘-토크 센서(24)는 유동블럭(23)의 내측면과 연결되는 동시에 연결블럭(28)의 내측면과 연결되는 다수개의 탄성빔(미도시됨)을 갖는 통상의 6축 힘-토크 센서로 채택되며, 6축 힘-토크 센서(24)의 각 탄성빔들은 일종의 토션빔과 같이 임의의 힘과 토크가 가해졌을 때 탄성 복원력을 가지면서 비틀리는 등 기계적으로 변형되는 특성을 갖는다.
한편, 상기 연결블럭(28)내에는 피드백 모듈(30)이 내장되는 바, 이 피드백 모듈(30)은 입력스위치 모듈(10)의 스위칭 출력과 함께 진동하는 진동모터로 채택될 수 있다.
피드백 모듈(30)의 설치를 위한 다른 실시예로서, 상기 피드백 모듈(30)을 연결블럭(28)내에 내장시키지 않고, 그립부(12)의 내부에 별도로 내장시킬 수 있으며, 바람직하게는 운전자의 손에 바로 조작감을 전달할 수 있도록 제1고정블럭(21) 또는 제2고정블럭(22)과 인접한 그립부(12)의 내부에 별도로 내장시킬 수 있다.
본 발명의 입력스위치 모듈(20)를 조작하기 위한 주된 구성으로서, 상기 유동블럭(23)과 제2고정블럭(22)의 외면 간에 다수개의 입력링크(25), 바람직하게는 4개의 입력링크(25)가 등간격을 이루며 연결되는 바, 이 입력링크(25)는 운전자의 조작력에 따른 힘 또는 토크를 6축 힘-토크 센서(24)에 전달하는 역할을 한다.
상기 입력링크(25)는 유동블럭(23)의 외경면에 일체로 형성된 체결단(29)의 슬롯(27)에 힌지핀에 의하여 힌지 체결되는 한 쌍의 힌지링크(25-1)와, 일측단은 한 쌍의 힌지링크(25-1) 사이에 삽입되어 힌지 체결되고, 타측단은 제2고정블럭(22)의 외경면에 고정되는 탄성링크(25-2)로 구성된다.
상기 힌지링크(25-1)에 힌지 체결된 탄성링크(25-2)의 일측단부를 가압하게 되면, 탄성링크(25-2)의 일측단부는 제2고정블럭(22)에 고정된 타측단부를 고정점을 하여 가압방향을 따라 휘어지면서 탄성 복원력을 갖게 된다.
한편, 상기 6축 힘-토크 센서(24)는 제어기(40)의 입력측에 신호 출력 가능하게 연결되고, 제어기(40)의 출력측에는 피드백 모듈(30)로 채택된 진동모터가 연결된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈에 대한 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링 휠(10)의 그립부(12)를 쥔 상태에서 그립부(12)의 앞면을 밀면서 가압하는 모션을 취하면 그립부(12)의 앞쪽면(운전자와 마주보는 면)이 가압되면서, 상기 4개의 입력링크(25)중 앞쪽 입력링크(도 1, 도 3, 도 5에서의 도면부호 25a)에 가압력이 인가된다.
이에, 상기 앞쪽 입력링크(25a)의 탄성링크(25-2)가 탄성복원력을 가지면서 가압되는 동시에 힌지링크(25-1)를 제1고정블럭(21)쪽으로 밀어주게 되고, 이와 동시에 힌지링크(25-1)가 유동블럭(23)의 체결단(29)의 슬롯(27)을 따라 제1고정블럭(21)쪽으로 이송되는 상태가 되며, 이때 힌지링크(25-1)가 이송될 때의 힘을 유동블럭(23)과 연결된 6축 힘-토크 센서(24)에서 감지하여 제어기(40)로 신호 출력을 하게 된다.
연이어, 제어기(40)는 AVN(Audio, Video, Navigation) 및 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 등과 같은 기기의 특정 기능이 작동되도록 한 작동 신호를 보내는 동시에 피드백 모듈(30)로 채택된 진동모터에 작동 신호를 전송함에 따라, 진동모터의 진동 구동에 의하여 운전자는 스위치 조작감을 느끼게 된다.
첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링 휠(10)의 그립부(12)를 쥔 상태에서 그립부(12)의 뒷면을 당기면서 가압하는 모션을 취하면 그립부(12)의 뒤쪽면이 가압되면서 상기 4개의 입력링크(25)중 뒤쪽 입력링크(도 1, 도 5에서의 도면부호 25b)에 가압력이 인가되고, 이후 상기 앞쪽 입력링크(25a)에 가압력될 때와 동일한 동작들이 진행되어, AVN(Audio, Video, Navigation) 및 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 등과 같은 기기의 다른 특정 기능이 작동될 수 있다.
물론, 상기 운전자가 스티어링 휠(10)의 그립부(12)를 쥔 상태에서 그립부(12)를 좌측 또는 우측으로 비틀면, 즉 그립부(12)를 좌측으로 비트는 모션에 의한 힘 또는 그립부(12)를 우측으로 비트는 모션을 취하면, 4개의 입력링크(25)중 좌측 입력링크(도 1, 도 3, 도 4, 도 5에서의 도면부호 25c) 또는 우측 입력링크(도 1, 도 3, 도 4, 도 5에서의 도면부호 25d)에 가압력이 인가되고, 이후 상기 앞쪽 입력링크(25a)에 가압력될 때와 동일한 동작들이 진행되어, AVN(Audio, Video, Navigation) 및 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 등과 같은 기기의 또 다른 특정 기능이 작동될 수 있다.
첨부한 도 5에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링 휠(10)의 그립부(12)를 말아 쥔 상태에서 좌측 대각선 방향(시계방향)으로 비트는 모션 또는 우측 대각선 방향(반시계방향)으로 비트는 모션을 취하면, 각 입력링크(25)의 힌지링크(25-1)에 비틀림 토크가 작용하는 동시에 힌지링크(25-1)가 연결된 유동블럭(23)에 비틀림 토크가 전달되어, 유동블럭(23)의 비틀림 동작이 플렉시블 재질의 접합체(26)를 중심으로 좌측 또는 우측으로 이루어진다.
따라서, 유동블럭(23)과 연결된 6축 힘-토크 센서(24)에서 유동블럭(23)의 비틀림 동작을 감지하여 제어기(40)로 신호 출력을 하게 되어, AVN(Audio, Video, Navigation) 및 헤드업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 등과 같은 기기의 또 다른 특정 기능이 작동될 수 있다.
한편, 상기 운전자가 스티어링 휠(10)의 그립부(12)를 쥔 상태에서 그립부 전체를 힘껏 쥐는 순간적인 가압 모션을 취하면, 4개의 입력링크(25a,25b,25c,25d)에 가압력이 동시에 인가되어, 스위치 조작이 필요한 기기의 또 다른 특정 기능이 작동될 수 있다.
10 : 스티어링 휠
12 : 그립부
20 : 입력스위치 모듈
21 : 제1고정블럭
22 : 제2고정블럭
23 : 유동블럭
24 : 6축 힘-토크 센서
25 : 입력링크
26 : 접합체
27 : 슬롯
25-1 : 힌지링크
25-2 : 탄성링크
28 : 연결블럭
29 : 체결단
30 : 피드백 모듈
40 : 제어기

Claims (9)

  1. 스티어링 휠(10)의 그립부(12)를 잡은 상태에서 여러가지 모션 조작에 의하여 작동하는 힘-토크 센서를 갖는 입력스위치 모듈(20)과, 운전자에게 스위치 조작감을 제공하는 피드백 모듈(30)을 조합하여, 스티어링 휠(10)의 그립부(12)내에 내장시키고,
    상기 입력스위치 모듈(20)은
    스티어링 휠(10)의 그립부(12) 한쪽 내벽에 고정되는 제1고정블럭(21)과,
    제1고정블럭(21)에 비틀림 유동 가능하게 장착되는 유동블럭(23)과;
    그립부(12)의 다른쪽 내벽에 고정되는 제2고정블럭(22)과;
    유동블럭(23)과 제2고정블럭(22) 간에 연결되는 6축 힘-토크 센서(24)와;
    유동블럭(23)과 제2고정블럭(22)의 외면 간에 연결되어 6축 힘-토크 센서(24)에 힘 또는 토크를 인가하는 다수개의 입력링크(25);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력스위치 모듈(20)이 작동됨에 따른 출력신호를 감지하여 피드백 모듈(30)을 작동시키는 제어기(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1고정블럭(21)과 유동블럭(23)의 경계부에는 플렉시블 재질의 접합체(26)가 장착된 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력링크(25)는:
    유동블럭(23)의 외면에 형성된 슬롯(27)에 힌지 체결되는 한 쌍의 힌지링크(25-1)와;
    일측단은 한 쌍의 힌지링크(25-1) 사이에 삽입되어 힌지 체결되고, 타측단은 제2고정블럭(22)의 외면에 고정되는 탄성링크(25-2);
    로 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력스위치 모듈(20)의 유동블럭(23)과 제2고정블럭(22)은 연결블럭(28)에 의하여 일체로 연결되고, 연결블럭(28)내에는 피드백 모듈(30)이 내장된 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 피드백 모듈(30)은 스티어링 휠(10)의 그립부(12)내에 입력스위치 모듈(20)과 인접되는 위치에 별도로 내장되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 피드백 모듈(30)은 제어기(40)의 작동 신호를 받아 진동을 하는 진동모터로 채택된 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 그립부(12)를 잡은 상태에서 취하는 여러가지 모션 조작은 밀고 당기는 모션, 순간적인 가압 모션, 좌우로 비트는 모션, 좌우측 대각선 방향으로 말아쥐는 모션을 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 내장형 스위치 모듈.
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