KR20150028817A - 특히 차량 부품용 다기능 작동 장치 - Google Patents

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마르쿠스 잔케
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베르-헬라 테르모콘트롤 게엠베하
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Abstract

특히 컴퓨터, 정보 또는 엔터테인먼트 기술 장치, 차량 부품과 같은 모니터-제어 장치, 또는 일반적으로 인간-기계 인터페이스에 사용될 수 있는 입력 장치로서의 다기능 작동 장치(10)로, 회전 축(16)을 중심으로 회전될 수 있고, 상기 회전 축(16)을 따라 탄성적으로 가압 되고, 상기 회전 축(16)에 대해 실질적으로 방사 방향으로 측면 배치된 수동식 작동 유닛(12); 및 상기 유닛의 측면 배치시 상기 작동 유닛(12)의 실질적으로 방사상 운동의 방향을 감지하기 위한 변위 센서 유닛(22)을 포함하고, 상기 작동 유닛(12)은 현재 회전 위치를 감지하기 위한 회전 센서(19) 및 가압 운동을 감지하기 위한 푸시 센서(20)를 포함하고, 상기 변위 센서 유닛(22)은 방사상 평면에 배치 가능하게 유도되고 상기 작동 유닛(12)이 기계적으로 결합되고 상기 작동 유닛(12)의 배치 시 배치될 수 있는 구동기 요소(24)를 갖고, 상기 변위 센서 유닛(22)은 상기 구동기 요소(24)에 관절식으로 연결되고 상기 구동기 요소(24)가 이동되면 기울어질 수 있는 기울임 요소(32)를 갖고, 상기 변위 센서 유닛(22)은 또한 상기 작동 유닛(12)의 측면 이동 시 기울임 요소(32)의 기울어진 위치를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다.

Description

특히 차량 부품용 다기능 작동 장치{MULTIFUNCTION OPERATING DEVICE, PARTICULARLY FOR A VEHICLE COMPONENT}
본 발명은 다기능 작동 장치에 관한 것으로, 특히, 컴퓨터, 정보 또는 엔터테인먼트 기술 장치, 차량 부품과 같은 모니터-제어 장치, 또는 일반적으로 인간-기계 인터페이스를 위한 입력 장치로서의 다기능 작동 장치에 관한 것이다.
소위 회전 제어기(rotary controllers)는 특히 차량에서 데이터 입력 장치로 사용하기에 유용한 것으로 증명되었는데, 차량에서의 회전 제어기는 수동으로 작동 가능한 작동 유닛을 포함하는 다기능 작동 장치로서, 다시 말해, 이러한 회전 제어기들은 기울임(tilting) 및/또는 측면 이동에 의해 회전 축에 대해 거의 방사상 방향으로 이동 가능할 뿐만 아니라, 회전 축을 중심으로 회전 가능하고 회전 축을 따라 탄성적으로(resilient) 가압 될 수 있도록 마련된다. 이 모든 작동 기능은 하나 및 동일한 요소로 수행될 수 있다. 또는, 기존의 알려진 시스템으로, 제1 요소로 턴(turn) 및 가압이 이루어지고, 이것이 곧 측면 이동을 일으키는 한편, 추가적인 요소가 조이스틱과 같은 기능, 즉 기울임(tilting)을 구현할 수 있도록 마련된 것이 있다.
상술한 유형의 다기능 작동 장치는 일반적으로 유용한 것으로 증명되었다. 이들은 작동 유닛이 기울어지고 및/또는 측면으로(laterally) 이동되었을 때(displaced), 작동 유닛의 실제 회전 위치를 감지하기 위한 회전 센서(rotary sensor), 작동 유닛의 가압 이동(depression movement)을 감지하기 위한 푸시 센서(push sensor)를 포함하고, 작동 유닛의 일반적으로 방사상의 이동을 감지하기 위한 변위 센서 유닛(displacement sensor unit)을 포함한다. 이러한 다기능 작동 장치들은 가령 WO-A-2005/027168, DE-A-100 59 793, DE-A-100 42 028, DE-A-101 20 691, DE-A-102 41 869 및 DE-B-103 42 335, DE-T-601 01 972 및 WO-A-2012/085363에 기재되어있다.
본 발명의 목적은 상술한 유형의 다기능 작동 장치를 위한 가능한 한 단순한 구조를 제공하는 것으로, 회전 제어기의 회전 가능성과 가압 가능성에 관한 한 특히 표준 부품을 사용할 수 있는 다기능 작동 장치를 위한 구조를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 특히 컴퓨터, 정보 또는 엔터테인먼트 기술 장치, 차량 부품과 같은 모니터-제어 장치 또는 일반적으로 인간-기계 인터페이스를 위한 입력 장치로서의 다기능 작동 장치를 제공하는데, 여기서 상기 다기능 작동 장치에는,
- 회전 축을 중심으로 회전될 수 있고, 상기 회전 축을 따라 탄성적으로 가압될 수 있고, 상기 회전 축에 대해 실질적으로 방사상의 방향으로 측면 이동될 수 있는 수동식 작동 유닛, 및
- 상기 유닛의 측면 이동시 상기 작동 유닛의 거의 방사상으로의 이동 방향을 감지하기 위한 변위 센서 유닛(displacement sensor unit)이 제공되고,
- 상기 작동 유닛은 현재의 회전 위치를 감지하기 위한 회전 센서(rotary sensor) 및 가압 이동을 감지하기 위한 푸시 센서(push sensor)를 갖는다.
본 발명에 따르면, 상기 다기능 작동 장치에서,
- 상기 변위 센서 유닛은 방사상 평면에 이동 가능하게 안내되고 상기 작동 유닛이 기계적으로 결합되고, 상기 작동 유닛의 이동시 이동될 수 있는 구동기 요소(driver element)를 갖고,
- 상기 변위 센서 유닛은 상기 구동기 요소에 관절식으로 연결되고 상기 구동기 요소가 이동되면 기울어질 수 있는 기울임 요소(tiling element)를 갖고,
- 상기 변위 센서 유닛은 또한 상기 작동 유닛의 측면 이동시 상기 기울임 요소의 기울어진 위치를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는다.
첫 번째로, 본 발명의 다기능 작동 유닛은 회전 작동 요소의 회전 가능성과 가압 가능성 등의 관련 기능들을 갖는 일반적으로 알려진 종래의 회전 제어기를 사용하는데, 이는 회전 손잡이(rotary knob) 또는 링 또는 그와 유사한 요소로 가장 많이 설계된다. 이러한 회전 작동 요소들의 회전 이동은 (광학) 디코더(decoder)에 의해 탐지되는데, 가령, 스위치, 키, (특히 비접촉식) 센서 등은 가압이 발생했을 때 반응을 하게 된다. 이러한 회전/푸시 제어기는 회전/푸시 제어기로부터 별도로 구현된 변위 센서 유닛과 결합된다. 이러한 면에서, 작동 유닛, 즉 회전/푸시 제어기는 작동 유닛이 측면으로 이동되면 이동되는 구동기 요소에 기계적으로 결합된다. 이에 따라, 특히 회전 및 가압 위치들을 위한 센서 시스템을 포함하는 작동 유닛은 측면 이동됨으로써, 구동기 요소가 함께 이동하여 역시 측면으로 이동되도록 한다.
본 발명에 따르면, 변위 센서 유닛은 또한 구동기 요소와 함께 기울임 요소를 포함하는데, 기울임 요소는 방사상의 평면에 대해 각도를 갖고 연장되고 특히 기울어질 수 있도록 지지되는 작동 유닛의 회전 축과 평행인 축을 갖는다. 기울임 요소는 가령 볼 조인트나 작동 힌지(living hinge) 또는 그와 유사한 유연한 연결부에 의해 구동기 요소와 관절식으로 연결될 수 있고, 작동 유닛 또는 구동기 유닛이 이동한 만큼 방사상 평면에서 이동 방향에 대응되게 공간상에서 기울어질 수 있도록 (볼 조인트) 베어링 상에 지지된다. 본 발명의 다기능 작동 장치의 변위 센서 유닛은 작동 유닛의 측면 이동시 기울임 요소의 대응하는 기울어진 위치를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 더 포함한다.
본 발명에 따라 제공된 기울임 요소는 공간상에서 기울어진 일종의 흔들림 판(wobble plate) 또는 흔들림 요소(wobble element)로서, 다시 말해 작동 유닛이 측면 이동된 방향으로 특징 지워지는 공간 배향으로 기울어진 흔들림 판 또는 흔들림 요소이다. 이에 따라, 작동 유닛의 측면 이동은 기울임 요소의 기울임 이동으로 전환된다. 작동 유닛과 기울임 요소 사이에 요구되는 전달은 기본적으로 구동기 요소에 의해 형성될 수 있는데, 여기서 구동기 요소는 가령 작동 유닛에 단단하게 결합되고 기울임 요소와 관절식으로 연결된다.
이와 같은 변위 센서 유닛과 작동 유닛의 공간상 분리는, 가령 변위 센서 유닛 또는 그것의 기울임 요소가 작동 유닛과 인접하게 배치될 수 있도록 한다. 이로써, 전반적으로 비교적 평평한 구조가 달성되는데, 이는 변위 센서 유닛이 더 이상 회전/푸시 제어기 안에 통합될 필요가 없기 때문이다. 본 발명의 유리한 일 실시예에 따르면, 기울임 요소 또는 적어도 그것의 기울임 축은 작동 유닛의 회전 축과 회전 축의 연장선 외측에 위치되고, 이에 따라 작동 유닛에 인접하게 배치된다.
작동 유닛이 측면 이동됨에 따라 기울임 요소가 일으키는 흔들림 이동(wobbling movement)은 변위 센서 유닛의 적어도 2 개의 센서 요소들에 의해 적합하게 탐지된다. 이러한 2 개의 센서 요소들은 서로 거의 90˚의 각도로 연장되는 2 개의 축들 상에 배치된다. 센서 요소들은 근접각 센서(proximity sensor)로 설계되어, 이를테면, 기울임 요소로부터의 거리 또는 기울임 요소의 구성 요소 또는 변위 센서 유닛의 구성 요소까지의 거리를 감지할 수 있다.
적합하게는, 변위 센서 유닛은 서로 실질적으로 동일한 각도로 배치된 적어도 3 개, 바람직하게는 4 개의 센서 요소들을 포함하는데, 이 센서 요소들은 기울임 요소 또는 기울임 요소의 적어도 하나의 구성 요소 또는 변위 센서 유닛 또는 변위 센서 유닛의 적어도 하나의 구성 요소와, 그에 대응하는 센서 요소들로부터의 거리를 감지하기 위한 것이다.
이미 상술한 바와 같이, 센서 또는 각각의 센서 요소는 비접촉식 및/또는 정전식, 자기식, 저항식 또는 광학식으로 기능하는 단부 스위치(end switch) 또는 요소로 구성된다. 오프셋 센서 배치로 인해, 기울임 요소가 기울어지면 반응하는 센서들의 알려진 위치들을 바탕으로, 대응하는 기울임 요소의 기울어진 위치를 판단할 수 있다. 가령, 만약에 서로 90˚로 오프셋 된 4 개의 센서 요소들을 사용하는 경우, 하나의 센서 요소만이 반응하면, 기울임 요소가 서로 90˚로 오프셋 된 4 개의 방향들 중 하나로 기울어져 있고 작동 유닛은 서로 90˚로 4 개의 방향들 중 하나로 측면 이동되었다고 탐지할 수 있는 반면, 2 개의 인접 센서 요소들이 반응하면, 상술한 방향들에 대해 45도 각도로 작동 유닛이 측면 이동되었다고 탐지할 수 있다.
본 발명의 추가적인 유리한 일 실시 예에서는, 작동 유닛이 작동 유닛의 회전 축을 중심으로 회전 가능한 외측 제1 작동 요소를 포함하고, 작동 유닛은 제1 작동 요소에 의해 둘러싸이고 가압 되도록 마련된 내측 제2 작동 요소를 포함한다. 이러한 관점에서, 제1 작동 요소도 가압 되도록 마련될 수 있다. 또는, 제1 작동 요소나 제2 작동 요소가 탄성적으로 가압 되거나, 두 작동 요소들 모두 함께 탄성적으로 가압 되도록 마련될 수 있다.
본 발명의 상술한 특징, 측면 및 이점들 및 그 외 특징, 측면 및 이점들은 이하 제시되는 도면, 기재 및 청구항을 참조로 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다기능 작동 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 작동 장치를 위에서 본 평면도로, 8 개 방향으로 발생하는 작동 유닛에 의한 측면 이동이, 기울임 요소의 상기 8 개 이동 방향들에 대응하는 공간 상에서의 공간 방향들로의 기울어짐으로 변환되는 것을 도시하고 있다.
도 3은 작동 유닛의 홈 위치에서의 작동 장치의 측정면도이다.
도 4는 작동 유닛이 도 4의 도면 평면으로 측면 이동된, 작동 장치의 측정면도이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 다기능 작동 유닛(10)의 사시도이다. 다기능 작동 유닛(10)은 회전 손잡이(rotary knob) 형태의 회전/푸시 요소(14)를 포함하는 수동식 작동 유닛(12)을 포함한다. 회전/푸시 요소(14)는 회전 축(16)을 중심으로 회전 가능하고, 화살표(17) 방향으로 회전 축(16)을 따라 탄성적으로 가압 될 수 있다. 도 3에서는, 회전/푸시 요소(14)의 현재 회전 위치를 감지하기 위한 회전 센서(19)가 회전/푸시 요소(14)의 하부 하우징(18) 안에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 회전/푸시 요소(14)의 가압은 (가령, 종단 스위치(end switch) 형태의) 푸시(가압) 센서(20)에 의해 탐지된다.
작동 유닛(12)은 기본적으로 회전 및 가압 기능들을 갖는 표준 작동 유닛이다. 본 발명에 따르면, 이러한 작동 유닛(12)을 사용하여, 회전/푸시 요소(14)의 측면 방향으로의 당김 또는 이동을 간단한 방식으로 탐지할 수 있다. 이를 위해, 다기능 작동 장치(10)는, 판 형태의 구동기 요소(24)를 갖는 변위 센서 유닛(22)을 포함하며, 구동기 요소(24)는 작동 유닛(12) 또는 회전 센서(18)를 수용하는 하우징, 또는 작동 유닛(12)의 또 다른 하우징 부분에, 바람직하게는 견고하게(rigidly) 연결되며, 특히 억지끼움 방식(form-fitting manner)으로 연결된다. 이렇게 견고하게 연결됨으로써, 회전/푸시 요소(14)가 측면으로 움직이면 구동기 요소(24)가 측면으로 이동(displacement)하게 한다. 이를 위해, 판-형태의 구동기 요소(24)는 제1 이동 받침판(first displacement bearing plate)(25) 상에서 직선적으로(linearly) 안내되고, 이어서 제1 이동 받침판은 제2 이동 받침판(second displacement bearing plate)(25') 상에서 직선적으로 안내되고, 이러한 구성은 상기 두 경우 모두에 있어서 도 1 및 도 2에 표시된 것처럼 홈(groove) 내에서 안내되는 웹을 통해서 이루어진다. 이러한 두 가지 직선형 안내부들은 서로 직각으로 형성되며, 복귀 스프링(return spring)이 구비되어 있어서, 회전/푸시 제어기(14)를 수동적으로 이동시킨 후 해제를 하면, 도 1에 도시된 중심 위치로 자동으로 복귀된다. 회전/푸시 제어기(14)에 대한 이러한 유형의 안내 그 자체는 알려진 기술이다.
구동기 요소(24)는 작동 유닛(12)의 외측에 배치된 조인트(26)를 더 포함하며, 볼 조인트 형태의 소켓(28)을 포함한다. 이 소켓(28)은 기울임 축(33)을 갖는 기울임 요소(32)의 구형 머리부(30)를 수용한다. 기울임 요소(32) 자체 또한 작동 유닛(12)을 지지하는 홀딩 구조체(36) 상에서, 볼 조인트 베어링(34)을 통해 기울어질 수 있도록 지지되는데, 상기 홀딩 구조체는 베이스 판(38) 상에 제공되며, 이때 베이스 판(38)은 가령 회로 기판일 수 있다.
도 2를 참조로, 본 실시 예의 기울임 요소(32)는 십자 형태로 배치된 4 개의 아암(40)을 포함하는데, 상기 아암의 단부는 베이스 판(38)으로부터 이격되게 배치된다. 4 개의 센서 요소(42)는 상기 4 개의 아암의 단부와 베이스 판(38) 사이에 배치되어, 기울임 요소(32)의 아암(40)의 각각의 연계된 단부의 접근을 탐지한다. 이는 비접촉식으로 이루어지거나 기계적 접촉을 통해 이루어질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조로 명백하게 알 수 있듯이, 작동 유닛(12)의 측면 이동은, 기울임 축(33)을 중심으로 기울임 요소(32)의 기울어진 이동으로 변환된다. 도 2를 참조하여 보면, 8 개의 서로 다른 방향(44.1 내지 44.8) 중 어느 한 방향으로 회전/푸시 요소(14)가 측면으로 이동하게 되면, 공간상에서 서로 다른 방향으로 기울어진 기울임 요소(32)의 위치로 변환되는 것을 알 수 있다. 기울임 요소(32)의 8 개의 기울임 방향은 화살표(46.1 내지 46.8)의 방향으로 기울어졌다. 이 기울임 방향의 각각에 있어서, 센서 요소(42) 중 하나 또는 또 다른 한 쌍의 센서 요소(42)들이 반응한다. 이러한 정보에 의해서 그리고 이러한 센서 요소의 위치를 알면, 센서 신호를 바탕으로, 회전/푸시 요소(14)가 어떤 방향(44.1 내지 44.8)으로 측면 이동을 했는지 추정할 수 있다.
도면부호의 목록
10: 다기능 작동 장치, 작동 장치
12: 작동 유닛
14: 회전/푸시 요소
16: 회전 축
17: 화살표
18: 회전/푸시 요소의 (센서) 하우징
19: 회전 센서
20: 푸시 센서
22: 변위 센서 유닛
24: 구동기 요소
25: 제1 이동 받침판
25': 제2 이동 받침판
26: 조인트
28: 소켓
30: 구형 머리부
32: 기울임 요소
33: 기울임 축
34: 볼 조인트 베어링
36: 홀딩 구조
38: 베이스 판
40: 아암
42: 센서 요소
44: 방향
46: 화살표

Claims (10)

  1. 다기능 작동 장치, 특히 컴퓨터, 정보 또는 엔터테인먼트 기술 장치, 차량 부품과 같은 모니터-제어 장치, 또는 일반적으로 인간-기계 인터페이스를 위한 입력 장치로서의 다기능 작동 장치로서,
    회전 축(16)을 중심으로 회전되고, 상기 회전 축(16)을 따라 탄성적으로 가압되며, 상기 회전 축(16)에 대해 거의 방사상 방향으로 측면 이동이 이루어지는 수동식 작동 유닛(12); 및
    상기 작동 유닛의 측면 이동 시, 거의 방사상 방향으로의 상기 작동 유닛(12)의 이동 방향을 감지하기 위한 변위 센서 유닛(22)을 포함하고,
    상기 작동 유닛(12)은 현재의 회전 위치를 감지하기 위한 회전 센서(19) 및 가압 이동을 감지하기 위한 푸시 센서(20)를 구비하는, 다기능 작동 장치에 있어서,
    상기 변위 센서 유닛(22)은 방사상 평면에서 이동 가능하게 안내되고, 상기 작동 유닛(12)이 기계적으로 결합되며, 상기 작동 유닛(12)의 이동 시 이동되는 구동기 요소(24)를 갖고,
    상기 변위 센서 유닛(22)은, 상기 구동기 요소(24)에 관절식(articulated)으로 연결되고 상기 구동기 요소(24)가 이동되면 기울어질 수 있는 기울임 요소(32)를 갖고,
    상기 변위 센서 유닛(22)은, 상기 작동 유닛(12)의 측면 이동 시 상기 기울임 요소(32)의 기울어진 위치를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기울임 요소(32)의 기울임 축(33) 및/또는 상기 기울임 요소(32)가 상기 작동 유닛(12)의 상기 회전 축(16) 및 상기 회전 축의 연장부 외측에, 그리고 측면방향으로 상기 작동 유닛(12)의 옆에 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기울임 요소(32)는, 상기 작동 유닛(12)이 측면 이동됨에 따라, 흔들리는 방식으로 이동하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위 센서 유닛(22)은, 거의 90˚의 각도로 연장되는 축들 상에 배치되는 2 개의 센서 요소(42)를 구비하며, 상기 2 개의 센서 요소는 상기 기울임 요소(32) 또는 상기 기울임 요소(32)의 구성 요소로부터의 거리, 또는 상기 변위 센서 유닛(32) 또는 상기 변위 센서 유닛(22)의 하나 이상의 구성 요소로부터의 거리를 각각 탐지하는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위 센서 유닛(22)은 서로 거의 동일한 각도로 배치된 3개 이상, 바람직하게는 4 개의 센서 요소(42)를 포함하고, 상기 센서 요소는, 상기 기울임 요소(32) 또는 상기 기울임 요소(32)의 하나 이상의 구성 요소로부터 또는 상기 변위 센서 유닛(22) 또는 상기 변위 센서 유닛(22)의 하나 이상의 구성 요소로부터 각각의 센서 요소(42) 까지의 거리를 탐지하는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서 또는 상기 하나 이상의 센서 요소(42)는 단부 스위치로서 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서 또는 상기 하나 이상의 센서 요소(42)는 비접촉식 및/또는 정전식, 자기식, 저항식 또는 광학식으로 작동하는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 유닛(12)은 상기 작동 유닛(12)의 회전 축(16)을 중심으로 회전 가능한 외측 제1 작동 요소를 갖고, 상기 작동 유닛(12)은 상기 제1 작동 요소에 의해 둘러싸이고 가압 되도록 마련되는 내측 제2 작동 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 작동 요소도 가압 될 수 있는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 작동 요소 또는 상기 제2 작동 요소는 탄성적으로 가압되거나, 상기 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 모두가 함께 탄성적으로 가압 될 수 있는 것을 특징으로 하는 다기능 작동 장치.
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