KR101426212B1 - 스프링, 특히 푸시 버튼용 스프링 - Google Patents

Abstract

스프링으로서, 특히 푸시 버튼에 대한 스프링이다. 본 발명은 특히 푸시 버튼에 대한 스프링(1)으로, 캐리어(2)에 고정되고, 수직 압력(F)을 나타낸다. 스프링(3)은 작동시 수직 움직임을 센서 수단(4)에 의해 감지될 수 있는 수평 움직임으로 전환하는 방식으로 설계된다.

Description

스프링, 특히 푸시 버튼용 스프링{SPRING, IN PARTICULAR FOR A PUSH BUTTON}

본 발명은 스프링에 관한 것으로, 특히 푸시 버튼, 스프링 장치 및 버튼 장치에 관한 것이다.

푸시 버튼(pushbuttons)은 인간의 명령을 전기적 신호로 전환하기 위한 수많은 응용물에 사용되어 왔다. 무접촉 푸시 버튼은 오랜 기간 신뢰할 만한 공정을 보증하는데 성공적이었음이 입증되어 왔다. 이와 같은 푸시 버튼들은 현재에도 용량성 근접 스위치, 광 근접 스위치, 유도성 근접 스위치 형태로 이용가능하다.

구조적으로 작은 높이의 푸시버튼은 증가되는 소형화 추세로 인해 바람직하며, 예를 들면 이동 전화와 같은 휴대용 디바이스의 소형화이다. 게다가 디자인 측면에서도 예를 들면 하우징의 편평한 구조적 형태 같은 것을 고려해 볼 필요가 있다.

본 발명의 목적은 스프링, 스프링 장치 및 버튼 장치를 개시하여 무접촉 방식에서 푸시 버튼의 작동을 감지하고 작은 구조적 높이를 구현하는 데 있다.

상기 목적은 각 독립항의 발명에 의해 달성되며 제안된 원칙에 대한 구체화와 더욱 구체화된 실시예들은 각 종속항에 의해 개시된다.

본 실시예에서, 스프링은 특히 푸시버튼에서 사용되는 것으로 캐리어상에 장착되고, 푸쉬버튼의 작동 기간 동안 수직압력을 감지하는데 적합하게 설계된다. 이 경우, 스프링은 푸시버튼이 작동될 때 수직 움직임을 수평 움직임으로 전환시키는 방식으로 설계된다.수평 움직임은 센서 수단에 의해 감지될 수 있다.

아주 작은 크기의 푸시버튼은 수직압력을 수평압력으로 전환시키는 것에 의해 달성 가능하다. 이 경우, 센서 수단에 의한 수평 움직임의 감지는 무접촉 방식에서 작동을 감지하는 것을 가능하게 한다.

제안된 스프링은 푸시 버튼의 기능이 신뢰할만한 무접촉 감지를 가능하게 하고 동시에 작동을 촉발하기 위해 미세한 수직 움직임만을 요구하는 것을 구현할 수 있게 한다. 제안된 원칙은 게다가 전자기파 방해 전계(electromagnetic interference fields), 온도 변화 및 습도에 대한 민감하지 않게 푸시버튼의 작동을 감지하는 것을 가능하게 한다. 수직 움직임을 수평 움직임으로 전환한 결과 실현되는 작은 크기와 간결한 기능은 간략한 시스템 통합, 조립, 테스트 및 보정도 가능하게 한다.

수직 움직임을 수평 움직임으로 전환하는 것은 바람직하게는 스프링의 탄성 변형 수단에 의해 구현된다. 탄성 변형은 심지어는 작동 이후 스프링을 최초 위치로 회복시키거나 유휴 위치(idle position)로 되돌리는 복원력을 생성할 수 있다.

더욱 구체적으로, 스프링은 캐리어 상에 장착될 적어도 하나의 장착 영역을 포함한다. 장착은 예를 들어 스크류 수단에 의해 구현될 수 있다. 게다가 바람직하게는 센서 수단 상에 스프링을 슬라이딩할 적어도 하나의 슬라이딩 영역을 제공하는 것이 바람직하다. 이 방식으로, 기계적 작동이 궁극적으로 전기적 신호로 전환된다. 게다가, 작동 기간 동안 수직 방향에서 가해지는 압력을 스프링으로 도입하기 위해 적어도 하나의 압입 영역이 제공된다. 이 경우, 예를 들면 스프링 상의 판유리에 상대적인 압입 영역의 슬라이딩 움직임을 구현하는 것이 가능할 것이다.

구체적 실시예에서, 스프링의 각 다리 수단에 의해 압입 영역은 한편으로는 장착 영역과 연결되어 있고, 다른 한편으로는 스프링의 슬라이딩 영역에 연결되어 있다. 스프링의 설계는 특히 수직선에 상대적인 두 개의 스프링 다리 간의 각도는, 수직 움직임이 수평움직임으로 전환되는 동안 기계적 강화인지 혹은 감쇠인지 사실에 관해 결정적이다.

스프링은 바람직하게는 하나의 피스(piece)로 제조되며, 즉 조인트나 힌지가 형성되지 않는다. 결과적으로, 수직 움직임이 수평 움직임으로 전환되는 동안 어떤 기계적 작용도 발생하지 않는다. 미세한 이력 현상이 기계적 마찰로 인해 일부 실시예에서 발생할 수 있다. 기계적 마찰은 압입 영역에서 발생할 수 있으며, 특히 스프링의 슬라이딩 영역에서 발생할 수 있다.

스프링은 바람직하게는 스프링을 감싸는 하우징과 동일하거나 유사한 열 팽창을 가지는 재료로 제조된다. 예를 들어, 상기 재료는 플라스틱 혹은 테프론(teflon)을 포함할 수 있다. 이 경우, 재료들은 열팽창 계수들이 서로 적응되는 것으로 선택되며, 예를 들면 동일하거나 유사한 팽창 계수의 재료들이 스프링 및 하우징 재료로 선택된다.

스프링은 바람직하게는 탄성 변형될 수 있으며, 따라서 작동이 끝나면 스프링을 최초 위치로 회복시키는 복원 모멘트를 생성할 수 있다.

스프링의 슬라이딩 영역은 바람직하게는 자석을 수용할 수 있도록 설계된다. 이로 인해 예를 들면 홀 센서(Hall sensor)와 같은 자석 센서 수단에 의해 무접촉 방식으로 수평 방향으로 전환된 움직임을 감지하는 것이 가능하다.

대안적으로, 스프링의 슬라이딩 영역은 또한 센서 수단을 포함할 수 있으며, 이 경우 자석은 캐리어 상에 장착된다.

스프링은 예를 들면, 기본적으로 V 형 방식으로 실현될 수 있으며, V의 끝단은 각각 장착 영역과 슬라이딩 영역을 나타내고, V의 중앙은 압입 영역을 나타낸다. 압입 영역은 각 다리를 거쳐 장착 영역과 슬라이딩 영역에 연결된다.

수직 움직임을 수평 움직임으로 전환하는 동안 더 큰 기계적 강화를 달성하기 위해, V 보다 W를 구현하는 것이 가능하며 이 경우 W 형 스프링이 사용된다.

생산 관련 구현은 예를 들면 저비용과 작은 수고로 하나의 피스로 제작될 수 있고 소성 변형 없이 탄성 변형 형태로 적절한 움직임을 구현할 수 있는 U형 스프링으로 구성된다.

다른 실시예에서, 스프링 장치는 상기 기술된 스프링을 포함한다. 게다가, 견고하게 스프링의 장착 영역에 연결되고 수평방향으로 확장되는 보정 수단이 제공되어, 보정 수단은 캐리어 상에 고정되도록 설계된다. 보정 수단의 팽창 계수는 센서 수단으로 수평 움직임을 감지하는 것에 대한 온도 관련 영향력들이 완전히 혹은 대부분 보정되는 방식으로 스프링의 팽창 계수에 적응된다.

예를 들면, 보정 수단은 일 단은 견고하게 캐리어에 연결되고 다른 일단은 이동가능하게 배열되어 캐리어 상에서 슬라이딩 가능하다. 스프링의 장착 영역은 상기 일 단에 고정된다. 이와 같은 방식으로, 스프링의 팽창 행위는 열 팽창기간 동안 수평판에서 크게 보정된다. 이 점은 예를 들면, 자석이 항상 센서 수단의 감지 영역 상에서 위치되는 것을 보증하는 것을 가능하게 하여, 푸시 버튼의 작동이 매우 다양한 온도 조건하에서 신뢰가능하게 감지된다.

수직 투영에서, 보정수단이 예를 들면, U형 방식으로 구현될 수 있고, 연결 영역에서 스프링의 장착 영역에 연결된 다리들을 특징으로 할 수 있다. 다리들은 자유단에서 고정적으로 캐리어 상에 장착되는 수단들을 특징으로 할 수 있다. 이것은 예를 들어 클립, 스크류 연결 또는 유사한 고정 연결들로 구성될 수 있다.

스프링 또는 스프링 장치는 각각 버튼 장치에서 활용될 수 있으며, 특히 푸시 버튼에 대해 활용될 수 있는 것이 특히 바람직하다. 상기 버튼 장치는 상술한 타입의 스프링 장치 또는 스프링을 포함한다. 이 경우, 캐리어는 각각 스프링의 장착 영역에 직접적으로 혹은 보정 수단이 제공된다면, 스프링 장치의 보정 수단을 통해 각각 연결된다. 게다가, 자석이 제공되어 스프링의 슬라이딩 영역에 연결되며, 더욱이 센서 수단은 스프링의 압입 영역의 수직 움직임에 의존한 자석의 수평 움직임을 감지하기 위해 캐리어상에 장착된다.

예를 들면, 스프링의 압입 영역이 버튼 장치의 작동 요소에 음으로 (non-positively) 연결된다.

이 작동 요소는 예를 들면 기본적으로 수평으로 배열되는 판유리 혹은 다른 커버 형태로 구현될 수 있다. 판유리가 가장 넓게 사용되며, 예를 들면 이동 전화기에서이며, 저항 방식으로 혹은 요즘 증가하는 정전용량 방식으로 작동하는 큰 터치 민감성의 표면을 구현한다.

큰 정전식 터치 민감성 표면은 상대적으로 높은 정전류를 요구한다. 제안된 원칙은 스프링이 푸시 버튼을 터치 민감성 표면과 결합하는 것을 가능하게 하므로 특히 이 점에서 유리하다. 푸시 버튼은 예를 들면 유휴 상태에서 디바이스를 작동시키고 넓은 터치 민감성 표면이 켜지도록 할 수 있다.

음의 연결(non-positive connection)로 인해, 수직 움직임의 형태의 판 유리 작동은 곧바로 스프링의 압입 영역의 수직 움직임을 초래하여 차례로, 센서 수단으로 감지되어 전기 신호로 전환되는 스프링 슬라이딩 영역의 수평 움직임을 이끈다.

센서 수단은 예를 들면 자석의 수평 움직임을 감지하고 자석의 수평 움직임에 의존한 센서 수단의 센서 출력에서 센서 신호를 이용하는 적어도 하나의 홀 센서를 포함한다.

센서 수단은 예를 들면 결과적으로 고도로 견고한 무접촉 작동을 가능하게 하는 자기 선형 위치 센서로 구성될 수 있다. 결국 적어도 하나의 N극과 S극을 포함하는 영구 자석이 슬라이딩 영역으로 참조되는 스프링의 자유단에 장착될 수 있다. 센서 수단은 센서 수단에 상대적인 자석의 위치에서의 수평 변화를 감지할 수 있다.

본 발명의 여러가지 구체적 실시예들이 이하 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스프링, 스프링 장치 및 버튼 장치를 개시하여 무접촉 방식에서 푸시 버튼의 작동을 감지하고 작은 구조적 높이를 구현할 수 있다.

도 1은 제안된 원칙에 따르는 스프링을 구비한 버튼 장치의 구체적 실시예를 개시한다.
도 2는 도 1을 따르는 버튼 장치에서의 사용에 적합한 센서 수단과 자석의 구체적 실시예를 개시한다.
도 3은 스프링의 또다른 실시예를 개시한다.
도 4는 스프링의 또다른 실시예를 개시한다.
도 5는 센서 수단 작동에 대한 예시적 신호 곡선을 개시한다.
도 6은 단면 형태로 스프링 장치와 함께 버튼 장치의 대안적 실시예를 개시한다.
도 7은 도 6을 따르는 실시예의 상면도이다.

도 1은 제안된 원리를 따르는 스프링을 구비한 버튼 장치의 구체적 실시예를 개시한다. 스프링은 센서 수단(4)과 함께 기본적으로 직육면체 하우징(1,2,5)에 수용되는 V 형 스프링(3)으로 구성된다.

스프링(3)은 구체적으로 V 형 스프링(3)의 두 다리 중 하나의 끝에 배열되는 장착 영역(6)을 포함한다. 스프링(3)의 두 다리는 압입 영역(7)에서 서로 연결된다. 슬라이딩 영역(8)은 자석(9)이 배열되고, 두번째 스프링 다리의 자유단 상에 구현된다. 압입 영역 (7)은, 스프링의 장착 영역(6)과 슬라이딩 영역(8)뿐만 아니라, 스프링의 바깥쪽을 향해 수평 방향으로 평평해진다. 장착 영역, 슬라이딩 영역 및 압입 영역의 바깥 부분은 기본적으로 평행한 표면으로 구현된다.

스프링의 장착 영역(6)은 두 개의 측벽(5)과 작동판(1)과 함께 하우징을 형성하는 캐리어(2) 상에 장착된다. 하우징의 또 다른 두 개의 측벽은 단면 표시로 인해 도 1에서 도시되지 않았다. 장착은 캐리어 판(2)에서 뚫린 구멍을 통해 장착 영역(6)에서 제공되는 가닥으로 돌려 조여지는 스크류로 초래되는 스크류 연결(10)로 구현된다.

넓은 표면에 걸쳐 캐리어(2)에 연결되는 센서 수단(4)은 예를 들어 납땜 혹은 본딩 수단을 통해 슬라이딩 영역(8) 아래에 배열된다. 센서 수단(4)은 예를 들면 집적 회로의 형태로 구현될 수 있다. 슬라이딩 영역(8)과 센서 수단(4)간의 견고한 기계적 연결은 제공되지 않으며, 오히려 슬라이딩 영역(8)은 기본적으로 수평 방향에서 센서 수단 상에서 슬라이드 가능하다. 이점은 음으로(non-positively) 작동판(1)에 인접하는 스프링의 압입 영역(7)에도 유사하게 적용되어, 스프링의 기하학적 구조로 인해 작동 기간 동안 장착 영역은 슬라이딩 영역보다 수평 방향에서 더 짧은 거리를 이동한다.

수평 방향에서 스프링의 이동은 수직 방향에서 작동 기간 동안 발생하며, 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 작동판(1)에 중심에서 압력 F를 가함으로써 발생한다. 더욱 구체적으로, 스프링의 장착 영역(6)은 압입 영역(7)이 장착 영역에 대해 왼쪽으로 미세한 수평 이동을 수행하고 스프링의 슬라이딩 영역(8)이 마찬가지로 대응되는 강화된 수평 이동을 왼족을 향해 수행하는 동안 작동시 정지된 상태로 유지된다. 움직임은 대응되는 수평 방향 화살표로 표시된다. 작동은 상술한 방식에서 즉 도 1에서 파선으로 표시되는 새로운 위치로, 최소한 스프링의 대부분 뿐만 아니라 작동판(1)의 변위를 유발한다. 반면, 스프링의 유휴 위치가 연속선으로 표시되어 있다. 작동판(1)은 스프링 뿐만 아니라 작동 기간동안 탄성 변형되기 쉽다. 구동력 F가 멈추면, 작동판(1)과 스프링(3)은 특히 압입 영역(7)과 슬라이딩 영역(8)은 최초 위치로 복원된다.

스프링(3)은 하나의 피스로 구현된다. 탄성 변형은 작동이 끝난 이후 최초 위치로 스프링을 회복시키는 복원 모멘트를 생성한다.

스프링(3), 자석(9), 센서 수단(4)과 하우징(1,2,5)으로 구성되는 완성된 장치는 버튼 장치로 참조된다. 자석(9)의 수평 움직임이 무접촉 방식으로 센서 수단(4)에 의해 감지되기 때문에, 이 버튼 장치는 대체로 무접촉 푸시 버튼에 관한 것이다. 센서 수단(4)은 적어도 하나의 신호 출력을 포함하는 미도시 단자들을 특징으로 한다. 버튼 장치의 작동 기간 동안 센서 수단(4)에 상대적인 자석(9)의 움직임을 나타내는 신호가 신호 출력에서 이용되어, 전기 신호가 궁극적으로 푸시버튼에 대한 인간의 작동에 의존하여 생성된다.

다시 말해서 외부에서 적용되는 힘때문에 근본적으로 서로 평행하게 놓이는 작동판(1)과 캐리어판(2) 간의 수직 거리를 줄여서 스프링이 왼쪽을 향해 수평적으로 확장되는 방식으로 탄성적으로 변형되게 한다. 결과적으로, 수직 움직임이 측면 혹은 수평 움직임으로 전환된다.

스프링(3)의 기하학적 구조는, 특히 스프링의 두 개 다리 간의 각도는, 스프링의 슬라이딩 영역(8)의 수평 편향으로 참조되는 작동판(1)과 캐리어판(2)간의 차등 움직임이 강화될지 감쇠될지 특정하는 것을 가능하게 한다.

도 1에서 스프링(3)은 고체 형태로 하나의 피스로 실현되며 조인트가 없는 것을 특징으로 한다. 결과적으로 작동판의 수직 움직임이 감지될 수 있는 수평 움직임으로 전환되는 동안 어떤 기계적 작용도 발생하지 않는다. 움직임의 이력 현상은 한편에서는 압입 영역(7)과 작동 판(1) 사이에서 그리고 또 다른 한편에서는 슬라이딩 영역(8)과 센서 수단(4)간 두 개의 접촉 표면상의 마찰로 인해 유지될 수 있다. 본 실시예에서 스프링은 버튼 장치의 온도 드리프트를 예방하기 위해 하우징의 측벽(5)과 동일하거나 유사한 열팽창 계수의 물질로 만들어진다. 예를 들면 플라스틱이나 테프론과 같은 물질이 이와 같은 측면에서 고려될 수 있다.

본 실시예에서, 센서 수단(4)은 자기 선형 위치 센서의 형태로 구현될 수 있고, 견고한 무접촉 작동이 가능하도록 설계된다. 상기 목적을 위해 영구 자석(9)이 스프링(3)의 슬라이딩 영역에서 자유단에 배열된다. 이와 같은 방식으로, 센서 수단에 대한 상대적인 위치에서 수직 변화가 감지된다.

수직 움직임을 수평 움직임으로 전환하고 수평 방향에서 감지하는 것으로 인해, 도 1을 따르는 푸시 버튼은 구조적으로 작은 높이를 가지고, 센서 수단은 아주 낮은 소비 전력을 가지도록 설계되기 때문에 배터리로 작동되는 디바이스에서 낮은 전력을 소비하며, 예를 들어 홀센서의 형태이다. 오직 단일 디지털 출력만이 요구된다. 센서 수단에서 구현될 수 있고 이하 더 상세히 기술될 시간 기반 혹은 진폭 기반 알고리즘이 버튼의 눌림 상태를 감지하는데 이용가능하다. 더욱 구체화된 실시예에 따르면, 광통신 포트가 알고리즘의 파라미터를 조정하기 위해 센서 수단상에 제공된다. 따라서 시간 역치 및/또는 진폭 역치를 조정하는 것이 가능하다.

전자파 적합성에 관한 뛰어난 특질 뿐만 아니라 외부 자기장, 온도 변화 및 습도과 같은 방해에 대한 버튼의 저 민감성에서 또다른 장점들이 발견될 수 있다. 예를 들면, 외부 자기장의 존재가 두 개의 홀센서를 구비한 차등 탐지 수단에 의해 각각 무력화되거나 보정될 수 있다.

도 1을 따르는 설계가 큰 수고 없이 제조되고, 테스트받고 보정될 수 있으며, 간결한 시스템 통합을 허용할 수 있는데 예를 들면 모바일 디바이스에서이다.

도 1에서 도시된 실시예에 대한 대안으로, 직사각형 혹은 직육면체 하우징(1,2,5)과 V형 스프링이 제공되고 제안된 스프링과 버튼 장치의 기본 원칙에 대응하는 스프링과 하우징의 다른 기하학적 구체물을 구현하는 것을 추측할 수 있으며, 즉, 스프링의 기계적 측정 수단에 의해 푸시버튼의 작동 기간 동안 가압되는 수직 압력을 수평 움직임으로 전환하고 센서 수단으로 수평 이동을 무접촉 감지하는 것이다.

도 2는 센서 수단(4) 상에 배열된 자석(9)의 예시적 실시예를 개시한다. 도 1은 버튼 장치를 통과하는 단면을 개시하고, 도 2는 도 1의 구체적 상면도인데, 즉, 오직 센서 원리, 다시 말해서 수평 움직임을 명료하게 하기 위해 자석(9)이 센서 수단(4) 상에 배열된다. 다른 부품들, 특히 스프링(3)은 본 도면에는 개시되지 않았다.

자석(9)은 선형 자석으로 구성되며, 복수개의 자기극 N,S을 포함하여, 간결한 예시를 위해 하나의 N극이 두 개의 S극 사이에 개시되었다. 자석은 도 1을 참조로 이미 상술한 바와 같이 화살표 방향으로 수평으로 변위 가능하다. 센서 수단(4)은 센서 IC 형태의 집적 회로로 구성되고, 연결되는 측정 전자장치 뿐만 아니라 복수 개의 홀 센서를 포함한다. 센서 수단은 선택 구성으로 통신 포트(13),적어도 하나의 신호 출력(12)) 및 전압 공급(11) 단자들을 더 포함한다.

센서 수단(4)은 센서위에서 자석(9)의 수평 변위를 감지하는 선형 센서로 구성된다. 센서 수단에서 홀 요소는 주기적으로 활성화되고, 예를 들면, 자석 위치를 측정하기 위해 저전력 소비로 설계된 오실레이터를 이용하고, 에너지 절감을 위해 각 측정이 끝나면 다시 불활성화된다.

두 활성화 프로세스 간의 듀레이션은 주기적이고 미리 조정되거나 작동중 조정될 수 있다. 유사하게, 검출 진폭과 듀레이션에 대한 역치도 레지스터에서 영구적으로 조정되거나 통신 포트를 통해 작동 중 조정될 수 있다. 주기적 듀레이션과 레지스터값이 영구적으로 프로그램되는 경우, 예를 들면, 소위 퓨즈 수단에 의해 일회성 프로그래밍을 수행하는 것이 가능할 것이다. 이것은 또한 일회성 프로그래밍(one-time programming,OTP)으로 참조될 것이다.

위치 측정은 각 주기 Wt에 대해 수행되는데, 홀요소가 활성화되고 해당 시간 t에 대한 결과 Pa(t)가 결정된다. 홀요소는 각 측정의 마지막에 다시 한번 불활성화되고 차동값 Delta(t)가 결정된다. 이 차동값은 연속 위치 측정값 간의 차이 Pa(t)-Pa(t-1)를 만들어 획득된다. 신호 출력(12)에서 값은 이하의 조건에 따라 변화한다.

1. 차이 Delta(t)가 역치 Delta_Schwelle 보다 크고, 측정치 Pa(t)의 진폭이 역치 진폭 Pa_Schwelle보다 크면, 신호 출력은 활성화상태로 스위치된다. 신호 진폭 Pa(t)는 역치 신호 진폭 Pa_Schwelle 보다 낮으면, 출력은 불활성화 상태로 스위치된다.

2. 알고리즘은 교번적으로 아래와 같이 구성된다:

측정치 Pa(t)의 진폭이 역치 진폭 Pa_Schwelle보다 크면 출력은 활성화 상태로 스위치 된다. 측정 신호 Pa(t)의 진폭값이 역치 진폭 Pa_Schwelle보다 낮으면, 출력은 불활성화 상태로 스위치된다.

두 개의 측정값간의 시간 간격이 역치 이상으로 커질 필요가 있다는 추가적인 조건은 예를 들면 온도 변화, 모바일 디바이스의 홀스터에서 돌발적인 작동, 외부 자기장 또는 기생적인 기계적 움직임에서와 같은 움직임에서 느린 변화의 경우에서 감지되는 작동의 바람직하지 않은 상태를 예방한다.

도 3은 도 1을 따르는 스프링의 대안적인 실시예를 개시하며, V형 방식으로 구현되지 않고, 이 경우 U형 방식이며 참조 기호 14 로 확인된다. 다시 말해서, 스프링의 단면형태는 뒤집힌 V가 아니라 뒤집힌 U로 정의된다. U형 스프링(14)은 유사하게 동일한 평평한 장착 영역(6)을 특징으로 하여, 플랜지로 해석될 수 있고 스크류 연결 수단(10)에 의해 다시 한번 캐리어판(2) 상에 장착될 수 있다. 스프링은 또 하나의 피스로 제작될 수 있다. 압입 영역은 "U"의 바닥에 의해 형성될 수 있고 작동판(1)과 더 나은 음의 연결(non-positive connection)을 만들기 위해 대안적으로 미세하게 납작해질 수 있다.

이 경우 압력 F가 작동판(1)에 작용하여 야기되는 수직 움직임은 또한 센서 수단(4)상의 U형 스프링(14)의 슬라이딩 영역(8)의 수평 움직임을 야기한다.

스프링(14)의 U형 설계는 특히 하나의 피스로 제작되는 산업 제조물에 적합하며, 도 1을 따르는 V 형 설계와 비교하면, 도 1을 따르면 특히 높은 기계적 스트레스에 취약하고 두 개의 스프링 다리가 수렴하는 곳에서 압입 영역에 놓이는 스프링의 뾰족한 부분이 U형 실시예에서는 회피되는 장점이 있다. 게다가 개선된 스프링 효과, 즉 더 큰 탄성 변형 영역이 획득된다.

도 4는 또다른 스프링의 구체적 실시예를 도시하며, 도 4에서는 W 형 방식으로 구현되고 참조 기호 15로 확인된다. W형 설계로 인해 도 1에서의 경우와 같이 하나의 압입 영역만이 제공되는 것이 아니라, 각각 납작해지고 음으로(non-positively) 작동판(1)에 인접하는 두 개의 압입 영역(7)이 제공된다. 동일한 플랜지형 장착 영역(6)이 캐리어(2) 측면 상에 대항적으로 제공되나, 추가적인 슬라이딩 영역은 W형 스프링(16)의 중심에서 제공된다. 자석을 수용하는 슬라이딩 영역은 상술한 바와 같은 방식으로 구현되며 센서 수단(4) 위에서 수평으로 슬라이딩할 수 있다. 도면은 W형 설계가 기계적으로 작동을 강화시키는 것, 즉 수직 방향에서 짧은 거리에 대한 아주 미세한 작동도 수평 방향에서 슬라이딩 영역(8)과 자석(9)의 커다란 이동을 야기함을 명확하게 개시한다. 결과적으로, 작은 이동이라도 일어난다면 작동은 또한 센서 수단에 의해 신뢰할만하게 감지될 수 있어 푸시 버튼 장치에 대해 요구되는 구조적인 높이가 추가적으로 감소될 수 있다.

스프링은 궁극적으로 수직 움직임을 수평 움직임으로 전환하는 동안 기계적 증강을 보증하기 위해 두 개의 다리가 아니라 복수 개의 다리로 구현될 수 있다.]

도 5는 푸시 버튼의 작동을 감지하는 기능을 설명하는 예시적 신호 흐름 다이어그램을 개시한다. 상향 신호는 클럭 주기 Wt에 따르는 주기적 펄스이고, 센서 수단은 특히 홀 센서는 각각 주기적으로 시간 t1, t2, t3..에서 연속되는 지점에서 켜진다.

신호의 중심 부분에서, 진폭은 푸시 버튼의 작동 강도에 대응하고 센서 수단에서 감지된 진폭 Pa(t)에 비례하는 시간의 함수로 표시된다. 예시를 단순화하기 위해, 정규화되었으며, 예시에서도 보여진 바와 같이, 다른 작동 시나리오를 위해 0과 100% 사이에서 임의적으로 변화한다.

센서 수단의 신호 출력(12)에서 출력 신호 레벨은 궁극적으로 바닥에서 보여진다. 이 도면은 시간 t1과 t4에서 지점간의 진폭의 느린 상승이 푸시버튼의 의도적 작동으로 감지되지 않는 것을 명확하게 개시한다. 신호 출력은 로직 0에서 유지된다. 오로지 시간 t6과 t7에서 지점간 커다란 상승이 의도적 작동으로 감지되며, 반대로, 시간 t8과 t9 사이에서 100%에서 0%로의 하강은 푸시 버튼의 풀림으로 감지된다.

상기 목적을 위해 역치 Delta_Schwelle 용 레지스터가 설정되고 예를 들면 40%로 설정되며, 진폭 역치 Pa_Schwelle 용 레지스터가 50%로 설정된다. 작동 진폭은 유휴 상태에서는 0%으로 설정되며, 즉 푸시 버튼이 눌리지 않은 동안이다. 이 경우 100% 진폭은 자석이 가능한 멀리 수평 변위될 때 완전히 눌려진 푸시버튼에 대응한다.

도 6은 이 경우 스프링 장치에서 배열되는 스프링 장착의 더욱 구체적 실시예를 개시한다. 작동판(1), 작동판(1)에 평행하게 연장되는 캐리어판(2), 센서 수단(4)과 장착 영역(6)을 구비한 스프링(3), 압입 영역(7), 자석(9)을 특징으로 한는 슬라이딩 영역(8) 및 V형 스프링의 두 개의 다리는 도 1과 비교하여 기본적으로 변화되지 않고, 월등한 탄성 변형을 달성하기 위해 압입 영역은 더 가는 재료로 구성되고 미세한 곡률을 가진다. 도 1과 비교하여, 도 6에서 장착 영역(6)은 직접적으로 캐리어에 기계적으로 견고한 방식으로 연결되지 않으며, 오히려 역시 캐리어에 기본적으로 평행하게 배열되는 보정 수단(17) 상에 배열된다. 자유단에서, 보정 수단(17)은 견고한 방식으로 캐리어(2)에 기계적으로 연결되며, 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이, 클립 연결된다. 보정 수단(17) 부분은 장착 영역(6)에 직접적으로 장착되어 수평방향으로 캐리어 위에서 슬라이딩 할 수 있다. 보정 수단(17)이 스프링(3) 재료에 적응하는 열팽창 계수의 재료로 구성된다면, 예를 들면, 다른 작동 혹은 주변 온도로 인한 스프링의 수평 팽창은 바람직하게 보정된다. 이 점은 센서 수단(4)과 자석(9)이 다른 작동 온도에서 유휴 위치일 때 서로 상대적으로 동일한 위치임을 보증하여, 다른 온도에서 신뢰할만한 검출을 위한 더 이상의 측정이 필요 없게 된다.

압입 영역의 수평 움직임은 열팽창에 의해서만 발생한다. 슬라이딩 영역의 수평 움직임은 온도 의존적이지 않으며 오로지 캐리어판(1)의 수직 작동에 의해서만 발생한다. 압입 영역(7)은 보정 수단 및 열팽창에 의해 야기되는 온도 의존적 수평 움직임뿐만 아니라, 작동 기간 동안 수직 움직임을 수행한다.

도 7은 도 6에서 단면 형태로 도시된 실시예의 상면도를 개시한다. 본 도면에 따르면, 보정 수단(17)은 상면도에서 U 형 방식으로 구현되고 기본적으로 중심방향에서 두 다리(19)가 수직으로 연결된 방향으로 연장되는 중심부(18)를 특징으로 하며, 상기 다리의 끝은 각각 클립인(CLIP-IN) 연결 형태의 연결(20)을 포함한다. 상기 스프링(3)의 상면도는 보정 수단에 견고하게 연결된 장착 영역(6), 압입 영역(7) 및 파선으로 표시되어 스프링의 슬라이딩 영역(8)에 배열된 자석(9)을 개시한다. 센서 수단(4)은 기본적으로 사각 형태로 자석 수단 아래 배열된다.

1 ; 작동판 2 : 캐리어
3 : 스프링 4 : 센서 수단
5 : 측벽 6 : 장착 영역
7 : 압입 영역 8 : 슬라이딩 영역
9 : 자석 10 : 스크류
11 : 전압 공급 단자 12 : 신호 출력
13 : 통신 포트 14 : U 형 스프링
15 : 다리 16 : 추가 슬라이딩 부분
17 : 보정 수단 18 : 중심 부분
19 : 다리 20 : 클립
N : N극 S : S극
Wt : 클럭 주기 Pa : 측정 결과

Claims (11)

1. 푸시 버튼용으로 캐리어(2)상에 장착되고 수직 압력(F)를 검출하는 스프링(3)으로서,
   상기 스프링(3)은 수직 움직임을 푸시 버튼의 작동 기간 동안 센서 수단(4)에 의해 무접촉방식으로 감지될 수 있는 수평 움직임으로 전환하는 방식으로 구현되고,
   상기 센서 수단(4) 위에서 상기 스프링(3)을 슬라이딩하는 적어도 하나의 슬라이딩 영역(8)을 포함하고, 상기 스프링(3)의 슬라이딩 영역은 자석(9)을 수용하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 스프링.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐리어(2)상에 장착되는 적어도 하나의 장착 영역(6); 및
   수직 방향으로 가해지는 압력을 상기 스프링(3)으로 도입하는 적어도 하나의 압입 영역(7)을 포함하는 스프링.
3. 제 2 항에 있어서,
   작동이 끝난 후 상기 스프링(3)을 최초 위치로 회복시키는 복원 모멘트를 특징으로 하는 스프링.
4. 삭제
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스프링은 기본적으로 V 형 방식으로 구현되는 스프링.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스프링은 기본적으로 W 형 방식으로 구현되는 스프링.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스프링은 기본적으로 U 형 방식으로 구현되는 스프링.
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 따른 스프링(3); 및
   상기 스프링의 장착 영역(6)에 견고하게 연결되어 수평 방향으로 연장되는 보정 수단(17)을 포함하고,
   상기 보정 수단(17)은 상기 캐리어(2)에 고정적으로 장착되고, 상기 보정 수단(17)의 열 팽창 계수는 센서 수단(4)이 수평 움직임을 감지하는 것에 온도가 끼치는 영향이 보정되는 방식으로 상기 스프링(3)의 열 팽창 계수에 적응되는 것을 특징으로 하는 스프링 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 보정 수단(17)은 U형 방식으로 구현되고 연결 영역(18)에서 상기 스프링의 장착 영역(6)에 연결되는 다리를 특징으로 하고, 복수의 다리(19)의 자유단은 상기 캐리어(2)에 고정적으로 장착되는 수단(20)을 특징으로 하는 스프링 장치.
10. 버튼 장치로서,
    제 2 항 또는 제 3 항에 따른 스프링(3);
    상기 스프링의 장착 영역(6)에 직접적으로 혹은 보정 수단(17)을 통해 각각 연결되는 상기 캐리어(2);
    상기 슬라이딩 영역(8)에 연결되는 자석(9); 및
    상기 캐리어(2)에 장착되어 상기 스프링의 압입 영역(7)의 수직 움직임에 의존하여 무접촉 방식으로 상기 센서 수단(4)에 상대적인 상기 자석(9)의 수평 움직임을 감지하는 상기 센서 수단(4)을 포함하는 버튼 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서 수단(4)은, 상기 자석(9)의 수평 움직임을 감지하고 상기 자석의 상기 수평 움직임에 의존하여 센서 수단의 센서 출력(12)에서 센서 신호를 이용하는 적어도 하나의 홀 센서를 포함하는 버튼 장치.

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