KR102010608B1 - 조작 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축(2)에 대해 휴지 위치로부터 수동으로 편향될 수 있는, 축(2)을 중심으로 회전될 수 있고/있거나 축(2)에 대해 축방향으로 이동될 수 있고/있거나 축(2)에 대해 경사질 수 있고/있거나 축(2)에 수직하게 이동될 수 있는 손잡이(1), 손잡이(1)의 편향을 검출하기 위한 센서 시스템, 및 손잡이(1)의 편향에 따라 손잡이(1)에 촉각으로 검출가능한 효과를 인가할 수 있는 촉각 장치를 포함하는 조작 장치에 관한 것이다. 손잡이(1)는 손잡이(1)를 손잡이의 편향에 따라 1　mm 미만의 운동 거리만큼 1 자유도로 왕복 운동가능하도록 구동시킬 수 있는 액추에이터(3)에 견고하게 연결된다.

Description

조작 장치{OPERATING DEVICE}

본 발명은 축에 대해 비작동 위치로부터 수동으로 편향될 수 있는, 축을 중심으로 회전될 수 있고/있거나 축에 대해 축방향으로 변위될 수 있고/있거나 축에 대해 경사질 수 있고/있거나 축에 대해 횡방향으로 변위될 수 있는 손잡이를 구비하고, 손잡이의 편향을 검출하기 위한 센서 시스템을 구비하며, 손잡이가 손잡이의 편향에 따라 촉각으로 검출가능한 효과의 작용을 받을 수 있게 하는 촉각 장치를 구비하는, 조작 장치에 관한 것이다.

이러한 유형의 조작 장치는 다양한 차량 기능을 제어하기 위해 차량에 사용된다. 이 경우에, 손잡이는 2가지 이상의 유형의 편향으로 편향될 수 있으며, 따라서 비교적 다양한 종류의 차량 기능이 작동될 수 있다.

본 발명의 목적은 작은 전체 크기를 갖는 간단한 설계를 고려하여, 비작동 위치로부터 편향의 검출과 촉각 피드백을 허용하는 서두에 인용된 유형의 조작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 손잡이가 그것이 상기 손잡이의 편향에 따라 1　mm 미만의 운동 거리만큼 1 자유도로 왕복 운동(moved alternately)할 수 있도록 손잡이를 구동시킬 수 있는 액추에이터에 확고하게 연결된다는 점에서 달성된다.

손잡이는 바람직하게는 그것이 축에 대해 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있다.

조작 장치의 사용자가 손잡이의 편향의 유형을 알고 있고, 보통 손잡이의 편향의 절대값을 알 필요가 없기 때문에, 촉각 피드백이 모든 유형의 편향에 대해 동일하게 간단한 방식으로 제공되어, 액추에이터가 간단한 설계를 갖고 작은 전체 크기를 가질 수 있다.

만약 이 경우에 손잡이가 그것이 100　Hz 초과의 주파수에서 1 자유도로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있으면, 촉각의 자극(excitation) 방향의 검출이 오직 어렵게만 가능하거나 전혀 가능하지 않은 인지 주파수 범위 내에서 촉각이 실현된다.

그럼에도 불구하고 편향의 유형을 촉각으로 검출할 수 있게 하기 위해, 손잡이는 그것이 편향의 각각의 유형에 대해 상이한 리듬 패턴으로 축에 대해 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있다.

손잡이는 바람직하게는 그것이 0.5　mm 미만의 운동 거리만큼 축에 대해 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있다.

이것이 우수한 촉각 피드백을 제공하지만, 짧은 운동 거리는 편향의 검출이 현저한 영향을 미치지 않도록 한다.

작은 설치 공간을 필요로 하는 간단한 설계의 경우에, 액추에이터는 회전 대칭 왕복 전기자 자석일 수 있으며, 그 왕복 전기자는 손잡이에 확고하게 연결되고, 그것이 상기한 운동 거리만큼 축에 대해 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있다.

일단 손잡이가 작동되었으면 손잡이를 그 비작동 위치로 복귀시키고 또한 상기 손잡이를 이러한 비작동 위치에서 유지시키기 위해, 손잡이는 스프링 복원력 또는 스프링 복원력들에 대항하여 그 비작동 위치 밖으로 축에 대해 편향될 수 있다.

손잡이의 편향을 검출하기 위해, 전기 신호가 손잡이의 편향에 따라 센서 시스템에 의해 생성될 수 있고, 상응하게 액추에이터를 작동시키기 위한 작동 신호를 생성할 수 있는 전자 제어 시스템으로 전송될 수 있다.

손잡이의 편향이 비접촉(contact-free) 방식으로 센서 시스템에 의해 검출될 수 있으면 손잡이에 대한 반력(force reaction)이 없다.

센서 시스템에 대한 기계적 하중이 없기 때문에 긴 사용 수명이 또한 달성된다.

이를 위해, 손잡이의 편향이 광학 센서에 의해 또는 자기장 감지 센서에 의해 검출될 수 있다.

이를 위해, 손잡이의 편향에 따라, 정반대로 자화된(diametrically magnetized) 영구 자석 링이 그것이 이동될 수 있도록 간단한 방식으로 구동될 수 있으며, 이때 상기 영구 자석 링은 축에 수직한 제1 평면 내에서 배향되고, 그 자기장 영역에서 복수의 자기장 감지 센서 요소가 손잡이가 비작동 위치에 있을 때 축에 수직하게 연장되는 고정 제2 평면 내에 배치된다.

이 경우에, 영구 자석은 바람직하게는 액추에이터 또는 손잡이에 확고하게 연결되어, 손잡이, 액추에이터 및 영구 자석을 포함하는 유닛이 형성되며, 이때 상기 유닛은 필요로 하는 설치 공간을 작게 유지시키고 조립을 간단하게 한다.

자기장 감지 센서가 손잡이가 비작동 위치에 있을 때 축으로부터 균일한 반경 방향 거리와 균일한 각거리(angular distance)를 두고 배치되면, 이는 소수의 구성요소를 갖는 간단한 설계와 작은 설치 공간 요건으로 이어진다.

균일한 각거리가 유리하지만 절대적으로 필요하지는 않음은 물론이다.

바람직한 실시 형태에서, 자기장 감지 센서 요소는 홀 센서(Hall sensor)이다.

자기장 감지 센서 요소가 인쇄 회로 기판 상에 배치됨으로 인해 센서 요소의 라인 연결이 간단해지며, 여기에서 제어 전자 시스템도 또한 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 작은 전체 크기를 갖는 간단한 설계를 고려하여, 비작동 위치로부터 편향의 검출과 촉각 피드백을 허용하는 서두에 인용된 유형의 조작 장치가 제공된다.

본 발명의 예시적인 실시 형태가 도면에 예시되고 하기의 기재에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 조작 장치의 개략적인 측면도를 도시한다.

예시된 조작 장치는 적어도 2가지 하기의 유형의 편향을 갖고서 그 예시된 비작동 위치로부터 축(2)에 대해 편향될 수 있는 손잡이(1)를 구비한다.

이 경우에, 손잡이(1)는 축(2)을 중심으로 축방향으로 변위될 수 있고, 축(2)에 대해 경사질 수 있으며, 축(2)에 대해 횡방향으로 변위될 수 있다.

축(2)에 대해 동축으로 0.5　mm의 왕복 스트로크를 수행할 수 있는 왕복 전기자와 왕복 전기자 자석(미도시)을 구비하는 액추에이터(3)가 손잡이(1) 상에 동축으로 배치된다.

정반대로 자화된 영구 자석 링(4)이 손잡이(1)의 반대쪽에 있는 액추에이터(3)의 축방향 단부에 고정 배치된다.

영구 자석 링(4)은 영구 자석 링(4)이 액추에이터(3)에 의해 손잡이(1)에 고정 배치됨으로 인해 손잡이(1)에 축(2)에 대해 동일한 편향을 수행한다.

비작동 위치에서 영구 자석 링(4)으로부터 거리를 두고 위치되지만, 상기 영구 자석 링의 자기장 영역에서 축(2)으로부터 동일한 반경 방향 거리와 동일한 각거리를 두고 위치되는 축(2)에 직각으로 연장되는 그리고 고정 배치되는 인쇄 회로 기판(5) 상에 3개 이상의 홀 센서(6)가 배치된다.

홀 센서(6)는 센서 라인(8)에 의해 제어 전자 시스템(7)에 연결되고, 제어 전자 시스템(7)은 작동 라인(9)에 의해 액추에이터(3)에 연결된다.

축(2)에 대한 손잡이(1)의 편향은 개별 홀 센서(6) 변화에 의해 검출되는 자속 밀도와 홀 센서(6)에 대한 영구 자석 링의 위치의 변화를 유발한다.

제어 전자 시스템(7)으로 전송되는 홀 센서(6)로부터의 신호는 제어 전자 시스템(7)에서 처리되고, 상응하는 작동 신호가 생성되며, 상기 작동 신호는 작동 목적을 위해 액추에이터(3)로 전송되고, 상기 액추에이터를 0.5　mm의 왕복 스트로크 및 1.5　kHz의 주파수를 갖고서 축(2)에 대해 축방향으로 왕복 운동(alternating movement)을 수행하도록 여기시킨다.

이러한 왕복 운동은 또한 손잡이(2)로 전달되고, 사용자에 의해 촉각 피드백으로서 감지된다.

홀 센서(6)로부터의 신호는 또한 차량 기능을 작동시키기 위해 출력부(10)에 의해 작동 유닛(미도시)으로 전송된다.

1: 손잡이 2: 축
3: 액추에이터 4: 영구 자석 링
5: 인쇄 회로 기판 6: 홀 센서
7: 제어 전자 시스템 8: 센서 라인
9: 작동 라인 10: 출력부

Claims (10)

1. 축에 대해 비작동 위치로부터 수동으로 편향될 수 있는, 축을 중심으로 회전될 수 있거나, 축에 대해 축방향으로 변위될 수 있거나, 축에 대해 경사질 수 있거나, 축에 대해 횡방향으로 변위될 수 있는 손잡이를 구비하고, 손잡이의 편향을 검출하기 위한 센서 시스템을 구비하며, 손잡이가 손잡이의 편향에 따라 촉각으로 검출가능한 효과의 작용을 받을 수 있게 하는 촉각 장치를 구비하는, 조작 장치에 있어서,
   손잡이(1)는 손잡이(1)가 상기 손잡이의 편향에 따라 1　mm 미만의 운동 거리만큼 1 자유도로 왕복 운동할 수 있도록 손잡이(1)를 구동시킬 수 있는 액추에이터(3)에 확고하게 연결되는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
2. 제1항에 있어서,
   손잡이(1)는 손잡이(1)가 100　Hz 초과의 주파수에서 1 자유도로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   손잡이는 편향의 각각의 유형에 대해 상이한 리듬 패턴으로 축에 대해 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   액추에이터(3)는 회전 대칭 왕복 전기자 자석이며, 그 왕복 전기자는 손잡이(1)에 확고하게 연결되고 그것이 상기 운동 거리만큼 축(2)에 대해 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   손잡이(1)의 편향에 따라 센서 시스템에 의해 전기 신호가 생성될 수 있고, 상응하게 액추에이터(3)를 작동시키기 위한 작동 신호를 생성할 수 있는 전자 제어 시스템(7)으로 전송될 수 있는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   손잡이(1)의 편향은 비접촉 방식으로 센서 시스템에 의해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
7. 제6항에 있어서,
   손잡이(1)의 편향은 자기장 감지 센서에 의해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
8. 제7항에 있어서,
   손잡이(1)의 편향에 따라, 정반대로 자화된 영구 자석 링(4)이 그것이 이동될 수 있도록 구동될 수 있고, 상기 영구 자석 링은 축(2)에 수직한 제1 평면 내에서 배향되며, 그 자기장 영역에서 복수의 자기장 감지 센서 요소가 손잡이(1)가 비작동 위치에 있을 때 축(2)에 수직하게 연장되는 고정 제2 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
9. 제8항에 있어서,
   자기장 감지 센서 요소는 손잡이(1)가 비작동 위치에 있을 때 축으로부터 동일한 반경 방향 거리와 균일한 각거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 조작 장치.
10. 제9항에 있어서,
    자기장 감지 센서 요소는 홀 센서(6)인 것을 특징으로 하는 조작 장치.

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