KR102374089B1

KR102374089B1 - 회전조작변환 장치

Info

Publication number: KR102374089B1
Application number: KR1020210134472A
Authority: KR
Inventors: 박영덕; 송종혁
Original assignee: 태하메카트로닉스 (주)
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2022-03-14

Abstract

본 발명에서는 회전조작변환 장치가 개시된다. 상기 회전조작변환 장치는, 축 부재와, 축 부재가 회전 가능하게 끼워지는 원통형 지지배럴과, 축 부재와 일체로 회전 가능하게 연결되는 센서 축을 구비하는 센서 유닛을 포함하는 회전조작변환 장치로서, 축 부재는 영점 위치에서 축 부재의 외주로부터 돌출된 걸림 바를 포함하고, 원통형 지지배럴은 걸림 바가 끼워지며 축 부재의 최대 회전 변위를 제한하는 변위제한 슬릿을 포함하며, 축 부재를 관통한 걸림 바와 센서 축의 챔퍼링이 서로 맞닿으면서 형성하는 평편한 대면 접촉을 통하여 축 부재와 센서 축이 서로 일체로 회전될 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 회전 조작이 높은 정밀도로 포착될 수 있고, 외부 환경에 대한 우수한 절연 특성으로 내구성이 확보될 수 있으며, 컴팩트화에 유리한 회전조작변환 장치가 제공된다.

Description

회전조작변환 장치{Rotational manipulation conversion device}

본 발명은 회전조작변환 장치에 관한 것이다.

회전 조작을 입력으로 하여 회전 조작에 상응하는 전기적인 신호를 출력하는 회전조작변환 장치는, 회전 조작의 사용자와 회전 조작에 상응하는 전기적인 신호를 입력 받아 물리적인 운동으로 구현하는 액츄에이터 사이에서 사용자 인터페이스를 형성할 수 있으며, 사용자의 회전 조작이 정교하게 액츄에이터로 출력될 수 있도록 사용자의 회전 조작이 축 부재의 진원을 중심으로 회전되며 축의 흔들림이나 틸팅과 같은 복잡한 운동으로 전환되지 않도록 축 부재의 진원 유지를 위한 구조가 요구되며, 낙수 및 외부 이물질의 낙하와 같은 환경에서도 회전조작변환 장치의 내구성이 유지되고, 컴팩트화를 통하여 회전조작변환 장치가 조립되는 세트기기의 공간 할애가 최소화되도록 할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 사용자의 회전 조작이 높은 정밀도로 포착될 수 있고, 외부 환경에 대한 우수한 절연 특성으로 내구성이 확보될 수 있으며, 컴팩트화에 유리한 회전조작변환 장치를 포함한다.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 회전조작변환 장치는,

축 부재와, 상기 축 부재가 회전 가능하게 끼워지는 원통형 지지배럴과, 상기 축 부재와 일체로 회전 가능하게 연결되는 센서 축을 구비하는 센서 유닛을 포함하는 회전조작변환 장치로서,

상기 축 부재는 영점 위치에서 축 부재의 외주로부터 돌출된 걸림 바를 포함하고, 상기 원통형 지지배럴은 상기 걸림 바가 끼워지며 축 부재의 최대 회전 변위를 제한하는 변위제한 슬릿을 포함하며,

상기 축 부재를 관통한 걸림 바와 상기 센서 축의 챔퍼링(chamfering)이 서로 맞닿으면서 형성하는 평편한 대면 접촉을 통하여 축 부재와 센서 축이 서로 일체로 회전된다.

예를 들어, 상기 축 부재의 회전 방향을 따라 상기 걸림 바와 반대되는 원통형 지지배럴의 위치에는, 상기 축 부재의 외주면 상에 가압 접촉되는 슬라이딩 가압 수단이 배치된다.

예를 들어, 상기 슬라이딩 가압 수단은, 상기 축 부재의 외주면 상에 가압 접촉되는 회전 볼과, 상기 회전 볼을 부분적으로 둘러싸면서 회전 가능하게 지지해주며 회전 볼의 위치를 잡아주는 탄성 홀더를 포함한다.

예를 들어, 상기 축 부재의 회전 방향을 따라 상기 걸림 바와 반대되는 축 부재의 위치에는 상기 슬라이딩 가압 수단과 형합되는 영점 홈이 배치된다.

예를 들어, 상기 회전조작변환 장치는, 상기 축 부재의 외주에 끼워지며 축 부재의 길이 방향을 따라 서로 다른 상하 위치에 끼워진 제1, 제2 실링 부재를 더 포함한다.

예를 들어, 상기 원통형 지지배럴은 상대적으로 큰 직경으로 형성된 본체와, 상대적으로 작은 직경으로 형성된 슬리브를 포함하고,

상기 축 부재는 상대적으로 작은 직경으로 형성된 소경부와 상대적으로 작은 큰 직경으로 형성된 대경부를 포함하며,

상기 제1 실링 부재는 상기 원통형 지지배럴의 슬리브와 축 부재의 소경부 사이의 상대적으로 좁은 간격 사이에서 이중 실링을 제공하고,

상기 제2 실링 부재는 상기 원통형 지지배럴의 본체와 축 부재의 대경부 사이의 상대적으로 넓은 간격 사이에서 단일 실링을 제공한다.

예를 들어, 상기 회전조작변환 장치는, 상기 센서 유닛을 지지하는 제1 면과, 제1 면과 반대되며 입출력 커넥터가 배치된 제2 면을 구비하는 회로기판을 더 포함한다.

예를 들어, 상기 회전조작변환 장치는, 상기 센서 축이 관통되는 중앙 관통홀이 형성된 디스크 부재와, 상기 디스크 부재로부터 연장되어 상기 디스크 부재와 회로기판 사이에 개재되는 컬럼 부재를 구비하는 센서 마운트를 더 포함한다.

예를 들어, 상기 센서 유닛은, 상기 디스크 부재와 회로기판 사이에 배치된 센서 본체와, 상기 센서 축을 둘러싸도록 상기 센서 본체로부터 돌출되어 디스크 부재의 중앙 관통홀을 관통하는 센서 슬리브를 포함한다.

예를 들어, 상기 컬럼 부재는 상기 축 부재의 회전 방향을 따라 배열된 제1 내지 제3 컬럼 부재를 포함하고,

상기 회로기판 상에서,

i)상기 제2, 제3 컬럼 부재는, 상기 제1 컬럼 부재를 경유하는 연장선을 따라 서로 대칭적으로 배치되되, 제1, 제2 컬럼 부재와 제1, 제3 컬럼 부재는 120도 보다 큰 사이 각도로 이격되고, 상기 제2, 제3 컬럼 부재는 120도 보다 작은 사이 각도로 이격되며,

ii)상기 제1, 제2 컬럼 부재 사이에는 원통형 지지배럴과 디스크 부재 간의 체결을 위한 회피 리세스가 형성되며, 상기 제1, 제3 컬럼 부재 사이에는 원통형 지지배럴과 디스크 부재 간의 체결을 위한 또 다른 회피 리세스가 형성되되, 상기 회피 리세스와 상기 또 다른 회피 리세스는 상기 연장선을 중심으로 대칭적인 위치에 배치된다.

본 발명의 회전조작변환 장치에 의하면, 사용자의 회전 조작이 높은 정밀도로 포착되어 회전 조작에 상응하는 출력 신호를 생성할 수 있도록, 사용자의 회전 조작이 전달되는 축 부재가 진원을 중심으로 회전될 수 있으며, 축의 흔들림이나 틸팅과 같은 복잡한 운동으로 전환되지 않고 축 부재의 진원이 유지될 수 있다.

또한, 본 발명의 회전조작변환 장치에 의하면, 낙수 및 외부 이물질의 낙하와 같은 환경에서도 회전조작변환 장치의 내구성이 유지되고, 컴팩트화를 통하여 회전조작변환 장치가 조립되는 세트기기의 공간 할애가 최소화되도록 할 수 있다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 서로 다른 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는 각각 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 측면도 및 측면을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 7에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 일부로서, 슬라이딩 가압 수단에 대한 단면도가 도시되어 있다.
도 8에는 도 7에 도시된 슬라이딩 가압 수단에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 9에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 10에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치에서 축 부재와 센서 축 간의 일체적인 회전을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 11에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 저면 측에서 바라본 사시도가 도시되어 있다.
도 12 및 도 13에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치를 저면 측에서 바라본 서로 다른 도면들로서, 각각 회로기판의 도시가 생략된 도면과 회로기판의 도시가 포함된 서로 다른 도면들이 도시되어 있다.
도 14 및 도 15에는 센서 본체에 구현된 회전 감지부의 서로 다른 실시형태를 개략적으로 보여주는 도면들이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 회전조작변환 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 서로 다른 사시도가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치는, 사용자의 회전 조작이 이루어지는 축 부재(D)와, 상기 축 부재(D)가 회전 가능하게 끼워지는 원통형 지지배럴(100)과, 축 부재(D)의 회전 위치를 감지하여, 축 부재(D)의 회전 위치에 관한 전기적인 위치 신호를 생성하기 위한 센서 유닛(200)을 포함할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 분해 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 5 및 도 6에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 측면도 및 측면을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 축 부재(D)는 축 부재(D)의 길이 방향을 따라 상대적으로 작은 직경으로 형성된 소경부(SD1,SD2)와 상대적으로 큰 직경으로 형성된 대경부(LD)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 축 부재(D)는 길이 방향을 따라 사용자의 회전 조작이 이루어지도록 원통형 지지배럴(100)로부터 노출된 제1 단부(E1)와 사용자의 회전 조작을 전달하도록 센서 조립체(200)와 연결된 제2 단부(E2)를 포함할 수 있다. 본 명세서를 통하여 축 부재(D)의 제1, 제2 단부(E1,E2)는 축 부재(D)의 길이 방향 또는 축 방향을 따라 상하 위치에서 축 부재(D)의 단부를 형성하는 것으로, 제1, 제2 단부(E1,E2)는 축 부재(D)의 상단 및 하단을 제한적으로 의미하기 보다는 축 부재(D)의 상단을 포함하는 상부와 축 부재(D)의 하단을 포함하는 하부를 의미할 수 있다.

상기 축 부재(D)는 제1 단부(E1)를 포함하는 제1 소경부(SD1)와, 제2 단부(E2)를 포함하는 제2 소경부(SD2)를 포함할 수 있으며, 축 부재(D)의 길이 방향을 따라 제1, 제2 소경부(SD1,SD2) 사이에 형성된 대경부(LD)를 포함할 수 있다. 상기 대경부(LD)는 제1, 제2 베어링(B1,B2)이 끼워지는 제1, 제2 소경부(SD1,SD2) 사이에 배치되어 제1, 제2 베어링(B1,B2)을 지지해줄 수 있으며, 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 축 방향의 이동을 제한할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)은 축 부재(D)의 길이 방향을 따라 서로로부터 이격된 위치에 형성되어, 축 부재(D)의 회전이 안정적인 축 부재(D)의 원심을 중심으로 이루어지도록 축 부재(D)의 회전을 지지해줄 수 있으며, 제1, 제2 베어링(B1,B2)이 축 방향을 따라 서로로부터 소정의 간격으로 이격된 위치에서 축 부재(D)의 회전을 지지해줌으로써, 축 부재(D)의 회전이 축 방향을 따라 틸팅되거나 기울어짐이 없이, 축 부재(D)의 양단부를 형성하는 제1, 제2 단부(E1,E2)가 축 부재(D)의 원심을 중심으로 안정적으로 회전되도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 대경부(LD)를 사이에 두고 축 방향을 따라 서로로부터 이격된 위치(제1, 제2 소경부 SD1,SD2)에서 축 부재(D)의 회전을 지지해주는 제1, 제2 베어링(B1,B2)을 통하여 축 부재(D)의 편심된 회전, 예를 들어, 제1, 제2 단부(E1,E2)가 축 부재(D)의 원심으로부터 편심된 위치를 중심으로 회전되는 축 부재(D)의 틸팅이나 기울어짐이 억제될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는 제1, 제2 소경부(SD1,SD2)의 외주에 끼워진 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 직경(바깥쪽 직경)과 대략 동등한 수준의 직경(바깥쪽 직경)을 갖는 대경부(LD)를 형성함으로써, 대경부(LD)를 개제하여 상기 제1, 제2 소경부(SD1,SD2)가 축 방향을 따라 적정의 이격을 확보하도록 함과 동시에, 대경부(LD)를 통하여 축 부재(D)의 전체 직경이 증가하는 것을 최소화하며, 전체 장치의 컴팩트화를 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 베어링(B1)은 대경부(LD) 상에 떠받쳐져서 자중이 지지될 수 있으며, 제2 베어링(B2)은 대경부(LD)에 의해 축 방향을 따라 상방으로의 이동이 제한되면서 하방으로는 고정 부재(R)를 통하여 자중이 지지될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 고정 부재(R)는 스냅-피팅(snap-fitting)이 가능하도록 절개부가 형성된 원형 링으로 마련될 수 있으며, 절개부를 통하여 축 부재(D)의 외주에 대해 탄성적으로 변형되면서 끼워질 수 있으며, 탄성 복원력에 의해 축 부재(D)의 외주 상에 견고하게 위치 고정되어, 제2 베어링(B2)의 자중을 떠받쳐 지지해줄 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는 제1, 제2 소경부(SD1,SD2)의 외주에 끼워진 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 직경(바깥쪽 직경)과 대략 동등한 수준의 직경(바깥쪽 직경)을 갖는 대경부(LD)를 형성함으로써, 축 부재(D)에 끼워진 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 직경(바깥쪽 직경)과 대경부(LD)의 직경(바깥쪽 직경)이 함께, 축 부재(D)와 축 부재(D) 상에 조립된 구성들을 포함하는 축 부재 조립체의 전체적인 외형의 가장 바깥쪽 직경을 형성할 수 있고, 후술하는 바와 같이, 상기 축 부재(D)에 끼워지는 또 다른 구성으로서, 축 부재(D)의 외주 상에 끼워진 고정 부재(R) 및 실링 부재의 직경(바깥쪽 직경)도, 축 부재(D)에 끼워진 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 직경(바깥쪽 직경)과 대경부(LD)의 직경(바깥쪽 직경)과 동등한 수준으로 형성되어, 이들이 다 함께 축 부재 조립체가 형성하는 전체적인 외형의 가장 바깥쪽 직경을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)은, 동심원 형태로 형성된 내주 및 외주를 형성하는 환형 부재의 쌍 가운데에 개재된 다수의 금속 볼을 포함하는 볼 베어링으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2) 각각에 있어서, 축 부재(D)의 원심을 중심으로 서로 다른 직경으로 축 부재(D)를 둘러싸는 내주 및 외주를 형성하는 환형 부재의 쌍 사이에 다수의 금속 볼을 개재하여, 상기 금속 볼의 회전을 통하여 환형 부재의 쌍이 서로 상대적인 회전이 허용될 수 있으며, 예를 들어, 내주를 형성하는 환형 부재는 축 부재(D)와 함께 회전되는 한편으로, 외주를 형성하는 환형 부재는 원통형 지지배럴(100)과 함께 고정된 상태를 유지할 수 있고, 이와 같이, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)은 다수의 금속 볼이 개재된 내주 측의 환형 부재와 외주 측의 환형 부재를 통하여 원통형 지지배럴(100)에 대한 축 부재(D)의 상대적인 회전을 지지해줄 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)은 축 부재(D)의 외주 상에 끼워진 방수/실링 구조를 통하여 수분이나 외부 이물질로부터 보호될 수 있으며, 이러한 방수/실링 구조를 통하여 수분이나 외부 이물질에 의하여 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 회전 성능이 하락되는 것을 방지할 수 있으며, 축 부재(D)를 통하여 전달되는 회전 조작감이 특정한 회전 위치에서 이질적으로 느껴지지 않고 부드러운 회전 조작감을 그대로 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 원통형 지지배럴(100)에 대한 축 부재(D)의 상대적인 회전을 부드럽게 유지되면서, 제1, 제2 베어링(B1,B2)을 통하여 불필요한 회전 저항을 야기하지 않도록, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 상부에는 방수/실링 구조로서의 실링 부재(S1,S2)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 회전조작변환 장치는 축 방향을 중력 방향으로 하여, 사용자의 회전 조작이 이루어지는 제1 단부(E1)를 상단 위치로 하고, 센서 조립체(200)가 연결된 제2 단부(E2)를 하단 위치로 하여, 회전조작변환 장치가 조립되는 세트기기 내에 조립될 수 있으며, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 상방 위치에는 실링 부재(S1,S2)가 배치될 수 있다.

상기 실링 부재(S1,S2)의 위치에 대해, 상기 실링 부재(S1,S2)는 축 방향을 따라 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 상방 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 실링 부재(S1,S2)는 축 방향에 해당되는 중력 방향을 따라 중력의 영향 하에서 상방으로부터 떨어지는 낙수 및 이물질의 낙하에도 불구하고 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 내부로 수분이나 외부 이물질이 침투하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실링 부재(S1,S2)는, 축 방향을 따라 각각 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 상방 위치에 배치된 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 축 방향을 따라 상방 위치 및 하방 위치란, 각각 축 부재(D)의 상단을 형성하는 제1 단부(E1)와 상대적으로 인접한 위치 및 축 부재(D)의 하단을 형성하는 제2 단부(E2)와 상대적으로 인접한 위치를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서를 통하여 상방이란 상기 축 부재(D)의 제1 단부(E1)를 향하는 방향을 의미할 수 있으며, 하방이란 상기 축 부재(D)의 제2 단부(E2)를 향하는 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상방이란 축 방향을 따라 축 부재(D)의 제2 단부(E2)로부터 제1 단부(E1)를 향하는 방향을 의미할 수 있으며, 하방이란 축 부재(D)의 제1 단부(E1)로부터 제2 단부(E2)를 향하는 방향을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 실링 부재(S1)는 제1 베어링(B1)의 상방 위치에서 축 부재(D, 제1 소경부 SD1)의 외주에 끼워질 수 있고, 상기 제2 실링 부재(S2)는 제2 베어링(B2)의 상방 위치에서 축 부재(D, 대경부 LD)의 외주에 끼워질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)에 대한 차등적인 수준의 방수 및 밀봉 특성을 유지하도록, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 상방 위치에 끼워지는 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 서로 상이한 형상과 소재로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 실질적으로 동일한 형상 및 소재로 형성될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 상대적으로 상방 위치에 끼워지는 제1 실링 부재(S1)는, 상대적으로 하방 위치에 끼워지는 제2 실링 부재(S2) 보다 상대적으로 더 우수한 방수 및 밀봉 특성을 갖도록 서로 차등적인 형상 및 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전조작변환 장치가 낙수 및 외부 이물질의 낙하 환경에 노출되더라도, 상대적으로 상방 위치의 제1 실링 부재(S1)에 대해 상대적으로 더 많은 양의 낙수 및 더 많은 양의 외부 이물질의 낙하가 우려될 수 있으며, 상대적으로 하방 위치의 제2 실링 부재(S2)에 대해서는 상대적으로 적은 양의 낙수 및 상대적으로 적은 양의 외부 이물질의 낙하를 예상할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 축 방향을 따라 서로 다른 상방 위치 및 하방 위치에 형성된 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)를 서로 차등적인 구조로 형성함으로써, 상대적으로 낙수 및 외부 이물질의 낙하에 대해 취약한 제1 실링 부재(S1)에 대해, 상대적으로 우수한 방수 및 밀봉 특성을 부여할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 실링 부재(S1)는 이중 실링 구조를 형성할 수 있으며, 제2 실링 부재(S2)는 단일 실링 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 실링 부재(S1)는 축 부재(D)의 길이 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 배치된 제1-1 실링 부재(S11)와 제1-2 실링 부재(S12)를 포함하여, 전체적으로 이중의 실링 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1-1 실링 부재(S11)와 상기 제1-2 실링 부재(S12)는 축 방향을 따라 다른 구성의 개재 없이 서로로부터 이격된 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1-1 실링 부재(S11)와 제1-2 실링 부재(S12)는, 축 부재(D)의 제1 소경부(SD1)의 외주 상에 끼워지며 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내주와 마주하는 위치에 배치될 수 있다. 상기 원통형 지지배럴(100)은 축 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 슬리브(150)와 본체(110)를 포함할 수 있는데, 상기 제1 실링 부재(S1)는 상대적으로 좁은 직경으로 형성된 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)의 연장 길이 내에서 서로로부터 이격된 위치에 형성되어 전체적으로 이중 실링 구조를 제공하는 방식으로, 상대적으로 넓은 직경으로 형성된 원통형 지지배럴(100)의 본체(110)와 마주하는 위치에 형성되어 단일 실링 구조를 제공하는 제2 실링 부재(S2) 보다 더 우수한 방수 및 밀봉 특성을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 이중 실링 구조를 제공하는 제1-1 실링 부재(S11)와 제1-2 실링 부재(S12)는, 축 방향을 따라 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)의 연장 길이 내에 형성될 수 있으며, 제1-1 실링 부재(S11)와 제1-2 실링 부재(S12) 사이의 간격은 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)의 연장 길이 보다는 짧게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는, 각각 축 부재(D)의 제1 소경부(SD1)와 대경부(LD)의 외주에 끼워지는 것이며, 제1 실링 부재(S1)는 상대적으로 작은 직경의 환형으로 형성되어, 상대적으로 작은 직경을 갖는 축 부재(D)의 제1 소경부(SD1)의 외주와 상대적으로 작은 직경을 갖는 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)의 내주 사이의 상대적으로 좁은 간격에 끼워질 수 있고, 상기 제2 실링 부재(S2)는 상대적으로 큰 직경의 환형으로 형성되어, 상대적으로 큰 직경의 대경부(LD)의 외주와 상대적으로 큰 직경을 갖는 원통형 지지배럴(100)의 본체(110)의 내주 사이의 상대적으로 넓은 간격에 끼워질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 축 방향을 따라 축 부재(D)의 서로 다른 위치에 형성된 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 끼워질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 축 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성된 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 끼워져 축 방향의 위치가 고정될 수 있고, 상기 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 축 방향을 따라 제1 소경부(SD1)의 외주와 대경부(LD)의 외주를 따라 형성된 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 각각 끼워질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 실링 홈은 축 방향을 따라 서로로부터 이격된 제1-1 실링 홈(S11`)과 제1-2 실링 홈(S12`)을 포함할 수 있고, 각각의 제1-1 실링 홈(S11`)과 제1-2 실링 홈(S12`)에 끼워진 제1-1 실링 부재(S11)와 제1-2 실링 부재(S12)에 의한 이중 실링을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제1-1 실링 홈(S11`)과 제1-2 실링 홈(S12`)은 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)의 연장 길이 내에 형성될 수 있으며, 제1-1 실링 홈(S11`)과 제1-2 실링 홈(S12`) 사이의 간격은, 제1-1 실링 부재(S11)와 제1-2 실링 부재(S12) 사이의 간격에 대응되며, 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)의 연장 길이 보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.

상기 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 축 부재(D)의 길이 방향을 따라 형성된 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 각각 끼워질 수 있으며, 예를 들어, 축 부재(D)의 제1 소경부(SD1)와, 대경부(LD)의 외주에 형성된 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 각각 끼워질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)은, 각각의 제1 소경부(SD1)와 대경부(LD)의 외주로부터 소정의 깊이로 형성될 수 있으며, 각각의 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 끼워지는 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)는 가스켓과 O-링으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)가 제1 소경부(SD1)와 대경부(LD) 외주 상에서 소정의 깊이로 형성된 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 끼워짐으로써, 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)와 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`) 사이의 접촉면적을 증대할 수 있고, 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)에 끼워진 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)의 누수 경로 및 외부 이물질의 침투 경로가 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`)을 따라 굴절되도록 형성되도록 함으로써, 제1, 제2 실링 부재(S1,S2)와 제1, 제2 실링 홈(S1`,S2`) 사이를 우회하는 누수 경로 및 침투 경로의 길이를 증대시키고, 굴절된 형태의 누수 경로 및 침투 경로를 통하여 누수 및 외부 이물질의 침투를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 원통형 지지배럴(100)은 축 방향을 따라 서로 다른 직경으로 형성된 슬리브(150)와 본체(110)를 포함할 수 있는데, 상기 제1 실링 부재(S1)는 상대적으로 좁은 직경으로 형성된 슬리브(150)의 내주와 제1 소경부(SD1)의 외주 사이에서 상대적으로 좁은 간격을 밀봉할 수 있으며, 상기 제2 실링 부재(S2)는 상대적으로 넓은 직경으로 형성된 본체(110)의 내주와 대경부(LD)의 외주 사이에서 상대적으로 넓은 간격을 밀봉할 수 있다.

이와 같이, 상기 제1 실링 부재(S1)는 상대적으로 좁은 간격을 이중으로 밀봉하는데 반하여, 제2 실링 부재(S2)는 상대적으로 넓은 간격을 단일로 밀봉하므로, 축 방향을 따라 상대적으로 상방 위치에 형성된 제1 실링 부재(S1)의 방수 및 밀봉 특성이 더 우수할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 실링 부재(S1)는 가스켓으로 형성될 수 있으며, 상기 제2 실링 부재(S2)는 O-링으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 실링 부재(S1)와 제2 실링 부재(S2)는 서로 다른 형상과 소재로 형성될 수 있으며, 상기 제1 실링 부재(S1)는 상대적으로 방수 및 밀봉 특성이 우수한 실리콘(silicone) 소재로 형성될 수 있으며, 제2 실링 부재(S2)는 고무 소재로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 상방 위치에는 실링이 제공될 수 있으며, 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 하방 위치에는 위치 고정이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 축 방향에 해당되는 중력 방향을 따라 낙수 및 외부 이물질의 낙하에 대비하여 상방 위치의 실링에 의해 제1, 제2 베어링(B1,B2)에 대한 방수 및 밀봉이 제공될 수 있으며, 중력 방향에 따른 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 위치 유동에 대비하여 하방 위치의 위치 고정에 의해 제1, 제2 베어링(B1,B2)의 위치가 고정될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 베어링(B1)은 상방 위치의 제1 실링 부재(S1)와 하방 위치의 대경부(LD) 사이에서 위치 고정되면서 동시에, 상방 위치의 제1 실링 부재(S1)에 의해 방수 및 밀봉될 수 있고, 상기 제2 베어링(B2)은 상방 위치의 대경부(LD)와 하방 위치의 고정 부재(R) 사이에서 위치 고정되면서 동시에, 상방 위치의 제2 실링 부재(S2)에 의해 방수 및 밀봉될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 고정 부재(R)는 축 부재(D)의 최하단을 형성하는 제2 단부(E2)와 인접한 축 부재(D)의 하부 외주에 끼워질 수 있으며, 스냅-피팅을 통하여 축 부재(D)의 외주에 끼워질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 축 부재(D)의 제1 단부(E1)를 통해서는 사용자의 회전 조작이 이루어질 수 있는데, 상기 사용자의 회전 조작은 축 부재(D)의 제1 단부(E1)를 통하여 직접적으로 이루어질 수도 있으나, 제1 단부(E1)에 조립된 별도의 조작 노브(미도시)를 통하여 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치는 전체 장치의 사이즈가 컴팩트화된 형태로 형성되어, 축 방향을 따라 조작 노브(미도시)에 의해 전체적으로 커버될 수 있으며, 또는 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 회전조작변환 장치는 축 방향을 따라 적어도 일부가 조작 노브에 의해 부분적으로 커버될 수도 있다.

본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 축 부재(D) 중에서 원통형 지지배럴(100)의 상부로 노출되는 제1 소경부(SD1)의 상부는 회전조작변환 장치의 상단부를 형성하면서 조작 노브(미도시)와 일체적으로 회전 가능하도록 동축으로 결합될 수 있으며, 이에 따라, 상기 조작 노브(미도시)는 사용자의 회전 조작에 따라 축 부재(D)와 함께 회전될 수 있으며, 예를 들어, 상기 축 부재(D)는 상기 조작 노브(미도시)에 결합된 제1 소경부(SD1)의 상부를 통하여 조작 노브와 함께 일체적으로 회전될 수 있다. 이때, 상기 제1 소경부(SD1)의 상부에는 슬립 방지 홈(N)이 형성되어 조작 노브와 함께 일체로 회전되도록 회전 방향을 따라 조작 노브와의 상대적인 슬립을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 조작 노브(미도시)는, 직경 방향을 따라 원통형 지지배럴(100)의 본체(110)와 슬리브(150) 사이에 걸쳐서 형성될 수 있으며, 원통형 지지배럴(100)의 본체(110)와 슬리브(150) 사이에는 제3 실링 부재가 배치되어, 조작 노브와의 틈새를 통하여 회전조작변환 장치의 내부로 수분이나 외부 이물질이 침투하는 것을 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 대경부(LD)의 상하 위치에는 제1, 제2 베어링(B1,B2)이 배치될 수 있으며, 상기 제1, 제2 베어링(B1,B2)은 축 방향을 따라 대경부(LD)와 접하도록 지지될 수 있다. 상기 대경부(LD)와 제1, 제2 베어링(B1,B2)은 대체로 동등한 외경으로 형성될 수 있으며, 상기 대경부(LD)와 제1, 제2 베어링(B1,B2)은, 축 부재(D)와 축 부재(D) 상에 조립된 구성들이 형성하는 축 부재 조립체의 전체적인 외형 중에서 가장 바깥쪽 직경을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서, 축 부재(D) 및 축 부재(D) 상에 조립된 구성들을 포함하는 축 부재 조립체의 외형 중에서, 축 부재 조립체의 바깥쪽 외경을 형성하는 대경부(LD)와, 대경부(LD)의 외주 상에 조립된 제2 실링 부재(S2)와, 대경부(LD)의 상하 위치에 조립된 제1, 제2 베어링(B1,B2)은, 다 함께 원통형 지지배럴(100)의 본체(110) 내에 수용될 수 있으며, 대경부(LD)와 함께, 대경부(LD)로부터 하방으로 연장되는 제2 소경부(SD2)도 원통형 지지배럴(100)의 본체(110) 내에 더불어 수용될 수 있다.

상기 축 부재(D) 및 축 부재(D) 상에 조립된 구성들을 포함하는 축 부재 조립체의 전체적인 외형 중에서 안쪽 외경을 형성하는 제1, 제2 소경부(SD1,SD2) 중에서, 제1 소경부(SD1)는 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내에 수용될 수 있으며, 제1 소경부(SD1)와 함께, 제1 소경부(SD1)의 외주 상에 끼워진 제1 실링 부재(S1)는 다 함께 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내에 수용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 상대적으로 길게 연장되는 제1 소경부(SD1)의 상부는 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150)로부터 상방으로 노출되어 사용자의 회전 조작이 이루어지는 조작 노브와 연결될 수 있으며, 축 방향을 따라 상대적으로 짧게 연장되는 제1 소경부(SD1)의 하부는 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내에 수용될 수 있다. 본 명세서를 통하여 제1 소경부(SD1)가 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내에 수용된다는 것은, 축 방향을 따라 제1 소경부(SD1) 중에서 상대적으로 짧게 연장되는 하부가 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내에 수용된다는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 대경부(LD)의 상부 위치에 형성된 제1 소경부(SD1)는 원통형 지지배럴(100)의 슬리브(150) 내에 수용되면서, 상기 대경부(LD)의 하부 위치에 형성된 제2 소경부(SD2)는 원통형 지지배럴(100)의 본체(110) 내에 수용될 수 있다. 이때, 상기 원통형 지지배럴(100)의 본체(110)는, 대경부(LD) 및 제2 소경부(SD2)와 함께, 제2 소경부(SD2)의 하부에서 축 부재(D)와 동축으로 연결되는 센서 조립체(200)의 센서 축(250)과 센서 축(250)을 둘러싸는 센서 슬리브(220)를 함께 수용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 원통형 지지배럴(100)의 본체(110)는, 축 방향을 따라 제1 베어링(B1)으로부터(제1 베어링 B1 포함) 센서 조립체(200)의 디스크 부재(11, 디스크 부재 11 제외)에 이르기까지의 구성들을 다 함께 수용할 수 있으며, 보다 구체적으로, 축 방향을 따라 대경부(LD)와, 대경부(LD)의 상하 위치에 배치된 제1, 제2 베어링(B1,B2)과 센서 조립체(200)의 센서 축(250) 및 센서 축(250)을 둘러싸는 센서 슬리브(220)를 다 함께 수용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 원통형 지지배럴(100)이 센서 조립체(200)의 디스크 부재(11) 상으로 배치된 센서 슬리브(220) 및 센서 축(250)을 모두 수용하면서, 디스크 부재(11)와 맞닿을 수 있으며, 디스크 부재(11)와의 체결을 형성할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 디스크 부재(11)와 원통형 지지배럴(100) 간의 체결에 대해, 원통형 지지배럴(100)이 배치된 디스크 부재(11)의 제1 면(11a)과 반대되는 제2 면(11b)으로부터 체결되는 체결 부재가 디스크 부재(11)의 체결공을 관통하여 원통형 지지배럴(100)의 체결 홈에 체결되면서, 디스크 부재(11)와 원통형 지지배럴(100) 간의 체결이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서 상기 원통형 지지배럴(100)에는 축 부재(D)의 회전 변위를 제한하기 위한 변위제한 슬릿(111)이 형성될 수 있으며, 상기 변위제한 슬릿(111)이 허용하는 한도 내에서 축 부재(D)의 회전 운동이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 변위제한 슬릿(111)의 길이, 그러니까, 원통형 지지배럴(100)의 원주 방향을 따라 장공의 형태로 형성된 변위제한 슬릿(111)의 길이에 해당되는 각도를, 축 부재(D)의 회전이 허용되는 최대 회전 변위로 하여, 상기 축 부재(D)의 회전은 상기 변위제한 슬릿(111)에 의해 허용된 각도 내에서 회전이 허용될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)은, 축 부재(D)의 걸림 바(50)와 마주하게 배치될 수 있으며, 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)과 축 부재(D)의 걸림 바(50) 간의 물리적인 간섭을 통하여 축 부재(D)에 허용된 최대 회전 각도가 정의될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)은, 제1 회전 방향을 따라 형성된 제1 단부와 제2 회전 방향을 따라 형성된 제2 단부를 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2 단부 사이의 각도 내지는 제1, 제2 단부 사이에 형성된 변위제한 슬릿(111)의 길이는, 축 부재(D)에 허용된 최대 회전 각도를 정의할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 축 부재(D)의 걸림 바(50)가 제1 회전 방향을 따라 변위제한 슬릿(111)의 제1 단부와 맞닿는 위치가 제1 제한 각도에 해당될 수 있고, 상기 축 부재(D)의 걸림 바(50)가 제2 회전 방향을 따라 변위제한 슬릿(111)의 제2 단부와 맞닿는 위치가 제2 제한 각도에 해당될 수 있다. 상기 제1, 제2 제한 각도 사이의 각도가 축 부재(D)에 허용된 최대 회전 범위에 해당될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제한 각도는 영점 위치(O)로부터 제1 회전 방향을 따라 120도의 각도에 해당될 수 있고, 상기 제2 제한 각도는 영점 위치(O)로부터 제2 회전 방향을 따라 120도의 각도에 해당될 수 있다. 이때, 상기 축 부재(D)에 허용된 최대 회전 범위 내지는 사용자의 회전 조작이 입력될 수 있는 최대 조작 범위는, 서로 반대되는 제1, 제2 회전 방향을 따라 -120도 ~ +120도에 해당될 수 있다.

상기 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)은 원통형 지지배럴(100)의 원주 방향 내지는 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 연장될 수 있으며, 상기 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)은 상기 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 영점 위치(O)를 기준으로 제1 회전 방향 측과 제2 회전 방향 측으로 서로로부터 단절되도록 상기 영점 위치(O)에는 상기 변위제한 슬릿(111)과 연결되도록 변위제한 슬릿(111)과 교차하는 축 방향을 따라 연장되는 걸림 바 조립공(112)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 원통형 지지배럴(100)의 원주 방향 내지는 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 영점 위치(O)와 걸림 바 조립공(112)은 서로 위치 정렬될 수 있으며, 상기 걸림 바 조립공(112)을 통하여 걸림 바(50)가 슬라이딩 되면서 걸림 바(50)가 조립된 축 부재(D)와 원통형 지지배럴(100)이 서로에 대해 조립될 수 있다. 예를 들어, 상기 걸림 바 조립공(112)은, 원통형 지지배럴(100)에 대한 축 부재(D)의 조립 방향을 따라 축 방향을 따라 연장될 수 있으며, 걸림 바 조립공(112)은 원통형 지지배럴(100)의 하단으로부터 시작되어 변위제한 슬릿(111)과 연결되면서 종단(terminate)될 수 있다.

상기 변위제한 슬릿(111)과 마주하는 걸림 바(50)는, 변위제한 슬릿(111)이 형성된 원통형 지지배럴(100)의 내주에 끼워지는 축 부재(D)의 대경부(LD)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 축 부재(D)의 걸림 바(50)는 축 부재(D)의 대경부(LD)에 형성되며, 소경부(SD1,SD2)에 비하여 상대적으로 원통형 지지배럴(100)의 내주에 근접한 위치에 형성되며, 원통형 지지배럴(100)에 형성된 변위제한 슬릿(111)과 근접한 위치에서, 변위제한 슬릿(111)으로부터의 이탈이 억제된 상태에서 축 부재(D)의 최대 회전 범위가 정교하게 제한될 수 있다.

상기 걸림 바(50)는 축 부재(D)의 대경부(LD)에 끼워질 수 있으며, 예를 들어, 축 부재(D)의 대경부(LD)를 관통하여 대경부(LD)의 내부 공간에서 센서 축(250)과 평편한 대면 접촉을 형성할 수 있다. 즉, 상기 걸림 바(50)는 축 부재(D)의 대경부(LD)의 외주와 내주 사이의 두께를 관통하여 대경부(LD)의 내부 공간으로 돌출될 수 있고, 내부 공간에 배치된 센서 축(250)의 챔퍼링(CF)과 평편한 대면 접촉을 형성하면서, 회전 방향을 따라 대경부(LD)를 포함하는 축 부재(D)와 센서 축(250) 간의 회전 위치를 서로 고정할 수 있고, 축 부재(D)와 센서 축(250) 간의 일체적인 회전을 형성할 수 있다. 상기 센서 축(250)은 축 방향을 따라 축 부재(D)의 제2 단부(E2)로부터 제2 소경부(SD2)를 관통하여 대경부(LD)에서 걸림 바(50) 위치까지 형성된 장착구(D`)를 통하여 대경부(LD)의 걸림 바(50)와 접촉을 형성할 수 있다. 상기 센서 축(250)을 통하여 전달되는 축 부재(D)의 회전은 센서 축(250)을 구비하는 센서 유닛(200)에 포착되어 축 부재(D)의 회전 위치에 관한 위치 신호로 출력될 수 있다.

도 7에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 일부로서, 슬라이딩 가압 수단에 대한 단면도가 도시되어 있다. 도 8에는 도 7에 도시된 슬라이딩 가압 수단에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 9에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 10에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치에서 축 부재와 센서 축 간의 일체적인 회전을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 4와 함께, 상기 도면들을 참조하면, 상기 축 부재(D)의 대경부(LD)에서 걸림 바(50)와 반대되는 위치에는 축 부재(D)를 원통형 지지배럴(100)에 대해 가압하기 위한 슬라이딩 가압 수단(P)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 축 부재(D)는 원통형 지지배럴(100) 내에 끼워질 수 있으며, 내부가 비워진 중공 부재로 형성된 원통형 지지배럴(100) 내에서 원통형 지지배럴(100)의 원주 방향을 따라 연장되는 변위제한 슬릿(111) 내에 축 부재(D)로부터 돌출된 걸림 바(50)가 끼워지도록 조립될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 축 부재(D)와 원통형 지지배럴(100) 간의 느슨한 연결을 억제하고, 축 부재(D)의 걸림 바(50)가 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111) 내에서 이탈하지 않도록, 변위제한 슬릿(111)을 향하여 축 부재(D)를 가압하기 위한 슬라이딩 가압 수단(P)이 마련될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 슬라이딩 가압 수단(P)은, 축 부재(D)의 외주면(예를 들어, 대경부 LD의 외주면)과의 미끄럼 접촉을 통하여 축 부재(D)의 회전을 허용하면서 원통형 지지배럴(100)의 내주를 향하여 축 부재(D)를 압박하며, 예를 들어, 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)을 향하여 축 부재(D)를 압박함으로써, 축 부재(D)의 걸림 바(50)가 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)으로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에서, 슬라이딩 가압 수단(P)을 통하여 원통형 지지배럴(100)의 내부에서 축 부재(D)의 유동을 억제할 수 있고, 축 부재(D)의 유동에 따른 축 부재(D)의 틸팅이나 축 부재(D)의 기울어짐과 같이, 축 부재(D)의 회전 중심이 흔들리는 복합적인 운동을 제한함으로써, 안정적인 축 부재(D)의 회전을 지원할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 슬라이딩 가압 수단(P)은, 걸림 바(50)와 반대되는 축 부재(D)의 반대 위치에 형성되어, 영점 위치(O)를 기준으로 제1 회전 방향 측과 제2 회전 방향 측 사이에서 영점 위치(O)를 가로지르는 회전 조작에서 불연속적인 조작감을 제공함으로써, 회전 조작 중의 사용자로 하여금 영점 위치(O)를 촉감으로 확인시켜줄 수 있는 햅틱(haptic)을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 걸림 바(50)와 반대되는 축 부재(D) 상에는 상기 슬라이딩 가압 수단(P)과 접촉되는 반구 형상의 영점 홈(115)이 형성될 수 있으며, 상기 영점 홈(115)은 축 부재(D)의 외주면, 보다 구체적으로, 대경부(LD)의 외주면으로부터 슬라이딩 가압 수단(P)의 가압 방향을 따라 소정의 깊이로 형성되어, 슬라이딩 가압 수단(P)과의 형합을 통하여 일시적인 회전 저항을 제공함으로써, 불연속적인 조작감을 제공할 수 있다. 상기 슬라이딩 가압 수단(P)은 축 부재(D)의 회전 조작 동안 연속적으로 축 부재(D)의 외주면 상에 가압 접촉된 상태를 유지하되, 영점 위치(O)에서는 영점 홈(115)의 깊이와 형합을 이루면서 일시적인 회전 저항을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 슬라이딩 가압 수단(P)은, 축 부재(D)의 외주에 대해 미끄럼 접촉되는 회전 볼(P1)과, 상기 회전 볼(P1)이 축 부재(D)의 외주면 상을 따라 회전되도록 회전 볼(P1)의 일부를 둘러싸면서 회전 볼(P1)의 위치를 잡아주는 홀더(P2)와, 상기 홀더(P2)와 원통형 지지배럴(100) 사이를 채우면서 원통형 지지배럴(100)에 대해 홀더(P2)를 위치 고정해주는 인서트 부재(P4)와, 상기 홀더(P2)와 인서트 부재(P4) 사이에서 회전 볼(P1)에 대한 가압력을 제공하는 탄성 수단(P3)과, 상기 인서트 부재(P4)의 후방에 형성되어 축 부재(D)의 외주면에 대한 슬라이딩 가압 수단(P)의 압력 레벨을 조정하기 위한 압력 조정 부재(P5)를 포함할 수 있다.

상기 회전 볼(P1)은 구형의 플라스틱 소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, POM(polyoxymethylene, acetal) 소재로 형성될 수 있다. 상기 회전 볼(P1)은 축 부재(D)의 외주면(대경부 LD의 외주면) 상에서 축 부재(D)의 외주면과 미끄럼 접촉 및 가압 접촉을 형성할 수 있으며, 상기 회전 볼(P1)은 홀더(P2)에 둘러싸여 홀더(P2)에 의해 규제된 정 위치에서 회전되면서 축 부재(D)의 외주면에 대해 미끄럼 접촉 및 가압 접촉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 홀더(P2)와 인서트 부재(P4) 사이에는 탄성 수단(P3)이 개재될 수 있으며, 상기 탄성 수단(P3)에 의해 회전 볼(P1)이 축 부재(D)의 외주면에 대해 가압된 상태로 홀더(P2)에 의해 규제된 위치에서 회전될 수 있다.

상기 홀더(P2)와 원통형 지지배럴(100) 사이에는 인서트 부재(P4)가 채워질 수 있다. 상기 인서트 부재(P4)는 원통형 지지배럴(100)에 대해 홀더(P2)의 위치를 고정시켜줄 수 있으며, 상기 인서트 부재(P4)는 홀더(P2)를 둘러싸면서 홀더(P2) 및 홀더(P2) 내에 조립된 회전 볼(P1)을 위치 고정시켜줄 수 있다. 상기 원통형 지지배럴(100) 내에는 홀더(P2) 및 인서트 부재(P4)가 함께 매립될 수 있으며, 상기 인서트 부재(P4)는 홀더(P2)와 함께 원통형 지지배럴(100) 내에 매립된 매립부와, 홀더(P2)의 후방으로 연장되어 원통형 지지배럴(100)의 외부로 노출된 노출부를 포함할 수 있으며, 상기 원통형 지지배럴(100)의 외부로 노출된 인서트 부재(P4)의 노출부에는 압력 조정 부재(P5)가 배치될 수 있다. 상기 압력 조정 부재(P5)는 인서트 부재(P4)의 노출부를 둘러싸면서 회전조작변환 장치의 외부로부터 축 부재(D)의 외주면에 대한 슬라이딩 가압 수단(P)의 압력 레벨을 조정해줄 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 압력 조정 부재(P5)를 통하여 슬라이딩 가압 수단(P)을 축 부재(D)를 향하여 밀어주거나 또는 축 부재(D)로부터 멀어지는 방향으로 당겨주는 조정 작업이 수행될 수 있으며, 이를 통하여 슬라이딩 가압 수단(P)이 축 부재(D)의 외주면에 대해 작용하는 압력의 레벨을 높이거나 낮춰줄 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 슬라이딩 가압 수단(P)의 압력 레벨이 과도하게 높으면, 축 부재(D)의 회전을 방해하거나 또는 영점 홈(115)에 형합된 회전 볼(P1)이 영점 홈(115)으로부터 이탈시키기 위한 조작력이 과도하게 요구될 수 있고, 이와 달리, 슬라이딩 가압 수단(P)의 압력 레벨이 과소하게 낮으면, 축 부재(D)의 회전이 흔들거리거나 또는 축 부재(D)의 걸림 바(50)와 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111) 간의 끼움 상태가 불량하여 축 부재(D)의 회전이 정확하게 규제되지 않거나 축 부재(D)의 걸림 바(50)가 원통형 지지배럴(100)의 변위제한 슬릿(111)으로부터 이탈될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 슬라이딩 가압 수단(P)의 고정에 대해, 상기 슬라이딩 가압 수단(P)의 고정은, 축 방향을 따라 서로 다른 하방 위치로부터의 제1 고정과 상방 위치로부터의 제2 고정을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 고정은 원통형 지지배럴(100)의 하면으로부터 끼워져서 원통형 지지배럴(100) 내에 매립된 인서트 부재(P4)를 상방으로 떠받쳐주는 제1 고정핀(F1)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 원통형 지지배럴(100)의 하면에는 상기 제1 고정핀(F1)의 삽입을 위한 관통공(F1`)이 형성될 수 있으며, 제1 고정핀(F1)의 관통공(F1`)은 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 영점 위치(O, 축 부재 D의 걸림 바 50)와 반대되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 제2 고정은 원통형 지지배럴(100)의 외부의 상방 위치로부터 끼워지며 압력 조정 부재(P5)와 인서트 부재(P4)를 함께 고정해주는 제2 고정핀(F2)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 제1, 제2 고정핀(F1,F2)은 모두 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 영점 위치(O, 축 부재 D의 걸림 바 50)와 반대되는 위치에 형성될 수 있다.

상기 제1 고정핀(F1)의 체결을 위하여, 센서 조립체(200)의 디스크 부재(11)와 회로기판(201)에는 원통형 지지배럴(100)의 하면에 대한 제1 고정핀(F1)의 체결 툴의 진입을 허용하기 위한 관통공(F1`, F1``)이 형성될 수 있다. 상기 제1 고정핀(F1)과 디스크 부재(11)와 회로기판(201)의 관통공(F1`, F1``)은 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 정렬될 수 있으며, 모두 영점 위치(O, 축 부재 D의 걸림 바 50)와 반대되는 위치에 형성될 수 있다.

도 11에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 저면 측에서 바라본 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 12 및 도 13에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치를 저면 측에서 바라본 서로 다른 도면들로서, 각각 회로기판의 도시가 생략된 도면과 회로기판의 도시가 포함된 서로 다른 도면들이 도시되어 있다.

도 4와 함께, 상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 축 부재(D)에는 센서 조립체(200)가 연결될 수 있다. 상기 센서 조립체(200)는 축 부재(D)의 회전을 입력으로 하여, 축 부재(D)의 회전 위치에 관한 위치 신호를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센서 조립체(200)는 서로 반대되는 제1, 제2 면(201a,201b)을 포함하는 회로기판(201)과, 상기 회로기판(201)의 제1 면(201a) 상에 형성된 센서 유닛(200)과, 상기 회로기판(201)의 제2 면(201b) 상에 형성된 입출력 커넥터(280)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(201)의 제1 면(201a)은 원통형 지지배럴(100)과 마주하는 면을 의미할 수 있고, 회로기판(201)의 제2 면(201b)은 원통형 지지배럴(100)과 반대되는 면을 의미할 수 있다.

상기 센서 유닛(200)은 축 부재(D)와 동축으로 연결되어 함께 회전되는 센서 축(250)과, 센서 축(250)의 주변을 둘러싸는 센서 슬리브(220)와, 센서 슬리브(220)가 돌출되며, 회전 감지부(210a)를 구비하는 센서 본체(210)를 포함하는 센서 유닛(200)과, 상기 센서 유닛(200)의 지지 기반을 형성하며 상기 센서 유닛(200)과 전기적으로 연결된 회로기판(201)과, 상기 회로기판(201)의 일 측에 형성된 입출력 커넥터(280)를 포함할 수 있다.

상기 센서 유닛(200)은 회전 방향을 따라 축 부재(D)와의 슬립 없이 일체로 회전되도록 축 부재(D)와 동축으로 결합되는 센서 축(250)을 포함할 수 있다. 상기 센서 축(250)은 축 부재(D)의 장착구(D`) 내에 끼워질 수 있는데, 예를 들어, 축 부재(D)의 제2 단부(E2)로부터 축 방향을 따라 소정의 깊이로 형성된 장착구(D`) 내에 끼워질 수 있으며, 상기 장착구(D`) 내에 끼워진 센서 축(250)은 장착구(D`)를 포함하는 축 부재(D)와 함께 일체로 회전될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센서 축(250)은 축 부재(D)와의 슬립 없이 일체로 회전될 수 있으며, 이와 같이, 센서 축(250)과 축 부재(D) 간의 슬립 없는 일체적인 회전을 위하여, 센서 축(250)에는 원주 방향을 따라 소정의 각도 범위에서 곡면을 형성하지 않고 평평한 면을 포함하는 챔퍼링(CF)이 형성될 수 있다. 상기 센서 축(250)에 형성된 챔퍼링(CF)은 장착구(D`)의 내부로 돌출된 걸림 바(50)와의 평편한 대면 접촉을 형성하면서, 축 부재(D)와 함께 일체로 회전되는 걸림 바(50)의 회전은 챔퍼링(CF)의 회전을 강제할 수 있으며, 걸림 바(50)와 챔퍼링(CF) 간의 평편한 대면 접촉을 통하여 걸림 바(50)의 회전 운동은 챔퍼링(CF)의 회전 운동으로 전달될 수 있으며, 동일한 방향과 동일한 크기의 회전으로 전달될 수 있다. 다시 말하면, 걸림 바(50)의 단부가 평편하게 형성된 챔퍼링(CF)의 평면과 맞닿으면서 회전 방향을 따라 걸림 바(50)의 위치와 챔퍼링(CF)의 위치가 서로 정렬될 수 있으며, 축 부재(D)의 임의의 회전을 추종하여 센서 축(250)이 강제 회전될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 걸림 바(50)는 축 부재(D)의 대경부(LD)에 형성될 수 있으며, 축 부재(D)의 제2 소경부(SD2)를 관통하여 대경부(LD)의 걸림 바(50)에 이르기 까지 상기 센서 축(250)이 끼워지는 장착구(D`)가 마련될 수 있다. 다시 말하면, 센서 축(250)이 끼워지는 장착구(D`)는 축 부재(D)의 제2 단부(E2)로부터 제2 소경부(SD2)를 관통하여 걸림 바(50)가 형성된 대경부(LD)에 이르는 깊이로 형성될 수 있으며, 이러한 깊이에 걸쳐서 상기 축 부재(D)에는 상기 센서 축(250)이 끼워질 수 있는 내부 공간을 확보한 장착구(D`)가 형성될 수 있다. 상기 센서 축(250)은 축 부재(D)의 길이 방향을 따라 장착구(D`)의 깊이에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 다만 본 발명의 일 실시형태에서 상기 센서 축(250)은 가공 공차를 고려하여 여분의 공간을 확보하도록 장착구(D`)의 깊이 보다는 짧은 길이로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서 상기 센서 유닛(200)은, 축 방향을 따라 회로기판(201) 상에 배치된 센서 본체(210)와, 상기 센서 본체(210)로부터 상방으로 돌출되어 센서 축(250)의 주변을 둘러싸는 센서 슬리브(220)와, 상기 센서 슬리브(220)로부터 돌출되어 축 부재(D)와 함께 일체로 회전되는 센서 축(250)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센서 본체(210)와 센서 슬리브(220)와 센서 축(250)은 동심원 형태로 형성될 수 있으며, 서로 다른 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 센서 본체(210)는 센서 유닛(200) 중에서 가장 큰 직경으로 형성될 수 있으며, 상기 센서 축(250)은 센서 유닛(200) 중에서 가장 작은 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센서 슬리브(220)는 상기 센서 본체(210) 보다는 작은 직경이되, 센서 축(250) 보다는 큰 직경으로 형성될 수 있다.

도 14 및 도 15에는 센서 본체에 구현된 회전 감지부의 서로 다른 실시형태를 개략적으로 보여주는 도면들이 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 센서 본체(210)는 회전 감지부(210a)를 포함할 수 있다. 상기 회전 감지부(210a)는 센서 축(250)의 회전을 입력으로 하여, 센서 축(250)의 회전 위치에 관한 전기적인 위치 신호를 생성할 수 있는 여하의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회전 감지부(210a)는, 센서 축(250)과 연동되며 원호 형상을 추종하도록 형성된 저항 궤적(RP)을 따라 이동하면서 저항 궤적(RP)의 일단과의 사이에서 가변 저항을 형성할 수 있는 가동 접점(M)을 포함할 수 있으며, 상기 가동 접점(M)은 축 부재(D)의 회전 내지는 축 부재(D)와 일체로 회전되는 센서 축(250)과 함께 강제 회전되어 저항 궤적(M)을 따라 이동하면서 저항 궤적(M)의 일단(S)과의 사이에서 가변 저항을 형성할 수 있으며, 저항 궤적(RP)의 일단(S)과 가동 접점(M) 사이의 가변 저항을 측정하는 방식으로, 축 부재(D) 내지는 센서 축(250)의 회전 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 저항 궤적(RP)은 센서 축(250)의 하단 위치로부터 방사상으로 연장된 연장 단부에 형성된 가동 접점(M)이 추종하는 원호와 동심원을 형성하는 원호 궤적을 따라 형성될 수 있으며, 상기 저항 궤적(RP)은 축 부재(D)의 회전이 허용되는 최대 회전 변위를 커버하도록 충분한 길이로 연장될 수 있으며, 예를 들어, 축 부재(D)의 최대 회전 변위인 영점 위치(O)를 기준으로 서로 반대 방향인 제1, 제2 회전 방향을 따라 각각 120도씩, 그러니까, -120도 ~ +120도의 범위에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저항 궤적은 변위제한 슬릿(111)의 길이에 해당되는 각도 범위에서 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 축 부재(D)의 회전이 허용되는 최대 회전 변위와 변위제한 슬릿(111)의 길이에 해당되는 각도 범위와 저항 궤적이 형성되는 각도의 범위는 동등하게 형성될 수 있으며, 이들은 모두 -120도 ~ +120도 범위에서 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 축 부재(D)의 회전이 허용되는 최대 회전 변위는 원통형 지지배럴(100)에 형성된 변위제한 슬릿(111)에 의해 규정될 수 있으며, 변위제한 슬릿(111)의 길이에 해당되는 각도의 범위로 제한될 수 있으므로, 상기 저항 궤적은 상기 변위제한 슬릿(111)의 길이에 해당되는 각도의 범위에 제1 회전 방향 및 제2 회전 방향을 따라 120에 더하여 소정의 여유 공차를 합산한 각도의 범위로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 출력 신호는 영점 위치(O)를 기준으로 제1, 제2 회전 방향에 따른 절대적인 회전 각도를 감지하는 것이 필요하며, 상기 저항 궤적의 일단과 센서 축(250)과 연동되는 가동 접점 사이의 가변 저항을 측정하는 방식에서, 저항 궤적의 일단은 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향 중 어느 일 회전 방향을 따라 최대 회전 변위에 해당될 수 있으며, 제1, 제2 회전 방향의 방향성을 포착할 수 없는 가변 저항의 측정 방식에서, 저항 궤적의 일단은 영점 위치(O)가 아닌, 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향 중 어느 일 회전 방향을 따라 최대 회전 변위에 해당될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 회전 감지부(210a)는 상기 센서 축(250)과 함께 회전되며 서로 다른 직경의 원주 상으로 다수의 슬릿 패턴(350`)이 형성된 차광 플레이트(350)와 상기 차광 플레이트(350)를 사이에 두고 서로 마주하게 배치되며 각각 차광 플레이트(350)의 직경 방향을 따라 배열된 다수의 발광 소자(310) 및 다수의 수광 소자(320)를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 발광 소자(310)로부터 차광 플레이트(350)를 향하여 입사되어, 차광 플레이트(350)의 슬릿 패턴(350`)을 통하여 투과된 광을 입력으로 하고, 전기적인 신호를 출력하는 다수의 수광 소자(320)의 출력에 따라 영점 위치(O)를 기준으로 절대적인 회전 각도를 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 출력 신호는 영점 위치(O)를 기준으로 제1, 제2 회전 방향에 따른 절대적인 회전 각도를 감지하는 것이 필요하며, 예를 들어, 어느 일 회전 방향에 따른 회전수를 계측하는 센서와는 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 유닛(200)은 영점 위치(O) 기준으로 제1, 제2 회전 방향을 감지하고, 제1, 제2 회전 방향에 따른 회전수가 아닌 절대적인 회전 각도를 검출할 필요가 있기 때문에, 상기 축 부재(D)와 물리적으로 연결되어 함께 회전되는 센서 축(250)과 연결되어 있는 차광 플레이트(350)에는 서로 다른 직경을 갖는 원주 상으로 따라 형성된 슬릿 패턴(350`)이 차광 플레이트(350)의 방사상으로 다수의 열로 배열될 수 있으며, 일 방향을 따라 회전되는 회전수를 계측하는 구성에서 보다 복잡한 슬릿 패턴(350`)이 다수로 형성될 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 영점 위치(O)를 기준으로 절대적인 회전 각도를 검출하도록 방사상으로 배열된 다수의 슬릿 패턴(350`)을 포함하기 때문에, 각각의 슬릿 패턴(350`)에 대응되도록 방사상으로 배열된 다수의 발광 소자(310)의 배열과 각각의 슬릿 패턴(350`)에 대응되도록 방사상으로 배열된 다수의 수광 소자(320)의 배열을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 수광 소자(320)는, 발광 소자(310)로부터 슬릿 패턴(350`)을 향하여 입사되어 슬릿 패턴(350`)을 투과한 광을 포착할 수 있으며, 슬릿 패턴(350`)을 투과한 광을 포착하여 전기적인 펄스 신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 다수의 수광 소자(320)로부터 출력되는 펄스 신호에 근거하여 차광 플레이트(350) 내지는 차광 플레이트(350)와 함께 일체로 회전되는 축 부재(D)의 절대적인 회전 각도, 그러니까, 영점 위치(O)를 기준으로, 제1 방향 또는 제2 방향에 따른 절대적인 회전 각도를 검출해낼 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 다수의 수광 소자(320)로부터 출력되는 펄스 신호는, 다수의 수광 소자(320)를 포함하는 센서 유닛(200)과 전기적으로 연결된 회로기판(201, 회로기판 201에 장착된 회로소자)으로 입력될 수 있으며, 축 부재(D)의 회전 각도에 관한 위치 신호로 변환된 후에, 입출력 커넥터(280)를 통하여 축 부재(D)의 회전 각도에 관한 위치 신호가 출력될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회전 감지부(210a)는 축 부재(D)의 회전 각도를 검출할 수 있는 여하의 구성을 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회전 감지부(210a)는 영점 위치(O)를 기준으로 서로 반대되는 제1, 제2 회전 방향에 따른 절대적인 회전 각도를 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 출력 신호는 차량이나 건설기계의 조향 각도를 지시하기 위한 구동 신호로서 직접 조향 장치에 입력되거나 또는 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 회전조작변환 장치의 출력 신호는 적정의 후 처리와 같은 가공을 거쳐서 구동 신호로서 조향 장치에 입력될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치의 회전 감지 범위는, 축 부재(D)의 회전이 허용되는 범위인 -120도 ~ +120도 범위이지만, 조향 각도는 회전 감지 범위 보다 상대적으로 적은 각도의 범위를 가질 수 있고, 본 발명의 일 실시형태에서 회전조작변환 장치의 출력 신호가 지시하는 회전 위치는 -120도 ~ +120도 사이 이지만, 차량이나 건설기계의 조향은 상대적으로 적은 각도 범위에서 이루어질 수 있으며, 회전조작변환 장치의 회전 조작 범위 내지는 회전 감지 범위를, 차량이나 건설기계에서 기계적인 한계에 의해 설정된 조향 범위 보다 상대적으로 더 넓은 범위로 설계함으로써, 사용자의 조작이 오류 없이 이루어질 수 있으며, 사용자의 조작이 조향 장치에 보다 안정적으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.

도 4와 함께, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치는, 센서 마운트(10)에 의해 전체적으로 지지될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서 마운트(10)는 회전조작변환 장치의 지지 기반을 형성할 수 있으며, 바닥면에 대해 회전조작변환 장치를 전체적으로 떠받쳐 지지해줄 수 있다. 상기 센서 마운트(10)는, 상기 센서 축(250)이 끼워지는 중앙 관통홀(11`)이 형성된 디스크 부재(11)와, 상기 디스크 부재(11)와 회로기판(201) 사이에서 연장되는 컬럼 부재(15)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전조작변환 장치에서는, 회로기판(201)을 관통하여 컬럼 부재(15)에 체결되는 체결 부재를 통하여 회로기판(201)과 컬럼 부재(15) 간의 결합을 형성하면서, 회로기판(201)으로부터 하방으로 돌출된 체결 부재의 헤드를 통하여 회전조작변환 장치의 레그를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 컬럼 부재(15)는 디스크 부재(11)와 회로기판(201) 사이의 일정한 간격을 유지해주는 기능을 할 수 있으며, 디스크 부재(11)와 회로기판(201) 사이를 결속시켜줌으로써, 회로기판(201)의 와피지(warppage)와 같은 변형을 방지할 수 있고, 회로기판(201)의 코플래너리티(coplanarity)를 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컬럼 부재(15)는 중앙 관통홀(11`)을 중심으로 원주 방향을 따라 균등하게 분할된 각도 위치에 배치된 다수의 컬럼 부재(15)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 컬럼 부재(15)는 중앙 관통홀(11`)을 중심으로 하여 원심 방향을 따라 균등하게 분할된 각도 위치에 배치된 다수의 컬럼 부재(15)를 포함함으로써, 균등하게 분할된 각도 위치에서 디스크 부재(11)와 회로기판(201) 사이의 일정한 간격을 유지해줄 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컬럼 부재(15)는 중앙 관통홀(11`)을 중심으로 원주 방향을 따라 배치된 제1 내지 제3 컬럼 부재(151,152,153)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 내지 제3 컬럼 부재(151,152,153)는 중앙 관통홀(11`)을 중심으로 하여 120도로 균일한 사이 각도를 개재하여 배치되지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 상기 슬라이딩 가압 수단(P)과 인접한 위치에 배치된 제1 컬럼 부재(151)와, 상기 제1 컬럼 부재(151)로부터 120도 보다 큰 사이 각도로 배치되며, 제1 컬럼 부재(151)로부터 각각 서로 반대되는 제1, 제2 회전 방향을 따라 배치된 제2, 제3 컬럼 부재(152,153)를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 제1, 제2 컬럼 부재(151,152) 사이의 각도와, 제1, 제3 컬럼 부재(151,153) 사이의 각도는 120도 보다 클 수 있고, 제2, 제3 컬럼 부재(152,153) 사이의 각도는 120도 보다 작을 수 있다. 상기 제1 컬럼 부재(151)의 위치에 대해, 상기 제1 컬럼 부재(151)는 제1 내지 제3 컬럼 부재(151,152,153) 중에서 슬라이딩 가압 수단(P)과 가장 인접한 위치이면서 입출력 커넥터(280)와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 디스크 부재(11)는 원반 형태의 금속 판재로 형성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 센서 조립체(200)는 축 방향을 따라 디스크 부재(11)의 상방 위치에 배치된 구성과, 디스크 부재(11)의 하방 위치에 배치된 구성을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 디스크 부재(11)를 기준으로, 디스크 부재(11) 위로는 디스크 부재(11)의 중앙 관통홀(11`)을 관통한 센서 축(250)과 센서 슬리브(220)가 배치될 수 있으며, 디스크 부재(11) 아래로는 센서 본체(210)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서 축(250) 및 센서 슬리브(220)는 디스크 부재(11)의 중앙 관통홀(11`)을 통하여 끼워지면서 디스크 부재(11)의 상방 위치에 배치될 수 있다. 상기 센서 본체(210)는 컬럼 부재(15)를 통하여 서로에 대해 결속된 회로기판(201)과 디스크 부재(11) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 센서 축(250)과 센서 슬리브(220)를 디스크 부재(11)의 중앙 관통홀(11`)에 끼우되, 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)에 대해 센서 본체(210)가 맞닿을 때까지 센서 축(250)과 센서 슬리브(220)를 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)으로부터 상방을 향하여 끼워 조립함으로써, 디스크 부재(11)를 기준으로, 상방 위치에 센서 축(250)과 센서 슬리브(220)가 배치될 수 있고, 하방 위치에 센서 본체(210)가 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 디스크 부재(11) 상으로는 원통형 지지배럴(100)이 배치될 수 있는데, 상기 원통형 지지배럴(100)은 내부가 비워진 중공 부재의 형태로 형성되어, 디스크 부재(11) 상에 배치되면서 디스크 부재(11) 위로 배치되는 센서 슬리브(220) 및 센서 축(250)을 수용할 수 있다. 이때, 상기 센서 슬리브(220)는 원통형 지지배럴(100)의 내부에 배치되되, 원통형 지지배럴(100)의 내부에서 제2 소경부(SD2)와 맞닿으면서 축 방향을 따라 제2 소경부(SD2)와 중첩되지 않는 위치에 배치될 수 있다. 상기 센서 슬리브(220)와 달리, 상기 센서 축(250)은 원통형 지지배럴(100)의 내부에 배치되되, 원통형 지지배럴(100)의 내부에서 제2 소경부(SD2)를 관통하도록 형성된 장착구(D`) 내에 끼워지면서 축 방향을 따라 제2 소경부(SD2)와 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센서 축(250)과 센서 슬리브(220)는 다 함께, 원통형 지지배럴(100) 내에 배치되되, 센서 축(250)은 상대적으로 작은 직경으로 형성되어 제2 소경부(SD2)를 관통하면서 제2 소경부(SD2)와 중첩되는 위치에 배치되며, 센서 슬리브(220)는 상대적으로 큰 직경으로 형성되어 제2 소경부(SD2)와 맞닿으면서 제2 소경부(SD2)와 중첩되지 않는 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 축 방향을 따라 축 부재(D)의 제2 단부(E2)와 인접한 위치에 형성된 고정 부재(R)로부터 노출된 제2 소경부(SD2)의 하단과 센서 슬리브(220)가 서로 맞닿을 수 있다.

본 명세서를 통하여 디스크 부재(11)의 제1 면(11a) 및 회로기판(201)의 제1 면(201a)은, 원통형 지지배럴(100)을 향하는 면을 의미할 수 있으며, 디스크 부재(11)의 제2 면(11b) 및 회로기판(201)의 제2 면(201b)은, 각각 디스크 부재(11)의 제1 면(11a) 및 회로기판(201)의 제1 면(201a)과 반대되는 면으로서, 원통형 지지배럴(100)과 반대되는 면을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 디스크 부재(11)와 회로기판(201)은 컬럼 부재(15)를 개재하여 서로에 대해 결속될 수 있으며, 상기 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)과 회로기판(201)의 제1 면(201a)이 서로 마주하게 배치된 상태에서, 디스크 부재(11)와 회로기판(201) 사이에 개재된 컬럼 부재(15)를 통하여 서로에 대해 결속될 수 있다. 예를 들어, 상기 컬럼 부재(15)에는 회로기판(201)에 형성된 체결공을 관통하여 회로기판(201)의 제2 면(201b)으로부터 제1 면(201a)을 향하는 방향으로 컬럼 부재(15)의 바닥으로부터 소정 깊이로 형성된 체결홈에 형합되도록 체결되는 체결 부재가 결합될 수 있다.

상기 컬럼 부재(15)는 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)으로부터 연장될 수 있는데, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컬럼 부재(15)는 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)으로부터 일체로 연장될 수 있으며, 예를 들어, 상기 컬럼 부재(15)는 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)으로부터 이음매 없이 일체로 연장되거나 또는 별도로 제작된 컬럼 부재(15)를 디스크 부재(11)의 제2 면(11b) 상에 고온 접합 등을 통하여 일체로 결합시킬 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 컬럼 부재(15)는 상기 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)에 대해 별도의 체결 부재, 그러니까, 나사, 볼트-너트와 같은 별도의 체결 부재를 통하여 컬럼 부재(15)는 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)에 대해 결합될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컬럼 부재(15)를 개재하여 서로 마주하게 배치된 디스크 부재(11)의 제1 면(11a)과 회로기판(201)의 제2 면(201b)의 외측으로는, 디스크 부재(11)의 제1 면(11a) 상에 배치된 원통형 지지배럴(100)이 배치될 수 있으며, 회로기판(201)의 제2 면(201b) 상에 배치된 입출력 커넥터(280)가 배치될 수 있다. 상기 입출력 커넥터(280)에는 센서 유닛(200)의 작동 전압을 인가해주는 전원 단자와, 센서 유닛(200)의 접지 전압을 제공하는 접지 단자와, 센서 유닛(200)의 출력 신호를 위한 출력 단자가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 디스크 부재(11)의 제1 면(11a)에는 원통형 지지배럴(100)이 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 원통형 지지배럴(100)은 디스크 부재(11)의 제1 면(11a) 상에 결합될 수 있으며, 예를 들어, 디스크 부재(11)의 제2 면(11b)으로부터 제1 면(11a) 방향을 향하여 결합되는 체결 부재(C)가 디스크 부재(11)의 관통홀을 통하여 원통형 지지배럴(100)의 하면에 형성된 체결홈에 결합될 수 있다. 상기 원통형 지지배럴(100)과 디스크 부재(11) 간의 체결 위치는 서로 반대되는 위치에 형성된 한 쌍의 관통홀, 체결홈 및 체결 부재(C)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(201)에는 원통형 지지배럴(100)의 하면에 대한 체결 툴의 접근을 허용하기 위한 회피 리세스(201R)가 마련될 수 있으며, 상기 회로기판(201)에는 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 회피 리세스(201R)와 함께, 컬럼 부재(15)의 고정을 위한 관통홀이 함께 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컬럼 부재(15)는 축 부재(D)의 회전 방향을 따라 슬라이딩 가압 수단(P)과 가장 인접한 위치이면서 입출력 커넥터(280)와 반대되는 위치에 배치된 제1 컬럼 부재(151)와, 상기 제1 컬럼 부재(151)로부터 제1 회전 방향을 따라 120도 보다 큰 사이 각도로 배치된 제2 컬럼 부재(152)와, 상기 제1 컬럼 부재(151)로부터 제2 회전 방향을 따라 120도 보다 큰 사이 각도로 배치된 제3 컬럼 부재(153)를 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2 컬럼 부재(151,152, 또는 이들에 결합된 체결 부재) 사이에는 회피 리세스(201R) 내지 회피 리세스(201R)를 관통하여 원통형 지지배럴(100)에 결합된 체결 부재(C)가 형성될 수 있으며, 유사하게, 제1, 제3 컬럼 부재(151,153, 또는 이들에 결합된 체결 부재) 사이에는 회피 리세스(201R) 내지 회피 리세스(201R)를 관통하여 원통형 지지배럴(100)에 결합된 체결 부재(C)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 컬럼 부재(151,152, 또는 이들에 결합된 체결 부재) 사이에 형성된 회피 리세스(201R) 내지 회피 리세스(201R)를 관통하여 원통형 지지배럴(100)에 결합된 체결 부재(C)와, 상기 제1, 제3 컬럼 부재(151,153, 또는 이들에 결합된 체결 부재) 사이에 형성된 회피 리세스(201R) 내지 회피 리세스(201R)를 관통하여 원통형 지지배럴(100)에 결합된 체결 부재(C)는 서로 반대되는 위치에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(201)은 양편에 형성된 회피 리세스(201R)에 의해 직각으로 모따기 된 형태로 형성될 수 있으며, 서로 반대 위치에 형성된 제1 컬럼 부재(151, 또는 이에 결합된 체결 부재)와 입출력 커넥터(280) 사이를 연결해주는 연장선(L)을 따라 길게 연장된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 회로기판(201)은 상기 연장선(L)을 따라 길게 연장되되, 연장선(L)으로부터 양편으로 확장된 부분을 통하여 제2, 제3 컬럼 부재(152,153)가 체결될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연장선(L)을 중심으로, 상기 회피 리세스(201R)는 서로 대칭적인 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제1 컬럼 부재(151, 또는 이에 결합된 체결 부재)를 가로지르는 연장선(L)을 중심으로 제2, 제3 컬럼 부재(152,153, 또는 이들에 결합된 체결 부재)는 대칭적인 위치에 배치될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 컬럼 부재(151,152, 또는 이들에 결합된 체결 부재) 사이에는 회피 리세스(201R)와 함께, 추가로 슬라이딩 가압 수단(P)의 제1 고정핀(F1)의 체결을 허용하기 위한 관통공(F1`,F1``)이 형성될 수 있다. 상기 관통공(F1`,F1``)은 회로기판(201) 및 디스크 부재(11)에 함께 형성될 수 있다.

상기 디스크 부재(11)에는 센서 축(250)이 관통되는 중앙 관통홀(11`)을 중심으로 원주 방향을 따라 제1 내지 제3 컬럼 부재(151,152,153, 또는 이들에 결합되는 체결 부재)가 배치될 수 있으며, 상기 제1, 제2 컬럼 부재(151,152) 사이에는 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 체결 부재(C)가 배치될 수 있고, 유사하게, 제1, 제3 컬럼 부재(151,153) 사이에도 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 체결 부재(C)가 배치될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 컬럼 부재(151,152, 또는 이들에 결합된 체결 부재) 사이에는 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 체결 부재(C)와 함께, 추가로 슬라이딩 가압 수단(P)의 제1 고정핀(F1)의 체결을 허용하기 위한 관통공(F1`,F1``)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 디스크 부재(11)와 회로기판(201) 사이를 일정한 간격으로 유지해주는 제1 내지 제3 컬럼 부재(151,152,153)는, 서로로부터 120도의 일정한 간격을 유지하지 않으며, 제1, 제2 컬럼 부재(151,152) 사이 및 제1, 제3 컬럼 부재(151,153) 사이는 120도 보다 큰 사이 각도로 배치되는 한편으로, 제2, 제3 컬럼 부재(152,153) 사이는 120도 보다 작은 사이 각도로 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제3 컬럼 부재(151,152,153)의 배치를 불균등하게 형성하면서, 상대적으로 큰 사이 각도로 형성된 제1, 제2 컬럼 부재(151,152) 사이에 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 체결 부재(C)의 형성 위치를 확보할 수 있고, 또한, 상대적으로 큰 사이 각도로 형성된 제1, 제3 컬럼 부재(151,153) 사이에 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 체결 부재(C)의 형성 위치를 확보할 수 있으며, 이들 원통형 지지배럴(100)의 고정을 위한 체결 부재(C)는 서로 반대편에서 180도의 사이 각도로 형성될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

D: 축 부재 SD1: 제1 소경부
SD2: 제2 소경부 LD: 대경부
P: 슬라이딩 가압 수단 10: 센서 마운트
11: 디스크 부재 50: 걸림 바
100: 원통형 지지배럴 111: 변위제한 슬릿
200: 센서 조립체 210: 회로기판
250: 센서 축

Claims

원통형 지지배럴 내에 끼워지는 축 부재와, 상기 축 부재 내에 끼워지는 센서 축을 포함하는 회전조작변환 장치로서,
상기 축 부재의 내외를 가로질러 연장되는 걸림 바는,
i) 축 부재의 외부에서, 원통형 지지배럴의 변위제한 슬릿을 관통하면서, 축 부재의 최대 회전 변위는, 걸림 바와 변위제한 슬릿 간의 간섭을 통하여 제한되며,
ii) 축 부재의 내부에서, 센서 축의 챔퍼링(chamfering)과 맞닿으면서 형성하는 평편한 대면 접촉을 통하여 축 부재와 센서 축이 서로 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 축 부재의 회전 방향을 따라 상기 걸림 바와 반대되는 원통형 지지배럴의 위치에는, 상기 축 부재의 외주면 상에 가압 접촉되는 슬라이딩 가압 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제2항에 있어서,
상기 슬라이딩 가압 수단은, 상기 축 부재의 외주면 상에 가압 접촉되는 회전 볼과, 상기 회전 볼을 부분적으로 둘러싸면서 회전 가능하게 지지해주며 회전 볼의 위치를 잡아주는 탄성 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제2항에 있어서,
상기 축 부재의 회전 방향을 따라 상기 걸림 바와 반대되는 축 부재의 위치에는 상기 슬라이딩 가압 수단과 형합되는 영점 홈이 배치되는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 축 부재의 외주에 끼워지며 축 부재의 길이 방향을 따라 서로 다른 상하 위치에 끼워진 제1, 제2 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제5항에 있어서,
상기 원통형 지지배럴은 상대적으로 큰 직경으로 형성된 본체와, 상대적으로 작은 직경으로 형성된 슬리브를 포함하고,
상기 축 부재는 상대적으로 작은 직경으로 형성된 소경부와 상대적으로 작은 큰 직경으로 형성된 대경부를 포함하며,
상기 제1 실링 부재는 상기 원통형 지지배럴의 슬리브와 축 부재의 소경부 사이의 상대적으로 좁은 간격 사이에서 이중 실링을 제공하고,
상기 제2 실링 부재는 상기 원통형 지지배럴의 본체와 축 부재의 대경부 사이의 상대적으로 넓은 간격 사이에서 단일 실링을 제공하는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 축을 포함하는 센서 유닛을 지지하는 제1 면과, 제1 면과 반대되며 입출력 커넥터가 배치된 제2 면을 구비하는 회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제7항에 있어서,
상기 센서 축이 관통되는 중앙 관통홀이 형성된 디스크 부재와, 상기 디스크 부재로부터 연장되어 상기 디스크 부재와 회로기판 사이에 개재되는 컬럼 부재를 구비하는 센서 마운트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제8항에 있어서,
상기 센서 유닛은, 상기 디스크 부재와 회로기판 사이에 배치된 센서 본체와, 상기 센서 축을 둘러싸도록 상기 센서 본체로부터 돌출되어 디스크 부재의 중앙 관통홀을 관통하는 센서 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.
제8항에 있어서,
상기 컬럼 부재는 상기 축 부재의 회전 방향을 따라 배열된 제1 내지 제3 컬럼 부재를 포함하고,
상기 회로기판 상에서,
i)상기 제2, 제3 컬럼 부재는, 상기 제1 컬럼 부재를 경유하는 연장선을 따라 서로 대칭적으로 배치되되, 제1, 제2 컬럼 부재와 제1, 제3 컬럼 부재는 120도 보다 큰 사이 각도로 이격되고, 상기 제2, 제3 컬럼 부재는 120도 보다 작은 사이 각도로 이격되며,
ii)상기 제1, 제2 컬럼 부재 사이에는 원통형 지지배럴과 디스크 부재 간의 체결을 위한 회피 리세스가 형성되며, 상기 제1,제3 컬럼 부재 사이에는 원통형 지지배럴과 디스크 부재 간의 체결을 위한 또 다른 회피 리세스가 형성되되, 상기 회피 리세스와 상기 또 다른 회피 리세스는 상기 연장선을 중심으로 대칭적인 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전조작변환 장치.