KR20020038948A - 자석을 구비한 위치 센서와 홀 효과 센서를 구비하는 동력기계의 사용자 입력 장치 - Google Patents

자석을 구비한 위치 센서와 홀 효과 센서를 구비하는 동력기계의 사용자 입력 장치 Download PDF

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KR20020038948A
KR20020038948A KR1020027004695A KR20027004695A KR20020038948A KR 20020038948 A KR20020038948 A KR 20020038948A KR 1020027004695 A KR1020027004695 A KR 1020027004695A KR 20027004695 A KR20027004695 A KR 20027004695A KR 20020038948 A KR20020038948 A KR 20020038948A
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제이콥슨스코트비
한센론
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찰스 알. 호지
클라크 이큅먼트 컴파니
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Abstract

사용자 입력 장치(102)는 동력 기계(10) 상의 사용자 입력을 받는다. 사용자 입력 장치(102)는 하우징과, 이 하우징 상에 배치된 홀 효과 센서(104)를 포함한다. 자석 요소가 홀 효과 센서(104)에 대하여 이동 가능하게 배치되어 있다. 상기 자석 요소에는 핸들, 레버 또는 밟기 페달이 작동 가능하게 연결되어, 운전자가 운전자 조작식 입력 장치를 조작하면 홀 효과 센서(104)에 대하여 자석 요소가 이동되게 한다. 홀 효과 센서(104)는 그러한 자석의 이동 및 홀 효과 센서에 관한 자석의 위치를 나타내는 출력 신호를 제공한다.

Description

자석을 구비한 위치 센서와 홀 효과 센서를 구비하는 동력 기계의 사용자 입력 장치{POSITION SENSOR WITH MAGNET AND HALL EFFECT SENSOR FOR USER INPUT DEVICE ON A POWER MACHINE}
스키드 스티어 로더(skid steer loader) 또는 소형 굴삭기와 같은 동력 기계는 대개 다수의 구동 액추에이터를 구비하고 있다. 그러한 액추에이터는, 예컨대 동력 기계의 휠이나 궤도에 견인 동력을 제공하는 구동 액추에이터를 포함할 수 있다. 이들 액추에이터는 또한 버킷과 관련된 일차적인 작업 공구의 조작과 관련된 액추에이터를 포함할 수 있다. 그 경우, 액추에이터는 리프트 액추에이터, 틸트 액추에이터, 아암, 붐 및 스윙 또는 오프셋 액추에이터를 포함한다. 그러한 동력 기계에는 광범위하게 다양한 다른 액추에이터도 사용될 수 있음은 물론이다. 그러한 액추에이터의 예로는, 보조 액추에이터, 파지형(hand held) 또는 원격 제어 공구 액추에이터, 또는 동력 기계 자체 또는 그 동력 기계에 결합된 공구의 조작과 관련되는 다른 액추에이터가 있다.
그러한 동력 기계 상의 여러 가지 액추에이터는 통상 기계적인 링크에 의하여 제어되어 왔다. 예를 들면, 액추에이터가 가압 상태의 작동유에 의하여 작동되는 유압식 액추에이터인 경우, 이들 액추에이터는 핸들, 레버 또는 밟기 페달과 같은 사용자 입력 장치에 의하여 제어되어 왔다. 사용자 입력 장치는 기계적인 링크를 매개로 하여 유압 액추에이터로의 가압 상태의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브의 밸브 스풀에 연결되었다. 기계적인 링크는 사용자가 입력한 동작을 밸브 스풀의 선형 변위로 전환시켜 액추에이터로의 작동유의 흐름을 제어한다.
전자 제어 입력부들도 또한 개발되어 왔다. 이들 전자 제어 입력부는 (손잡이 및 밟기 페달)과 같은 사용자 조작식 입력 장치의 위치를 감지하는 전자 센서를 포함한다. 과거에는, 그러한 센서는 회전형 퍼텐쇼미터(potentiometer) 또는 선형 퍼텐쇼미터와 같은 저항형 센서였다.
본 발명은 일반적으로 말하면 동력 기계용 사용자 입력 장치에 관한 것이다. 보다 구체적을 말하면, 본 발명은 동력 기계의 사용자 입력부의 센서에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 동력 기계의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 제어 회로의 블록도이며,
도 3은 사용자 입력 기구의 한 가지 실시예의 사시도이고,
도 4는 도 3의 단면선 4-4를 따라 취한 사용자 입력 기구의 측단면도이며,
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 사용자 입력 기구의 부품들을 예시하는 분해도이고,
도 6은 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 사용자 입력 기구의 다른 하나의 실시예의 분해도이며,
도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명에 따른 사용자 입력 기구의 다른 한 가지 실시예의 사시도, 측면도 및 횡단면도이고,
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밟기 페달 및 로크 기구의 분해도이다.
사용자 입력 장치는 동력 기계의 사용자 입력을 받는다. 사용자 입력 장치는 하우징과, 이 하우징에 배치되는 홀 효과 센서(Hall Effect sensor)를 포함한다. 이 홀 효과 센서에 대하여 이동이 가능하게 자석 요소가 배치되어 있다. 운전자 조작식 입력부는 작동적으로 자석 요소에 연결되어, 운전자가 운전자 조작식 입력부를 조작하면 상기 홀 효과 센서에 대하여 자석 요소가 이동된다. 홀 효과 센서는 그러한 이동을 나타내는 출력 신호를 제공한다.
한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 운전자 조작식 입력부는 상기 하우징에 이동 가능하게 연결되어 있는 핸들 또는 손잡이이다. 다른 한 가지 예시적인 실시예에서는, 운전자 조작식 입력부는 페달 링크에 의하여 상기 하우징에 이동 가능하게 연결되어 있는 밟기 페달이다.
후술하는 상세한 설명은 다른 도면의 유사 부품에 대해서 동일한 도면 부호가 매겨져 있는 도면을 참고로 하여 읽어야 한다. 반드시 동일한 축적은 아닌 도면들은 선택된 실시예를 보여주고 있는 것으로, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 스키드 스티어 로더(10)의 사시도이다. 스키드 스티어 로더(10)는 주 프레임 조립체(16), 리프트 아암 조립체(30) 및 운전실(40)를 포함한다. 예시적으로, 엔진실(22)과 열교환기실(24)이 스키드 스티어 로더(10)의 후방부에 배치되어 있다. 2쌍의 휠(12)이 스터브축(14)에 장착되어 주 프레임 조립체(16)의 양쪽 측면으로부터 돌출되어 있다.
리프트 아암 조립체(30)가 주 프레임 조립체(16)의 직립 부재(20)에 장착되어 있다. 리프트 아암 조립체(30)는 휠(12) 위로 뻗어 직립 부재(20)의 후단에 피벗 가능하게 장착된 한 쌍의 리프트 아암에 의하여 형성되는 상부를 포함한다. 리프트 아암의 전단은 버킷(34)과 같은 공구에 피벗 가능하게 부착되는 하부(33)에 연결된다. 리프트 아암 조립체(30)는 한 쌍의 리프트 실린더(36)에 의하여 주 프레임 조립체(16)에 관하여 승하강된다. 각 리프트 실린더(36)는 직립 부재(20)에 피벗 가능하게 장착된 제1 단부와 리프트 아암에 피벗 가능하게 연결된 제2 단부를 구비한다. 버킷(34)은 버킷 틸트 실린더(도시되지 않음)에 의하여 리프트 아암에 관해서 피벗된다.
한 가지 예시적인 실시예에서, 운전실(40)은 부분적으로 캡(cab)(42)에 의하여 에워싸여 있는데, 이 캡은 측방 가드 패널(44), 지붕 패널(46), 후방 가드 패널(48), 백 패널 및 시트 받침을 포함한다. 캡(42)은 예를 들면 선택적으로는 후방이 주 프레임(16)에 선회 가능하게 장착되는 일체적인 유닛으로서 작용한다. 이러한 구조로, 시트를 비롯한 전체 캡은 상방으로 스키드 스티어 로더(10)의 후방을 향하여 피벗되어 스키드 스티어 로더(10)의 다른 기계 및 유압 시스템에 추가하여 엔진실(22)에 접근할 수 있게 한다.
스티드 스티어 로더(10)의 모든 기능은 예컨대 운전실(40)에 앉아 있는 운전자에 의하여 제어될 수 있다. 유압 구동 시스템은 시트의 각 측부에 하나씩 있는 한 쌍의 조향 레버를 사용하여 제어할 수 있다. 각 조향 레버는 전방 및 후방으로 독립적으로 이동될 수 있다. 조향 레버를 이동시키면, 스키드 스티어 로더의 해당 측부에 있는 휠(12)은 각 조향 레버가 이동되는 범위 및 방향에 해당하는 속도 및 방향으로 회전한다. 예를 들면, 좌측 조향 레버를 전방으로 이동시키면, 좌측 휠(12)이 조향 레버가 이동한 거리에 상응하는 속도로서 전방으로 회전한다. 리프트 실린더(36)와 버킷 틸트 실린더(도시되지 않음)는 밟기 페달(도시되지 않음), 또는 조향 레버의 핸들 또는 손잡이나 운전실(40)의 전면을 향하여 장착된 계기판 상의 운전자 입력부에 의하여 조작된다. 스키드 스티어 로더(10)의 전술한 것 및 기타의 운전 양태는 당업자에게 공지되어 있다.
사용자 입력 기구{손잡이 또는 도시되지 않은 밟기 페달)은 도 1에 도시된 하나 이상의 액추에이터 또는 기타의 액추에이터(가령 다른 공구, 파지형 공구, 보조 제어 공구 등과 관련된 액추에이터)에 사용자의 입력을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 다시 말해서, 손잡이는 예컨대 조향 레버에 각각 피벗 가능하게 연결된다. 조향 레버는 전술한 바와 같이 전후방으로 조작된다.
손잡이는 사용자가, 예를 들면 일측에서 타측의 방향으로 피벗시킬 수 있다. 본 발명의 한 가지 예시적인 실시예에 따르면, 손잡이의 일방 또는 타방이 피봇되는 경우, 홀 효과 센서가 손잡이에 대하여 정렬되어 손잡이의 피벗 이동을 감지한다. 홀 효과 센서는 원하는 액추에이터를 제어하는 데에 사용될 수 있는 전기 신호를 제공한다. 한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 리프트 실린더(36) 또는 틸트 실린더는 사용자의 그러한 입력에 의하여 제어될 수 있다. 실질적으로 다른 어떤 원하는 액추에이터라도 역시 사용자의 입력을 기초로 제어할 수 있음은 물론이다.
제2 실시예에 있어서, 사용자는 원하는 액추에이터를 제어하기 위하여 밟기 페달을 내리누를 수 있다. 그 실시예에 있어서, 홀 효과 센서는 밟기 페달에 대하여 정렬되고 사용자가 밟기 페달을 내리누르는 것을 감지하여 그 내리누름을 나타내는 출력 신호를 제공한다. 홀 효과 센서로부터의 출력 신호는 그 후에 원하는 액추에이터를 제어하는 데에 사용될 수 있다. 본 실시예는 도 6과 관련하여 더 상세히 후술된다.
도 2는 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 제어 회로(100)의 블록도이다. 제어 회로(100)는 손/발 입력 장치(102), 홀 효과 센서(104), 제어기(106), 밸브 액추에이터(108), 밸브(110) 및 액추에이터(112)를 포함한다. 한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 손/발 입력 장치(102)는 운전자의 조작에 의하여 이동 가능한 핸들 또는 손잡이이다. 다른 한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 손/발 입력 장치(102)는 운전자의 조작에 의하여 내리누를 수 있는 밟기 페달이다. 어떤 경우든, 홀 효과 센서(104)는, 예컨대 손/발 입력 장치(102)에 근접하게 장착되어 운전자의 조작에 의한 손/발 입력 장치(102)의 이동을 감지한다.
홀 효과 센서(104)는 감지된 이동을 기초로 하여 제어기(106)에 출력 신호를 제공한다. 한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 제어기(106)는 디지털 컴퓨터, 마이크로콘트롤러, 마이크로프로세서, 또는 프로세서나 마이크로콘트롤러가 집적되어 있거나 또는 별도로 마련되어 있는 관련 메모리를 구비할 수 있는 다른 유사한 제어 장치이다. 또한, 제어기(106)는 예컨대 적절한 타이밍 신호를 제공하는 적합한 타이밍 회로를 포함한다.
제어기(106)는, 홀 효과 센서(104)로부터의 신호를 기초로 하여, 밸브 액추에이터(108)에 출력 신호를 제공한다. 밸브 액추에이터(108)는, 예를 들면 볼 스크류 모터(ball screw motor), 스텝퍼 모터(stepper motor) 또는 다른 유사한 장치로서, 밸브(110)에 기계적인 출력을 제공하여 밸브(110) 내의 밸브 스풀을 제어기(106)로부터의 입력 신호를 기초로 원하는 위치로 이동시킨다. 밸브 액추에이터(108)도 또한 밸브(110) 내의 밸브 스풀의 위치를 전기 기계적 또는 전자기적으로 제어하는 데에 사용되는 코일이나 다른 전자기 또는 전자 장치와 같은 전자 밸브 액추에이터일 수 있음은 물론이다.
한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 제어기(106)로부터의 출력 신호는 사용자의 조작에 따른 손/발 입력 장치(102)의 이동 정도에 비례하는 비례 신호이다. 다시 말해서, 밟기 페달을 완전히 내리누르면, 제어기(106)로부터의 출력에 의하여 밸브 액추에이터(108)가 밸브(110) 내의 밸브 스풀을 극단 위치로 이동시키게 된다. 유사하게, 페달이 단지 반만 내리누르는 경우, 제어기(106)는 밸브(110) 내의 밸브 스풀을 중간 위치로 이동시키도록 밸브 액추에이터(108)를 제어한다.
밸브(110)는, 예컨대 그것을 통한 작동유의 흐름을 제어하는 유압 밸브이다. 그러므로, 밸브(110) 내의 밸브 스풀이 개방 위치로 이동되는 경우, 가압 상태의작동유는 밸브(110)를 통해 액추에이터(112)로 흐를 수 있게 된다. 마찬가지로, 밸브 스풀이 폐쇄 위치에 있는 경우, 가압 상태의 작동유는 밸브(110)를 통해서 액추에이터(112)로 흐를 수 없게 된다. 밸브 스풀이 비례 방식으로 제어되는 경우, 그것은 예를 들어 개방 위치와 폐쇄 위치 사이의 무한 수의 위치로 이동되어 액추에이터(112)로의 가압 상태의 작동유를 계량하여 흐르게 할 수 있다.
액추에이터(112)는 실질적으로 어떤 원하는 액추에이터로도 구체화될 수 있다. 예를 들면, 액추에이터(112)는 도 1에 도시된 리프트 및 틸트 실린더, 보조 액추에이터, 전자 액추에이터, 전기 액추에이터, 전자기 액추에이터, 또는 전기 기계 액추에이터 등일 수 있다. 물론, 액추에이터(112)가 유압 액추에이터가 아닌 경우, 밸브 액추에이터(108)와 밸브를 생략하는 것이 실현되게 된다.
또한, 홀 효과 센서(104)로부터의 신호가 반드시 제어기(106)로 제공될 필요는 없다. 대신에, 적절한 검교정 회로를 이용하여 홀 효과 센서(104)가 제공한 신호를 검교정하여 직접 밸브 액추에이터(108)를 제어할 수 있다. 이는 점선 화살표(114)로 도시되어 있다.
도 3은 손/발 입력 장치(102)의 하나의 실시예의 측면도로서, 입력 장치(102)는 핸들 또는 손잡이 조립체로서 구현된다. 손/발 입력 장치(102)는 홀 효과 센서 수용부(118), 단부캡(120), 연결 기구 또는 보호 부트(120)를 구비하는 하우징(116)을 포함한다. 부트(120)는 실질적으로 강성인 하우징(116)을 하우징(116)과 부트(120) 내측의 축방향 보어 내에 배치되어 있는 로드(rod)와 같은 왕복 부재(122)에 연결한다. 도 1에 도시된 손잡이는 예컨대 왕복 부재(122)에연결되어, 손잡이가 피벗됨에 따라 왕복 부재(122)가 하우징(116)과 부트(120) 내의 보어 내에서 종방향으로 이동된다.
한 가지 예시적인 실시예에서는, 아래에서 보다 자세히 설명되겠지만, 왕복 부재(122)가 수용부(118) 내에서 홀 효과 센서에 근접하여 이동하는 자석 요소를 수반한다. 홀 효과 센서는 하우징(116)의 종방향 보어 내에서 자석 요소의 홀 효과 센서에 대한 위치를 나타내는 신호를 제공한다.
도 4는 도 3의 단면선 4-4를 따라 취한 측단면도이다. 또한, 도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 손/발 입력 장치(102)의 분해도이다. 도 3, 도4 및 도5 에서, 유사한 부품에 대해서는 유사하게 부호가 매겨져 있다.
하우징(116)은 제1 부분(124)과 제2 부분(126)을 구비한다. 제1 부분(124)은 조립체의 일부를 수용하는 개구부를 갖는 제1 단부(128)로 종결되어 있다. 제1 단부(128)는 또한 복수 개의 귀부(ears)(130)를 구비하는데, 이들 귀부는 내측에 나사(132)를 나사식으로 수용하는 나선이 형성된 개구부를 구비한다. 나사(132)는 단부캡(120) 내의 구멍들을 관통하여 단부캡(120)과 가스켓(121)을 하우징(116)에 나사식으로 결합시킨다.
단부캡(120)은 제1 수용부(124) 내에 한 쌍의 커플링 부재(134, 136)를 수용한다. 커플링 부재(136)는 견부(138)를 구비하는데, 이 견부는 커플링 부재(134) 상의 유사한 견부(肩部)에 맞닿는다. 이러한 방법으로, 커플링 부재(136)는 커플링 부재(134) 내의 보어를 통해 모든 방향으로 통과할 수 없도록 커플링 부재(134) 내에 수용된다.
커플링 부재(136)는 또한 커플링 부재(134) 내의 보어와 연통하는 보어를 포함한다. 커플링 부재(136) 내에는 나사(142)가 위치하여 그 나사의 머리가 와셔(123) 및 커플링 부재(136) 상의 환형 견부(144)와 접촉하고 있다. 나사(142)는 또한 왕복 부재(122)의 단부 보어 내에 나사식으로 고정된다.
왕복 부재(122)에는 그것의 외주부 둘레에 대체로 원통형의 자석 요소(146)가 배치되어 있다. 자석 요소(146)는 예컨대 접착제, 용접 또는 유사한 접속 기구에 의하여 왕복 부재(122)의 외주부에 고착된다. 별법으로는, 자석 요소(146)를 스프링이나 다른 유사한 바이어스 요소를 사용하여 적절한 위치로 편의(偏倚)시킬 수 있다.
도시된 실시예에 있어서, 하우징(116)은 또한 뚜껑(148)과 압축 스프링(150)을 수용한다. 압축 스프링(150)은 일단부에서는 커플링 부재(134)의 환형 견부(152)를, 타단부에서는 뚜껑(148) 압박한다. 이는 자석 요소(146)를 수용부(118) 내에 수용되어 있는 홀 효과 센서에 관하여 대체로 중립 위치에 유지시키는 역할을 한다.
운전시, 손잡이를 왕복 요소(122)의 커플링 홀(154)를 통해서 연결한다. 그러므로, 운전자가 손잡이를 일방향으로 피벗시키면, 왕복 부재(122)는 하우징(116)에 대하여 하방으로 이동된다. 그러므로, 자석 요소(146)도 또한 홀 효과 센서에 관하여 하방으로 이동한다. 이러한 하방 이동으로, 왕복 부재(122)가 뚜껑(148)을 압박하고, 이 캡은 다시 압축 스프링(150)을 압박한다. 이렇게 하면, 자석 요소(146)가 홀 효과 센서에 관하여 하방으로 이동된다.
반대로, 운전자가 손잡이를 반대 방향으로 피벗시키면, 왕복 부재(122)를 당겨서 그것이 수용부(118)에 대해서 종방향 상방으로 왕복 이동하게 한다. 왕복 부재(122)는 나사(142), 그리고 이에 따라 커플링 부재(134, 136)를 상방으로 당겨서 스프링(150)을 뚜껑(148)에 대하여 압박한다. 이는 압축 스프링의 힘에 저항하는 상방 이동을 초래하며, 따라서 수용부(118) 내의 홀 효과 센서에 대한 자석 요소(146)의 상방 이동이 제어된다.
자석 요소(146)는 예컨대 자화되어, 그것의 제1 단부(160)은 제1 극성으로 자화되고, 제2 단부(162)는 반대 극성으로 자화된다. 이는 수용부(118)에 수용된 홀 효과 센서가 이 홀 효과 센서에 대한 자석 요소(146)의 상대적인 위치를 나타내는 로버스트 신호(robust signal)를 제공할 수 있게 한다. 도 6은 밟기 페달 위치 센서로서 구현된 입력 장치(102)의 분해도이다. 유사한 부분에 대해서는 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 유사하게 부호를 매겼다. 그러나, 도 6은 하우징(116)의 상단부에 부트가 마련되어 있지 않고, 다만 대신에 고정 부재(166)가 설치되어 있는 것을 예시하고 있다. 고정 부재(166)는 페달 링크(170)로부터의 나사를 수용하도록 나선이 형성되어 있는 한 쌍의 구멍(168)을 포함한다. 도 6은 또한 부재(142)가 상당히 길어서 하우징(116)을 관통하여 연장하는 반면, 왕복 부재(122)는 도 3 내지 도 5에 도시된 것보다는 다소 짧다는 것을 보여주고 있다. 페달 링크(170)는 피벗 가능한 페달(172)에 작동 가능하게 연결되어 페달(172)의 피벗 이동을 하우징(116) 내에서의 왕복 부재(122)의 왕복 이동으로 전환한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예의 경우처럼, 이는 자석 요소(146)를 수용부(118)에수용된 홀 효과 센서(104)에 대하여 왕복으로 이동되게 한다. 물론, 밟기 페달(172)은 필요에 따라 상방 또는 중립 위치로 편의되어도 좋다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 사용자 입력 기구의 또 다른 한 가지 실시예를 보여주고 있다. 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 한 가지 예시적인 실시예에 따라 밟기 페달 위치 센서로서 구현된 사용자 입력 기구(200)의 사시도, 측면도 및 단면도이다. 사용자 입력 기구(200)의 부품중 다수가 앞의 도면에 도시된 것들과 유사하고 또 유사하게 부호가 매겨져 있다는 것을 알 수 있다. 구체적으로 말하자면, 사용자 입력 기구(200)의 구조는 고정 부재 또는 플랜지(166)가 마련되어 있다는 것을 제외하고는 거의 모든 면에서 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 유사하다. 플랜지(166)에 대해서는 도 6과 관련하여 더 상세하게 설명될 것이다. 그러므로, 사용자 입력 기구는 그것의 하우징이 약간 바뀌는 것 외에는 그 기구가 손잡이 위치 센서인가 또는 밟기 페달 위치 센서인가에 관계없이 실질적으로 동일한 방식으로 제조 및 조립될 수 있다.
도 8은 사용자 입력 기구(200)를 밟기 페달 링크 및 로크 기구의 일부에 연결하는 것을 예시하는 분해도이다. 그러므로, 도 8은 밟기 페달 링크의 일부를 형성하는 다수의 부품(총괄적으로 도면 부호 202로서 표시됨)을 보여주고 있다. 또한, 도 8은 로크 기구의 일부를 형성하는 다수의 부품(전체적으로 도면 부호 204로 도시됨)도 보여주고 있다.
플랜지(166)는 하단(208)에서 상단(210)까지 관통하는 보어(207)를 구비한 블록(206)에 고정되어 있다. 링크축(212)은 상부로부터 보어(207)로 들어가는 반면, 왕복 부재(122)은 하부에서 보어(207)로 들어간다. 링크축(212)은, 구멍(154)이 링크축(212) 상의 한 쌍의 구멍(216)과 정렬되도록, 그것의 단부(214)가 그 내부에 왕복 부재(122)의 단부를 수용하는 치수를 갖는다. 핀(218)이 정렬된 구멍들을 통해서 삽입되어 왕복 부재(122)를 링크축(212)과 연결시킨다.
부트(220)는 링크축(212)의 상부에 꼭 맞는 치수의 내측 보어를 구비하는 데, 상기 내측 보어는 플랜지(222) 내의 구멍을 통과하여 블록(206)의 구멍(226)에 나사 결합으로 고정되는 한 쌍의 나사(224)와 플랜지(222)를 고정하면 상기 링크축(212)의 상부 둘레에 고착된다. 링크축(212)의 상단(228)은 개구 또는 슬롯(230) 및 대체적으로 정렬되는 한 쌍의 구멍(232)을 구비한다. 슬롯(230)은 다른 페달 링크 또는 바(bar)(234)의 단부를 수용하는 치수를 갖는다. 바(234)의 구멍(236)이 링크축(212)의 상단(228)에 있는 구멍들과 정렬된다. 정렬된 구멍(232, 236)을 통해서 고정 볼트(238)를 통과시키고 너트로 이들 구멍 내에 고정시킨다. 이는 바(234)가 볼트(238)를 중심으로 하여 피벗할 수 있게 하거나, 또는 적어도 도 8의 지면에서 상하로 왕복 이동하여 링크축(212)을 블록(206) 내의 보어(207) 내에서 상응하는 왕복 형태로서 이동시킬 수 있게 한다. 링크축(212)은 왕복 부재(122)에 연결되어 있게 때문에, 링크축(212)이 왕복 이동하면 사용자 입력 기구 내에서 왕복 부재(122)도 또한 왕복 이동을 한다.
그 후, 바(234)는 또한 예를 들면 밟기 페달이 배치되는 동력 기계(예를 들면, 스키드 스티어 로더)의 시트 받침 아래로 연장하는 추가적인 기계적 페달 링크에 또 연결된다. 그러므로, 밟기 페달을 누르면 그에 상응하게 바(234)가 이동되고 사용자 입력 기구(200) 내에서 왕복 부재가 왕복 이동하게 된다.
도 8은 블록(206)이, 예컨대 그것을 관통하는 제2 보어(240)를 포함하고 있는 것을 보여주고 있다. 이 제2 보어(240)는 보어(207)와 연통하고 이 보어(207)의 측부로부터 뻗어 있다. 전기로 작동되는 솔레노이드(242)는 예컨대 나사식으로 보어(240) 내에 고정되는 단부(244)를 구비한다. 솔레노이드(242)는 또한 뒤로 제어기(106)와 같은 전자 제어기까지 뻗는 복수 개의 도체(246)를 포함한다. 솔레노이드(242)는 그것이 외측으로 블록(206)의 내부를 향하여 뻗은 신장 위치와 블록(206) 내의 보어(207)로부터 뒤로 후퇴한 축소 위치 사이에서 가동한다.
링크축(212)은 홈(248) 또는 다른 형태의 노치가 솔레노이드(242)에 인접하여 가동하도록 왕복 이동될 수 있는 치수를 갖는다. 그러므로, 솔레노이드(242)가 그것의 신장 위치로 이동하는 경우, 노치(248)와 맞물림으로써 블록(206)에 대한 링크축(212)의 왕복 이동을 저지한다. 이렇게 하면, 손 입력 기구가 밟기 페달 기구 위에 선택되는 경우, 사용자 입력 기구의 선택적인 로킹(locking)이 가능해진다. 손잡이 기구에도 유사한 로크 기구가 마련될 수 있음은 물론이다.
그러므로, 본 발명은 사용자가 실질적으로 어떤 것이든 원하는 액추에이터를 제어하기 위하여 조작할 수 있는 사용자 입력 기구의 이동을 감지하는 홀 효과 센서를 포함한다는 것을 알 수 있다. 이는 스키드 스티어 로더, 소형 굴착기 등과 같은 동력 기계가 부딪힐 수 있는 많은 가혹한 환경에서 로버스트 제어 기구를 제공한다.
비록 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 정신 및 기술적 범위로부터 벗어나지 않고도 형태 및 세부 구성에 대한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (11)

  1. 동력 기계의 사용자 입력을 수용하는 사용자 입력 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 상에 배치되는 홀 효과 센서;
    상기 홀 효과 센서에 대하여 이동 가능하게 배치된 자석 요소; 그리고
    운전자가 조작하면 상기 홀 효과 센서에 대하여 자석 요소가 이동되게 하도록 상기 자석 요소에 작동적으로 연결되어 있는 운전자 조작식 입력부
    를 포함하고, 상기 홀 효과 센서는 상기 자석 요소의 이동을 나타내는 출력 신호를 제공하는 것인 사용자 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징에는 개구부가 형성되어 있고, 상기 하우징은 상기 개구부 내에 왕복 가능하게 장착되는 왕복 요소를 더 구비하며, 이 왕복 요소는 운전자 조작식 입력부가 이동하면 상기 왕복 요소와 자석 요소가 하우징 대하여 왕복 이동하도록 운전자 조작식 입력부와 자석 요소에 연결되어 있는 것인 사용자 입력 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자석 요소는 대체로 종방향의 관통 보어가 형성되어 있는 대체로 원통형의 요소를 포함하고 있고, 상기 종방향 보어는 상기 왕복 요소를 수용하고, 이 왕복 요소에 연결되어 있는 것인 사용자 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 운전자 조작식 입력부는 상기 왕복 요소와 상기 하우징 사이의 접속부를 실질적으로 밀폐하는 부트를 더 구비하고 있는 것인 사용자 입력 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 운전자 조작식 입력부는 핸들을 포함하고, 이 핸들은 이동시 상기 왕복 요소를 왕복 이동시키도록 상기 왕복 요소와 연결되어 있는 것인 사용자 입력 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 핸들은 손잡이를 포함하는 것인 사용자 입력 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 운전자 조작식 입력부는 밟기 페달을 구비하며, 이 밟기 페달은 그것의 이동시 상기 왕복 요소가 왕복 이동되게 하도록 상기 왕복 요소와 연결되어 있는 것인 사용자 입력 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 왕복 요소를 상기 홀 효과 센서에 대하여 예정된 위치로 편의시키는 바이어스 부재를 더 포함하는 것인 사용자 입력 장치.
  9. 스키드 스티어 로더의 사용자 입력을 수용하여 사용자 입력을 나타내는 출력 신호를 제공하는 사용자 입력 기구에 있어서,
    관통 보어를 구비하고 있는 하우징;
    상기 보어 내에 축방향으로 이동 가능한 가동 요소;
    상기 하우징 상에 배치되거나 또는 상기 가동 요소와 함께 가동하는 자석 요소;
    상기 가동 요소의 이동시 상기 자석 요소와의 사이에 상대적인 이동이 초래되도록 상기 하우징 상에 배치되거나 상기 가동 요소 함께 이동 가능한 홀 효과 센서; 그리고
    사용자가 조작하면 상기 가동 요소가 하우징에 대하여 축방향으로 이동하도록 상기 가동 요소에 작동적으로 연결되는 사용자 조작식 요소
    를 포함하는 것인 사용자 입력 기구.
  10. 제9항에 있어서, 사용자 조작식 요소는 이동시 상기 가동 요소를 왕복 이동시키도록 상기 가동 요소에 연결되는 밟기 페달을 포함하는 것인 사용자 입력 기구.
  11. 가압 상태의 작동유를 제공하는 유압 동력 시스템;
    가압 상태의 작동유를 수용하도록 상기 유압 동력 시스템에 연결되는 동력 액추에이터; 그리고
    사용자 입력 장치
    를 포함하며, 상기 사용자 입력 장치는
    하우징과,
    상기 하우징 상에 배치된 홀 효과 센서와,
    상기 홀 효과 센서에 대하여 이동 가능하게 배치된 자석 요소와,
    운전자의 조작시 상기 홀 효과 센서에 대하여 상기 자석 요소가 이동되게 하도록 상기 자석 요소에 작동적으로 연결되어 있는 운전자 조작식 입력부
    를 구비하며, 상기 홀 효과 센서는 상기 자석 요소의 이동을 나타내는 출력 신호를 제공하는 것인 스키드 스티어 로더.
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