KR20100111702A - 햅틱 액츄에이터 어셈블리 및 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 제조 방법 - Google Patents

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로버트 엠. 슈미트
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메소드 일렉트로닉스 인코포레이티드
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Abstract

햅틱 액츄에이터 어셈블리 및 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 제조 방법이 개시된다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리는 소정의 길이의 레일, 및 레일에 연결된 햅틱 액츄에이터를 포함하고, 레일은 햅틱 피드백을 제공하기 위해 다른 디바이스에 연결되어 있다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 제조 방법은 레일을 제공하는 단계, 및 레일에 햅틱 액츄에이터를 연결하는 단계를 포함한다.

Description

햅틱 액츄에이터 어셈블리 및 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 제조 방법{HAPTIC ACTUATOR ASSEMBLY AND METHOD OF MANUFACTURING A HAPTIC ACTUATOR ASSEMBLY}
본 발명은 전기 기계적 디바이스와 인터페이싱하기 위한 시스템 내에서의 햅틱 액츄에이터 어셈블리에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 터치 스크린 애플리케이션에 대한 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리에 관한 것이다.
사용자들은 종종 다양한 기능과 동작을 조절하기 위해 복수의 전기적 디바이스 및 기계적 디바이스와 인터페이싱해야 한다. 예를 들어, 자동차 운전자는 냉난방 시스템, 오디오 엔터테인먼트 시스템, 창문, 장금장치, 아마도 항법 제어 시스템, 및 가능하다면 네비게이션 시스템과 인터페이싱한다. 종래에, 사용자는 버튼, 스위치, 노브(knob), 및 디바이스의 다양한 기능 또는 동작을 제어하기 위한 다른 유사한 메카니즘을 사용할 것이다. 그러나, 제어가능한 디바이스의 개수가 증가하고 각각의 개별 디바이스의 복잡도가 증가함에 따라, 사용자는 다수의 다양한 입력을 제공할 것을 요구받을 수 있다. 다수의 개별적이고 다양한 제어 메카니즘을 대체하기 위해, 그리고 그러한 다수의 디바이스의 제어를 강화하고 단순화하기 위해, 다수의 디바이스에 커맨드를 중계할 수 있는 단일 기기가 종종 사용된다.
이러한 다수의 디바이스를 제어하기 위한 하나의 기기는 디스플레이 인터페이스이다. 디스플레이 인터페이스를 사용함으로써, 사용자는 특정 디바이스를 선택하고, 그 디바이스와 관련된 특정 기능을 선택하기 위해, 디스플레이 상에 보여진 계층적(hierarchical) 메뉴와 상호작용함으로써 디바이스를 조절한다. 디스플레이 인터페이스는 버튼 또는 스위치를 포함할 수 있으나, 또한 터치스크린일 수도 있다.
디스플레이 인터페이스를 강화하기 위해, 시각적, 청각적, 체감각적(kinesthetic), 촉각적 신호가 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 능동형 및 저항형 힘 피드백과 같은 체감각적 피드백, 및 진동, 감촉(texture), 및 열과 같은 촉각적 피드백은 본 명세서에서 "햅틱 피드백"으로 통칭한다. 햅틱 피드백은 사용자가 디스플레이 인터페이스와 상호작용할 때 사용자에게 물리적 힘의 감각을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 물리적 힘은 버튼 또는 스위치가 활성화하는 것을 시뮬레이팅할 수 있고, 사용자의 입력이 수신되었음의 지시를 사용자에게 제공한다.
종래의 햅틱 피드백은 선형 액츄에이터에 의해 제공될 수 있다. 선형 액츄에이터는 전기적 커맨드를 수신한 때 선형 모션을 제공한다. 하나의 종래의 시스템에서, 4개의 개별적인 선형 액츄에이터가 디스플레이 인터페이스의 4 코너에 놓여진다. 사용자의 디스플레이 인터페이스와의 상호작용을 기초로, 4개의 개별적인 액츄에이터는 동시에, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위해 디스플레이 인터페이스에 약간의 선형 모션을 부가할 것이다.
그러나, 4개의 개별 선형 액츄에이터를 사용하는 종래의 햅틱 피드백 시스템은 제조비용이 크고, 어셈블리 동안 높은 정밀도를 요구한다. 4개의 개별적인 선형 액츄에이터가 필요하므로 종래의 햅틱 피드백 시스템은 더 적은 액츄에이터를 사용하는 시스템보다 제조 비용이 더 높을 것임 분명하다. 또한, 최적의 햅틱 피드백을 제공하기 위해, 선형 액츄에이터는 하나의 방향으로만 힘과 이동을 가하도록 정밀하게 배열되어야만 한다.
따라서, 본 발명의 하나의 형태는 더 적은 개수의 액츄에이터를 사용하여 제조가 간편하고 비용이 절감된 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제공한다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리는 소정의 길이의 레일을 포함하고, 햅틱 액츄에이터는 그 레일에 연결되고, 레일은 햅틱 피드백을 제공하기 위한 다른 디바이스에 연결된다.
본 발명의 다른 실시예는 디스플레이 어셈블리를 제공한다. 디스플레이 어셈블리는 고정 부재, 고정 부재 상에 설치된 디스플레이 디바이스, 고정 부재에 인접하게 배치되어 있고 고정 부재에 대하여 이동이 가능한 이동 부재, 이동 부재가 고정 부재에 대하여 이동이 가능하도록 구성된 기계적 커플링, 및 고정 부재에 대하여 이동 부재를 이동시키도록 고정 부재와 이동 부재에 연결되어 있는 햅틱 액츄에이터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법을 제공한다. 본 제조 방법은 레일을 제공하는 단계, 및 햅틱 액츄에이터를 레일에 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 장점, 및 두드러진 특징은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 개시하는 아래의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명 및 본 발명의 다양한 이점은 첨부된 도면과 함께 아래의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예를 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 가진 디스플레이 어셈블리의 분해 투시도이고,
도 2는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예를 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 측면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예를 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 측면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예를 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 측면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예를 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 측면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예를 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 측면도이고,
도 7은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예를 따른 디스플레이 어셈블리의 정면도이고,
도 8은 도 7에 도시된 디스플레이 어셈블리의 선 8-8을 따라 취해진 단면도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 전면도이고,
도 10은 도 9에 도시된 디스플레이 어셈블리의 선 10-10을 따라 취해진 단면도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 전면도이고, 그리고
도 12는 도 11에 도시된 디스플레이 어셈블리의 선 12-12를 따라 취해진 단면도이다.
도 1 내지 12를 참조하면, 본 발명은 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106), 및 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)를 가진 디스플레이 어셈블리(10)가 도시되어 있다. 디스플레이 어셈블리(10)는, 적어도, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106) 및 디스플레이 디바이스(108)를 포함한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 디스플레이 어셈블리(10)에 사용되지만, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 임의의 디바이스에 사용될 수 있다. 본 발명은 디스플레이 어셈블리만으로 제한되지 않는다. 그러나, 본 발명의 설명의 간략함과 용이함을 위해 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)가 디스플레이 어셈블리(10)에 사용된 예시적인 실시예가 설명될 것이다.
햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 디스플레이 디바이스(108)에 응답하여 사용자가 입력을 제공할 때 햅틱 피드백을 제공한다. 도시된 실시예에서, 디스플레이 어셈블리(10)는 디스플레이 디바이스(108)를 오버레이하는 터치스크린(112)을 포함하고, 터치스크린(112)은 입력을 제공하는데 사용된다. 제한하지는 않지만, 터치 스위치, 터치 패드 및 다른 유사한 디바이스와 같은 다른 입력 디바이스가 터치스크린(112)을 대신하여 사용될 수 있다. 디스플레이 디바이스(108)는 그래픽 이미지를 생성한다. 이 이미지는 사용자로부터의 입력을 요청(solicid)하도록 구성되는 것이 바람직하다. 디스플레이 디바이스(108)는 액정 디스플레이("LCD"), 플라즈마 디스플레이, 전자발광(electroluminescence) 디스플레이, 유기 발광 다이오드("OLED")를 사용하는 디스플레이와 같은 발광 다이오드("LED") 디스플레이, 또는 이미지를 디스플레이하는 다른 디바이스를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
디스플레이 어셈블리(10)는 또한 하우징(102), 인쇄회로기판(104), 프레임(110), 및 커버(114)를 포함할 수 있다. 하우징(102)은 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)의 한쪽 측을 고정시키기 위한 리지드 구조를 제공하여, 다양한 감각을 제공하는 일정 범위의 측방향 힘을 발생시킬 수 있다. 도시된 실시예에서, 프레임(110)은 터치스크린(112)에 부착되고, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)에 기계적으로 연결된다. 터치스크린(112)은 (저항 센서의 사용한) 감압형(pressure-sensitive)이거나, (예컨대, 용량 센서를 사용한) 감전형(electrically-sensitive)이거, 표면 어쿠스틱 파형 센서를 사용하는) 감파형, 또는 (전형적으로 적외선 센서를 사용하는) 감광형일 수 있는 디스플레이 오버레이이다. 터치스크린(112)과 디스플레이 디바이스(108) 사이에 시일(seal)이 놓일 수 있다. 인쇄회로기판(104)은 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)에 전력을 공급하고, 호스트 시스템과 통신한다. 커버(114)는 디스플레이 어셈블리(10)에 대한 보호 커버를 제공하고, 디스플레이 어셈블리(10)에 대한 외장면을 제공할 수 있다. 커버(114)와 터치스크린(112) 사이에 추가적인 시일이 놓일 수 있다.
도 2를 참조하면, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 햅틱 액츄에이터(120), 레일(128), 및 연결 부재(130)를 포함한다. 햅틱 액츄에이터(120)는 모션, 힘, 진동, 감촉, 열, 또는 다른 타입의 촉각 피드백을 제공한다. 도시되고 서술된 실시예에서, 햅틱 액츄에이터(120)는 선형 모션, 원형 모션, 또는 비선형 모션을 제공한다. 이러한 모션은 기계적 버튼 또는 다른 유사한 기계적 입력 디바이스의 누름에 대한 응답을 시뮬레이팅할 수 있다. 햅틱 액츄에이터(120)에 의해 제공된 모션은 전기적, 전기기계적, 유압적, 공압적, 기계적인 것과 같은 몇 가지 상이한 방법으로 발생될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 햅틱 액츄에이터(120)는 능동형이거나 수동형일 수 있다. 능동형 액츄에이터는 예컨대, 선형 전류 제어 모터, 스테퍼(stepper) 모터, 공압/유압 능동형 액츄에이터, 음성 코일 액츄에이터, 및 다른 유사한 디바이스를 포함한다. 수동형 액츄에이터는 손실형(dissipative) 수동 액츄에이터, 선형 자기 입자 브레이크, 선형 마찰 브레이크, 공압/유압 수동 액츄에이터, 및 다른 유사한 디바이스를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명을 제한하지 않고 설명의 간략함을 위해, 햅틱 액츄에이터(120)는 전자기적 상호작용에 의해 발생되는 선형 모션을 제공하는 것으로 서술될 것이다. 도시된 실시예에서, 햅틱 액츄에이터(120)는 코일(122), 코어(124), 및 철제 몸체(ferrous body, 126)를 가진다. 코일(122)은 코어(124) 둘레를 감싸는 전기 도전성 재료로 이루어진다. 코일(122)은 코일(122)에 전류가 인가된 때 자기장을 산출한다. 코어(124)는 철 재료, 또는 자기장이 존재할 때 자화되는 재료로 이루어진다. 전류가 코일(122)에 전류가 인가된 때, 자기장이 코일(122) 내에 유도되고, 자기장은 코어(124)가 주변의 철제 몸체(126)를 자기적으로 잡아 당기게 만든다. 도시된 실시예에서, 코어(124) 및 철제 몸체(126)는 마주한 레일(128)에 연결된다. 대안으로서, 코어(124) 또는 철제 몸체(124)는 레일(128)에 연결될 수 있고, 대응하는 철제 몸체(126) 또는 코어(124)는 디스플레이 어셈블리(10) 내의 다른 인접한 구조에 연결된다.
레일(128)은 서로 평행하게 배치되고, 연결 부재(130)는 레일(128)을 함께 연결한다. 또한, 도시된 연결 부재(130)의 개수는 단지 예시일 뿐이며, 제한하고자 의도된 것은 아니다. 연결 부재(130)의 최적의 개수는 도 2에 도시된 연결 부재(130)의 개수보다 많거나 적을 수 있다. 도시된 실시예에서, 코어(124)는 하나의 레일(128)에 연결되고, 철제 몸체(126)는 맞은편 레일(128)에 연결된다. 그러므로, 철제 몸체(126)를 향한 코어(124)의 이동은 맞은편 레일(128)이 서로에 대하여 이동하게 하고, 연결 부재(130)는 탄성적으로 변형된다. 코어(124)가 철제 몸체(126)를 향해 이동한 결과, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 선형적으로 탄성적으로 변형된다. 전류가 제거된 때, 자기장이 컬랩싱되고, 연결 부재(130)는 자신의 원래의 형상으로 탄성적으로 복귀하므로, 코어(124)를 철제 몸체(126)로부터 멀어지도록 당기고, 실질적으로 레일(128)이 서로에 대하여 자신의 원래의 위치로 복귀한다.
레일(128) 및 연결 부재(130)는 플렉시블 재료, 예컨대, 수지, 고무, 합성고무, 네오프렌, 플라스틱, 열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱, 또는 이들의 조합, 및 다른 유사한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 레일(128) 및 연결 부재(130)는 도 2 및 4에 도시된 단일 몰딩된 어셈블리, 또는 도 5 및 6에 도시된 멀티-피스 어셈블리일 수 있다.
또한, 레일(128)의 길이는 조절될 수 있고, 또는 특정 애플리케이션에 대하여 사전결정될 수 있다. 레일(128)은 특정 애플리케이션에서 요구되는 길이에 맞추기 위해 특정 길이로 연장되거나 짧아질 수 있다. 또한, 레일(128)의 길이를 따라 적절한 위치에 연결 부재(130)를 제공함으로써, 레일(128)의 길이는 기계적 강도 또는 무결성의 실질적인 손실없이 연장될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 단일 햅틱 액츄에이터(120)는 레일(128)에 연결된다. 단일 햅틱 액츄에이터(120)를 사용함으로써, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)에 요구되는 햅틱 액츄에이터(120)의 개수를 줄임으로써 비용을 절감한다. 단일 햅틱 액츄에이터(120)는 또한 하나의 햅틱 액츄에이터(120)만이 제조되고, 레일(128)에 연결되므로 제조를 간략화한다. 또한, 단일 햅틱 액츄에이터(120)는 복수의 햅틱 액츄에이터(120) 간의 왕복 거리의 불일치 문제를 방지한다. 전자기 상호작용을 사용하는 햅틱 액츄에이터(120)에 대하여, 코어 갭, 즉, 코어(124)와 철제 몸체(126) 사이의 거리의 불일치는 수개의 햅틱 액츄에이터(120) 사이의 상이한 왕복 거리를 야기한다. 결과적으로, 개시된 실시예에 대하여, 선형 모션의 속도 및 왕복은 감소될 것이다. 또한, 단일 햅틱 액츄에이터(120)를 사용하여, 레일(128)에 대한 햅틱 액츄에이터(120)의 설치는 특정 애플리케이션을 위해 미리결정되거나 조절될 수 있다. 그러므로, 햅틱 액츄에이터(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 플렉스 프레임의 중앙에 실질적으로 놓여질 필요는 없다.
도 3을 참조하면, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(206)가 도시되어 있다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)와 달리, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(206)는 적어도, 햅틱 액츄에이터(120), 레일(128), 및 연결 부재(130)와 더불어, 제2 레일(228), 및 제2 연결 부재(230)를 가진다. 햅틱 액츄에이터(120), 레일(128), 및 연결 부재(130)는 이전의 실시예와 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다. 제2 레일(228)은 레일(128)과 서로 평행하게 배치된다. 제2 연결 부재(230)는 제2 레일(228)에 서로 연결된다. 제2 연결 부재(230)는 도시된 바와 같이 제2 레일(228)과 일체형으로 형성될 수도 있고, 개별적으로 형성되어 제2 레일(228)에 연결될 수도 있다. 도시된 제2 연결 부재(230)는 예시일 뿐이며, 제한하고자 의도된 것은 아니다. 제2 연결 부재(230)의 최적의 개수는 도 3에 도시된 제2 연결 부재(230)의 개수보다 많거나 적을 수 있다.
레일(128) 및 제2 레일(228)이 서로에 대하여 이동시키기 위해 햅틱 액츄에이터(120)에 의해 요구되는 힘과 같은 원하는 재료 속성을 얻기 위해서, 제2 레일(228) 및 제2 연결 부재(230)는 레일(128) 및 연결 부재(130)와 상이한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 레일(128), 연결 부재(130), 제2 레일(228), 제2 연결 부재(230), 또는 이들의 임의의 조합은 둘 이상의 수지로 이루어질 수 있다. 둘 이상의 수지의 사용은 레일(128), 연결 부재(130), 제2 레일(228), 제2 연결 부재(230), 또는 이들의 임의의 조합의 상이한 평면 내에 상이한 재료 속성을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 레일(128) 및 연결 부재(130)는 'PC Lexan 141'과 같은 폴리 탄산 에스테르(polycarbonate)를 기초로 한 열가소성 수지로 이루어지고, 제2 레일(228) 및 제2 연결 부재(230)는 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate) 폴리머, 특히 PBT Valox 310을 기초로 한 열가소성 폴리에스터 수지로 이루어진다. 레일(128) 및 연결 부재(130)를 PC Lexan 141으로 형성하고, 제2 레일(228) 및 제2 연결 부재(230)를 PBT Valox 310로 형성함으로써, 햅틱 액츄에이터(120)는 레일(128)과 제2 레일(228)을 서로에 대하여 이동시키기 위해 더 큰 힘을 필요로 한다. 또한, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(206)는 삽입 또는 투샷 몰딩(two shot molding)에 의해 만들어지는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리(306)가 도시되어 있다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(306)에서, 복수의 햅틱 액츄에이터(120)가 단일 레일(328)에 연결된다. 햅틱 액츄에이터(120)를 레일(328)에 연결함으로써, 햅틱 액츄에이터(120)는 하나의 방향으로 이동하도록 정렬될 수 있다. 햅틱 액츄에이터(120)는 이전의 실시예와 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다. 레일(328)은 서로 평행하게 배치되고, 연결 부재(330)에 의해 서로 연결된다. 연결 부재(330)는 도시된 바와 같이 레일(328)과 일체형으로 형성될 수도 있고, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 개별적으로 형성되어 레일(328)에 연결될 수도 있다. 도시된 햅틱 액츄에이터(120) 및 연결 부재(330)의 개수는 단지 예시일 뿐이며, 제한하고자 의도된 것은 아니다. 햅틱 액츄에이터(120) 및 연결 부재(330)의 최적의 개수는 도 4에 도시된 액츄에이터(120) 및 연결 부재(330)의 개수보다 많거나 적을 수 있다.
복수의 햅틱 액츄에이터(120)를 레일(328)에 연결함으로써, 레일(328)은 복수의 햅틱 액츄에이터(120)에 대한 정렬을 제공한다. 개별적으로 형성된 햅틱 액츄에이터(120)는, 오정렬된 햅틱 액츄에이터(120)가 이동, 속도, 및 액츄에이터(120)에 의해 제공되는 모션의 방향을 감소시킬 수 있으므로, 서로 정렬될 필요가 있다. 그러므로, 복수의 햅틱 액츄에이터(120)를 적어도 하나의 레일(328)에 연결함으로써, 개별적인 햅틱 액츄에이터(120)는 햅틱 액츄에이터(120)의 모션이 단일 방향 및 속도일 것임을 보장하기 위해 서로 정렬되지 않아도 된다.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리(406)가 도시되어 있다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)와 달리, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(406)는 개별적으로 형성된 레일(428) 및 연결 부재(430)를 가진다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(406)는 적어도, 햅틱 액츄에이터(120), 레일(428), 및 연결 부재(430)를 포함한다. 햅틱 액츄에이터(120)는 이전의 실시예의 것과 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다. 레일(428)은 서로 평행하게 배열되고, 개별적으로 형성된 연결 부재(430)에 의해 서로 연결된다. 연결 부재(430)는 레일(428)에, 도 5에 도시된 예와 같이, 압입 끼워맞춤(press fitting), 걸쇠(latches), 클레스프(clasps), 고리(hooks), 파스너(fasteners), 용접, 또는 이들의 조합, 또는 유사한 기계적 커플링에 의해 기계적으로 연결된다. 대안으로서, 연결 부재(430)는 예컨대, 접착제를 사용하여, 레일(428)에 화학적으로 연결될 수 있다. 또한, 도시된 햅틱 액츄에이터(120) 및 연결 부재(430)의 개수는 단지 예일 뿐이며, 제한하고자 의도된 것은 아니다. 햅틱 액츄에이터(120) 및 연결 부재(430)의 최적의 개수는 도 5에 도시된 햅틱 액츄에이터(120) 및 연결 부재(430)의 개수보다 많거나 적을 수 있다.
도 6을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리(506)가 도시되어 있다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)와 달리, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(506)는 서로 일체형으로 형성된 레일 및 연결 부재를 구비한 통합된 레일 및 연결 부재(530)를 가진다.
햅틱 액츄에이터 어셈블리(506)는 적어도, 햅틱 액츄에이터(120), 레일(528), 및 통합된 레일 및 연결 부재(530)를 포함한다. 햅틱 액츄에이터(120)는 이전의 실시예의 것과 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다. 레일(528)은 통합된 레일 및 연결 부재(530)와 평행하게 배치된다. 레일(528) 및 통합된 레일 및 연결 부재(530)는 서로 연결된다. 레일(528) 및 통합된 레일 및 연결 부재(530)는 도 6에 도시된 예처럼, 압입 끼워맞춤, 걸쇠, 클레스프, 고리, 파스너, 용접, 또는 이들의 조합 또는 유사한 기계적 커플링에 의해 서로 기계적으로 연결될 수 있다. 대안으로서, 통합된 레일 및 연결 부재(530)는 예컨대, 접착제를 사용하여 레일(528)에 연결될 수 있다. 또한 도시된 햅틱 액츄에이터(120) 및 커플링의 개수는 단지 예시일 뿐이며, 제한하고자 의도한 것은 아니다. 햅틱 액츄에이터(120) 및 커플링의 최적의 개수는 도 6에 도시된 액츄에이터(120) 및 커플링의 개수보다 많거나 적을 수 있다.
도 7 및 8을 참조하면, 디스플레이 어셈블리(60)가 도시되어 있다. 디스플레이 어셈블리(60)는 적어도, 고정 부재(628), 고정 부재(628)와 인접하게 설치된 이동 부재(630), 및 고정 부재(628) 및 이동 부재(630)에 연결된 햅틱 액츄에이터(120)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 디스플레이 어셈블리(60)는 또한 디스플레이 디바이스(108) 및 터치스크린(112)를 포함한다. 디스플레이 디바이스(108)는 고정 부재(628)와 이동 부재(630) 사이에 설치되고, 터치스크린(112)은 이동 부재(630) 상에 고정된다. 그러므로, 사용자는 터치스크린(112) 뒤에 놓여진 디스플레이 디바이스(108) 상에 디스플레이된 요청에 응답하여 터치스크린(112)에 입력을 제공할 수 있다. 대안의 실시예에서, 디스플레이 디바이스(108)는 고정 부재(628) 상에, 터치스크린(112)과 함께 이동 부재(630) 상에, 또는 디스플레이 어셈블리(60)의 몇몇 다른 구조 상에 고정될 수 있다.
도시된 실시예에서, 디스플레이 어셈블리(60)는 단일 햅틱 액츄에이터(120)를 포함한다. 햅틱 액츄에이터(120)는 이전의 실시예의 것과 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다. 또한, 대안의 실시예에서, 하나 이상의 햅틱 액츄에이터(120)가 존재할 수 있다. 햅틱 액츄에이터(120)는 개별적으로 형성된 후, 고정 부재(628), 및 이동 부재(630)에 연결된다. 커플링은 기계적일 수 있고, 또는 햅틱 액츄에이터(120)는 접착제를 사용하여, 또는 다른 타입의 커플링을 사용하여 연결될 수 있다.
이동 부재(630)는 고정 부재(628)에 대하여 이동한다. 또한, 이동 부재(630)는 고정 부재(628)에 기계적으로 연결된다. 도시된 예에서, 2개의 기계적 커플링이 존재한다. 하나의 기계적 커플링은 트랙(632) 및 트랙(632)을 따라 트래블하는 트레블링 부재(636)를 포함한다. 다른 기계적 커플링은 바(634) 및 바를 따라 트래블링하는 슬라이딩 부재(638)를 가진다. 또한, 도시된 실시예에서, 트랙(632), 및 바(634)는 고정 부재(628) 상에 배치된다. 트레블링 부재(636) 및 슬라이딩 부재(638)는 이동 부재(630) 상에 배치된다. 그러므로, 햅틱 액츄에이터(120)가 이동 부재(630)에 모션을 제공한 때, 이동 부재(630)의 트레블링 부재(636)는 고정 부재(628)의 트랙(632)을 따라 왕복하고, 이동 부재(630)의 슬라이딩 부재(638)는 고정 부재(630)의 바(634)를 따라 왕복한다. 또한, 도시된 실시예는 트랙(632), 트레블링 부재(636), 바(634), 및 슬라이딩 부재(638)를 포함하지만, 대안의 실시예에서, 본 발명은 이동 부재(630)가 고정 부재(628)에 대하여 이동하는 것을 가능하게 하는 다른 기계적 커플링을 통합할 수 있다.
트랙(632) 및 트레블링 부재(636)는 도 8에 도시된 바와 같이, 각각, 고정 부재(628) 및 이동 부재(630)의 상단 부분에 제공될 수 있고, 또는 고정 부재(628) 및 이동 부재(630)의 하단 부분에 제공될 수 있다. 이와 유사하게, 바(634) 및 슬라이딩 부재(638)는 고정 부재(628) 및 이동 부재(630)의 (도 8에 도시된 바와 같이) 상단 부분 또는 하단 부분에 제공될 수 있다.
또한, 트랙(632)은 고정 부재(628) 또는 이동 부재(630) 상에 제공될 수 있고, 트레블링 부재(636)는 결과적으로 트랙(632)과 인게이징하기 위해 이동 부재(630) 또는 고정 부재(628) 상에 제공된다. 이와 유사하게, 바(634)는 고정 부재(628) 또는 이동 부재(630) 상에 제공될 수 있고, 슬라이딩 부재(638)는 바(634)와 인게이징하기 위해 이동 부재(630) 또는 고정 부재(628) 상에 제공된다.
도 9 및 10을 참조하면, 디스플레이 어셈블리(70)가 도시되어 있다. 디스플레이 어셈블리(60)와 달리, 디스플레이 어셈블리(70)는 적어도 고정 부재(728) 또는 이동 부재(730)와 함께 통합된 햅틱 액츄에이터(720)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 디스플레이 어셈블리(60)와 유사하게, 디스플레이 어셈블리(70)는 디스플레이 디바이스(108) 및 터치스크린(112)을 포함한다. 디스플레이 디바이스(108)는 고정 부재(728)와 이동 부재(730) 사이에 설치된다. 그러나, 디스플레이 어셈블리(60)와 달리, 터치스크린(112)은 이동 부재(730) 내에 고정된다. 그러므로, 사용자는 터치스크린(112) 뒤에 놓여진 디스플레이 디바이스(108) 상에 디스플레이된 요청에 응답하여 터치스크린(112) 상에 입력을 제공할 수 있다. 대안의 실시예에서, 디스플레이 디바이스(108)는 고정 부재(728) 상에, 터치스크린(112)과 함께 이동 부재(730) 상에, 또는 디스플레이 어셈블리(70)의 몇몇 다른 구조 상에 고정될 수 있다.
디스플레이 어셈블리(60)와 달리, 디스플레이 어셈블리(70)는 통합된 햅틱 액츄에이터(720)를 포함한다. 대안의 실시예에서, 하나 이상의 햅틱 액츄에이터(720)가 존재할 수 있다. 다른 타입의 햅틱 액츄에이터가 사용될 수 있으나, 설명의 간략함과 용이함을 위해, 햅틱 액츄에이터(720)는 선형 모션을 제공하는 전기적으로 활성화되는 햅틱 액츄에이터로 설명될 것이다. 그러므로, 햅틱 액츄에이터(720)는 코일(722), 코어(724), 및 철제 몸체(726)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 코어(724)는 고정 부재(728)와 함께 통합되고, 철제 몸체(726)는 이동 부재(730)와 함께 통합된다. 대안의 실시예에서, 코어(724)는 이동 부재(730)와 함께 통합되고, 철제 몸체(726)는 고정 부재(728)와 함께 통합된다. 코일(722)은 코어(724)를 둘러싸고, 전기적 도전성 재료로 이루어진다. 코일(722)은 코일(722)에 전류가 인가된 때 자기장을 산출한다. 코어(724)는 철 재료 또는 자기장의 존재시 자화되는 재료로 이루어진다. 코일(722)에 전류가 인가된 때, 코일(722) 내에 자기장이 발생되고, 이 자기장은 코어(724)가 주변의 철제 몸체(726)를 자기적으로 끌어당기게 한다. 철제 몸체(726)를 향한 코어(724)의 이동은 이동 부재(730)가 고정 부재(728)에 대하여 이동하게 만든다. 전류가 제거된 때, 자기장은 컬랩싱되고, 스프링 부재(740)는 탄성적으로 이동 부재(730)를 실질적으로 자신의 원래의 위치로 복귀시키고, 철제 몸체(726)로부터 멀어지도록 코어(724)를 당긴다.
이동 부재(730)는 고정 부재(728)에 대하여 이동한다. 도시된 실시예에서, 고정 부재(728)는 트랙(732) 및 바(734)를 포함하고, 이동 부재(730)는 트레블링 부재(736) 및 트랙(732)과 인게이징하는 트레블링 부재(736), 및 바(734)와 인게이징하는 슬라이딩 부재(738)를 포함한다. 트랙(732), 트랙(732)를 따라 이동하는 트레블링 부재(736), 바(734), 및 바(734)를 따라 이동하는 슬라이딩 부재(738)는 상기 서술한 실질적으로 트랙(632), 트레블링 부재(636), 바(634), 및 슬라이딩 부재(638)와 동일하다. 그러므로 그에 대한 설명은 생략한다. 이동 부재(730)가 고정 부재(728)에 대하여 이동할 수 있게 하는 다른 타입의 기계적 커플링이 트랙(732), 트레블링 부재(736), 바(734), 및 슬라이딩 부재(738)를 대신하여 사용될 수 있다.
도 11 및 12를 참조하면, 디스플레이 어셈블리(80)가 도시되어 있다. 디스플레이 어셈블리(60, 또는 70)와 달리, 디스플레이 어셈블리(80)는 디스플레이 디바이스(108)를 실질적으로 둘러싸는 이동 부재(830)를 가진다. 또한, 도시된 실시예에서, 햅틱 액츄에이터(820)는 고정 부재(828) 및 이동 부재(830)와 함께 통합된다. 또한, 도시된 실시예는 단지 트랙(832) 및 트레블링 부재(836)만 가진다.
대안의 실시예에서, 하나 이상의 햅틱 액츄에이터(820)가 존재할 수 있다. 햅틱 액츄에이터(820)는 햅틱 액츄에이터(720)와 실질적으로 유사하므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
햅틱 액츄에이터(820)는 이동 부재(830)가 고정 부재(828)에 대하여 이동하게 한다. 이동 부재(830)는 트랙(832)을 포함하고, 고정 부재(828)는 트레블링 부재(836)를 포함한다. 대안의 실시예에서, 트랙(832)은 고정 부재(828)에 배치될 수 있고, 트레블링 부재(836)는 이동 부재(830)에 배치될 수 있다. 트랙(832) 및 트레블링 부재(836)는 상기 서술된 트랙(632) 및 트레블링 부재(636)와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 그에 대한 설명은 생략한다. 또한, 이동 부재(830)가 고정 부재(832)에 대하여 이동할 수 있게 하는 다른 기계적 커플링이 트랙(832) 및 트레블링 부재(836)를 대신하여 사용될 수 있다.
하나의 구현에 따른 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 동작을 설명하기 위해, 아래의 예시적인 실시예가 제공되고, 도 1 및 2를 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 아래의 예시적인 실시예로 제한하고자 의도된 것은 아니다. 디스플레이 어셈블리(10)의 예시적인 실시에는 어셈블리(10)가 자동차의 계기반 내에 고정된, 특히, 하우징(102)이 계기반에 고정된 것으로 설명될 것이다. 어셈블리(10)의 사용자는 자동차의 운전자일 것이다.
예를 들어, 운전자가 자동차의 에어컨의 온도를 조절하고자 한다면, 운전자는 에어컨디셔너를 포함한 자동차의 다양한 디바이스를 제어하는 선택을 보여주는 이미지를 가진 디스플레이 디바이스(108)를 조작할 것이다. 디스플레이 디바이스(108)위에 프레임(110)이 놓여지고, 프레임(110) 위에 터치스크린(112)이 고정된다. 운전자는 터치스크린(112)을 통해 디스플레이 디바이스(108) 상의 이미지를 볼 수 있다. 운전자는 에어컨의 온도를 설정하는 선택하는 이미지를 결정하여, 그 선택 부근의 터치스크린(112)을 터치한다. 터치스크린(112)은 운전자의 물리적 터치를 전기 신호로 처리한다. 전기 신호는 자동차 에어컨의 온도 조절기에 선택을 중계하기 위해 인쇄회로기판(104)으로 전송된다. 또한, 인쇄회로기판(104)은 신호를 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)로 전송한다.
신호는 햅틱 어셈블리(106)의 햅틱 액츄에이터(120)에 의해 수신된다. 도시된 햅틱 액츄에이터(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 레일(128)에 부착된 코어(124), 코어(124)를 둘러싼 코일(122), 및 맞은편 레일(128)에 부착된 철제 몸체(126)를 포함한다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)의 하나의 레일(128)은 하우징(102)에 연결되고, 맞은편 레일(128)은 프레임(110)에 연결된다. 인쇄회로기판(104)으로부터의 신호는 코일(122)이 자기장을 산출하게 하도록 코일(122)에 인가된다. 자기장은 코어(124)가 철제 몸체(126)를 끌어당기게 한다. 코어(124) 및 철제 몸체(126)가 맞은편 레일(128)에 연결되어 있으므로, 철제 몸체(126)를 향한 코어(124)의 이동은 레일(128)이 서로에 대하여 이동하게 한다. 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)가 하우징(102) 및 프레임(110)에 연결되어 있고, 하우징(102)이 계기반에 고정되어 있으므로, 프레임(110)이 한쪽 방향으로 약간 이동한다. 그 다음, 인쇄회로기판(104)은 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)로의 신호를 제거한다. 신호가 제거된 때 자기장은 컬랩싱하고, 햅틱 액츄에이터 어셈블리(106)는 자신의 원래의 형상으로 탄성적으로 복귀하므로, 코어(124)를 철제 몸체(126)로부터 멀어지도록 당기고, 레일(128)을 서로에 대하여 원래의 위치로 실질적으로 복귀시킨다. 그러므로, 프레임(110)은 한 방향으로 이동하고, 원래의 위치로 복귀하기 위해 반대 반향으로 이동한다. 프레임(110)의 약간의 전후 이동은 온도 제어의 선택이 디스플레이 어셈블리(10)에 의해 수신되었음을 알게 하도록, 운전자에게 햅틱 피드백을 제공한다. 운전자가 터치스크린(112)에 더 많은 선택을 입력한다면, 프레임(110)은 각각의 선택이 수신되었음을 인식하도록 다시 앞뒤로 움직인다.
상기 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명은 햅틱 액츄에이터 어셈블리, 및 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 제조 방법을 제공한다. 적어도 하나의 액츄에이터는 햅틱 피드백을 제공하기 위해 레일에 연결된다. 단지 하나의 액츄에이터만 사용될 수 있으므로, 종래의 햅틱 피드백 시스템보다 더 적은 액츄에이터가 요구된다. 또한, 하나의 햅틱 액츄에이터를 사용함으로써, 햅틱 액츄에이터 어셈블리의 비용이 절감되고 제조가 간단해 진다. 또한, 하나 이상의 햅틱 액츄에이터를 가지는 실시예에서, 레일은 복수의 햅틱 액츄에이터에 대한 정렬을 제공한다. 따라서, 본 발명은 더 적은 햅틱 액츄에이터를 사용하고, 제조를 간략화하고, 비용을 절감한다.
특정 실시예가 본 발명을 설명하기 위해 선택되었으나, 다양한 변형 및 수정이 첨부된 청구항에 의해 한정되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다.

Claims (27)

  1. 소정의 길이의 레일; 및
    상기 레일에 연결된 햅틱 액츄에이터;를 포함하고,
    상기 레일은 햅틱 피드백을 제공하기 위해 다른 디바이스에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 선형 모션을 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 전기적 신호에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는
    상기 레일에 연결된 코어;
    상기 코어를 둘러싼 코일; 및
    상기 코어와 인접하게 배치되어 있고, 상기 레일에 연결된 제2 레일에 연결된 철제 몸체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 상기 레일과 일체형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 복수의 햅틱 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액츄에이터는 상기 레일에 연결함으로써 하나의 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터에 연결된 제2 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 레일과 상기 제2 레일은 연결 부재에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 레일에 대한 상기 햅틱 액츄에이터의 위치는 조절가능한 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리.
  11. 고정 부재;
    상기 고정 부재 상에 고정된 디스플레이 디바이스;
    상기 고정 부재와 인접하게 배치되어 있고, 상기 고정 부재에 대하여 이동가능한 이동 부재;
    상기 이동 부재 상에 고정된 입력 디바이스;
    상기 이동 부재가 상기 고정 부재에 대하여 이동할 수 있도록 구성된 기계적 커플링; 및
    상기 이동 부재를 상기 고정 부재에 대하여 이동시키도록, 상기 고정 부재와 상기 이동 부재에 연결된 햅틱 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 선형 모션을 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 전기적 신호에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는
    상기 이동 부재에 연결된 코어;
    상기 코어를 둘러싸는 코일; 및
    상기 코어와 인접하게 배치되어 있고, 상기 고정 부재에 연결된 철제 몸체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는
    상기 고정 부재에 연결된 코어;
    상기 코어를 둘러싸는 코일; 및
    상기 코어와 인접하게 배치되어 있고, 상기 이동 부재에 연결된 철제 몸체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 상기 고정 부재와 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 상기 이동 부재와 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 복수의 햅틱 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액츄에이터는 프레임 또는 마운트 중 적어도 하나에 연결함으로써 하나의 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리.
  20. 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    소정의 길이의 레일을 제공하는 단계; 및
    상기 레일에 햅틱 액츄에이터를 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 햅틱 피드백을 제공하기 위해 상기 레일을 디바이스에 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 레일이 상기 햅틱 액츄에이터 및 추가적인 햅틱 액츄에이터를 정렬하도록 상기 레일에 추가적인 햅틱 액츄에이터를 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는 선형 모션을 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터를 활성화시키기 위해 전기적 신호를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  25. 제 20 항에 있어서, 상기 햅틱 액츄에이터는
    상기 레일에 연결된 코어;
    상기 코어를 둘러싸는 코일; 및
    상기 코어와 인접하게 배치되어 있고, 상기 레일에 연결된 제2 레일에 연결된 철제 몸체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 레일과 상기 햅틱 액츄에이터를 일체형으로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 레일과 평행한 제2 레일을 제공하는 단계; 및
    상기 햅틱 액츄에이터와 상기 레일에 상기 제2 레일을 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액츄에이터 어셈블리를 제조하는 방법.
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