KR20140068019A

KR20140068019A - 조작자 제어 장치

Info

Publication number: KR20140068019A
Application number: KR1020147003875A
Authority: KR
Inventors: 베르너 란게; 인고 촐러
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-06-05
Also published as: US9195307B2; US20140139476A1; WO2013010866A1; CN103703432B; CN103703432A; EP2734910A1; DE102011079357B4; DE102011079357A1; EP2734910B1

Abstract

본 발명은 촉각 피드백을 갖는 조작자 제어 요소를 구비하는 조작자 제어 장치로서, 하나 이상의 센서를 구비하는 조작자 제어 요소가 입력 요소에 의해 사용자(1)에 의해 작동될 수 있는 조작자 제어 장치에 관한 것이다. 조작자 제어 장치는 그 큰 표면 영역이 서로 평행하게 배향되는 그리고 서로에 대해 움직일 수 있는 제1 및 제2 강자성 2차원 구성요소(2, 3)를 구비한다. 이 경우에, 제1 강자성 2차원 구성요소(2)는 조작자 제어 요소를 형성하거나 그것의 움직임을 완전히 또는 부분적으로 조작자 제어 요소로 전달한다. 조작자 제어 장치는 인쇄 회로 기판(6) 상에 배치되는 그리고 그 평면이 강자성 2차원 구성요소(2, 3)에 평행하게 강자성 2차원 구성요소(2, 3) 사이에 배치되는 적어도 하나의 평면 코일(5, 5')을 구비하며, 여기에서 강자성 2차원 구성요소(2, 3)는 평면 코일(5, 5')이 전류를 공급받을 때 서로에 대해 움직일 수 있다. 평면 코일(5, 5')을 지탱하는 인쇄 회로 기판(6)은 제1 강자성 2차원 구성요소(2)와 관련되는 제2 강자성 2차원 구성요소(3)의 표면 영역 상에 영구적으로 배치된다.

Description

조작자 제어 장치{OPERATOR CONTROL DEVICE}

본 발명은 촉각 피드백을 갖는 조작자 제어 요소를 구비하는 조작자 제어 장치에 관한 것으로, 하나 이상의 센서를 구비하는 조작자 제어 요소는 입력 림(inputting limb)에 의해 조작자에 의해 작동될 수 있고, 조작자 제어 장치는 그 큰 면이 서로 평행하게 배향되는 그리고 서로에 대해 움직일 수 있는 제1 및 제2 강자성 2차원 구성요소를 구비하며, 제1 강자성 2차원 구성요소는 조작자 제어 요소를 형성하거나 그것의 움직임을 완전히 또는 부분적으로 조작자 제어 요소로 전달하고, 조작자 제어 장치는 인쇄 회로 기판상에 배치되는 그리고 그 평면이 강자성 2차원 구성요소에 평행하게 강자성 2차원 구성요소 사이에 배치되는 적어도 하나의 평면 코일을 구비하며, 강자성 2차원 구성요소는 평면 코일을 통전시킴으로써 서로에 대해 움직일 수 있는 조작자 제어 장치에 관한 것이다.

특히 조작자가 그에 의해 수행되는 조작자 제어 공정을 바로 인지할 수 없는 경우에 조작자 제어 요소로부터의 촉각 피드백이 요구된다. 전기 기계 스위치를 갖춘 조작자 제어 장치의 경우에 스위칭 접점의 개폐가 조작자 제어 요소의 변화하는 촉각을 통해 조작자에 의해 인지될 수 있지만, 이는 전자 스위치의 경우에 반드시 그렇지는 않다. 이러한 이유로, 선행 기술에서, 수행된 조작자 제어 공정에 관한 촉각 피드백을 제공하기 위해, 조작자에 의해 인지될 수 있는 조작자 제어 요소의 움직임을 사용하는 조작자 제어 요소가 알려져 있다. 예를 들어 터치 스크린으로 불리우는 것을 위한 알려진 촉각 조작자 제어 요소는 큰 설치 공간, 복잡한 구동 장치 및 예를 들어 극지방의 추위 및 여름 더위 둘 모두에서 그 기능적 능력을 유지시켜야 하는 차량에서 그러한 바와 같이 그것들이 예를 들어 특히 큰 온도 차이를 겪는 환경에서 사용되도록 의도되는 경우에 특수한 구조적 조치를 필요로 한다.

서두에 언급된 유형의 조작자 제어 장치의 경우에, 평면 코일을 지탱하는 인쇄 회로 기판이 강자성 구성요소 사이에 배치된다. 인쇄 회로 기판의 두께의 공차와 인쇄 회로 기판의 이상적 평면으로부터 벗어나는 인쇄 회로 기판의 굽힘으로 인해, 강자성 2차원 구성요소 사이의 거리에 비교적 큰 치수가 주어져야 한다.

이는 조작자 제어 장치의 시스템에서 조작자 제어 장치의 큰 전체 구성 높이와 비교적 작은 자속 뿐만 아니라 비교적 약한 힘을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 전체 구성 높이를 갖는 서두에 언급된 유형의 조작자 제어 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따르면 평면 코일을 지탱하는 인쇄 회로 기판이 제1 강자성 2차원 구성요소를 향하는 제2 강자성 2차원 구성요소의 면 상에 영구적으로 배치된다는 점에서 달성된다.

이러한 실시 형태로 인해, 인쇄 회로 기판이 더 이상 그것이 평면 코일을 치수 안정적 평면 방식으로 지탱할 정도의 강성도를 가져야 할 필요가 없는데, 왜냐하면 그것이 이제 치수 안정적 제1 강자성 2차원 구성요소로부터 그 치수 안정적 특성을 얻기 때문이다.

인쇄 회로 기판의 두께가 단지 제2 강자성 2차원 구성요소로부터의 신뢰성 있는 격리를 보장하기만 하면 되고, 이 방식으로 최소화될 수 있다.

제1 강자성 2차원 구성요소, 인쇄 회로 기판의 기복의 회피 및 그 작은 두께에 의해 생성되는 인쇄 회로 기판의 평평함은 두 강자성 2차원 구성요소 사이의 거리와 따라서 또한 조작자 제어 장치의 전체 구성 높이에 작은 치수를 제공하는 것과 만약 일정량의 이용가능한 에너지가 주어진다면 비교적 큰 작동력을 생성하는 것을 가능하게 한다.

코일의 통전(energization)에 의해 자기장이 형성되고, 두 강자성 2차원 구성요소가 서로 끌어 당겨진다.

이러한 움직임은 예를 들어 조작자의 손가락과 같은 입력 림에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 인지될 수 있다.

평면 코일은 그것이 인쇄 회로 기판상에 배치되는 전도체 트랙으로 구성되면 특히 쉽게 그리고 연속적으로 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 인쇄 회로 기판은 전도체 트랙이 바람직하게는 나선 형상의 나선형 트랙으로 남도록 라이닝되고 에칭되는 구리일 수 있다.

전도체 트랙을 에칭하는 대신에, 그것들은 또한 예를 들어 인쇄 회로 기판에 은 페이스트와 같은 전도체 트랙 재료를 인쇄함으로써 생성될 수 있다.

자속을 집속시키기 위해, 평면 코일은 바람직하게는 강자성 2차원 구성요소의 평면에 직각으로 연장되는 강자성 코일 포머(coil former)를 구비한다.

두 강자성 2차원 구성요소 사이의 작은 간격으로 인해, 극편(pole shoe)의 높이도 또한 작다. 또한, 준수되어야 하는 작은 공차로 인해, 극편이 제1 강자성 구성요소에 근접하게 연장될 수 있어, 그 결과 자속이 증가된다.

여기에서 코일 포머가 강자성 2차원 구성요소 중 하나와 일체로 구현되면, 구성요소의 수와 장착 비용이 감소된다.

인쇄 회로 기판을 평면 방식으로 제2 강자성 2차원 구성요소에 부착하기 위해, 인쇄 회로 기판이 본딩 층에 의해 제2 강자성 2차원 구성요소 상에 배치될 수 있다.

구성 높이의 추가의 감소가 인쇄 회로 기판이 필름 기술을 사용하여, 특히 후막 기술(thick film technology)을 사용하여 제2 강자성 2차원 구성요소에 적용된다는 사실에 의해 달성된다.

제2 강자성 2차원 구성요소는 바람직하게는 움직일 수 없는 방식으로 배치되어, 그 결과 평면 코일이 통전될 때, 단지 제1 강자성 구성요소만이 제2 강자성 2차원 구성요소의 방향으로 움직인다.

평면 코일이 통전되지 않을 때 강자성 2차원 구성요소를 그 휴지 위치로 움직이게 하기 위해, 평면 코일이 통전되지 않을 때 제1 강자성 2차원 구성요소와 제2 강자성 2차원 구성요소가 스프링 요소에 의해 특정 최대 간격에 이르기까지 서로로부터 멀어지게 움직일 수 있으며, 여기에서 간단한 실시 형태에서, 두 강자성 2차원 구성요소의 최대 간격은 정지부에 의해 결정된다.

조작자 제어 요소는 디스플레이로서 구현될 수 있다. 이러한 디스플레이는 가장 간단한 경우에, 예를 들어 그것 상에 전화 키패드 형태의 다양한 숫자를 인쇄함으로써 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어 조작자의 림이 조작자 제어 요소의 해당 숫자와 접촉하고, 디스플레이가 디스플레이 상에서 입력 림의 위치를 결정할 수 있는 해당 장치를 구비하면 상이한 숫자를 선택하는 것이 가능하다.

여기에서 디스플레이는 예를 들어 다양한 메뉴, 하위 메뉴 또는 개별 값이 디스플레이 상에 표시될 수 있는 광전자 디스플레이로서 구현될 수 있으며, 이러한 값은 이어서 선택될 메뉴, 하위 메뉴 또는 값의 표시의 해당 위치에서 디스플레이가 상응하게 접촉됨으로써 검출된다. 그러한 광전자 디스플레이는 예를 들어 발광 다이오드 매트릭스, 유기 발광 다이오드 디스플레이 또는 액정 디스플레이로서 구현될 수 있고, 이미 터치 스크린으로 불리우는 것으로 알려져 있다.

평면 코일은 2차원 강자성 구성요소를 서로에 대해 움직이게 하기 위해 직류 또는 저주파 교류로 통전된다. 또한, 이러한 전류는 예를 들어 1 킬로헤르츠와 같은 가청 범위 내의 주파수로 변조될 수 있어, 그 결과 이러한 주파수를 추가로 들을 수 있다. 따라서, 전자기 스위치가 열리거나 닫힌 것처럼 들리는 클릭음(click)을 들을 수 있다.

본 발명에 의하면, 낮은 전체 구성 높이를 갖는 서두에 언급된 유형의 조작자 제어 장치가 제공된다.

본 발명의 예시적인 실시 형태가 도면에 예시되고 아래에서 더욱 상세히 기술될 것이다.
도 1은 조작자 제어 장치를 단면도로 도시한다.

도면에 예시된 조작자 제어 장치는 조작자(1)를 향하는 제1 강자성 2차원 구성요소(2)를 구비하며, 이러한 구성요소(2)는 조작자 측에서 예를 들어 LCD와 같은 광전자 디스플레이(11)를 지탱하고, 그 평면 크기에 대해 횡방향으로 움직일 수 있다.

이와 함께, 제2 강자성 2차원 구성요소(3)가 움직일 수 없는 방식으로 배치된다.

제2 강자성 2차원 구성요소(3)는 제1 강자성 2차원 구성요소(2)를 향해 지향되는 그리고 제2 강자성 2차원 구성요소(3)와 일체로 구현되는 그리고 서로 이격되는 코일 포머(coil former)(4)를 구비한다.

코일 포머(4) 각각은 한 쌍의 나선형 평면 코일(flat coil)(5, 5')에 의해 둘러싸인다.

평면 코일(5, 5')은 강자성 2차원 구성요소(2, 3)의 표면에 걸쳐 연장되는 그리고 세라믹 기판으로서 구현되는 인쇄 회로 기판(6) 상에 인쇄되며, 여기에서 평면 코일(5)은 제1 강자성 2차원 구성요소(2)를 향하는 측에서 인쇄 회로 기판(6) 상에 인쇄되고, 평면 코일(5')은 제2 강자성 2차원 구성요소(3)를 향하는 측에서 인쇄 회로 기판(6) 상에 인쇄된다.

코일 포머(4)는 인쇄 회로 기판(6) 내에 상응하게 형성되는 컷아웃(cutout)(7)을 통해 돌출된다.

평면 코일(5, 5')을 지탱하는 인쇄 회로 기판(6)은 제1 강자성 2차원 구성요소(2)를 향하는 제2 강자성 2차원 구성요소(3)의 면 상에 본딩 층(8)에 의해 본딩된다.

평면 코일(5, 5')이 통전되지 않을 때, 제1 강자성 2차원 구성요소(2)는 제1 강자성 2차원 구성요소(2)와 인쇄 회로 기판(6) 사이에 배치되는 스프링 요소(9)에 의해 제2 강자성 2차원 구성요소(3)에 대해 예시된 최대 간격(10)을 두고 유지된다.

물론, 또 다른 스프링 요소(9)(미도시)가 제1 강자성 2차원 구성요소(2)의 표면과 인쇄 회로 기판(6)에 걸쳐 분포되어 배치되며, 그 결과 제1 강자성 2차원 구성요소(2)의 움직임은 항상 제2 강자성 2차원 구성요소(3)에 평행하게 일어난다.

센서 시스템(미도시)이 조작자(1)의 손가락이 광전자 디스플레이(11)와 접촉함을 감지하면, 평면 코일(5, 5')이 통전된다.

전류가 평면 코일(5, 5')을 통해 흐르면, 자속이 강자성 2차원 구성요소(2, 3)에 유도되고, 이 방식으로 자기 회로가 닫혀, 그 결과 두 강자성 2차원 구성요소(2, 3)가 서로 접촉함이 없이 스프링 요소(9)의 힘에 대항하여 상대적으로 서로를 향해 끌어 당겨진다.

이와 동시에, 제1 강자성 2차원 구성요소(2)가 광전자 디스플레이와 함께 조작자 제어 요소를 형성하여, 그 결과 조작자가 광전자 디스플레이(11)에 의해 제1 강자성 2차원 구성요소(2)의 움직임을 촉각으로 감지한다.

1: 조작자 2: 제1 강자성 2차원 구성요소
3: 제2 강자성 2차원 구성요소 4: 코일 포머
5, 5': 평면 코일 6: 인쇄 회로 기판
7: 컷아웃 8: 본딩 층
9: 스프링 요소 11: 광전자 디스플레이

Claims

촉각 피드백을 갖는 조작자 제어 요소를 구비하는 조작자 제어 장치로서, 하나 이상의 센서를 구비하는 조작자 제어 요소는 입력 림에 의해 조작자에 의해 작동될 수 있고, 조작자 제어 장치는 그 큰 면이 서로 평행하게 배향되는 그리고 서로에 대해 움직일 수 있는 제1 및 제2 강자성 2차원 구성요소를 구비하며, 제1 강자성 2차원 구성요소는 조작자 제어 요소를 형성하거나 그것의 움직임을 완전히 또는 부분적으로 조작자 제어 요소로 전달하고, 조작자 제어 장치는 인쇄 회로 기판상에 배치되는 그리고 그 평면이 강자성 2차원 구성요소에 평행하게 강자성 2차원 구성요소 사이에 배치되는 적어도 하나의 평면 코일을 구비하며, 강자성 2차원 구성요소는 평면 코일을 통전시킴으로써 서로에 대해 움직일 수 있는 조작자 제어 장치에 있어서,
평면 코일(5, 5')을 지탱하는 인쇄 회로 기판(6)은 제1 강자성 2차원 구성요소(2)를 향하는 제2 강자성 2차원 구성요소(3)의 면 상에 영구적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
제1항에 있어서,
평면 코일(5, 5')은 강자성 2차원 구성요소(2, 3)의 평면에 직각으로 연장되는 강자성 코일 포머(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
제2항에 있어서,
코일 포머(4)는 하나의 강자성 2차원 구성요소들(3) 중 하나와 일체로 구현되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
인쇄 회로 기판(6)은 본딩 층(8)에 의해 제2 강자성 2차원 구성요소(3) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
인쇄 회로 기판은 필름 기술을 사용하여 제2 강자성 2차원 구성요소에 적용되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 요소.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
제2 강자성 2차원 구성요소(3)는 움직일 수 없는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
평면 코일(5, 5')이 통전되지 않을 때 제1 강자성 2차원 구성요소(2)와 제2 강자성 2차원 구성요소(3)는 스프링 요소(9)에 의해 특정 최대 간격(10)에 이르기까지 서로로부터 멀어지게 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
제7항에 있어서,
두 강자성 2차원 구성요소(2, 3)의 최대 간격(10)은 정지부에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
조작자 제어 요소는 디스플레이로서 구현되는 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.
제9항에 있어서,
디스플레이는 광전자 디스플레이(11)인 것을 특징으로 하는 조작자 제어 장치.