KR20150087374A - 두 개의 인접 바디부의 상대적 이동을 탐지하는 정전용량 센서 - Google Patents
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Abstract
두 개의 인접 바디부들의 상대적 이동을 탐지하기 위한 정전용량 센서로서 제1 전기 전도성 전극 표면(78)을 구비하고, 제1 전극 지지 바디부(74) 상에 배치되는 제1 전극(76), 및 상기 제1 전극(76)을 마주보고, 제2 전기 전도성 전극 표면(88)을 구비하고, 제2 전극 지지 바디부(82) 상에 배치되는 제2 전극(86)을 포함한다. 상기 제2 전극 지지 바디부(82)는 상기 두 개의 전극(76, 86)의 양측 상의 두 개의 서로 이격된 마주보는 지지 섹션(96) 상의 상기 제1 전극 지지 바디부(74) 상에 지지되는 탄성 필름 요소(84)로 마련된다. 이러한 정전용량 센서는 상기 제2 지지 바디부(82)에서 제2 전극(86)에서 멀리 있는 측면에 형성되는 압력 바디부(92)를 더 포함한다. 상기 압력 바디부(92)는 적어도 두 개의 압력 돌출부(94)를 포함하고; 상기 두 개의 압력 돌출부는, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 지지 섹션(96)들 사이의 영역에서, 상기 제2 전극 지지 바디부(82) 상의 측면 중에서 상기 제2 전극(86)에서 멀리 있는 쪽의 제2 전극 지지 바디부 상의 측면에 대해 지지되고; 상기 두 개의 압력 돌출부는, 상기 제1 전극 지지 바디부(74)와 상기 제2 압력 바디부(92) 사이에 상대적인 이동이 있을 때, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)를 구부리면서 상기 제2 전극 지지 바디부(82)에 대해 가압한다. 상기 적어도 두 개의 압력 돌출부(94)는 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 지지 섹션(96)들이 서로 이격된 방향과 동일한 공간 방향으로 서로 이격된다. 상기 제2 전극(86)은, 상기 압력 돌출부(94)들이 상기 제2 전극 지지 바디부(82)에 대해 지지되는 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 압력 영역들의 실질적으로 중심에 형성되는 체결 섹션에서만, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)에 체결된다.
Description
본 발명은 두 개의 인접한 바디부가 서로를 향해 이동하거나 서로로부터 멀어지도록 이동할 때의 상대적인 움직임을 탐지하기 위한 정전용량 센서에 관한 것이다.
정전용량 센서는 가령 압력 센서, 힘 센서, 또는 경로 센서에 적용된다. 정전용량 센서를 사용해 두 개의 인접한 바디부들의 미세한 상대적 이동을 탐지하기 위해서는, 센서 안의 전극 거리 변화를 제대로 구분할 수 있어야 하는데, 상대적으로 미세한 이동 및 거리 변화의 경우에는 이것이 문제가 될 수 있다. 이를 더 잘 구분하기 위해 센서의 전기 신호들을 증폭할 수 있다. 정전용량 센서에 의해 탐지될 변형 경로가 매우 작은 것을 고려하면, 다소 큰 증폭이 필요한데, 이로 인해, 적어도 노이즈에 있어서 전자기기상의 한계에 도달할 수 있다.
본 발명의 목적은 신호를 과도하게 증폭할 필요 없이 미세 동작까지도 탐지할 수 있는 향상된 정전용량 센서를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 두 개의 인접한 바디부의 상대적인 이동(예: 서로를 향한 이동 또는 멀어지는 이동)을 탐지하기 위한 정전용량 센서를 제공하고, 이러한 정전용량 센서는,
- 제1 전기 전도성 전극 표면(first electrically conductive electrode surface)을 구비하고, 제1 전극 지지 바디부(first electrode supporting body) 상에 배치되는 제1 전극(first electrode), 및
- 상기 제1 전극과 마주보고, 제2 전기 전도성 전극 표면을 구비하고, 제2 전극 지지 바디부 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고,
- 상기 제2 전극 지지 바디부는 상기 두 개의 전극의 양측 상의 두 개의 이격된 마주보는 지지 섹션들 상의 상기 제1 전극 지지 바디부 상에 지지되는 탄성 필름 요소로 마련되고,
- 상기 정전용량 센서는, 상기 전극 지지 바디부 중에서 상기 제2 전극을 외면하는 측면 상에 형성되는 압력 바디부(pressure body)를 더 포함하고,
- 상기 압력 바디부는 적어도 두 개의 압력 돌출부를 포함하고; 상기 두 개의 압력 돌출부는 상기 제2 전극 지지 바디부의 지지 섹션들 사이의 영역에서, 상기 제2 전극 지지 바디부 상의 측면 중에서 상기 제2 전극에서 멀리 있는 쪽의 측면에 대해 지지되고; 상기 두 개의 압력 돌출부는, 상기 제1 전극 지지 바디부와 상기 제2 압력 바디부 사이에 상대적인 이동이 있을 때, 상기 제2 전극 지지 바디부를 구부리면서 상기 제2 전극 지지 바디부에 대해 가압하고,
- 상기 적어도 두 개의 압력 돌출부는 상기 제2 전극 지지 바디부의 지지 섹션들이 서로 이격된 방향과 동일한 공간 방향으로 서로 이격되고,
- 상기 제2 전극은, 상기 압력 돌출부들이 상기 제2 전극 지지 바디부에 대해 지지되는 상기 제2 전극 지지 바디부의 압력 영역들의 실질적으로 중심에 형성되는 체결 섹션에서만, 상기 제2 전극 지지 바디부에 체결됨으로써, 상기 압력 바디부와 상기 제2 전극 지지 바디부 사이의 이동 스트로크(stroke)는 이보다 큰 상기 두 개의 전극들 사이의 이동 스트로크로 변환될 수 있다.
본 발명의 정전용량 센서는 증폭율이 작을 때에도 작은 스트로크들을 신뢰할 만한 수준으로 탐지할 수 있도록, 두 개의 바디부의 이동을 더욱더 근사치로, 또는 상기 두 개의 전극들 사이의 더 큰 거리 변화로 기계적 변환이 이루어질 수 있는 구조를 갖는다. 이는, 상기 제2 전극이 단일 (중앙) 섹션에만 체결되는 탄성 필름 요소로서의 제2 전극 지지 바디부의 구조 때문이다. 제2 전극 지지 바디부는 두 개의 마주보는 지지 섹션들에서 상기 제1 전극 지지 바디부 상에 지지되고, 상기 제1 전극 지지 바디부 자체가 상기 제1 전극을 지지한다. 이 두 개의 지지 섹션들은 양 전극들 바깥에 위치된다. 이 지지 섹션들 사이, 그리고 이 제2 전극 지지 바디부 상의 제2 전극의 체결 섹션의 양측에는, 제2 전극 지지 바디부에 대해 압력 바디부가 가압하고, 상기 압력 바디부에는, 이러한 목적으로, 두 개의 가압 돌출부가 마련된다. 상기 압력 돌출부들이 상기 제2 전극 지지 바디부에 대해 가압할 때 상기 탄성력 있는 제2 전극 지지 바디부가 구부러지기 때문에, 상기 제2 전극은 상기 압력 바디부에 대한 상기 제1 전극 지지 바디부의 이동보다 더 큰 정도로 상기 제1 전극을 향해 진행된다. 이에 따라, 상술한 기계적 변환이 실현된다.
본 발명의 바람직한 개발에 따르면, 상기 제1 전극 지지 바디부 상의 제2 전극 지지 바디부의 지지 섹션들, 및 상기 압력 바디부의 압력 돌출부들의 배열은, 상기 제2 전극에 대한 상기 제2 전극 지지 바디부의 체결 섹션에 대해 대칭일 수 있다.
또한, 제1 전극 지지 바디부는 경계 엣지 섹션(delimiting edge sections)들로 정의되는 적어도 두 개의 마주보는 측면들 상에 오목부를 갖는 것이 바람직하고, 여기서 상기 오목부에는 상기 제1 전극이 배치되고, 상기 제2 전극 지지 바디부는 그 지지 섹션들에 의해 상기 경계 엣지 섹션들 상에 지지된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극 지지 바디부는 상기 제1 전극으로부터 멀어지는 측에 또 다른 제1 전극을 구비하고, 또 다른 제2 전극 및 추가적인 지지 섹션들을 갖는 또 다른 제2 전극 지지 바디부, 및 추가적인 압력 돌출부들을 갖는 또 다른 압력 바디부가 제공되며, 이들의 배열구조는 상기 청구한 내용 중 하나에 기재된 바와 같다.
마지막으로, 필름 요소로는, 특히 스프링 강철이 적합하다는 것을 주지해야 한다.
본 발명의 정전용량 센서는 가령, 특히 차량 구성 요소 등 작동 장치들의 키 바디부들의 이동을 탐지하도록 마련된다. 특히 차량 구성요소들을 위한 작동 장치들은 일반적으로 복수의 작동 요소들, 특히 서로 다른 디자인을 가질 수 있는 복수의 작동 요소들이 가령 회전 손잡이(rotary knob), 푸쉬버튼, 로커 스위치(rocker switch) 등이 형태로 배치되는 앞 베젤(front bezel) 또는 전방면을 포함한다. 또한, 작동 요소들은 전방면에서 돌출되는 키 바디부의 형태로 존재하는데, 이들은 상측부 및 하측부를 구비하는 엑추에이션 단부를 포함한다. 이러한 작동 요소들은 발코니 키(balcony key)라고 부르기도 하는데, 이들의 엑추에이션 단부가 작동 장치의 전방면을 지나도록 돌출되기 때문이다.
이러한 키 바디부는, 엑추에이션 바로 구현된 경우, 복수의 심볼 필드(symbol fields)(가령, 순차적인 숫자를 갖는 복수의 인접 영역)를 포함할 수 있고, 이때 키 바디부는 전체적으로 그것이 작동되는 영역과 상관없이 이동한다. 정전용량 근접 센서 시스템을 통해, 키 바디부가 작동될 때 손의 손가락으로 어떤 심볼 필드가 터치되었는지 탐지할 수 있다.
또한, 키 바디부가 작동되었을 때 단지 실질적으로 인지하지 못할 정도로만 이동되면 작동 면에서는 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 음향 또는 촉각적 피드백은 키 바디부의 작동에 대해 작업자가 인지할 수 있게 한다.
작동 시 정확하고, 재생가능하고, 특히 균일한 이동을 수행하는 돌출형 키 바디부를 구비하는 작동 장치를 구현하기 위해서, 작동 장치는,
- 전방면을 구비하는 하우징, 및
- 상기 하우징의 전방면에서 돌출되는 엑추에이션 단부 및 상기 하우징 안에 배치된 지지 단부를 포함하는, 길이부를 갖는 키 바디부를 포함하고,
- 상기 엑추에이션 단부는 상측부 및 하측부를 구비하고, 상기 상측부 및 하측부는 0도와 다른 각도로 상기 전방면으로부터 연장형성되고, 상기 상측부 또는 하측부에 수동으로 가해지는 힘에 의해 작동 명령을 입력하도록 작동 가능하고,
- 상기 작동 장치는 지지부를 구비하는 지지 바디부를 포함하며, 상기 지지부에 의해 상기 키 바디부가 서로 실질적으로 직교하는 두 개의 공간 축을 따라 이동 가능하고,
- 상기 지지부는 적어도 세 개의 서스펜션 요소를 포함하고, 상기 적어도 세 개의 서스펜션 요소에 의해 상기 키 바디부의 지지 단부가 상기 지지 바디부에 이동 가능하게 장착되고, 상기 서스펜션 요소는 서로 평행하고 상기 키 바디부의 길이방향 부분에도 평행한 적어도 두 개의 상호 이격된 서스펜션 평면에 배치된다.
컴퓨터 키보드의 스페이스바 키와 유사한 길쭉한 형태의 엑추에이션 바를 구비하는 상기 키 바디부는 상기 하우징의 전방면을 지나도록 돌출된다. 지지 바디부는, 서로 실질적으로 직교하는 두 개의 공간 방향 또는 축을 따라 상기 키 바디부를 (약간 이동 가능하게) 장착하기 위한 지지부를 구비하는 하우징 안에 배치된다. 상기 키 바디부의 엑추에이션 단부는 상기 하우징의 전방면을 지나도록 돌출된다. 상기 엑추에이션 단부(예: 엑추에이션 바)는 0도와 다른 각도로 상기 전방면을 지나도록 돌출되는 상측부 및 하측부를 구비한다. 상기 키 바디부는, 상기 상측부 또는 하측부에 수동으로 힘을 가함으로써, 약간 하향의 또는 약간 상향의 이동을 수행한다.
상기 작동 장치의 특징은, 적어도 세 개의 서스펜션 요소를 포함하는 지지부의 구성에 있다. 이러한 세 개의 서스펜션 요소는, 상기 전방면에 대해 실질적으로 각도를 갖고 연장형성되고 서로 실질적으로 평행하고 상기 키 바디부의 길이 부분에도 실질적으로 평행한 두 개의 서스펜션 평면에 분포된다.
단단하고 탄성력 있는 봉 등의 형태로 된 서스펜션 요소들 덕분에, 가령 상기 키 바디부를 작동하면 상기 하우징의 전방면에 대해 약간의 평행한 이동(변위)이 발생한다. 이러한 면에서, 상기 서스펜션 요소들의 배치 및 설계는 상기 지지 바디부에서 상기 키 바디부의 자유자재(play-free)의 지지가 가능하도록 구현되는 것이 결정적이다. 또한, 상기 키 바디부의 지지부는 저노이즈(low-noise) 지지부이다.
상술한 개념은 상기 키 바디부의 엑추에이션 바 또는 엑추에이션 단부의 작동에 있어서 촉각적인 피드백을 구현하고, 이때 상기 피드백은 진동을 일으켜서 상기 키 바디부가 엑추에이션 방향에 직각으로 진동하도록 하는 엑추에이터를 통해 제공되는 이점을 갖는다. 이것은, 상기 지지부가, 상기 지지 바디부 뿐만 아니라 상기 키 바디부에 체결된 서스펜션 요소들을 수단으로, 상기 키 바디부가 상기 작동 장치의 전방면이나 상기 지지 바디부 대해 평행하게 이동되도록 하기 때문이다.
본 발명의 추가적인 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 지지부는 상기 지지 바디부로부터 돌출되는 돌출 요소를 포함하는데, 이때 상기 돌출 요소는 상기 지지 바디부로부터 상기 서스펜션 요소들과 실질적으로 동일한 공간 방향으로 돌출되고, 상기 두 개의 서스펜션 요소들 사이에 배치되고, 상기 키 바디부는 상기 지지부의 돌출 요소 상에 지지 될 수 있다.
상기 지지 바디부에서 상기 키 바디부를 지지하는 역할을 하는 네 개의 서스펜션 요소를 제공하는 것이 적합하다. 이러한 경우, 두 개의 서스펜션 요소들은 공통의 서스펜션 평면에 각각 배치된다. 두 개의 서스펜션 요소가 엑추에이션 바 또는 키 바디부의 두 개의 마주보는 단부에 각각 체결되는 것이 적합하며, 이때 상기 요소들은 두 개의 서로 다른 서스펜션 평면들에 배치된다.
두 개의 서스펜션 요소들을 하나의 서스펜션 평면에 배치하고, 다른 서스펜션 평면에는 하나의 서스펜션 요소만을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 각각의 서스펜션 평면에 두 개 이상의 서스펜션 요소들을 배치할 수도 있다.
상기 지지 바디부와 엑추에이션 바에 체결된 서스펜션 요소들 덕분에, 엑추에이션 바가 작동되면 상술한 엑추에이션 바의 평행 상쇄가 달성된다.
스프링 강철 봉들이 특히 서스펜션 요소들로서 마련되고, 더 일반적으로는, 압력 및 내인장력 및 강성, 특히 탄성 서스펜션 요소들로서 마련된다. 이러한 서스펜션 요소들은, 가령, 바-형태의 요소들(원형 또는 각진 바 형태)이다. 여기서, 상기 서스펜션 요소들은 서로 실질적으로 직교하는 두 개의 공간 축을 따라 상기 지지 바디부와 키 바디부 사이에서 전체 길이를 따라 구부러진다. 그러나, 서스펜션 요소의 두 개의 분리된 섹션들이 각각 두 개의 공간 축 중 다른 하나에서의 탄성을 책임지는 서스펜션 요소들로서 구현되는 것도 가능하다. 이러한 경우, 각각의 서스펜션 요소는 탄성력 있는 평면형 스트립 물질, 특히, 그것의 길이방향 축을 따라 90도로 틀어진(twisted) 스프링 강철 밴드를 포함할 수 있다. 또는, 각각의 섹션은 탄성력 있는 평면형 스트립 물질, 특히 U-자형태로 구부러진 스프링 철 밴드로서 형성될 수 있고, 이때 두 개의 U-자형 스트립 물질 섹션들은 베이스 섹션들에서 봤을 때 그들의 두 쌍의 다리(leg)에 대해 90도로 휘고 반대 방향으로 배향될 수 있다.
이하, 실시 예 및 도면들을 참조로 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 작동 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 2는 지지 바디부에서의 키 바디부의 자유자재(play-free) 및 저소음 장착을 위한 지지부의 단면을 도시한 사시도이다.
도 3은 키 바디부나 엑추에이션 바의 작동을 탐지하기 위해 이동 센서로서 압력 또는 힘 센서가 안에 통합된 지지부의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 키 바디부의 엑추에이션 바의 상측부 또는 하측부에 압력이 가해졌을 때 지지 바디부에 대한 키 바디부의 이동을 도시한 도면들이다.
도 5 내지 도 7은 서스펜션 요소들의 설계에 대한 제2 실시 예를 도시한 도면이다.
도 8은 서스펜션 요소의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 작동 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 2는 지지 바디부에서의 키 바디부의 자유자재(play-free) 및 저소음 장착을 위한 지지부의 단면을 도시한 사시도이다.
도 3은 키 바디부나 엑추에이션 바의 작동을 탐지하기 위해 이동 센서로서 압력 또는 힘 센서가 안에 통합된 지지부의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 키 바디부의 엑추에이션 바의 상측부 또는 하측부에 압력이 가해졌을 때 지지 바디부에 대한 키 바디부의 이동을 도시한 도면들이다.
도 5 내지 도 7은 서스펜션 요소들의 설계에 대한 제2 실시 예를 도시한 도면이다.
도 8은 서스펜션 요소의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1은 작동 장치(12)의 하우징(10)을 도시한 사시도이다. 하우징(10)에는 푸쉬버튼(16), 회전 손잡이(18), 디스플레이 유닛(20) 및 엑추에이션 바(22)를 포함하는 전방면(14)이 구비된다. 엑추에이션 바(22)는, 그 자체도 하우징(10) 안에 배치되는 지지 바디부(28)에서 지지되는 키 바디부(26)(도 2 참조)의 엑추에이션 단부(24)를 형성한다.
지지부(30)는 키 바디부(26)를 지지하는 역할을 하고, 이때 본 실시 예에 따른 지지부는 두 개의 상호 평행한 서스펜션 평면(36, 38) 상에 분포되는 네 개의 서스펜션 요소(32, 34)를 구비한다. (도 2에서는 두 개의 지지 요소(34) 중 하나는 미도시됨). 서스펜션 요소(32, 34)들은, 엑추에이션 바(22)의 길이방향으로 배치된 키 바디부(26)의 단부들에 한 쌍씩 배치된다. 엑추에이션 바(22)의 상측부(42)에 화살표(40) 방향으로 힘이 가해지고, 엑추에이션 바(22)의 하측에 화살표(44) 방향으로 힘이 가해졌을 때, 지지 바디부(28)에 대해 엑추에이션 바(22)의 평행 이동(변위)이 일어나도록, 서스펜션 요소들은 지지 바디부(28)와 키 바디부(26) 둘 다에 체결된 채로 유지된다. 엑추에이션 바(22)가 작동되면, 이러한 평행 이동은 고도의 정밀함, 자유자재(play-free), 저소음, 및 최소한으로 구현되는 특성을 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 진동 엑추에이터(48)가 지지 바디부(28)와 키 바디부(26) 사이, 또는 키 바디부(26) 상에서 작용함으로써, 키 바디부(26)의 엑추에이션 바(22)가 작동될 때 키 바디부(26)가 이중 화살표(50) 방향으로 진동하도록 한다. 진동형 진동 엑추에이터(38) 대신, 전기기계적으로 또는 자기기계적으로 작동하는 또 다른 메커니즘이 사용될 수 있고, 이는 가령 자기 전기자(magnetic armature)를 끌어당기거나/밀어내기 위한 자기장의 펄스-형 여기/발생을 위한 코일을 구비하는 U-자형 자기 요크(magnetic yoke)를 포함할 수 있고, (코일이 비-여기되면) 서스펜션 요소(34)들이 가로 이동에 의해 변형됨에 따라 서스펜션 요소들에서 발생하는 기계적인 회복 장력 때문에 키 바디부(26)는 자동으로 복귀하게 된다. 요크와 자석 전기자는, 자기 전기자에 연결된 바디부가 다른 바디부에 대해 왕복 이동하도록 (그 반대도 마찬가지), 지지 바디부(28)나 키 바디부(26) 상에 장착된다.
엑추에이션 바(22)의 작동은, 본 실시 예에서는 하기에서 더 자세히 설명할 정전용량형으로 기능하는 압력 센서, 힘 센서, 또는 경로 센서(52, 54)들에 의해 탐지된다. 여기서, 센서들은 평가 유닛(56)과 전기적으로 연결되며, 평가 유닛은 또한 다른 것들 중에서도 진동 엑추에이터(48)를 구동한다. 또한, 키 바디부(26)는 정전용량형으로 작용하는 전극(60)들의 형태로 형성되는 근접 센서 시스템(58)을 포함하는데, 상기 전극(60)들은 엑추에이터 바(22)의 서로 다른 심볼 필드(62)들에 할당된다. 이에 따라, 두 개의 센서(52, 54)(하나의 센서로도 충분)는 엑추에이션 바의 작동 여부를 탐지할 수 있도록 한다. 또한, 정전용량 근접 센서 시스템(58)은 엑추에이션 바(22)가 작동되었을 때 손의 손가락이 심볼 필드(62)의 어느 부분을 접촉하는지 탐지한다. 그러면, 엑추에이션 바(22)의 작동 탐지는 진동 엑추에이터(48)의 제어 또는 그와 유사한 이동 메커니즘(앞 부분 참조)에 의해 인지됨으로써, 사용자에 의해 탐지될 촉각적 피드백을 발생시키게 된다.
도 2를 참조로 볼 수 있는 바와 같이, 돌출 요소(64)는, 가령 키 바디부(26)에 대해 개방된 수용 공간(66)을 구비한 지지 바디부(28)로부터 연장형성된다. 돌출부(68)는 키 바디부(26)의 지지 단부로서 상기 수용 공간(66) 안으로 돌출된다. 돌출부(68)와 돌출 요소(64) 사이에는, 두 개의 공극(70, 72)(도 3 참조)이 제공되는데, 이 공극들 사이에는 센서(52, 54)들 중 해당 센서가 배치된다. 엑추에이션 바(22)가 작동되면, 돌출부(68)는 그 방향(orientation)을 유지하면서(이는 상술한 키 바디부(26)의 평행 이동 때문) 수용 공간(66) 안으로 상향 또는 하향 이동되는데, 이는 두 개의 센서(52, 54)(또는 두 개의 센서 중 하나)에 의해 탐지된다.
도 3은 센서 시스템의 구조의 일 예를 도시하고 있다. 돌출부(68)는 전극 표면(78)을 구비한 제2 전극(76)을 지지하는 제1 전극 지지 바디부(74)를 형성한다. 이 전극(76)은 제1 전극 지지 바디부(74)의 오목부(80) 안에 배치된다. 본 실시 예에서, 오목부(80)에는, 스프링 강철 필름 요소(84)로 구현되는 제2 전극 지지 바디부(82)가 놓여 있다. 제2 전극 지지 바디부(82)에는, 제1 전극(76)의 전극 표면(78)을 마주보는 제2 전극 표면(88)을 구비하는 제2 전극(86)이 마련된다. 제2 전극(86)은 도 3의 체결 지점(securing point, 90)으로 도시된 중심부에서만, 탄성적으로 유연한, 구부러질 수 있는 스프링 강철 필름 요소(84)에 연결된다.
돌출 요소(64)는 제2 전극 지지 바디부(82) 상에서, 압력 바디부(92)로서 지지되는데, 이때 돌출 요소는 수용 공간(66)을 한정하는 바디부의 내측에 지지된다. 이러한 목적으로, 압력 바디부(92)는 제2 전극 지지 바디부(82) 상의 제2 전극(86)의 체결 지점(90)에 대해 실질적으로 대칭으로 배치되는 두 개의 압력 돌출부(94)를 구비한다. 두 압력 돌출부(94) 모두, 제2 지지 바디부(82) 중에서, 제1 지지 바디부(74)에서 제2 지지 바디부(82)의 스프링 강철 필름 요소(84)가 오목부(80)에 놓여 있는 영역에서 지지된다. 스프링 강철 필름 요소(84)는, 오목부(80)의 마주보는 경계 엣지 섹션(95)들에서 제1 지지 바디부(74) 상에 지지된다는 사실을 주지해야 한다. 이에 따라, 오목부(80)의 이러한 경계 엣지 섹션(95)들은 제2 전극 지지 바디부(82)의 지지 섹션(96)들을 위한 지지부들을 형성한다.
도 3을 참조로 압력 바디부(92)의 하측부(제2 센서(54)를 형성하는)와 협력하여, 역시 도 3을 참조로 제1 지지 바디부(74)의 하측 상에도 형성되는 상술한 구조 덕분에, 수용 공간(66) 안에서 발생하는 제1 지지 바디부(74) 또는 돌출부(68)의 상대적으로 작은 스트로크 이동은, 이보다 큰 스트로크인, 두 개의 전극(76, 86)의 이동으로 변환된다. 이것은, 엑추에이션 힘이 엑추에이션 바(22)의 하측부(46)(도 4)에 가해진 경우와 상측부(도 5)에 가해진 경우에 압력 바디부(92)에 대한 제1 전극 지지 바디부(74)의 이동을 도시하고 있는 도 4와 도 5를 각각 도 3과 비교할 때 분명해진다. 제2 전극(86)(도 4와 도 5 참조. 도 3에서도 표시됨)의 이동(b)은 키 바디부(26)가 작동되었을 때 이동하는 거리(a)(도 3)보다 크다.
도 3 내지 도 5에 도시된 기계적인 구조 덕분에, 압력 바디부(92)에 대한 제1 전극 지지 바디부(74)의 스트로크를, 두 전극(76, 86)의 접근으로 변환시키는 전환이 이루어진다.
도 6 및 도 7은 스프링 강철 밴드 또는 펀칭된 평면형 스프링 강철 물질의 두 개 섹션(98, 99)을 구비하는 서스펜션 요소(97)의 대안적인 설계 예를 도시하고 있다. 이 섹션들은 U-자형으로 구부러지고, 섹션(98)에 의해 지지 바디부(28)에 체결되고, 섹션(99)에 의해 키 바디부(26)에 체결된다. 섹션(98)은 화살표(40, 44)(도 1 참조)들의 방향으로 상하 이동되도록 마련되는 반면, 섹션(99)은 이중 화살표(50)의 방향으로 측면 이동되도록 마련된다. 도 7은 십자형 평면 스프링 강철 물질로부터 시작해서, 다리(98', 98")들을 90도로 구부리고(섹션(98)의 형성 과정-도 7에서 다리(98', 98")에서 출발하는 화살표로 도시됨), 다리(99', 99")들을 90도로 구부림으로써(섹션(99) 형성 과정-도 7에서 다리(99', 99")에서 출발하는 화살표로 도시됨), 두 개의 섹션(98, 99)들이 형성되는 방법을 도시하고 있다. 단일 스프링 강철 밴드를, 그 전체 길이를 따라 길이방향 축을 중심으로 90도 꼬거나, (중심) 길이방향 섹션을 중심으로 90도 꼬는 방식 또한 서스펜션 요소(97)로 사용 가능하다(도 8에 도시된 서스펜션 요소(100)의 실시 예 참조).
10
작동 장치의 하우징
12 작동 장치
14 하우징의 전방면
16 푸시버튼들
18 회전 손잡이
20 디스플레이 유닛
22 키 바디부의 엑추에이션 바
24 키 바디부의 엑추에이션 단부
26 키 바디부
28 지지 바디부
30 키 바디부의 지지부
32 지지부의 서스펜션 요소들
34 지지부의 서스펜션 요소들
36 서스펜션 평면
38 서스펜션 평면
40 화살표
42 엑추에이션 바의 상측
44 화살표
46 엑추에이션 바의 하측
48 진동 엑추에이터
50 이중 화살표
52 경로 센서
54 경로 센서
56 평가 유닛
58 근접 센서 시스템
60 근접 센서 시스템의 전극들
62 엑추에이션 바 상의 심볼 필드들
64 돌출 요소
66 돌출 요소를 위한 수용 공간
68 돌출부
70 공극
72 공극
74 제1 전극 지지 바디부
76 제1 전극
78 제1 전극의 전극 표면
80 오목부
82 제2 전극 지지 바디부
84 스프링 강철 필름 요소
86 제2 전극
88 제2 전극의 전극 표면
90 체결 지점
92 압력 바디부
96 압력 바디부 상의 압력 돌출부들
95 오목부의 경계 엣지 섹션
94 제2 전극 지지 바디부의 지지 섹션들
98 서스펜션 요소의 제1 섹션
98' 본 제1 섹션의 다리
98" 본 제1 섹션의 다리
99 서스펜션 요소의 제2 섹션
99' 본 제2 섹션의 다리
99" 본 제2 섹션의 다리
100 서스펜션 요소
12 작동 장치
14 하우징의 전방면
16 푸시버튼들
18 회전 손잡이
20 디스플레이 유닛
22 키 바디부의 엑추에이션 바
24 키 바디부의 엑추에이션 단부
26 키 바디부
28 지지 바디부
30 키 바디부의 지지부
32 지지부의 서스펜션 요소들
34 지지부의 서스펜션 요소들
36 서스펜션 평면
38 서스펜션 평면
40 화살표
42 엑추에이션 바의 상측
44 화살표
46 엑추에이션 바의 하측
48 진동 엑추에이터
50 이중 화살표
52 경로 센서
54 경로 센서
56 평가 유닛
58 근접 센서 시스템
60 근접 센서 시스템의 전극들
62 엑추에이션 바 상의 심볼 필드들
64 돌출 요소
66 돌출 요소를 위한 수용 공간
68 돌출부
70 공극
72 공극
74 제1 전극 지지 바디부
76 제1 전극
78 제1 전극의 전극 표면
80 오목부
82 제2 전극 지지 바디부
84 스프링 강철 필름 요소
86 제2 전극
88 제2 전극의 전극 표면
90 체결 지점
92 압력 바디부
96 압력 바디부 상의 압력 돌출부들
95 오목부의 경계 엣지 섹션
94 제2 전극 지지 바디부의 지지 섹션들
98 서스펜션 요소의 제1 섹션
98' 본 제1 섹션의 다리
98" 본 제1 섹션의 다리
99 서스펜션 요소의 제2 섹션
99' 본 제2 섹션의 다리
99" 본 제2 섹션의 다리
100 서스펜션 요소
Claims (5)
- 두 개의 인접 바디부들의 상대적 이동을 탐지하기 위한 정전용량 센서로서,
- 제1 전기 전도성 전극 표면(78)을 구비하고, 제1 전극 지지 바디부(74) 상에 배치되는 제1 전극(76)과,
- 상기 제1 전극(76)을 마주보고, 제2 전기 전도성 전극 표면(88)을 구비하고, 제2 전극 지지 바디부(82) 상에 배치되는 제2 전극(86)을 포함하고,
- 상기 제2 전극 지지 바디부(82)는, 상기 두 개의 전극(76, 86)의 양측 상의 두 개의 서로 이격된 마주보는 지지 섹션(96)에서 상기 제1 전극 지지 바디부(74) 상에 지지되는 탄성 필름 요소(84)로 마련되고,
- 상기 정전용량 센서는, 상기 제2 지지 바디부(82)에서 제2 전극(86)을 외면하는 측면에 형성되는 압력 바디부(92)를 포함하며,
- 상기 압력 바디부(92)는 적어도 두 개의 압력 돌출부(94)를 포함하고; 상기 두 개의 압력 돌출부는, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 지지 섹션(96)들 사이의 영역에서, 상기 제2 전극 지지 바디부(82) 상의 측면 중에서 상기 제2 전극(86)에서 멀리 있는 쪽의 제2 전극 지지 바디부 상의 측면에 대해 지지되고; 상기 두 개의 압력 돌출부는, 상기 제1 전극 지지 바디부(74)와 상기 제2 압력 바디부(92) 사이에 상대적인 이동이 있을 때, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)를 구부리면서 상기 제2 전극 지지 바디부(82)에 대해 가압하고,
- 상기 적어도 두 개의 압력 돌출부(94)는 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 지지 섹션(96)들이 서로 이격된 것과 동일한 공간 방향으로 서로 이격되고,
- 상기 제2 전극(86)은, 상기 압력 돌출부(94)들이 상기 제2 전극 지지 바디부(82)에 대해 지지되는 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 압력 영역들의 실질적으로 중심에 형성되는 체결 섹션에서만, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)에 체결되는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 지지 바디부(74) 상에서의 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 지지 섹션(96)들의 배치 및 상기 압력 바디부(92)의 상기 압력 돌출부(94)들의 배치는, 상기 제2 전극(86)을 위한 상기 제2 전극 지지 바디부(82)의 상기 체결 섹션에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 정전용량 센서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극 지지 바디부(74)는, 경계 엣지 섹션(95)들로 정의되는 적어도 두 개의 마주보는 측면들 상에 오목부(80)를 구비하고, 상기 오목부 안에 상기 제1 전극(76)이 배치되고, 상기 제2 전극 지지 바디부(82)는 상기 지지 섹션(96)들에 의해 상기 경계 엣지 섹션(95)들 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극 지지 바디부(74)는, 상기 제1 전극(76)으로부터 멀어지는 측에 또 다른 제1 전극(76)을 구비하고, 또 다른 제2 전극(86) 및 추가적인 지지 섹션들을 갖는 또 다른 제2 전극 지지 바디부(82), 및 추가적인 압력 돌출부(94)들을 갖는 또 다른 압력 바디부(92)가 제공되며, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 배치구조로 마련되는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필름 요소(84)는 스프링 강철을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서.
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