KR20180052926A - 모션 시뮬레이터의 조종간 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 요잉 방향과 피칭 방향으로의 회전운동이 이루어지는 모션 시뮬레이터에서 각각의 회전각도를 측정하고, 회전운동 후 원점으로 자동으로 복귀할 수 있는 모션 시뮬레이터의 조종간을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 이를 위한 본 발명은, 사용자에 의해 요잉 방향과 피칭 방향으로 회전되는 회전봉; 상기 회전봉의 요잉 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제1스프링; 상기 회전봉의 요잉 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제1회전각측정부; 상기 회전봉의 피칭 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제2스프링; 상기 회전봉의 피칭 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제2회전각측정부를 포함한다.

Description

모션 시뮬레이터의 조종간{CONTROL STICK OF MOTION SIMULATOR}
본 발명은 모션 시뮬레이터의 조종간에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 자유도 회전의 모션시뮬레이터에서 조종간의 위치가 자동으로 원점으로 복귀할 수 있는 모션 시뮬레이터의 조종간에 관한 것이다.
일반적으로 모션 시뮬레이터는 컴퓨터에 의해 제어되는 가상 환경에 맞도록 동적 변화를 재현함으로써 사용자에게 가상 현실의 움직임을 현실처럼 느낄 수 있도록 하는 장치로서, 비행 시뮬레이션이나 운전 시뮬레이션 등을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 최근에는 3차원을 체감할 수 있도록 게임용이나 극장용 시뮬레이터 등으로 널리 활용되고 있다.
상기한 모션 시뮬레이터는 요잉, 피칭, 롤링 회전을 구현하는 것으로 알려져 있으나, 비행 시뮬레이터와 같은 장치에서는 요잉과 피칭 회전만으로 이루어진 2 자유도 회전 운동이 구현되도록 구성되어 있다.
이와 같은 2 자유도 회전 운동이 구현된 모션 시뮬레이터의 일례로서, 도 1의 모션 시뮬레이터가 본 출원인에 의해 특허출원 제10-2015-0167859호로 출원되어 있다.
상기한 특허출원 제10-2015-0167859호의 모션 시뮬레이터는 사용자가 탑승하는 제1 회전체(10), 상기 제1 회전체(10)의 하부에 위치하는 제2 회전체(20), 상기 제1 회전체(10)를 피칭 회전시키는 제1 구동부(30), 상기 제1 회전체(10)와 제2 회전체(20)를 일체로 요잉 회전시키는 제2 구동부(미도시)를 포함하는 것으로 이루어진다.
상기 모션 시뮬레이터에는 사용자가 동작을 조작하기 위한 조종간(50)이 구비되어 있다.
이러한 모션 시뮬레이터의 조정간에 관한 종래기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0955383호가 공개되어 있다. 상기한 종래기술에서는 별도의 조작 없이 조종간의 중립위치를 자동으로 보정해 주는 헬기 시뮬레이션 시스템용 조종간의 중립유지장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
도 1에 나타난 모션 시뮬레이터의 조종간(50)을 조작하여 회전체(10)가 요잉 방향과 피칭 방향으로 회전이 이루어지도록 하는 경우, 조종간(50)에 대한 요잉 방향의 회전각도와 피칭 방향의 회전각도를 측정하고 그 회전각도 측정 신호를 제어부에 송신하는 것이 필요하다.
그러나 상기한 대한민국 등록특허 제10-0955383호에서는 수평방향으로 4개의 스프링이 대각선 방향으로 구비되어 조종간을 원점으로 복귀시키도록 구성된 것이어서, 요잉 방향과 피칭 방향의 회전각도를 측정하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 조종간에 대한 반복된 조작으로 인해 조종간의 내구성능이 떨어지는 문제점이 있으며, 조종간을 어느 하나의 방향으로 회전시키더라도 제어부에는 다른 방향에 대한 회전 신호가 전달되어 모션 시뮬레이터의 동작의 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 요잉 방향과 피칭 방향으로의 회전운동이 이루어지는 모션 시뮬레이터에서 각각의 회전각도를 측정하고, 회전운동 후 원점으로 자동으로 복귀할 수 있는 모션 시뮬레이터의 조종간을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 내구성능이 향상되어 반복된 조작이 이루어지더라도 파손이 방지되는 모션 시뮬레이터의 조종간을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모션 시뮬레이터의 조종간은, 사용자에 의해 요잉 방향과 피칭 방향으로 회전되는 회전봉(113,213,313); 상기 회전봉(113,213,313)의 요잉 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제1스프링(131,231-1,231-2); 상기 회전봉(113,213,313)의 요잉 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제1회전각측정부(143-1,243-1,343-1); 상기 회전봉(113,213,313)의 피칭 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제2스프링(132,232-1,232-2); 상기 회전봉(113,213,313)의 피칭 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제2회전각측정부(143-2,243-2,343-2)를 포함한다.
상기 제1회전각측정부(143-1,243-1)는 상기 회전봉(113,213)의 요잉 방향 회전시 상기 요잉 방향의 회전각도를 측정하는 로터리 방식일 수 있다.
상기 회전봉(113,213)의 회전으로부터 독립되어 고정되고, 외주면에 치형이 형성된 제1캠(141-1,241-1); 상기 제1캠(141-1,241-1)의 치형에 맞물려 상기 회전봉(113,213)의 요잉 방향 회전각도에 대응하는 각도로 회전하고, 상기 제1회전각측정부(143-1,243-1)에 회전각도가 전달되도록 결합된 제1기어(142-1,242-1)가 더 구비될 수 있다.
상기 제2회전각측정부(143-2,243-2)는 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전시 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향의 회전각도를 측정하는 로터리 방식일 수 있다.
상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전시 함께 회전하고, 외주면에 치형이 형성된 제2캠(141-2,241-2); 상기 제2캠(141-2,241-2)의 치형에 맞물려 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전각도에 대응하는 각도로 회전하고, 상기 제2회전각측정부(143-2,243-2)에 회전각도가 전달되도록 결합된 제2기어(142-2,242-2)가 더 구비될 수 있다.
상기 제1스프링(131)은, 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시, 양측 단부 중 어느 일측 단부가 고정되고, 타측 단부가 상기 회전봉(113)과 함께 회전하여 탄성 복원력이 작용하도록 권취된 토션 스프링으로 이루어질 수 있다.
상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시 함께 회전하는 회전판(121)과 상기 회전판(121)의 회전으로부터 독립되어 상기 회전판(121)의 하부에 적층된 고정판(122)이 구비되고; 상기 제1스프링(131)의 양측 단부 중 일측 단부는 상기 회전판(121)에 결합된 스프링 걸림부재(148)에 걸려, 상기 회전판(121)의 회전시 상기 제1스프링(131)의 권취부가 비틀리도록 인장되고, 상기 제1스프링(131)의 타측 단부는 상기 고정판(122)에 연결된 스프링걸림부(145a)에 걸림되어 상기 회전봉(113)의 회전으로부터 독립되어 위치가 고정될 수 있다.
상기 제2스프링(132)은 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시, 양측 단부 중 어느 일측 단부는 고정되고, 타측 단부가 상기 회전봉(113)과 함께 회전하여 탄성 복원력이 작용하도록 권취된 토션 스프링으로 이루어질 수 있다.
상기 제1스프링(231-1,231-2,331-1,331-2)은 서로 대향하도록 구비된 한 쌍으로 이루어지고; 상기 회전봉(213,313)을 제1/제2 요잉 방향 중 어느 하나의 방향으로 회전시키면 어느 하나의 제1스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하게 되고; 상기 회전봉(213,313)을 제1스프링인 인장되는 방향과 반대 방향으로 회전시키면 나머지 하나의 제1스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하게 되는 것일 수 있다.
상기 제2스프링(232-1,232-2,332-1,332-2)은 서로 대향하도록 구비된 한 쌍으로 이루어지고; 상기 회전봉(213,313)을 제1/제2 피칭 방향 중 어느 하나의 방향으로 회전시키면 어느 하나의 제2스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하게 되고; 상기 회전봉(213,313)을 상기 제2스프링이 인장된 방향과 반대방향으로 회전시키면 나머지 하나의 제2스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 모션 시뮬레이터의 조종간을 조작하는 경우 요잉 방향과 피칭 방향으로의 회전각도를 각각 측정하고, 회전운동 후 원점으로 자동으로 복귀하도록 함으로써 모션 시뮬레이터의 작동을 원활하게 구현할 수 있다.
또한, 2개의 토션 스프링을 사용하여 요잉 방향과 피칭 방향의 원점 복귀가 가능하도록 함으로써 스프링의 사용 개수를 줄여 구조를 단순화시킬 수 있다.
또한, 토션 스프링의 일측 단부를 고정시킨 상태에서 타측 단부를 스프링의 권취된 방향을 따라 인장시킴으로써 스프링에 가해지는 부하가 감소되어 스프링의 내구성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 4개의 인장 스프링을 사용하되, 요잉 방향과 피칭 방향의 회전시 2개의 스프링만 인장되고, 나머지 2개의 스프링에는 인장력 또는 압축력이 작용하지 않도록 함으로써 내구성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 요잉 방향과 피칭 방향에 대한 조종간의 조작 동작이 제어부에 정확하게 전달되어 제어가 이루어질 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 2자유도 모션 시뮬레이터를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조종간의 외관을 보여주는 사시도
도 3은 도 2의 조종간에서 커버를 제거하고 원점 상태인 경우를 보여주는 사시도
도 4는 도 3의 조종간을 다른 각도에서 보여주는 사시도
도 5는 도 3의 조종간을 또 다른 각도에서 보여주는 사시도
도 6은 도 3에 나타난 조종간의 일부 구성에 대한 분해사시도
도 7은 도 3의 조종간이 요잉 방향으로 회전된 상태를 보여주는 사시도
도 8은 도 3의 조종간이 피칭 방향으로 회전된 상태를 보여주는 사시도
도 9(a),(b)는 도 3의 조종간이 요잉 방향으로 회전되기 전과 후를 보여주는 평면도
도 10(a),(b)는 도 3의 조종간이 피칭 방향으로 회전되기 전과 후를 보여주는 좌측면도와 우측면도
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 조종간의 외관을 보여주는 사시도
도 12는 도 11의 조종간에서 커버를 제거하고 원점 상태인 경우를 보여주는 사시도
도 13은 도 12에 나타난 조종간이 원점 상태인 경우를 저면에서 바라본 사시도
도 14는 도 12에 나타난 조종간의 단면도
도 15는 도 12의 조종간이 요잉 방향으로 회전된 상태를 보여주는 사시도
도 16은 도 12의 조종간이 피칭 방향으로 회전된 상태를 보여주는 사시도
도 17(a),(b)는 도 12의 조종간이 요잉 방향으로 회전되기 전과 후를 보여주는 저면도
도 18(a),(b)는 도 12의 조종간이 피칭 방향으로 회전되기 전과 후를 보여주는 좌측면도
도 19는 본 발명의 제3실시예에 따른 조종간의 외관을 보여주는 사시도
도 20은 도 19의 조종간에서 커버를 제거하고 원점 상태인 경우를 보여주는 사시도
도 21은 도 19의 조종간에서 제1회전각측정부와 제2회전각측정부 구성을 보여주는 분해사시도
도 22(a),(b)는 도 19의 조종간에서 요잉 방향으로 회전되기 전과 후를 보여주는 평면도와 피칭 방향으로 회전되기 전과 후를 보여주는 측면도
이하 본 발명 모션 시뮬레이터의 조종간에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하, 운동의 방향을 설명함에 있어서, 도 1과 도 2에 표시된 바와 같이, 롤링(Rolling)은 전후 방향(Z축)을 회전 중심으로 하는 회전운동, 피칭(Pitching)은 좌우 방향(X축)을 회전 중심으로 하는 회전운동, 요잉(Yawing)은 상하 방향(Y축)을 회전 중심으로 하는 회전운동을 기준으로 하여 설명한다.
<제1실시예>
도 2 내지 도 8을 참조하여 제1실시예에 따른 모션시뮬레이터의 조종간에 대해 설명한다.
제1실시예에 따른 모션 시뮬레이터의 조종간(100)은, 사용자에 의해 요잉 방향과 피칭 방향으로 회전되는 회전봉(113), 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제1스프링(131), 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부(미도시)에 송신하는 제1회전각측정부(143-1), 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제2스프링(132), 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제2회전각측정부(143-2)를 포함한다.
상기 회전봉(113)과 제1,2스프링(131,132)과 제1,2회전각측정부(143-1,143-2)의 외측을 둘러싸는 커버(101-1,101-2,101-3,101-4)가 구비된다.
상기 커버(101-1,101-2,101-3,101-4)는 조종간의 사면을 둘러싸도록 4개로 분할되어 구성될 수 있고, 4개의 커버가 서로 결합되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 커버(101-1,101-2,101-3,101-4)의 하부에는 회전판(121)과 고정판(122) 및 바닥판(123)이 적층된 구조로 구비되어 있다. 상기 회전판(121)은 커버(101-1,101-2,101-3,101-4)와 일체로 결합되어 요잉 방향으로 회전봉(113)과 함께 회전하고, 상기 고정판(122) 및 바닥판(123)은 상기 회전봉(113)의 회전과 독립되어 있어 회전하지 않고 고정된 상태를 유지한다.
상기 4개의 커버(101-1,101-2,101-3,101-4) 중 서로 대면하는 좌우 한 쌍의 커버(101-1,101-3) 양측으로 돌출된 한 쌍의 손잡이 연결봉(112a,112b)과 한 쌍의 손잡이(111a,111b)가 구비되어 있다. 상기 한 쌍의 커버(101-1,101-3)에는 상기 손잡이 연결봉(112a,112b)이 관통 삽입되도록 관통구멍이 각각 형성되어 있다.
상기 한 쌍의 손잡이 연결봉(112a,112b)은 상기 회전봉(113)의 양측에 각각 결합되고, 회전봉(113)의 길이방향으로 소정의 길이로 형성되어 있다.
상기 한 쌍의 손잡이(111a,111b)는 상기 손잡이 연결봉(112a,112b)의 양측에 각각 결합되고, 상기 회전봉(113)의 반경 방향으로 소정의 길이로 형성되어 있다.
사용자가 상기 손잡이(111a,111b)를 잡고 요잉 방향으로 회전시키면 상기 손잡이 연결봉(112a,112b)과 회전봉(113)과 손잡이(111a,111b) 및 커버(101-1,101-2,101-3,101-4)가 일체로 회전하게 된다.
사용자가 상기 손잡이(111a,111b)를 잡고 피칭 방향으로 회전시키면 상기 손잡이 연결봉(112a,112b)과 회전봉(113)과 손잡이(111a,111b)는 일체로 회전한다. 이 경우 손잡이 연결봉(112a,112b)은 커버(101-1,101-3)의 관통구멍 내부에서 회전하므로, 커버(101-1,101-2,101-3,101-4)는 고정된 상태를 유지한다.
상기 제1회전각측정부(143-1)는 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시 상기 요잉 방향의 회전각도를 측정하는 로터리(Rotary) 방식으로서, 포텐셔미터(Potentiometer)로 이루어질 수 있다.
상기 회전판(121)의 상부에는 체결부재로 제1브라켓(144-1)이 결합되어 있고, 상기 제1브라켓(144-1)에 상기 제1회전각측정부(143-1)가 고정되어 있다. 상기 제1회전각측정부(143-1)에는 외주면에 치형이 형성된 제1기어(142-1)가 결합되어 있다.
상기 제1기어(142-1)에는 외주면에 치형이 형성된 제1캠(141-1)이 치합된다. 상기 제1캠(141-1)은 제1캠상부연결부재(145)에 결합되고, 상기 제1캠상부연결부재(145)는 제1캠하부연결부재(147)의 상단에 결합되며, 상기 제1캠하부연결부재(147)는 회전판(121)을 관통하여 고정판(122)에 하단이 결합되어 있다. 따라서 상기 제1캠(141-1)과 제1캠상부연결부재(145)과 제1캠하부연결부재(147)와 고정판(122)은 회전판(121)의 요잉 방향 회전으로부터 독립되어 고정된 상태로 위치한다. 상기 제1캠하부연결부재(147)는 베어링(149)을 매개로 회전판(121)의 관통구멍(121a)을 관통하여 고정판(122)의 결합홈(122a)에 그 하단이 결합된다.
상기 제1캠(141-1)과 제1기어(142-1)의 치형끼리 맞물려 있다. 따라서 회전봉(113)을 요잉 방향으로 회전시키면, 회전판(121)과 함께 제1회전각측정부(143-1)가 함께 회전한다. 이 경우 제1캠(141-1)은 회전하지 않고 고정되어 있으므로, 제1회전각측정부(143-1)에 결합된 제1기어(142-1)가 회전봉(113)의 요잉 방향 회전각도에 대응하는 각도로 그 중심축을 중심으로 자전(自轉)하게 된다. 상기 제1기어(142-1)가 자전(自轉)하게 되면 제1회전각측정부(143-1)에 회전이 전달되어, 제1회전각측정부(143-1) 내부에서 저항값이 변화하게 되고, 이러한 변화된 저항값으로부터 요잉 방향의 회전각도를 측정하게 된다.
상기 제1스프링(131)은 토션 스프링(torsion spring)으로서, 중심축의 외측으로 코일 스프링 형상으로 다수회 권취된 권취부(131a)와, 상기 권취부(131a)의 일측 단부에 연결된 제1단부(131b)와, 상기 권취부(131a)의 타측 단부에 연결된 제2단부(131c)로 이루어진다.
상기 제1스프링(131)의 제1단부(131b)와 제2단부(131c) 사이에는 상기 제1캠상부연결부재(145)의 저면에서 수직축 방향으로 하향 돌출된 스프링걸림부(145a)와 상기 회전판(121)의 상면에 일체로 결합된 스프링 걸림부재(148)가 구비된다. 상기 스프링걸림부(145a)와 스프링 걸림부재(148)는 회전판(121)의 중심으로부터 반경방향으로 서로 이격된 위치에 구비되어, 스프링 걸림부재(148)가 회전판(121)과 함께 요잉 방향으로 회전하더라도 스프링걸림부(145a)와의 간섭은 발생하지 않는다.
상기 회전봉(113)과 회전판(121)이 원점 위치에서 제1 요잉 방향(평면도에서 보았을 때 반시계 방향)으로 회전하면, 제1단부(131b)는 스프링걸림부(145a)에 걸린 상태에서 위치가 고정되고, 제2단부(131c)는 스프링 걸림부재(148)에 걸린 상태에서 제1 요잉 방향으로 회전하여, 상기 권취부(131a)는 비틀림에 의해 인장된다.
이와 반대로 회전봉(113)과 회전판(121)이 원점 위치에서 제2 요잉 방향(평면도에서 보았을 때 시계 방향)으로 회전하면, 제2단부(131c)는 스프링걸림부(145a)에 걸린 상태에서 위치가 고정되고, 제1단부(131b)는 스프링 걸림부재(148)에 걸린 상태에서 제2 요잉 방향으로 회전하여, 상기 권취부(131a)는 비틀림에 의해 인장된다.
상기와 같이 권취부(131a)가 인장된 후 사용자가 회전봉(113)에 인가하던 요잉 방향의 힘을 해제하면 상기 권취부(131a)의 탄성 복원력이 작용하여 원점으로 복귀하게 된다.
여기서 원점이라 함은 회전봉(113)이 요잉 방향으로 회전되지 않은 상태로서, 스프링걸림부(145a)와 스프링 걸림부재(148)는 회전판(121)의 상면에 형성된 가이드홈(121b)의 중앙부에 위치하게 된다.
상기 권취부(131a)는 제1캠하부연결부재(147)의 외측에 권취된다. 상기 제1캠하부연결부재(147)의 상단은 모서리가 둥근 대략 사각형 형상으로 형성되어 있고, 상기 제1캠상부연결부재(145)의 저면에는 상기 제1캠하부연결부재(147)의 상단이 삽입되도록 대응되는 형상의 홈이 형성되어 있다.
상기 회전판(121)의 가이드홈(121b)에는 스프링걸림부(145a)와 스프링 걸림부재(148)가 삽입되고, 상기 가이드홈(121b)은 회전판(121)의 요잉 방향 회전시 스프링걸림부(145a)의 회전이 가이드되도록 원호 형상으로 이루어져 있다.
이 경우 회전봉(113)의 요잉 방향 회전각도가 일정 각도를 넘어서게 되면 스프링걸림부(145a) 또는 스프링 걸림부재(148)가 가이드홈(121b)의 어느 일측 단부에 걸림됨으로써, 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전각도가 상기 가이드홈(121b)의 길이에 의해 제한되는 것으로 구성할 수 있다.
상기 제2회전각측정부(143-2)는 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시 상기 피칭 방향의 회전각도를 측정하는 로터리(Rotary) 방식으로서, 포텐셔미터(Potentiometer)로 이루어질 수 있다.
상기 회전판(121)의 상부에는 체결부재로 제2브라켓(144-2)이 결합되어 있고, 상기 제2브라켓(144-2)에 상기 제2회전각측정부(143-2)가 고정되어 있다. 상기 제2회전각측정부(143-2)에는 외주면에 치형이 형성된 제2기어(142-2)가 결합되어 있다.
상기 제2기어(142-2)에는 외주면에 치형이 형성된 제2캠(141-2)이 치합된다. 상기 제2캠(141-2)은 회전봉(113)에 결합된 손잡이 연결봉(112a)에 일체로 결합되어 있다. 따라서 상기 제2캠(141-2)은 회전봉(113)의 피칭 회전시 함께 회전하게 된다.
사용자가 손잡이(111a,111b)를 잡고 피칭 방향으로 회전시키면 회전봉(113)과 함께 제2캠(141-2)이 피칭 방향으로 회전한다. 이 경우 제2캠(141-2)에 치합된 제2기어(142-2)가 회전봉(113)의 피칭 방향 회전각도에 대응하는 각도로 그 중심축을 중심으로 자전(自轉)하게 된다. 상기 제2기어(142-2)가 자전(自轉)하게 되면 제2회전각측정부(143-2)에 회전이 전달되어, 제2회전각측정부(143-2) 내부에서 저항값이 변화하게 되고, 이러한 변화된 저항값으로부터 피칭 방향의 회전각도를 측정하게 된다.
상기 제2스프링(132)은 토션 스프링(torsion spring)으로서, 중심축의 외측으로 코일 스프링 형상으로 다수회 권취된 권취부(132a)와, 상기 권취부(132a)의 일측 단부에 연결된 제1단부(132b)와, 상기 권취부(132a)의 타측 단부에 연결된 제2단부(132c)로 이루어진다.
상기 제2스프링(132)의 제1단부(132b)와 제2단부(132c) 사이에는 커버(101-3)의 내측면으로부터 회전봉(113)의 축 방향으로 돌출된 스프링걸림부(101-3b)와, 제2스프링고정부재(114)의 측면에서 상기 스프링걸림부(101-3b)와 마주보는 방향으로 돌출된 스프링걸림부(114a)가 구비된다.
상기 스프링걸림부(101-3b)와 스프링걸림부(114a)는 회전봉(113)의 중심축으로부터 반경 방향으로 서로 이격된 위치에 구비되어 있어, 제2스프링고정부재(114)가 회전봉(113)과 함께 피칭 방향으로 회전하더라도 스프링걸림부(101-3b)와 스프링걸림부(114a) 사이의 간섭은 발생하지 않는다.
상기 회전봉(113)이 원점 위치에서 제1 피칭 방향(조종간의 우측에서 봤을 때 시계방향)으로 회전하면, 제1단부(132b)는 스프링걸림부(101-3b)에 걸린 상태에서 위치가 고정되고, 제2단부(132c)는 스프링걸림부(114a)에 걸린 상태에서 제1 피칭 방향으로 회전하여, 상기 권취부(132a)는 비틀림에 의해 인장된다.
이와 반대로 회전봉(113)이 원점 위치에서 제2 피칭 방향(조종간의 우측에서 봤을 때 반시계방향)으로 회전하면, 제2단부(132c)는 스프링걸림부(101-3b)에 걸린 상태에서 위치가 고정되고, 제1단부(132b)는 스프링걸림부(114a)에 걸린 상태에서 제2 피칭 방향으로 회전하여, 상기 권취부(132a)는 비틀림에 의해 인장된다.
상기와 같이 권취부(132a)가 인장된 후 사용자가 회전봉(113)에 인가하던 피칭 방향의 힘을 해제하면 상기 권취부(132a)의 탄성 복원력이 작용하여 원점으로 복귀하게 된다.
상기 원점 상태가 되면, 스프링걸림부(101-3b)와 스프링걸림부(114a)가 커버(101-3)의 가이드홈(101-3a)의 중앙에 위치하게 된다.
상기 권취부(132a)는 제2스프링고정부재(114)의 외측면에 형성된 제2스프링안착부(114b)에 권취된 상태로 안착된다. 상기 제2스프링안착부(114b)는 제2스프링고정부재(114)의 측면에서 돌출된 플랜지(114c) 내측에 안착될 수 있다.
상기 제2스프링고정부재(114)는 회전봉(113)과 손잡이연결봉(112b) 사이에 구비되어, 상기 회전봉(113) 및 손잡이연결봉(112b)과 일체로 피칭 방향으로 회전하도록 결합되어 있다.
상기 커버(101-3)의 가이드홈(101-3a)에는 스프링걸림부(114a)가 삽입되고, 상기 가이드홈(101-3a)은 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시 스프링걸림부(114a)의 회전이 가이드되도록 원호 형상으로 이루어져 있다.
이 경우 회전봉(113)의 피칭 방향 회전각도가 일정 각도를 넘어서게 되면 스프링걸림부(114a)가 가이드홈(101-3a)의 어느 일측 단부에 걸림됨으로써, 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전각도가 상기 가이드홈(101-3a)의 길이에 의해 제한되는 것으로 구성할 수 있다.
도 9를 참조하여 제1실시예의 조종간이 요잉 방향으로 회전된 경우 동작에 대해 설명한다.
도 9(a)는 손잡이(111a,111b)와 손잡이 연결봉(112a,112b) 및 회전봉(113)이 회전되지 않고 원점 상태인 경우를 나타내고 있다.
제1스프링(131)의 제1단부(131b)와 제2단부(131c) 사이에는 제1캠상부연결부재(145)에서 돌출된 스프링걸림부(145a)와 회전판(121)에 결합된 스프링 걸림부재(148)가 회전판(121)의 중심으로부터 서로 다른 반경 상에 위치하고 있다. 이 때, 상기 스프링걸림부(145a)와 스프링 걸림부재(148)는 회전판(121)의 가이드홈(121b)에 삽입된 상태이다. 원점 상태에서는 제1스프링(131)의 권취부(131a)는 약간 인장된 상태로서, 제1단부(131b)와 제2단부(131c)는 스프링걸림부(145a)와 스프링 걸림부재(148)에 걸린 상태이다.
도 9(a)의 상태에서 사용자가 손잡이(111a,111b)를 잡고 회전봉(113)을 요잉 방향으로 회전시키면, 도 9(b)와 같은 상태가 된다.
상기 회전봉(113)의 회전에 따라 회전판(121)과 스프링 걸림부재(148)와 제1기어(142-1)는 회전판(121)의 중심축을 회전중심으로 하여 회전함과 동시에 제1기어(142-1)는 자전(自轉)한다. 이에 반해 제1캠(141-1)과 제1캠연결부재(145)와 이에 일체로 형성된 스프링걸림부(145a)는 회전하지 않고 고정되어 있다.
또한, 상기 스프링 걸림부재(148)가 회전하면서 제1스프링(131)의 제2단부(131c)가 걸림되어 함께 회전한다. 이 경우 제1스프링(131)의 제1단부(131b)는 스프링걸림부(145a)에 걸린 상태가 되어 더 이상 회전하지 않게 된다.
이로 인해 제1스프링(131)의 권취부(131a)는 인장되고, 사용자가 손잡이(111a,111b)를 원점으로 다시 회전시키거나 손잡이(111a,111b)를 놓게 되면 권취부(131a)의 탄성 복원력에 의해 도 9(a)의 원점 상태가 된다.
또한, 제1기어(142-1)가 자전(自轉)함에 따라 제1회전각측정부(143-1)에서는 요잉 방향의 회전각도가 측정된다.
도 10을 참조하여 제1실시예의 조종간이 피칭 방향으로 회전된 경우 동작에 대해 설명한다.
도 10(a)는 손잡이(111a,111b)와 손잡이 연결봉(112a,112b) 및 회전봉(113)이 회전되지 않고 원점 상태인 경우를 나타내고 있다.
제2스프링(132)의 제1단부(132b)와 제2단부(132c) 사이에는 커버(101-3)의 내측면에서 돌출된 스프링걸림부(101-3b)와 제2스프링고정부재(114)에서 외측으로 돌출된 스프링걸림부(114a)가 위치하되, 스프링걸림부(101-3b)와 스프링걸림부(114a)는 상하 다른 높이에 위치하고 있다. 이때, 스프링걸림부(114a)는 커버(101-3)의 가이드홈(101-3a)에 삽입된 상태이다.
도 10(a)의 상태에서 사용자가 손잡이(111a,111b)를 잡고 회전봉(113)을 피칭 방향으로 회전시키면, 도 10(b)와 같은 상태가 된다.
상기 회전봉(113)의 회전에 따라 제2캠(141-2)과 제2스프링고정부재(114) 및 이에 일체로 형성된 스프링걸림부(114a)가 회전봉(113)의 중심축을 회전중심으로 피칭 회전한다. 이에 반해 스프링걸림부(101-3b)와 제2기어(142-2)는 피칭 회전하지 않고 고정되어 있다. 다만, 제2기어(142-2)는 제자리에서 자전(自轉)한다.
또한, 상기 스프링걸림부(114a)가 회전하면서 제2스프링(132)의 제2단부(132c)가 걸림되어 함께 회전한다. 이 경우 제2스프링(132)의 제1단부(132b)는 스프링걸림부(101-3a)에 걸린 상태가 되어 더 이상 회전하지 않게 된다.
이로 인해 제2스프링(132)의 권취부(132a)는 인장되고, 사용자가 손잡이(111a,111b)를 원점으로 다시 회전시키거나 손잡이(111a,111b)를 놓게 되면 권취부(132a)의 탄성 복원력에 의해 도 10(a)의 원점 상태가 된다.
상기 제2기어(142-2)가 자전(自轉)함에 따라 제2회전각측정부(143-2)에서는 피칭 방향의 회전각도가 측정된다.
상기에서는 회전봉(113)이 요잉 방향과 피칭 방향으로 각각 회전된 경우에 대해서만 설명하였으나, 요잉 방향으로 회전한 상태에서 회전봉(113)을 피칭 방향으로 동시에 회전하는 것도 가능하다. 이와 같이 요잉 방향과 피칭 방향으로 동시에 회전된 경우에는, 제1스프링(131)과 제2스프링(132)에서 동시에 비틀림이 발생한 후 원점으로 복귀할 수 있고, 제1회전각측정부(143-1)와 제2회전각측정부(143-2)에서 동시에 요잉 방향의 회전각도와 피칭 방향의 회전각도를 측정할 수 있다.
<제2실시예>
도 11 내지 도 16을 참조하여 제2실시예에 따른 모션시뮬레이터의 조종간에 대해 설명한다.
제2실시예에 따른 모션 시뮬레이터의 조종간(200)은 제1실시예와 비교하여 제1회전각측정부(243-1)와 제2회전각측정부(243-2)가 회전봉(213)의 요잉 방향 회전 및 피칭 방향 회전시 상기 요잉 및 피칭 방향의 회전각도를 측정하는 로터리 방식이라는 점에서는 공통되나, 회전봉(213)을 원점으로 복귀시키기 위하여 한 쌍의 제1스프링(231-1,231-2)과 한 쌍의 제2스프링(232-1,232-2)을 구비한 점에서 차이가 있다.
제2실시예의 조종간(200)은, 외측을 둘러싸는 커버(201-1,201-2,201-3,201-4), 커버(201-1,201-2,201-3,201-4)의 하부에 적층된 회전판(221)과 고정판(222) 및 바닥판(223), 상기 커버(201-1,201-3) 양측으로 돌출된 한 쌍의 손잡이 연결봉(212a,212b), 상기 손잡이 연결봉(212a,212b)에 결합된 손잡이(211a,211b), 상기 한 쌍의 손잡이 연결봉(212a,212b) 사이에 결합된 회전봉(213)이 구비된 점에서 제1실시예와 동일하다.
따라서 사용자가 손잡이(211a,211b)를 잡고 요잉 방향으로 회전시키면 손잡이 연결봉(212a,212b)과 회전봉(213)과 손잡이(211a,211b) 및 커버(201-1,201-2,201-3,201-4)가 일체로 회전하게 된다.
사용자가 상기 손잡이(211a,211b)를 잡고 피칭 방향으로 회전시키면 상기 손잡이 연결봉(212a,212b)과 회전봉(213)과 손잡이(211a,211b)는 일체로 회전한다. 이 경우 손잡이 연결봉(212a,212b)은 커버(201-1,201-3)의 관통구멍 내부에서 회전하므로, 커버(201-1,201-2,201-3,201-4)는 고정된 상태를 유지한다.
상기 제1회전각측정부(243-1)는 회전판(221)의 상부에 체결부재로 결합된 제1브라켓(244-1)에 고정된다. 상기 제1회전각측정부(243-1)에는 외주면에 치형이 형성된 제1기어(242-1)가 결합되어 있다.
상기 제1기어(242-1)에는 외주면에 치형이 형성된 제1캠(241-1)이 치합된다. 상기 제1캠(241-1)은 제1캠연결부재(245)의 상단에 결합되고, 상기 제1캠연결부재(245)는 회전판(221)을 관통하여 고정판(222)에 하단이 결합되어 있다. 따라서 상기 제1캠(241-1)과 제1캠연결부재(145)와 고정판(222)은 회전판(221)의 요잉 방향 회전으로부터 독립되어 고정된 상태로 위치한다.
상기 회전봉(213)을 요잉 방향으로 회전시키면, 회전판(221)과 함께 제1회전각측정부(243-1)가 함께 회전하고, 제1캠(241-1)은 회전하지 않고 고정되어 있으므로, 제1회전각측정부(243-1)에 결합된 제1기어(242-1)가 회전판(221)의 회전판(221)의 중심축을 회전중심으로 하여 회전함과 동시에 제1기어(242-1)의 중심축을 중심으로 회전봉(213)의 요잉 방향 회전각도에 대응하는 각도로 자전(自轉)하게 된다. 상기 제1기어(242-1)가 자전(自轉)하게 되면 제1회전각측정부(243-1)에 회전이 전달되어 요잉 방향의 회전각도가 측정된다.
상기 제2회전각측정부(243-2)는 회전판(221)의 상부에 체결부재로 결합된 제2브라켓(244-2)에 고정된다. 상기 제2회전각측정부(243-2)에는 외주면에 치형이 형성된 제2기어(242-2)가 결합되어 있다.
상기 제2기어(242-2)에는 외주면에 치형이 형성된 제2캠(241-2)이 치합된다. 상기 제2캠(241-2)은 회전봉(213)에 결합된 손잡이 연결봉(212a)에 일체로 결합되어 있다. 따라서 상기 제2캠(241-2)은 회전봉(213)의 피칭 회전시 함께 회전하게 된다.
사용자가 손잡이(211a,211b)를 잡고 피칭 방향으로 회전시키면 회전봉(213)과 함께 제2캠(241-2)이 피칭 방향으로 회전한다. 이 경우 제2캠(241-2)에 치합된 제2기어(242-2)가 회전봉(213)의 피칭 방향 회전각도에 대응하는 각도로 그 중심축을 중심으로 자전(自轉)하게 된다. 상기 제2기어(242-2)가 자전(自轉)하게 되면 제2회전각측정부(243-2)에 회전이 전달되어 피칭 방향의 회전각도가 측정된다.
상기 제1스프링(231-1,231-2)은 바닥판(223)의 저면에 한 쌍이 구비된다. 일측의 제1스프링(231-1)과 타측의 제1스프링(231-2)은 전후 방향의 길이를 갖고, 전후 방향으로 인장이 가능한 인장스프링으로 이루어진다.
상기 제1스프링(231-1,231-2)은, 권취부(231-1a,231-2a)와 회전흡수부(231-1b,231-2b)와 제1걸림단부(231-1c,231-2c)와 제2걸림단부(231-1d,231-2d)로 이루어진다.
상기 권취부(231-1a,231-2a)는 중심축의 외측으로 코일 스프링 형상으로 다수회 권취되어 있다.
상기 제1걸림단부(231-1c,231-2c)와 제2걸림단부(231-1d,231-2d)는 회전판(221)의 저면에서 하향 돌출된 한 쌍의 회전판 걸림부(221f,221g)와 바닥판(223)의 저면에서 하향 돌출된 바닥판 걸림부(223c,223d)에 각각 걸림되도록 양측 단부에 고리 형상으로 형성되어 있다. 상기 제1걸림단부(231-1c,231-2c)는 권취부(231-1a,231-2a)에 연결되어 있다.
상기 회전흡수부(231-1b,231-2b)는 상기 제2걸림단부(231-1d,231-2d)와 권취부(231-1a,231-2a) 사이를 연결하고, 상기 바닥판 걸림부(223c,223d)가 내측에 삽입되어 한 쌍의 나란한 직선 형상의 와이어로 이루어져 있다. 상기 바닥판 걸림부(223c,223d)는 회전판(221)이 요잉 방향으로 회전하는 경우 회전흡수부(231-1b,231-2b) 내의 공간에서 이동하면서 상기 회전판(221)의 회전에 따른 이동량을 흡수할 수 있는 길이를 가져 상기 권취부(231-1a,231-2a)의 압축을 방지하게 된다.
상기 회전봉(213)을 원점에서 제1 요잉 방향(반시계 방향)으로 회전시키면, 제1스프링(231-2)이 인장되어 상기 회전봉(213)을 원점으로 복귀시키려는 탄성 복원력이 작용하게 된다.
상기 회전봉(213)을 원점에서 상기 제1 요잉 방향과 반대방향인 제2 요잉 방향(시계 방향)으로 회전시키면 나머지 하나의 제2스프링(231-1)이 인장되어 상기 회전봉(213)을 원점으로 복귀시키려는 탄성 복원력이 작용하게 된다.
상기 제2스프링(232-1,232-2)은 회전봉(213)의 전후에 한 쌍이 구비된다. 전방의 제2스프링(232-2)과 후방의 제2스프링(232-1)은 상하 방향의 길이를 갖고, 상하 방향으로 인장이 가능한 인장스프링으로 이루어진다.
상기 제2스프링(232-1,232-2)도 권취부(232-1a,232-2a)와 회전흡수부(232-1b,232-2b)와 제1걸림단부(232-1c,232-2c)와 제2걸림단부(232-1d,232-2d)로 이루어지고, 제1스프링(231-1,231-2)과 동일한 형상으로 이루어져 있어 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1걸림단부(232-1c,232-2c)는 회전판(221)에 체결된 볼트(251,252)에 걸림되고, 제2걸림단부(232-1d,232-2d)는 스프링걸림부재(214)의 전방/후방 단부에 체결된 볼트(216,217)에 걸림된다.
상기 스프링걸림부재(214)는 회전봉(213)에 체결부재(215)로 일체로 결합되어 있다.
상기 제1걸림단부(232-1c,232-2c)에는 권취부(232-1a,232-2a)가 연결되고, 제2걸림단부(232-1d,232-2d)는 회전흡수부(232-1b,232-2b)와 연결되어 있다.
상기 회전봉(213)을 원점 위치에서 제1 피칭 방향(조종간의 우측에서 봤을 때 시계방향)으로 회전시키면, 후방에 있는 제2스프링(232-1)이 인장되어 상기 회전봉(213)을 원점으로 복귀시키려는 탄성 복원력이 작용하게 된다.
상기 회전봉(213)을 원점 위치에서 상기 제1 피칭 방향과 반대방향인 제2 피칭 방향(조종간의 우측에서 봤을 때 반시계 방향)으로 회전시키면 전방에 있는 제2스프링(232-2)이 인장되어 상기 회전봉(213)을 원점으로 복귀시키려는 탄성 복원력이 작용하게 된다.
도 17을 참조하여 제2실시예의 조종간이 요잉 방향으로 회전된 경우 동작에 대해 설명한다.
도 17(a)는 손잡이(211a,211b)와 손잡이 연결봉(212a,112b) 및 회전봉(213)이 회전되지 않고 원점 상태인 경우를 나타내고 있다.
제1스프링(231-1,231-2)의 제1걸림단부(231-1c,231-2c)와 제2걸림단부(231-1d,231-2d)는 회전판 걸림부(221f,221g)와 바닥판 걸림부(223c,223d)에 각각 걸림되어 있다. 이 상태에서는 권취부(231-1a,231-2a)는 약간 인장된 상태가 된다.
도 17(a)의 상태에서 사용자가 손잡이(211a,211b)를 잡고 회전봉(213)을 요잉 방향으로 회전시키면, 도 17(b)와 같은 상태가 된다.
즉, 상기 회전봉(213)의 회전에 따라 회전판(221)과 회전판 걸림부(221f,221g)는 회전판(221)의 중심축을 회전중심으로 하여 시계 방향으로 회전한다. 상기 일측의 제1스프링(231-2)은 회전판 걸림부(221g)에 의해 인장된다. 이 경우 회전판 걸림부(221g)는 바닥판 가이드구멍(223b)을 따라 가이드되면서 이동한다. 이에 반해 타측의 제1스프링(231-1)은 인장되지 않고, 회전판 걸림부(221f)가 바닥판 가이드구멍(223a)을 따라 이동함에 따라 바닥판 걸림부 (223c)가 회전흡수부(231-1b) 내부에서 위치가 가변되면서 권취부(231-1a)가 압축되지 않고 제1스프링(231-1) 전체가 이동한다.
이와 같이 2개의 제1스프링(231-1,231-2) 중 하나의 권취부(231-1a,231-2a)만 인장되고, 나머지 하나는 압축이 되지 않으므로, 반복 동작이 되더라도 내구성능이 향상된다.
이 경우 제1회전각측정부(243-1)에서 요잉 방향의 회전각도를 측정하는데, 그 회전각도 측정에 대해서는 제1실시예에서 설명한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 18을 참조하여 제2실시예의 조종간이 피칭 방향으로 회전된 경우 동작에 대해 설명한다.
도 18(a)는 손잡이(211a,211b)와 손잡이 연결봉(212a,112b) 및 회전봉(213)이 회전되지 않고 원점 상태인 경우를 나타내고 있다.
제2스프링(232-1,232-2)의 제1걸림단부(232-2c,232-2c)는 볼트(251,252)에 걸림되어 있고, 제2걸림단부(232-1d,232-2d)는 볼트(216,217)에 걸림되어 있다. 이 상태에서는 권취부(232-1a,232-2a)는 약간 인장된 상태가 된다.
도 18(a)의 상태에서 사용자가 손잡이(211a,211b)를 잡고 회전봉(213)을 피칭 방향으로 회전시키면, 도 18(b)와 같은 상태가 된다.
상기 회전봉(213)의 회전에 따라 스프링걸림부재(214)가 함께 회전한다. 이 경우 볼트(251,252)는 고정되어 있다. 스프링걸림부재(214)의 회전에 따라 일측 제2스프링(232-2)의 제2걸림단부(232-2d)는 상향 이동하여 권취부(232-2a)가 인장되고, 타측 제2스프링(232-1)의 제2걸림단부(232-1d)에 걸려 있던 볼트(216)는 회전흡수부(232-1b) 내부에서 이동한다. 따라서 권취부(232-1a)는 압축되지 않는다.
이 경우 제2회전각측정부(243-2)에서 피칭 방향의 회전각도를 측정하는데, 그 회전각도 측정에 대해서는 제1실시예에서 설명한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
<제3실시예>
도 19 내지 도 21을 참조하여 제2실시예에 따른 모션시뮬레이터의 조종간에 대해 설명한다.
제3실시예에 따른 모션 시뮬레이터의 조종간은, 제1스프링은 제2실시예의 제1스프링(231-1,231-2)과 동일한 구성으로서 바닥판(323)의 저면에 구비되고, 제2스프링(332-1,332-2)도 제2실시예의 제2스프링(232-1,232-2)과 동일한 구성이므로, 이하 상세한 설명을 생략한다.
제3실시예에서 제1회전각측정부(343-1)와 제2회전각측정부(343-2)는 회전운동을 직선운동으로 변환하면 회전각도를 측정하는 슬라이드 방식인 점에서 제1실시예 및 제2실시예와 차이가 있다.
제3실시예의 조종간(300)은, 외측을 둘러싸는 커버(301-1,301-2,301-3,301-4), 커버(301-1,301-2,301-3,301-4)의 하부에 적층된 회전판(321)과 고정판(322) 및 바닥판(323), 상기 커버(301-1,301-3) 양측으로 돌출된 한 쌍의 손잡이 연결봉(312a,312b), 상기 손잡이 연결봉(312a,312b)에 결합된 손잡이(311a,311b), 상기 한 쌍의 손잡이 연결봉(312a,312b) 사이에 결합된 회전봉(213)이 구비된 점에서 제1,2실시예와 동일하다.
상기 제1회전각측정부(343-1)는 일측 커버(301-3)의 내부에 결합되어 고정되고, 전후 방향 이동되는 이동자(343-1a)가 구비되어 있다. 상기 이동자(343-1a)는 제1회전각측정부(343-1)의 상부에 구비된 제1슬라이드부재(342-1)와 결합플레이트(347-1) 사이에 결합되어 있다.
상기 제1슬라이드부재(342-1)는 대략 직육면체 형상의 몸체를 갖고, 상기 몸체에는 좌우 방향의 길이와 상하 방향의 높이를 갖는 슬롯(slot)(342-1a)이 하부 및 좌우가 개방된 형상으로 형성되어 있다.
상기 고정판(322)과 연결되어 회전판(321)의 회전으로부터 독립되어 고정된 상태로 있는 제1캠(341-1)이 구비된다. 상기 제1캠(341-1)은 제1캠연결부재(345)의 상단에 일체로 결합되고, 상기 제1캠연결부재(345)는 베어링(344)을 매개로 회전판(321)을 관통한 후 그 하단이 고정판(322)에 결합된다.
상기 제1캠(341-1)의 외측 단부에는 핀(346-1)이 결합되어 있고, 상기 핀(346-1)이 상기 제1슬라이드부재(342-1)의 슬롯(342-1a)에 삽입되어 있다. 상기 슬롯(342-1a)은 요잉 방향 회전시 상기 핀(346-1)의 변위를 흡수하게 된다.
따라서 회전봉(313)이 요잉 방향 회전하면, 회전판(321)과 커버(301-3) 및 제1회전각측정부(343-1)는 회전봉(313)과 함께 요잉 방향으로 회전한다. 이 경우 제1캠(341-1)은 위치가 고정되어 있고, 제1슬라이드부재(342-1)의 일측에 결합된 이동자(343-1a)는 제1회전각측정부(343-1)의 길이방향을 따라 이동함으로써 제1회전각측정부(343-1)에서는 이동자(343-1a)의 이동량에 대응하는 회전봉(313)의 요잉 방향 회전각도를 측정한다.
상기 제2회전각측정부(343-2)는 타측 커버(301-1)의 내부에 결합되어 고정되고, 전후 방향 이동되는 이동자(343-2a)가 구비되어 있다. 상기 이동자(343-2a)는 제2회전각측정부(343-2)의 상부에 구비된 제2슬라이드부재(342-2)와 결합플레이트(347-2) 사이에 삽입되어 결합되어 있다.
상기 제2슬라이드부재(342-2)는 대략 직육면체 형상의 몸체를 갖고, 상기 몸체에는 좌우 방향의 길이와 상하 방향의 높이를 갖는 슬롯(slot)(342-2a)이 하부 및 좌우가 개방된 형상으로 형성되어 있다.
상기 회전봉(313) 및 손잡이 연결봉(312a)와 일체로 결합되어 상기 회전봉(313)의 피칭 방향 회전시 일체로 회전하는 제2캠(341-2)이 구비된다. 상기 제2캠(341-2)의 하측 단부에는 핀(346-2)이 결합되어 있고, 상기 핀(346-2)이 제2슬라이드부재(342-2)의 슬롯(342-2a)에 삽입되어 있다. 상기 슬롯(342-2a)은 피칭 방향 회전시 상기 핀(346-2)의 변위를 흡수하게 된다.
따라서 회전봉(313)이 피칭 방향 회전하면, 제2캠(341-2)이 함께 피칭 방향 회전한다. 이 경우 제2회전각측정부(343-2)는 위치가 고정되어 있고, 제2슬라이드부재(342-2)에 결합된 이동자(343-2a)는 제1회전각측정부(343-1)의 길이방향을 따라 이동함으로써 제1회전각측정부(343-1)에서는 이동자(343-2a)의 이동량에 대응하는 회전봉(313)의 피칭 방향 회전각도를 측정한다.
도 22를 참조하여 제3실시예의 조종간이 요잉 방향과 피칭 방향으로 회전된 경우 동작에 대해 설명한다.
도 22(a)는 요잉 방향으로 회전되기 전과 후를 나타내고 있다. 회전봉(313)이 요잉 방향 회전하면, 제1캠(341-1)은 고정되어 있고, 제1회전각측정부(343-1)가 회전판(321)과 함께 요잉 방향 회전한다.
이 경우 제1캠(341-1) 및 핀(346-1)이 고정되어 있으므로, 제1슬라이드부재(342-1)는 슬롯(342-1a) 내부에서 길이 방향을 따라 위치가 가변된다. 이와 동시에 이동자(343-1a)도 제1회전각측정부(343-1)에서 그 위치가 이동되어 회전각도를 측정한다.
도 22(b)는 피칭 방향으로 회전되기 전과 후를 나타내고 있다. 회전봉(313)이 피칭 방향 회전하면, 제2캠(341-2)과 핀(346-2)이 함께 회전한다. 상기 핀(346-2)의 회전에 따라 제2슬라이드부재(342-2)는 이동자(343-2a)와 함께 직선 운동함으로써 피칭 방향 회전각도를 측정한다. 이 경우 핀(346-2)은 상하 방향의 위치가 가변되므로, 슬롯(342-2a)의 내부에서 상하 위치가 가변된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100,200,300 : 조종간 113,213,313 : 회전봉
131,231-1,231-2,331-1,331-2 : 제1스프링
132,232-1,232-2,332-1,332-2 : 제2스프링
143-1,243-1,343-1 : 제1회전각측정부
143-2,243-2,343-2 : 제2회전각측정부
141-1,241-1,341-1 : 제1캠 141-2,241-2,341-2 : 제2캠
142-1,242-1 : 제1기어 142-2,242-2 : 제2기어
342-1 : 제1슬라이드부재 342-2 : 제2슬라이드부재
121,221,321 : 회전판 122,222,322 : 고정판
123,223,323 : 바닥판

Claims (24)

  1. 사용자에 의해 요잉 방향과 피칭 방향으로 회전되는 회전봉(113,213,313);
    상기 회전봉(113,213,313)의 요잉 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제1스프링(131,231-1,231-2);
    상기 회전봉(113,213,313)의 요잉 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제1회전각측정부(143-1,243-1,343-1);
    상기 회전봉(113,213,313)의 피칭 방향 회전시 원점으로 복귀시키는 제2스프링(132,232-1,232-2);
    상기 회전봉(113,213,313)의 피칭 방향 회전각도를 측정하여 그 측정된 회전각도를 모션시뮬레이터의 제어부에 송신하는 제2회전각측정부(143-2,243-2,343-2);
    를 포함하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전각측정부(143-1,243-1)는 상기 회전봉(113,213)의 요잉 방향 회전시 상기 요잉 방향의 회전각도를 측정하는 로터리 방식인 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전봉(113,213)의 회전으로부터 독립되어 고정되고, 외주면에 치형이 형성된 제1캠(141-1,241-1);
    상기 제1캠(141-1,241-1)의 치형에 맞물려 상기 회전봉(113,213)의 요잉 방향 회전각도에 대응하는 각도로 회전하고, 상기 제1회전각측정부(143-1,243-1)에 회전각도가 전달되도록 결합된 제1기어(142-1,242-1);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1회전각측정부(143-1,243-1)가 결합되고, 상기 회전봉(113,213)의 요잉 방향 회전시 함께 회전하는 회전판(121,221);
    상기 회전판(121,221)의 회전으로부터 독립되어 고정되고, 상기 제1캠(141-1,241-1)이 연결된 고정판(122,222);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전판(121,221)의 하부에 상기 고정판(122,222)이 적층되고;
    상기 고정판(122,222)과 제1캠(141-1,241-1) 사이에는 하단이 상기 고정판(122,222)에 결합되고, 상기 회전판(121,221)을 관통하여 상단이 상기 제1캠(141-1)에 연결된 제1캠연결부재(145,147,245)가 구비된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2회전각측정부(143-2,243-2)는 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전시 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향의 회전각도를 측정하는 로터리 방식인 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전시 함께 회전하고, 외주면에 치형이 형성된 제2캠(141-2,241-2);
    상기 제2캠(141-2,241-2)의 치형에 맞물려 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전각도에 대응하는 각도로 회전하고, 상기 제2회전각측정부(143-2,243-2)에 회전각도가 전달되도록 결합된 제2기어(142-2,242-2);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2회전각측정부(143-2,243-2)가 결합되고, 상기 회전봉(113,213)의 피칭 방향 회전으로부터 독립된 회전판(121,221);
    상기 회전판(121,221)의 회전으로부터 독립되어 고정되고 상기 회전판(121,221)의 하부에 적층된 고정판(122,222);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1스프링(131)은, 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시, 양측 단부 중 어느 일측 단부가 고정되고, 타측 단부가 상기 회전봉(113)과 함께 회전하여 탄성 복원력이 작용하도록 권취된 토션 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시 함께 회전하는 회전판(121)과 상기 회전판(121)의 회전으로부터 독립되어 상기 회전판(121)의 하부에 적층된 고정판(122)이 구비되고;
    상기 제1스프링(131)의 양측 단부 중 일측 단부는 상기 회전판(121)에 결합된 스프링 걸림부재(148)에 걸려, 상기 회전판(121)의 회전시 상기 제1스프링(131)의 권취부가 비틀리도록 인장되고, 상기 제1스프링(131)의 타측 단부는 상기 고정판(122)에 연결된 스프링걸림부(145a)에 걸림되어 상기 회전봉(113)의 회전으로부터 독립되어 위치가 고정된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고정판(122)에 하단이 결합되고, 상기 제1스프링(131)이 외측에 권취된 제1캠하부연결부재(147);
    상기 제1캠하부연결부재(147)의 상단에 결합되고, 상기 스프링걸림부(145a)가 형성된 제1캠상부연결부재(145);
    상기 회전봉(113)의 회전으로부터 독립되어 고정되고, 외주면에 치형이 형성되며, 상기 제1캠상부연결부재(145)에 결합된 제1캠(141-1);
    상기 제1캠(141-1)의 치형에 맞물려 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전각도에 대응하는 각도로 회전하고, 상기 제1회전각측정부(143-1)에 회전각도가 전달되도록 결합된 제1기어(142-1);
    를 포함하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스프링걸림부(145a)가 돌출 형성된 제1캠상부연결부재(145)가 상기 고정판(122)에 연결되고;
    상기 회전판(121)에는 상기 스프링걸림부(145a)가 삽입되어 상기 회전봉(113)의 요잉 방향 회전시 상기 스프링걸림부(145a)의 회전을 가이드하고, 상기 스프링 걸림부재(148)가 삽입된 가이드홈(121b)이 형성되며;
    상기 스프링걸림부(145a)와 스프링 걸림부재(148)는 상기 회전판(121)의 회전중심으로부터 반경방향으로 서로 이격된 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2스프링(132)은 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시, 양측 단부 중 어느 일측 단부는 고정되고, 타측 단부가 상기 회전봉(113)과 함께 회전하여 탄성 복원력이 작용하도록 권취된 토션 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시 함께 회전하도록 상기 회전봉(113)에 결합되고, 상기 회전봉(113)의 축 방향으로 돌출되어 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시 상기 토션 스프링이 인장되도록 상기 제2스프링(132)의 일측 또는 타측 단부가 걸림되는 스프링걸림부(114a)가 형성된 제2스프링고정부재(114);
    상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전으로부터 독립되어 위치가 고정되고, 상기 제2스프링(132)의 일측 또는 타측 단부가 걸림되는 스프링걸림부(101-3b)가 형성된 커버(101-3);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  15. 제14항에 있어서,
    상기 커버(101-3)에는 상기 제2스프링고정부재(114)의 스프링걸림부(114a)가 삽입되어 상기 회전봉(113)의 피칭 방향 회전시 상기 스프링걸림부(114a)의 회전을 가이드하는 가이드홈(101-3a)이 형성된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1스프링(231-1,231-2,331-1,331-2)은 서로 대향하도록 구비된 한 쌍으로 이루어지고;
    상기 회전봉(213,313)을 제1/제2 요잉 방향 중 어느 하나의 방향으로 회전시키면 어느 하나의 제1스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하게 되고;
    상기 회전봉(213,313)을 제1스프링인 인장되는 방향과 반대 방향으로 회전시키면 나머지 하나의 제1스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하게 되는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1스프링(231-1,231-2)의 일측 단부는 상기 회전봉(213)의 요잉 방향 회전시 함께 회전하는 회전판(221)에 연결되고, 타측 단부는 상기 회전봉(213)의 요잉 방향 회전으로부터 독립되어 고정된 바닥판(223)에 연결된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회전판(221)에는 상기 제1스프링(231-1,231-2)의 일측 단부가 걸림되는 한 쌍의 회전판 걸림부(221f,221g)가 돌출되고;
    상기 바닥판(223)에는, 상기 제1스프링(231-1,231-2)의 타측 단부가 걸림되는 한 쌍의 바닥판 걸림부(223c,223d)가 돌출되고;
    상기 회전판 걸림부(221f,221g)가 삽입되어 상기 회전판(221)의 회전을 가이드하기 위해 상기 회전판(221)의 회전 방향을 따라 길이를 갖는 장공으로 이루어진 한 쌍의 바닥판 가이드구멍(223a,223b)이 형성되고;
    상기 제1스프링(231-1,231-2)의 일측과 타측은 상기 회전판 걸림부(221f,221g)와 바닥판 걸림부(223c,223d)에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1스프링(231-1,231-2)은,
    상기 회전판 걸림부(221f,221g)와 바닥판 걸림부(223c,223d)에 각각 걸림되도록 양측 단부에 형성된 제1걸림단부(231-1c,231-2c)와 제2걸림단부(231-1d,231-2d);
    상기 제1걸림단부(231-1c,231-2c)에 연결되어 코일 스프링 형상으로 권취된 권취부(231-1a,231-2a);
    상기 제2걸림단부(231-1d,231-2d)와 권취부(231-1a,231-2a) 사이를 연결하고, 상기 바닥판 걸림부(223c,223d)가 내측에 삽입되어 상기 회전판(221,321)의 회전을 흡수할 수 있는 길이를 가져 상기 권취부(231-1a,231-2a)의 압축을 방지하는 회전흡수부(231-1b,231-2b);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제2스프링(232-1,232-2,332-1,332-2)은 서로 대향하도록 구비된 한 쌍으로 이루어지고;
    상기 회전봉(213,313)을 제1/제2 피칭 방향 중 어느 하나의 방향으로 회전시키면 어느 하나의 제2스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하게 되고;
    상기 회전봉(213,313)을 상기 제2스프링이 인장된 방향과 반대방향으로 회전시키면 나머지 하나의 제2스프링이 인장되어 상기 회전봉(213,313)을 원점으로 복귀시키는 탄성 복원력이 작용하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  21. 제20항에 있어서,
    상기 회전봉(213,313)에는 스프링걸림부재(214,314)가 일체로 결합되고;
    상기 회전봉(213,313)의 요잉 방향 회전시 함께 회전하는 회전판(221,321)이 구비되고;
    상기 한 쌍의 제2스프링(232-1,232-2,332-1,332-2)의 일측 단부는 상기 스프링걸림부재(214,314)의 양측 단부에 각각 걸림되고;
    상기 한 쌍의 제2스프링(232-1,232-2,332-1,332-2)의 타측 단부는 회전판(221,321)의 일측과 타측에 각각 걸림되는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2스프링(232-1,232-2,332-1,332-2)은,
    상기 스프링걸림부재(214,314)와 회전판(221,321)에 각각 걸림되도록 양측 단부에 형성된 제1걸림단부(232-1c,232-2c,332-1c,332-2c)와 제2걸림단부(232-1d,232-2d,332-1d,332-2d);
    상기 제2걸림단부(232-1d,232-2d,332-1d,332-2d)에 연결되어 코일 스프링 형상으로 권취된 권취부(232-1a,232-2a,332-1a,332-2a);
    상기 제1걸림단부(232-1c,232-2c,332-1c,332-2c)와 권취부(232-1a,232-2a,332-1a,332-2a) 사이를 연결하고, 상기 스프링걸림부재(214,314)의 걸림부가 내측에 삽입되어 상기 회전봉(213,313)의 회전을 흡수할 수 있는 길이를 가져 상기 권취부(232-1a,232-2a,332-1a,332-2a)의 압축을 방지하는 회전흡수부(232-1b,232-2b,332-1b,332-2b);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  23. 제1항에 있어서,
    상기 회전봉(313)의 요잉 방향 회전으로부터 독립되어 고정된 제1캠(341-1)과, 상기 제1캠(341-1)의 단부에 결합된 핀이 삽입되는 슬롯(342-1a)이 형성된 제1슬라이드부재(342-1)를 더 포함하고;
    상기 제1슬라이드 부재(342-1)의 일측에는 상기 제1회전각측정부(343-1)의 이동자가 일체로 결합되고;
    상기 회전봉(313)의 요잉 방향 회전시 상기 이동자의 직선 운동에 대응하는 상기 회전봉(313)의 요잉 방향 회전각도가 상기 제1회전각측정부(343-1)에서 측정되는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
  24. 제1항에 있어서,
    상기 회전봉(313)의 피칭 방향 회전에 따라 함께 회전하는 제2캠(341-2)과, 상기 제2캠(341-2)의 단부에 결합된 핀이 삽입되는 슬롯(342-2a)이 형성된 제2슬라이드부재(342-2)를 더 포함하고;
    상기 제2슬라이드 부재(342-2)의 일측에는 상기 제2회전각측정부(343-2)의 이동자가 일체로 결합되고;
    상기 회전봉(313)의 피칭 방향 회전시 상기 이동자의 직선 운동에 대응하는 상기 회전봉(313)의 피칭 방향 회전각도가 상기 제2회전각측정부(343-2)에서 측정되는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터의 조종간
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