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JP3086719U - Rotary drive - Google Patents

Rotary drive

Info

Publication number
JP3086719U
JP3086719U JP2001008172U JP2001008172U JP3086719U JP 3086719 U JP3086719 U JP 3086719U JP 2001008172 U JP2001008172 U JP 2001008172U JP 2001008172 U JP2001008172 U JP 2001008172U JP 3086719 U JP3086719 U JP 3086719U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
knob
shaft
rotation
axis
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2001008172U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ピー ヴァッサロ、スティーブン
ディー レヴィン、マイケル
エム マーティン、ケニス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Immersion Corp
Original Assignee
Immersion Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Immersion Corp filed Critical Immersion Corp
Priority to JP2001008172U priority Critical patent/JP3086719U/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3086719U publication Critical patent/JP3086719U/en
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  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 筐体及び複数の磁石を有する固定子と、前記
筐体内において回転軸回り回転可能であり且つ前記固定
子に対して該回転軸に沿って相対移動する回転子とを備
えた回転駆動装置を提供する。 【解決手段】装置は、回転軸53について回転自由度で
回転可能で、回転軸に沿って直線的に移動可能な、例え
ばノブ26のような、使用者の操作部を備える。操作部
と組み合わされる駆動装置は、軸周りでの回転自由度に
おいて、力を出力する。そして、そこでは、駆動装置
は、回転の軸と同軸のシャフト53を含んでいる。この
駆動装置のシャフト53は、操作部の直線的な動きに合
わせるために、回転軸に沿って直線的に移動させられ
る。回転センサーは、操作部の回転位置を検知し、セン
サーは、回転軸に沿って操作部の直線的な動きを検知す
る。
(57) [Summary] (Problem corrected) [PROBLEMS] To provide a stator having a housing and a plurality of magnets, rotatable around a rotation axis in the housing and relative to the stator along the rotation axis. Provided is a rotary drive device including a moving rotor. The apparatus includes a user operation unit, such as a knob, which is rotatable with a rotational degree of freedom about a rotation axis and is linearly movable along the rotation axis. The driving device combined with the operation unit outputs a force with a degree of freedom of rotation about the axis. And there, the drive includes a shaft 53 coaxial with the axis of rotation. The shaft 53 of this drive device is moved linearly along the axis of rotation to match the linear movement of the operating part. The rotation sensor detects a rotation position of the operation unit, and the sensor detects a linear movement of the operation unit along a rotation axis.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【背景と本考案】[Background and the present invention]

本考案は、回転駆動装置に関する。 The present invention relates to a rotary drive.

【0002】 制御ノブは、多くの異なった型の装置において、多様な異なった機能に対して 用いられる。 しばしば、回転制御ノブは、ボタンやスイッチ制御などの他の型の制御装置に 対しては適合しなかった使用者に対して、制御の度合いを提供する。 例えば、多くの使用者は、ステレオや他の音が出力される装置からの、音の出 力の音量を調整するのに、回転制御ノブを使用することを好む。 その理由は、このノブは、特にボタン制御に比べ、比較的容易に、細かくも又 大まかにも音量の調節をすることを可能にするからである。 回転ノブも直線(スライド)ノブも、例えば、キッチンや他の家内応用例、例 えばビデオの編集/巻き戻し装置や、遠隔操作、テレビジョン、コンピューター インターフェース制御装置など種々のものに用いられる。 装置に対して付加的な制御を可能とする、押し込んだり引き出したりする機能 を可能とする多くの型のノブもある。[0002] Control knobs are used in many different types of devices for a variety of different functions. Often, a rotary control knob provides a degree of control to a user who has not adapted to other types of controls, such as button and switch controls. For example, many users prefer to use the rotary control knob to adjust the volume of the sound output from a stereo or other sound output device. The reason for this is that it makes it possible to finely and roughly adjust the volume relatively easily, especially compared to button control. Both rotary and linear (slide) knobs are used in a variety of applications, such as kitchen and other home applications, such as video editing / rewinding devices, remote controls, televisions, and computer interface controls. There are also many types of knobs that allow push-in and pull-out functions that allow additional control over the device.

【0003】 幾つかの制御ノブは、力の(運動感覚の)フィードバックや接触感覚のフィー ドバックが備えられており、これらは合わせて、ここでは“触覚フィードバック ”と呼ぶ。 触覚フィードバック装置は、ノブを操作する使用者に対して、肉体的な感覚を 与える。 典型的には、モーターは、ノブに連結され、そしてマイクロプロセッサーのよ うな制御装置に接続される。 マイクロプロセッサーは、ノブの位置と方向の信号をノブセンサーから受け取 り、そして適切な力のフィードバック制御信号をモーターに送る。 そして、モーターは、力をノブに提供する。 このようにして、多様な制御可能な感覚が、例えば移動止めやバネの力のよう に、ノブ対して出力される。[0003] Some control knobs are provided with force (kinetic) feedback and tactile feedback, collectively referred to herein as "haptic feedback". The haptic feedback device gives the user operating the knob a physical sensation. Typically, the motor is connected to a knob and connected to a controller such as a microprocessor. The microprocessor receives knob position and direction signals from the knob sensor and sends appropriate force feedback control signals to the motor. The motor then provides power to the knob. In this way, a variety of controllable sensations are output to the knob, such as a detent or spring force.

【0004】 従来の技術の制御ノブについて生じる一つの問題は、ノブは、基本的な回転及 び/又は押し−引き動作に限られる点である。 これは、使用者の制御の選択を、選択の多様性を許さないような単純な装置に 限定する。 大半の機械的なノブは、極めて限定された感覚しか持たない。 言い換えると、それらは、インターフェースコンテキストによりながら、違い を感じる能力を有しない。 加えて、もし力のフィードバックがノブに提供されると、ノブの限定された制 御の機能性は、使用者が、望まれた機能に対しての更なる制御の提供するための 、力のフィードバックを十分に駆使することを制限する。 更に、よく知られた力のフィードバックに関するセンセーションの多くは、ノ ブから要求される選択機能の幾つかを取り扱うには不十分である。 そこでは、しばしば、機能や選択に対する複合的な制御が、限定的なノブの動 きと共に提供される。One problem that arises with prior art control knobs is that the knob is limited to basic rotation and / or push-pull operations. This limits the user's control choices to simple devices that do not allow for a variety of choices. Most mechanical knobs have a very limited feel. In other words, they do not have the ability to feel the difference, depending on the interface context. In addition, if force feedback is provided to the knob, the limited control functionality of the knob will provide the user with a force control to provide additional control over the desired function. Limit full use of feedback. Furthermore, many of the well-known sensations of force feedback are not enough to handle some of the selection functions required by the knob. There, often multiple controls over functions and selections are provided, with limited knob movement.

【0005】[0005]

【考案の要旨】[Summary of the invention]

本考案は、使用者が、多様な方法で装置の機能を制御することを可能とするよ うな、ノブ制御インターフェースを提供する。 ノブ制御装置の実施例は、ノブに対して追加的な自由度を与える機構を含んで いる。 The present invention provides a knob control interface that allows a user to control the functions of the device in a variety of ways. Embodiments of the knob control include a mechanism that provides additional degrees of freedom for the knob.

【0006】 より詳細には、一つの実施例において、本考案のノブ制御装置は、ノブを通じ て伸びる軸の周りで、回転自由度において、回転可能なノブを含んでいる。 このノブは、軸に対してほぼ垂直な横平面においても可動である。 機構は、横平面におけるノブの動きに、特別の横方向の動きを提供するもので ある。 この機構は、ゲート部分とプランジャー部分とを備えることができる。 プランジャー部分は、特別な横方向を提供するために、ゲート部分と連動する 。 又、この機構は、互いに横にスライド可能に連動された二つの滑動部を含んで おり、又、この機構は、横平面における動きを可能にする。 回転センサーは、回転自由度においてノブの位置を検知し、又横センサーは、 特に横方向においてノブの位置を検知する。 好ましくは、ゲート部分は複数の溝を備える。 そして、それぞれの溝は、予定された横方向の一つと一致している。 又、そこでは、プランジャー部分が溝の一つと連動している。 幾つかの実施例において、ゲートとプランジャー部分は、ノブを通じて伸びる 軸から離れたところに位置される。 そして、第二のゲートとプランジャー部分は、更なる安定性のために、軸の反 対側に位置される。 好ましい実施例においては、駆動装置はノブと組み合わせられ、そして軸周り での回転自由度に力を出力する。[0006] More specifically, in one embodiment, the knob control of the present invention includes a knob that is rotatable in rotational degrees of freedom about an axis extending through the knob. The knob is also movable in a transverse plane substantially perpendicular to the axis. The mechanism provides a special lateral movement to the movement of the knob in the lateral plane. The mechanism can include a gate portion and a plunger portion. The plunger section interlocks with the gate section to provide special lateral orientation. The mechanism also includes two sliders slidably interlocked with each other, and the mechanism allows movement in a horizontal plane. A rotation sensor detects the position of the knob in the rotational degree of freedom, and a lateral sensor detects the position of the knob, particularly in the lateral direction. Preferably, the gate portion comprises a plurality of grooves. Each groove coincides with one of the planned lateral directions. Also there, the plunger portion is interlocked with one of the grooves. In some embodiments, the gate and plunger portions are located away from an axis extending through the knob. The second gate and plunger section are then located on opposite sides of the shaft for additional stability. In a preferred embodiment, the drive is combined with a knob and outputs a force with a rotational degree of freedom about an axis.

【0007】 本考案の他の実施例は、新規の駆動装置や、そのようなものを備える装置を提 供する。 装置は、回転軸について回転自由度で回転可能で、回転軸に沿って直線的に移 動可能な、例えばノブのような、使用者の操作部を備える。 操作部と組み合わされる駆動装置は、軸周りでの回転自由度において、力を出 力する。 そして、そこでは、駆動装置は、回転の軸と同軸のシャフトを含んでいる。 この駆動装置のシャフトは、操作部の直線的な動きに合わせるために、回転軸 に沿って直線的に移動させられる。 回転センサーは、操作部の回転位置を検知し、センサーは、回転軸に沿って操 作部の直線的な動きを検知する。 駆動装置のシャフトは、回転子とシャフトが回転の軸に沿って直線的に同時に 動くことができるように、駆動装置の回転子と強固に組み合わされている。 そして、そこでは駆動装置の固定子が接地されている。[0007] Another embodiment of the present invention provides a novel drive and a device comprising such. The device comprises a user control, such as a knob, rotatable with a rotational degree of freedom about the axis of rotation and movable linearly along the axis of rotation. The driving device combined with the operation unit outputs a force with a rotational degree of freedom about the axis. And there, the drive includes a shaft coaxial with the axis of rotation. The shaft of the drive is moved linearly along the axis of rotation to match the linear movement of the operating part. The rotation sensor detects a rotation position of the operation unit, and the sensor detects a linear movement of the operation unit along a rotation axis. The drive shaft is tightly coupled with the drive rotor so that the rotor and the shaft can move linearly and simultaneously along the axis of rotation. And there, the stator of the drive is grounded.

【0008】 本考案の他の実施例においては、制御装置は、使用者によって操作されたり物 理的に接触される、例えばノブのような操作部を含んでいる。 そして、この操作部は、回転軸に沿って移動したり、回転軸の周りで回転する ことが可能である、 センサーは、操作部の回転を検知し、又、二つの連動したギアを備えるギアの 集まりを検知する。 ギアは、ノブからセンサーに回転動作を伝え、ノブが動かされたとき、連動さ れたギアは互いに連動しあう。 駆動装置は、ノブに回転の力を出力する装置の中に含まれうる。In another embodiment of the present invention, the control device includes an operation unit, such as a knob, which is operated or physically touched by a user. The operation unit can move along the rotation axis or rotate around the rotation axis. The sensor detects the rotation of the operation unit, and includes a gear having two interlocked gears. Detect a group of. The gears transmit rotational movement from the knob to the sensor, and when the knob is moved, the gears interlock with each other. The drive may be included in a device that outputs a rotational force to the knob.

【0009】 本考案は、使用者にとって、より優れた制御機能を有する制御インターフェー ス装置を提供する。 ノブの直線及び横方向の自由度は、使用者に、その手をノブ等の操作部から離 すことなく又極めて容易に、機能やセッティングやモードやオプションを選択す ることを可能とする。 力のフィードバックも又、使用者により優れた制御を与えるため、及びタッチ の感触を通じて、オプションやセレクションについて使用者に伝達するために、 操作部に加えられる。 駆動装置や伝達の革新は、操作部に、更なる自由度をもって動かされること、 及び、がたや摩擦が殆どないことを可能とする。 そして、このようにして、本考案の力のフィードバックの具体化を促進する。The present invention provides a control interface device having a better control function for a user. The linear and lateral degrees of freedom of the knob allow the user to select functions, settings, modes and options without leaving his hand from the knob or other controls. Force feedback is also added to the controls to give the user better control and to communicate to the user about options and selections through the feel of touch. Innovations in drives and transmissions make it possible for the controls to be moved with more degrees of freedom and with little backlash or friction. And in this way, the embodiment of the power feedback of the present invention is promoted.

【0010】 本考案のこれらの優れた点は、後述の考案の詳細の記述を読み、描かれた幾つ かの図を検討することによって、このような技術を習得した者に明らかとなる。[0010] These advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art by reading the following detailed description of the invention and examining several drawings drawn.

【0011】[0011]

【望ましい実施例の詳細な記述】 図1は、本考案の制御ノブを備える制御パネルである、電子装置に対する制御 パネル12の一例の透視図を示している。 この制御ノブは、装置の種々の機能を制御しようとする使用者によって操作 される。 記述された実施例において、この装置は種々の車のシステム対する制御装置で ある。 例えば、この装置に接続されたスピーカーからの音声出力機能、車に対する環 境機能(空調や、暖房、その他)、車の設備を調整したり動かしたりする機械的 な機能(鏡、座席、サンルーフ、その他)、車の中で用いられる視覚的機能(地 図の表示、車両の状況表示、メニューやリストの選択、ウエッブページの表示や ナビゲーション、その他)、車のセキュリティーや安全等のその他の機能。 例えば、この装置の共通の機能は、一つ又はそれ以上の媒体又は信号からの音 を再生することである。 例えば、カセットテープ、デジタルオーディオトランスミッション(DAT) テープ、コンパクトディスク(CD’s)、他の光ディスク、ラジオ、放送局や 無線ネットワークリンクから空気を通じて伝わる他の信号。 この装置は、車両からの情報や、車両の他のシステム等からの影響を表示する 能力を含みうる。FIG. 1 shows a perspective view of an example of a control panel 12 for an electronic device, which is a control panel with a control knob of the present invention. The control knob is operated by a user trying to control various functions of the device. In the described embodiment, the device is a controller for various vehicle systems. For example, audio output from speakers connected to this device, environmental functions for vehicles (air conditioning, heating, etc.), mechanical functions for adjusting and moving vehicle equipment (mirrors, seats, sunroofs, etc.) Other functions used in the car, such as visual functions (map display, vehicle status display, menu and list selection, web page display and navigation, etc.), and other functions such as car security and safety. For example, a common function of this device is to play sound from one or more media or signals. For example, cassette tapes, digital audio transmission (DAT) tapes, compact discs (CD's), other optical discs, radios, broadcast stations and other signals traveling over the air from wireless network links. This device may include the ability to display information from the vehicle and the effects from other systems of the vehicle, and the like.

【0012】 或いは、制御された装置は、他の電子装置やコンピューター装置の多様なもの となる。 例えば、この装置は、家庭機器になり得る。 例えば、テレビジョンセット、電子レンジや他の台所機器、洗い機、乾燥機、 ホームステレオコンポーネントやホームステレオシステム、ホームコンピュータ ー、パーソナルデジタルアシスタント、セルラーホン、テレビのセットトップボ ックス、ビデオゲームコンソール、あらゆる装置へのリモート制御、パーソナル コンピューターやコンソールゲームに対する制御装置やインターフェース、ホー ムオートメーションシステム(照明、ガレージドア、鍵、機器、その他)、電話 、コピー、模型の車のようなリモート制御される装置に対する制御装置、おもち ゃ、ビデオやフィルムの編集や再生システム、その他。 この装置は、物理的に制御パネル12に組み合わされる。 又は、このパネル12は、この装置から物理的に離され、ワイヤーやケーブル やワイヤレス送信機や受信機その他を通じて伝えられる信号を用いる装置と通じ うる。 この装置は、車、家、事務所、実験室、アーケード、病院、他の場面で使用さ れ得る。Alternatively, the controlled device can be a variety of other electronic or computer devices. For example, the device can be a home appliance. For example, television sets, microwaves and other kitchen appliances, washers, dryers, home stereo components and home stereo systems, home computers, personal digital assistants, cellular phones, television set-top boxes, video game consoles, Remote control of all devices, controls and interfaces for personal computers and console games, home automation systems (lights, garage doors, keys, equipment, etc.), remote controlled devices such as telephones, copiers, model cars Control devices, toys, video and film editing and playback systems, and more. This device is physically combined with the control panel 12. Alternatively, the panel 12 may be physically separated from the device and communicate with devices using signals carried through wires and cables, wireless transmitters and receivers, and the like. This device can be used in cars, homes, offices, laboratories, arcades, hospitals, and other settings.

【0013】 制御パネル12は、制御される装置の機能を操作するために、使用者によって アクセス可能である。 パネル12は、例えば、ダッシュボードの上や下等の車両の内装や、車のセン ターコンソールや、他の便利な場所に用いられる。 或いは、パネル12は、それ自身、例えばステレオユニット等の、制御される 装置の外部ハウジングの表面にもなり得る。The control panel 12 is accessible by a user to operate the functions of the device to be controlled. The panel 12 is used, for example, in a vehicle interior such as above and below a dashboard, a center console of a vehicle, and other convenient places. Alternatively, panel 12 may itself be the surface of the outer housing of the controlled device, for example, a stereo unit.

【0014】 ディスプレイ14は、制御された装置やシステムや及び/又は装置に接続され た他のシステムと関連している使用者に情報を与えるように、制御された装置及 び/又はパネル12に組み合わされている。 例えば、オプションやモード20は、装置のどの機能が今選択されているのか 、及びノブの操作を通じて調整されようとしているのかの示すために表示される 。 そのようなオプションは、“オーディオ、”“地図、”“インターネット、” 、“電話”、パワー、その他、及び、一つのモードの選択はサブモードのメニュ ーを導くこともできる。 例えば、現在のオーディオボリューム、オーディオバランス、ラジオチューナ ーのラジオ周波数、その他、等の他の情報22も表示されうる。 更に、装置の付加的な機能に関連する、あらゆる情報も表示されうる。 例えば、使用者が制御パネル12を操作することによって選択することができ るアイテムのリスト24等である。 幾つかの実施例では、地図や同様の図の表示は、使用者が、車両を操縦するこ とが可能なようにディスプレイ14に表示されうる。 他の実施例において、ディスプレイ14は、ホストコンピューターによって制 御される他のグラフィカルな環境や、グラフィカルユーザーインターフェースを 表示する、分離したモニターとなることもできる。 ディスプレイ14はあらゆる好ましい表示装置となり得る。 例えば、LEDディスプレイ、LCDディスプレイ、ガスプラズマディスプレ イ、CRT、他の装置。 幾つかの実施例において、ディスプレイ14は、使用者が、ディスプレイ14 の表面に表示されたイメージを直接“タッチ”することによって、それらの表示 や関連した設定や機能を選択することができるように、接触感応式の表面を備え ることができる。A display 14 may be provided on the controlled device and / or panel 12 to provide information to a user associated with the controlled device or system and / or other systems connected to the device. Are combined. For example, options and modes 20 are displayed to indicate which function of the device is currently selected and which is to be adjusted through manipulation of the knob. Such options are "Audio," "Map," "Internet," "Telephone," Power, etc., and the selection of one mode can also lead to a sub-mode menu. Other information 22, such as, for example, current audio volume, audio balance, radio frequency of the radio tuner, etc., may also be displayed. In addition, any information relating to additional functions of the device may be displayed. For example, it is a list 24 of items that can be selected by the user operating the control panel 12. In some embodiments, the display of a map or similar diagram may be displayed on the display 14 so that the user can steer the vehicle. In other embodiments, the display 14 can be another graphical environment controlled by a host computer or a separate monitor that displays a graphical user interface. Display 14 can be any preferred display device. For example, LED displays, LCD displays, gas plasma displays, CRTs, and other devices. In some embodiments, the display 14 allows the user to directly touch the images displayed on the surface of the display 14 to select their display and related settings and functions. And a touch-sensitive surface.

【0015】 制御ノブ26は、使用者が直接、機能を操作したり、装置をセッティングする ことを可能とする。 ノブ26は、記載した実施例において、使用者が携わることができる、おおよ そ円筒形のものである。 ノブ26は、替わりとして、多様な異なったものによっても実施され得る。 それらの中には、円錐形、球形、ダイヤル、立方体、棒、その他が含まれる。 又、ノブ26は、その表面に、多様な異なった構成のを備えることもできる。 それらの中には、凹凸、線や他のグリップ、や周辺の表面から伸びた突起や部 分が含まれる。 加えて、如何なる多様な異なったサイズのノブが提供され得る。 例えば、もし、大きな大きさの力がノブに出力されると、大きな直径の円筒型 のノブが、しばしば、使用者が装置に調和することをより容易にする。 記載した実施例において、ノブ26は、例えば、軸A、矢印28に示されるよ うに、ノブから延長する軸の周りで単一の回転自由度で、回転する。 使用者は、好ましくは、ノブ26の周辺表面30を握ったり触れたりして、そ れを望ましい量だけ回す。 力のフィードバックは、以下により詳細について記載するように、幾つかの実 施例において、この回転自由度において提供される。 マルチプルノブ26は、他の実施例においてパネル12の上に提供される。 そして、それぞれのノブは、異なる又は同様の制御機能を提供する。The control knob 26 allows the user to directly operate functions and set the device. Knob 26 is approximately cylindrical in the embodiment described and can be engaged by a user. Knob 26 may alternatively be implemented by a variety of different things. Among them are cones, spheres, dials, cubes, bars, etc. Knob 26 can also have a variety of different configurations on its surface. These include bumps, lines and other grips, and protrusions and parts extending from the surrounding surface. In addition, any of a variety of different sized knobs can be provided. For example, if a large amount of force is output to the knob, a large diameter cylindrical knob often makes it easier for the user to fit into the device. In the embodiment described, knob 26 rotates with a single rotational degree of freedom about an axis extending from the knob, for example, as shown by axis A, arrow 28. The user preferably grips or touches the peripheral surface 30 of the knob 26 and turns it by the desired amount. Force feedback is provided in this embodiment in this rotational degree of freedom, as described in more detail below. Multiple knobs 26 are provided on panel 12 in other embodiments. Each knob then provides a different or similar control function.

【0016】 更に、本考案の制御ノブ26は、使用者に対して付加的な制御機能を可能にす る。 このノブ26は、好ましくは、回転軸Aに対して、ほぼ垂直(直交)する面に おいて、一つ又はそれ以上の方向に、使用者によって動かされ得ることが好まし い。(“交軸方向”や“横方向”な動き) この横方向の動きは、矢印32によって示されている。 例えば、ノブ26は、示された4つの直交方向と、4つの対角方向に動かされ 得る。 又、他の実施例においては、例えば示された2方向のみその他、前記より少な い又は多い方向に動かされ得る。 一つの実施例では、ノブのそれぞれの横方向は、バネによって荷重されている 。 そして、それによって、ある一方向32に動かされ、そして、使用者が手を離 したり、ノブに十分な力を働かせることを止めたりすると、ノブはその中心の静 止位置に戻る。 他の実施例では、ノブはそのようなバネによるバイアスなく提供されるので、 ノブ26は、使用者が積極的に新しい位置にそれを動かす迄は、あらゆる位置に も留まり得る。Further, the control knob 26 of the present invention allows for additional control functions for the user. The knob 26 can be moved by the user in one or more directions, preferably in a plane substantially perpendicular (orthogonal) to the axis of rotation A. (“Intersecting” or “lateral” movement) This lateral movement is indicated by arrow 32. For example, knob 26 can be moved in the four orthogonal directions shown and in four diagonal directions. Also, in other embodiments, it may be moved, for example, in only the two directions shown, or in other, fewer or more directions. In one embodiment, each lateral direction of the knob is spring loaded. The knob is then moved in one direction 32 and when the user releases the hand or stops exerting sufficient force on the knob, the knob returns to its central rest position. In other embodiments, the knob is provided without such spring bias so that the knob 26 can remain in any position until the user actively moves it to a new position.

【0017】 このノブ26の横方向の動きは、使用者に、制御された装置の更なるセッティ ングや機能を選択することを可能とする。 幾つかの実施例では、ノブ26によってもたらされる更なる制御オプションは 、従来はボタンに割り当てられていた機能がノブ26に割り当てられるので、他 の多くのボタンやつまみが省かれ得る。 例えば、使用者は、ディスプレイ14上のカーソル34や他の視覚的なインジ ケーター(例えば、ポインター、セレクションボックス、矢印や、選択された文 字やイメージの高輝度表示)を、ディスプレイ上の望まし選択に移動させること ができる。This lateral movement of knob 26 allows the user to select additional settings and functions of the controlled device. In some embodiments, the additional control options provided by knob 26 may omit many other buttons and knobs, since functions previously assigned to buttons are now assigned to knob 26. For example, the user may want a cursor 34 or other visual indicator on the display 14 (eg, a pointer, selection box, arrow, or a high-brightness display of a selected character or image) on the display. Can be moved to selection.

【0018】 カーソルによる位置づけモードに加えて、ノブ26の横方向の動きは、セッテ ィングの値や強度を直接制御することが可能である。 例えば、ノブ26の左方向への動きは、もし、使用者が、継続的にノブ26を 左の方向に保持すると、予め定められた割合で、値が減少するとき、ラジオ局の 周波数値を減少させたり、音量レベルを調整することができる。 ノブ26の右方向への動きは、同様にして、値を増加させることができる。 他の例において、ひとたび、情報セッティングの一つが選択されると、サブメ ニューが表示されたり、そしてノブ26の方向32は、空気の温度、タイマー、 表示された地図の上のカーソル、その他を調整することができる。In addition to the cursor positioning mode, the lateral movement of the knob 26 can directly control the value and intensity of the setting. For example, a leftward movement of the knob 26 will cause the frequency value of the radio station to decrease at a predetermined rate if the user continuously holds the knob 26 in the leftward direction. You can decrease or adjust the volume level. Moving the knob 26 to the right can similarly increase the value. In another example, once one of the information settings is selected, a submenu is displayed and the direction 32 of the knob 26 adjusts the air temperature, timer, cursor on the displayed map, etc. can do.

【0019】 他の実施において、8つの方向のそれぞれは、サブメニューのカテゴリーに対 応したり、又、ノブの回転が選択されたメニューの中でオプションを選択するた めに用いられるときは、横方向のそれぞれは、新しいメニューを選択するための みに用いられる。 例えば、“オーディオ”、“地図”、“温度”、及び“セルラーホン”等のカ テゴリーは、車環境において提供されたり、横方向に割り当てられたりし得る。 一度ノブが一つの横方向に動かされると、サブ−メニューのカテゴリーが選択 され、そして、例えば、ノブは、カーソルをリストの中で動かしたり、機能を選 択したり、値を調節したり、その他のことをするために、回転され得る。 他の制御体系も、用いられ得る。 一つの実施例において、ノブは、中心位置から各々の8方向に、小さな距離だ け横方向に動きうる。 他の動きの距離は、他の実施例において実施され得る。In another implementation, each of the eight directions corresponds to a category of the submenu, and when turning the knob is used to select an option in the selected menu, Each of the horizontal directions is used only to select a new menu. For example, categories such as "audio", "map", "temperature", and "cellular phone" may be provided in a car environment or may be allocated horizontally. Once the knob is moved one horizontal direction, a sub-menu category is selected, and for example, the knob moves the cursor in a list, selects a function, adjusts a value, It can be rotated to do other things. Other control schemes may be used. In one embodiment, the knob may move laterally a small distance in each of the eight directions from the center position. Other movement distances may be implemented in other embodiments.

【0020】 異なったモードも実施され得る。 例えば、初期モードは、使用者に、ノブの方向32を用いながらカーソル34 を制御することを可能とする。 一度カーソルが望ましいセッティング、例えば音量セッティングに位置される と、使用者は、モードを、例えば値を調整するように、方向32がセッティング 自身を制御することが可能となるように変えることができる。 モードを変えるには、あらゆる望ましつまみが用いられ得る。 例えば、使用者は、モードを選択するためにノブ26を押すことができる(下 記)。 他の実施例において、使用者は、モードを切り替えるために別個のボタンを押 すことができるし、或いは、方向32の幾つか又は全てのが、モードを選択する ために用いられ得る。 例えば、下の方向は、使用者がボリュームを調整するためにノブを回すことが できるように、“ボリューム”モードに変えるようにしたり、上方向は、“ラジ オ周波数調整”モードに変更可能であったり、左方向は、“バランス”モード( ノブ26を回転させるてオーディオの出力に対するスピーカーステレオのバラン スを調整するため)に変えるようにする。[0020] Different modes can also be implemented. For example, the initial mode allows the user to control the cursor 34 while using the knob direction 32. Once the cursor is positioned at the desired setting, eg, the volume setting, the user can change the mode so that the direction 32 can control the setting itself, eg, to adjust a value. Any desired knob can be used to change modes. For example, the user can press knob 26 to select a mode (described below). In other embodiments, the user can press a separate button to switch modes, or some or all of the directions 32 can be used to select a mode. For example, the down direction can be changed to “volume” mode so that the user can turn the knob to adjust the volume, and the up direction can be changed to “radio frequency adjustment” mode. The left direction should be changed to a "balance" mode (to rotate the knob 26 to adjust the balance of the speaker stereo with respect to the audio output).

【0021】 加えて、制御ノブ26は、望ましくは、軸A(又は、軸Aとほぼ平行)に沿っ ての自由度において、押されたり(及び/又は引かれたり)され得る。 そして、この動きは、軸方向のスイッチやセンサーに伝達される。 これは、使用者に、彼又は彼女のグリップをノブから離す必要なく、機能やセ ッティングを選択する更なる方法を提供する。 例えば、望ましい一つの実施形態では、使用者は、ノブ26の交軸方向32又 は回転を用いて、ディスプレイ14上のカーソル34又はインジケーターを動か すことができる。 カーソルがディスプレイの望ましいセッティング又は領域に動かされていると きは、使用者は、望ましいセッティングを選択するためにノブ26を押すことが できる。 これは、マウスボタンがコンピューターのグラフィカルユーザーインターフェ ースの中のアイコンを選択するのとよく似ている。 又は、押したり引いたりする機能は、上述のモードを制御することに有益とな り得る。 なぜなら、使用者は、それがプッシュモードにある間に、単にノブを押したり 、ノブを回したりし、そして後に、他のモードを選択するためにノブを離したり 、元に戻すからである。 上述したモードはノブ26を押したり引いたりすることによって切り替えられ 得る。 ノブ26の押したり及び/又は引く機能は、バネの戻る偏向によってもたらさ れ得る。 そして、それによって、ノブは、使用者がノブを手放した後、その静止位置に 戻る。 かわりに、ノブは、使用者が積極的にノブを新しい位置におくまでは、押され た又は引かれた位置に留まるように実施され得る。In addition, control knob 26 can be pushed (and / or pulled), preferably in degrees of freedom along axis A (or substantially parallel to axis A). This movement is then transmitted to axial switches and sensors. This provides the user with an additional way to select functions and settings without having to release his or her grip from the knob. For example, in one preferred embodiment, the user can move the cursor 34 or indicator on the display 14 using the transverse direction 32 or rotation of the knob 26. When the cursor is moved to the desired setting or area of the display, the user can press knob 26 to select the desired setting. This is much like a mouse button selecting an icon in a computer's graphical user interface. Or, the ability to push and pull can be beneficial in controlling the modes described above. This is because the user simply pushes or turns the knob while it is in the push mode, and later releases or restores the knob to select another mode. The modes described above can be switched by pushing or pulling the knob 26. The pushing and / or pulling function of the knob 26 may be provided by the return deflection of the spring. The knob then returns to its rest position after the user releases the knob. Alternatively, the knob may be implemented to remain in a pushed or pulled position until the user actively places the knob in a new position.

【0022】 ノブ26は、好ましくは、少なくともノブの回転自由度において、力のフィー ドバックと共に提供される。 ここに記載された触覚を有するノブインターフェースの一つの完成型は、一つ の触覚ノブで、使用者が、直感的に幾つかのインターフェースモードを制御する ことを可能とする。 これは、使用者のインターフェースの状況にはっきりと応答するようにノブの 感度を調節することによって、使用者は、複雑なメニューやモードを通じて、よ り容易に操縦することができる。 例えば、他のモードは、ジョグシャトルのバネの中心感覚を有しうるのに対し て、幾つかのインターフェースモードは、回転止めの触覚感覚を有し得る。 触覚と比喩されるものと同様のものを提供することによって、この多様なフィ ードバックは、はっきりとした、上等な使用者の経験をもたらす。 この駆動装置は、望ましくは、駆動装置を駆動するパワーエレクトロニクスや アンプの、電圧や電流を考慮しながら、最大のトルクを提供できるように設計さ れる。The knob 26 is preferably provided with force feedback, at least in the rotational degree of rotation of the knob. One completed version of the tactile knob interface described herein allows a user to intuitively control several interface modes with a single tactile knob. This allows the user to more easily navigate through complex menus and modes by adjusting the sensitivity of the knobs to clearly respond to the situation of the user's interface. For example, other interfaces may have a tactile sensation of a detent, while other modes may have a jog shuttle spring center sensation. By providing what is analogous to tactile sensation, this diverse feedback results in a distinct, superior user experience. The drive is desirably designed to provide maximum torque, taking into account the voltage and current of the power electronics and amplifier driving the drive.

【0023】 更なる制御ボタン(示されず)や他の制御装置は、又、使用者が装置の異なっ た機能やセッティングを選択することができるように設けられ得る。 例えば、それは、ダイヤル、ノブ、直線スライドノブ、ハットスイッチ、その 他を備える。 そのような更なる制御は、制御ノブ26と共に、更なる選択及び調節機能を提 供するために用いられる。Additional control buttons (not shown) and other controls may also be provided to allow a user to select different functions and settings of the device. For example, it comprises dials, knobs, linear slide knobs, hat switches, etc. Such additional controls, along with control knob 26, are used to provide additional selection and adjustment functions.

【0024】 本考案の一つの実施例は、音声認識やコマンド機能と共に、ここに記載された 感触ノブの実施のあらゆるものを提供する。 音声認識/翻訳ソフトウエアー/ファームウエアーは、その技術分野において 技術を有するものにはよく知られているように、装置やインターフェースの一つ 又はそれ以上のプロセッサー上で走ることができる。 機能の幾つかの型は、声と触覚によって高められた感覚との組合せと共に制御 することに非常に相性が良い。 例えば、オーディオモード、温度制御モード、その他などのモードは、声によ って選択されることができる。 そして、しかしながら、使用者は、例えば、ラジオのボリューム、温度のセッ ティングその他の機能の値を調節するために、触覚ノブを用いることができる。 この実施例は、幾つかの選択や調節は、声でなすことがより容易で、それに対 し、他のものは 手動の制御を用いてなすことが、一般的にはより容易であることを表す。 加えて、このような実施例は、使用者の注意が、運転などの他の仕事から移行 することを最小限にしながら、装置に対する制御を最大限とすることができる。One embodiment of the present invention provides all of the tactile knob implementations described herein, along with voice recognition and command functions. Speech recognition / translation software / firmware can run on one or more processors of devices and interfaces, as is well known to those skilled in the art. Some types of functions are very compatible with controlling with a combination of voice and tactile augmentation. For example, modes such as audio mode, temperature control mode, etc. can be selected by voice. And, however, the user can use the tactile knob to adjust the value of, for example, the volume of the radio, temperature settings and other functions. This embodiment shows that some selections and adjustments are easier to make by voice, while others are generally easier to make using manual controls. Represent. In addition, such embodiments can maximize control over the device, while minimizing user attention shifting from other tasks, such as driving.

【0025】 このノブに用いられるセンサーは、二つの基本的な目的を有する。 位置と方向の情報(そして、幾つかの実施例において、速度及び/又は加速情 報)を、真実に近い触覚の影響(位置に基礎をおく影響に対して)を生み出すた めに、ローカルやホストのプロセッサーに伝達すること、 ノブの位置情報を、ホストによる実施がなされている環境で、選択や操作に関す るホストコンピューターやプロセッサーに伝達することである。 触覚の影響は、高い解像力を有するセンサー、例えば全回転あたり少なくとも 1000カウント、が用いられるときに最高の性能を発揮する。 なぜなら、ノブは、好ましくは、回転動作の無限の幅を有する継続的な回転装 置であることが好ましいので、継続的なターンのポテンショメーターよりむしろ エンコーダーが、最大値と最小値との間の移動におけるエンコーダーの正確さや 誤りの低さから、望ましい。 他の型のセンサーも、もちろん、他の実施例において用いられ得る。 それらには、磁気センサー、アナログポテンショメーター、その他が含まれる 。 幾つかの実施例においては、図2を参照し、下記に記載したように、例えば、 ベルトドライブ、キャプスタンドライブその他のように、高い増幅トランスミッ ションがより優れた分解能を提供するために用いられることができる。The sensor used for this knob has two basic purposes. Position and orientation information (and, in some embodiments, velocity and / or acceleration information) can be converted to local and / or local information to produce near-real haptic effects (as opposed to position-based effects). To transmit the knob position information to the host computer or processor for selection and operation in the environment where it is being performed by the host. Tactile effects perform best when high resolution sensors are used, eg, at least 1000 counts per full revolution. Because the knob is preferably a continuous rotating device, preferably with an infinite width of rotational movement, the encoder, rather than the potentiometer of a continuous turn, allows the movement between the maximum and minimum values. This is desirable because of the accuracy of the encoder and the low error rate. Other types of sensors may, of course, be used in other embodiments. These include magnetic sensors, analog potentiometers, and others. In some embodiments, with reference to FIG. 2 and described below, high amplification transmissions are used to provide better resolution, for example, belt drives, capstan drives, and the like. be able to.

【0026】 例えば、スプリング力、ダンピング力、バリアー力、振動、戻り止め、引力そ の他の、力の影響や感覚の多くの異なった型が、ここに記載されたノブの機構を 用いる使用者に対して、出力され得る。For example, spring force, damping force, barrier force, vibration, detent, gravitational force, and many other types of force effects and sensations may occur when a user uses the knob mechanism described herein. Can be output.

【0027】[0027]

【ノブの機構の実施】[Implementation of knob mechanism]

幾つかのノブの機構の具体例は、下に記載される。 下記の実施例は、本考案の唯一の実施例ではないことは、注意されるべきであ る。 例えば、幾つかの実施例は、ノブ26の交軸方向の動きのみを含み、押したり 及び/又は引く機能や力のフィードバック機能は含んでいない。 しかし、他の実施例は、交軸方向のノブの動きと合わせて力のフィードバック のみを含んだり、押したり及び/又は引く機能と合わせて力のフィードバックの みを含んだりし得る。 Specific examples of some knob mechanisms are described below. It should be noted that the following embodiments are not the only embodiments of the present invention. For example, some embodiments include only transverse movement of knob 26, and do not include push and / or pull functions or force feedback functions. However, other embodiments may include only force feedback in conjunction with the movement of the knob in the transverse direction, or only force feedback in conjunction with the push and / or pull functions.

【0028】 図2は、使用者にとって触覚フィードバックをも与える本考案の制御ノブ26 の機構の最初の実施例50の、遠近法による解体図である。 具体例50は増大したトルクに対して、ベルト伝達を用いている。 例えば、4対1の同期性のベルト伝達が、一つの実施された実施例において、 実施されている。 これは、スティッフ エンド−ストップ 効果を伴った効果を生じることに対 して有効である。FIG. 2 is a perspective exploded view of a first embodiment 50 of the mechanism of the control knob 26 of the present invention that also provides tactile feedback to the user. Example 50 uses belt transmission for increased torque. For example, a four-to-one synchronous belt transmission is implemented in one implemented embodiment. This is effective for producing an effect with a stiff end-stop effect.

【0029】 制御ノブ26は、スイッチプレート52、トップケース54、トップシリンダ ー56、トップクラッチ58、ミッドクラッチ60を通じて伸びる垂直方向のシ ャフトや軸53を動かす。 パラレルミスアライメントクラッチは、トップクラッチ58、ミッドクラッチ 60、ボトムクラッチ62からなり、ノブ26が横向きに動かされ得る間、ノブ の機構の駆動装置と埋め込まれた部分が固定されていることを可能とする。 垂直シャフト53は、その一端はスイッチプレート52と、又他の端はトップ クラッチ58と強く組み合わされており、そして、シャフトは、ノブの直線的な 軸の動きに対するガイドとして機能する。 ノブ26の孔部は、スイッチプレート52からでた凸部に合致し、そして、ノ ブがプレート52にトルクを提供することを可能とし、しかし、ノブがプレート 52に関して軸方向に動くことを可能とする。 ミッドクラッチ60は、トップクラッチ58の鍵63と合致する溝61を含ん でおり、そしてノブが一つの横方向の自由度(二方向)において動かされること を可能とする。 同様に、ミッドクラッチ60は、ボトムクラッチ62上に提供された鍵67と 合致する最初の溝から、90°の位置におかれた二つの異なった溝65を含み、 そして、ノブが他の横方向の自由度に動かされることを可能としている。 ノブ26によって提供される横方向の自由度は、“真の”横方向の自由度であ る。 すなわち、ノブは、直線的に横向きにスライドし、そして、ノブを回転するよ うに軸の上におくことによって、横向きの動きに近づかない。 そのような真の横方向の動きは、横方向の比較的長い距離がもたらされたとき 、良い感触となる傾向がある。The control knob 26 moves a vertical shaft or shaft 53 extending through the switch plate 52, top case 54, top cylinder 56, top clutch 58, and mid clutch 60. The parallel misalignment clutch comprises a top clutch 58, a mid clutch 60, and a bottom clutch 62, allowing the drive and embedded portion of the knob mechanism to be fixed while the knob 26 can be moved sideways. I do. The vertical shaft 53 is tightly coupled at one end to the switch plate 52 and at the other end to the top clutch 58, and the shaft serves as a guide for linear axis movement of the knob. The hole in the knob 26 matches the protrusion from the switch plate 52 and allows the knob to provide torque to the plate 52, but allows the knob to move axially with respect to the plate 52. And The mid clutch 60 includes a groove 61 that matches the key 63 of the top clutch 58, and allows the knob to be moved in one lateral degree of freedom (two directions). Similarly, the mid clutch 60 includes two different grooves 65 located 90 ° from the first groove matching the key 67 provided on the bottom clutch 62, and the knob is connected to the other side. It is possible to be moved with freedom of direction. The lateral degrees of freedom provided by knob 26 are "true" lateral degrees of freedom. That is, the knob slides sideways in a straight line and does not approach sideways movement by placing the knob on a shaft to rotate. Such true lateral movement tends to feel good when a relatively long lateral distance is provided.

【0030】 丸いポーションやプランジャー(示されず)は、図3bに参照され下に記載さ れたゲートやプランジャーと同様に、ノブ26から下に伸びた垂直シャフトの端 に備えられ、そして、ノブを望ましい8つの横向きの方向に制約する多くの溝を 有し、回転軸に中心がおかれたゲート64に接続している。 他の実施例において、ゲートは、ノブの許された横向きの方向の異なった数に ために、溝の数が少ないものや多いいものを含みうる。 部品、26、52、56、58、60、62は、(ノブ26のように)これら の部品の何れか一つでも回転させられた際、全てのこれらの部品が一致して回転 させられるように、これらの部品のうちの少なくとも他の一つを組み合わされた り接続されたりする。 センサー(示されず)も又、好ましくは、横向きの方向のノブの動きを検知す るために含められる。 そのような横向きのセンサーは、例えば、光センサー、ホールエフェクトセン サー、接触スイッチ、スティック制御装置スイッチその他、動きを検知するため に用いられる標準的なセンサーのうちいずれのものでも良い。 例えば、横向きのセンサーは、90°離してトップスライダー56の周辺の近 くに位置された接触スイッチになり得る。 そして、スライダー56が、ノブと共に横向きに動かされたとき、接触スイッ チの一つ又は二つはノブの経路において閉じられる。A round potion or plunger (not shown) is provided at the end of the vertical shaft extending down from knob 26, similar to the gate and plunger described below with reference to FIG. It has a number of grooves that constrain the knob in the desired eight lateral directions and connects to a gate 64 centered on the axis of rotation. In other embodiments, the gate may include fewer or more grooves due to the different numbers of allowed lateral directions of the knob. The components 26, 52, 56, 58, 60, 62 are such that when any one of these components is rotated (such as knob 26), all these components are rotated in unison. Then, at least one of these components is combined or connected. A sensor (not shown) is also preferably included to detect movement of the knob in the lateral direction. Such a lateral sensor may be, for example, a light sensor, a hall effect sensor, a contact switch, a stick control switch, or any of the standard sensors used to detect movement. For example, a sideways sensor could be a contact switch located 90 ° away near the perimeter of the top slider 56. Then, when slider 56 is moved sideways with the knob, one or two of the contact switches are closed in the path of the knob.

【0031】 ドライブプリー66は、ベルト68によってボトムクラッチ62に接続されて いる。 そして、ドライブプリーは、例えばDCモーター、ムービング磁石駆動装置、 ボイスコイル、パッシブブレーキ、他の型の駆動装置のような、備えられた駆動 装置70のドライブシャフトに組み合わされる。 駆動装置70は、このようにして、ドライブプリー66回転させる(又は、も し駆動装置70が壊れていると、回転を阻害する原因となる)。 そして、ドライブプリー66は、ボトムクラッチ62とノブ26とを回転させ る。 エンコーダーディスク72は、ドライブプリー66に組み合わされ、そして、 ドライブプリー66と共に同時に回転する。 エンコーダーディスク72は、ホイールのマークや溝が通過することを検知す ることによって、マイクロプロセッサー又はその他の制御装置で、ノブの回移動 置の決定が可能となるように、エンコーダー光センサー74の内側で回転させら れるエッジを含んでいる。 ボトムケース76は、駆動装置70とドライブプリー66との間に位置される ことができ、そこでは、ボトムケース76は、他の部品の大半を覆うハウジング を形成するべくトップケース54に取り付けられる。The drive pulley 66 is connected to the bottom clutch 62 by a belt 68. The drive pulley is then combined with the drive shaft of a provided drive 70, such as a DC motor, moving magnet drive, voice coil, passive brake, or other type of drive. The driving device 70 rotates the drive pulley 66 in this manner (or, if the driving device 70 is broken, the rotation will be hindered). Then, the drive pulley 66 rotates the bottom clutch 62 and the knob 26. The encoder disk 72 is combined with the drive pulley 66 and rotates with the drive pulley 66 simultaneously. The encoder disk 72 is located inside the encoder light sensor 74 so that the microprocessor or other control device can determine the turning position of the knob by detecting the passage of a wheel mark or groove. Includes edges that are rotated in A bottom case 76 can be located between the drive 70 and the drive pulley 66, where the bottom case 76 is attached to the top case 54 to form a housing that covers most of the other components.

【0032】 ノブ26は、例えばノブが、示されたように、凸部を伴ったスイッチプレート と、組み合わされるように、スイッチプレート52と関連して軸方向に直線的に 動かされ得る。 コンタクトスイッチ(示されず)は、いつノブ26がプレート52に対して押 されたかを検知するために、スイッチプレート52の上に位置され得る。 メカニカルスイッチの本来のバネは、使用者からの力が何ら与えられていない とき、ノブを“上”の位置に保つことができるように、ノブにバネの戻り力を提 供することができる。 センサー及び/又は付加的なバネのその他の型も又、使用され得る。The knob 26 may be moved linearly in the axial direction relative to the switch plate 52, for example, such that the knob is mated with a switch plate with protrusions, as shown. A contact switch (not shown) may be located on switch plate 52 to detect when knob 26 has been pressed against plate 52. The original spring of the mechanical switch can provide the knob with the spring return force so that the knob can be held in the "up" position when no force is applied by the user. Other types of sensors and / or additional springs may also be used.

【0033】 機構50の他の利点は、ノブ26に関連してエンコーダー72と74の位置で ある。 このベルトドライブ伝達は、ノブの回転を増幅し、エンコーダーの分解能を増 加させるのに役立つ。 例えば、ノブ26の1回転は、エンコーダーホイール72の数回転を提供する 。 伝達の他の型は、分解能や力の出力を増幅させるために、他の実施例において 用いられる。 例えば、キャプスタンケーブルドライブ、ギア、フリクション、オーリング又 はタイムベルトドライブが用いられ得る。Another advantage of mechanism 50 is the position of encoders 72 and 74 relative to knob 26. This belt drive transmission amplifies the knob rotation and helps to increase the resolution of the encoder. For example, one revolution of knob 26 provides several revolutions of encoder wheel 72. Other forms of transmission are used in other embodiments to amplify the resolution or force output. For example, a capstan cable drive, gear, friction, O-ring or time belt drive may be used.

【0034】 実施例50の他の優位な点は、高いホールディングトルク、非常に拡張性のあ るメカニカルデザイン、伝達の増幅の使用のための小さく/高価でない駆動装置 、ドライブ伝達の増幅のための改良されたエンコーダーを備える。 これらは、幾つかの欠点も有している。 例えば、機構は、その機構を収納するために、ハウジングに顕著な深さを必要 とすること、ベルト伝達において本来的に摩擦があるてん、ドライブ伝達は、装 置の複雑さを増大させるてん、そして、動く部品のより多い接合は、結果として 装置内により大きなバックラッシュを生じるてんである。 更に、この実施例は、他の実施例としてここに記載されたアキシアルムービン グモーターシャフトには適さない。Other advantages of embodiment 50 include high holding torque, very scalable mechanical design, small / inexpensive drive for use in transmission amplification, and drive amplification for drive transmission. With an improved encoder. They also have some disadvantages. For example, mechanisms require significant housing depth to accommodate the mechanism, inherent friction in belt transmission, and drive transmission increases equipment complexity. And joining more moving parts results in greater backlash in the equipment. Furthermore, this embodiment is not suitable for the axial moving motor shaft described here as another embodiment.

【0035】 他の替わりの実施例においては、ノブ26の交軸方向又は横方向の動きの一つ 又はそれ以上が駆動され得る。 例えば、直線的な又は回転的な駆動装置は、交軸方向における回転自由度、一 つ又は両方の方向(ノブの真ん中の位置に向かって、及び真ん中の位置から離れ て)において力を出力するために提供される。 例えば、一つ又はそれ以上の磁気駆動装置又はソレノイドは、これらの交軸方 向における力を提供するために用いられ得る。 同様に、他の実施例において、軸Aに沿って、ノブ26の引いたり及び/又は 押す動きは、駆動される。 例えば、ジョルト力が、使用者がノブを押すことによって軸Aに沿っての直線 自由度においてノブに対して出力される。 又、バネ部64によって提供されるバネの戻る力は、マイクロプロセッサーに よって制御される駆動装置を用いることによってかわりに出力され得る。In another alternative embodiment, one or more of the transverse or lateral movements of knob 26 may be driven. For example, a linear or rotary drive may output a force in one or both directions (towards and away from the middle position of the knob) in rotational degrees of freedom in the transverse direction. Provided for. For example, one or more magnetic drives or solenoids can be used to provide forces in these transverse directions. Similarly, in other embodiments, the pulling and / or pushing movement of knob 26 along axis A is driven. For example, Jolt force is output to the knob in a linear degree of freedom along axis A by the user pressing the knob. Also, the spring return force provided by spring portion 64 may be output instead by using a drive controlled by a microprocessor.

【0036】 図3aは、ノブ26に対する機構の第二の実施形態80の分解された遠近図で ある。 機構80は、低減された摩擦と高い忠実性のために、ダイレクトドライブモー ターを実施している。 この設計は、図2の実施例50とは異なり、伝達やクラッチの部品は有してお らず、又、それによって、バックラッシュと摩擦の両者の影響を取り除くことが できる。 しかしながら、これは、一般的に、図2の実施例に比べて、低いトルクの出力 及び感覚の分解能の結果をもたらす。 この設計の減少されたトルクの出力は、高いレベルの電流の短い持続性が、よ り望ましくなることを許す電流制御アルゴリズムの使用を可能とする。FIG. 3 a is an exploded perspective view of a second embodiment 80 of the mechanism for the knob 26. Mechanism 80 implements a direct drive motor for reduced friction and high fidelity. This design differs from the embodiment 50 of FIG. 2 in that it has no transmission or clutch components, and thereby eliminates the effects of both backlash and friction. However, this generally results in lower torque output and sensory resolution as compared to the embodiment of FIG. The reduced torque output of this design allows the use of current control algorithms that allow shorter duration of high levels of current to be more desirable.

【0037】 使用者によって触れられるノブ26は、ノブプリー82に直接組み合わせられ 、そしてノブプリー82は、次に、図2の駆動装置70と同様に、駆動装置84 のローティングシャフト86に直接組み合わせられる。 セレクトスイッチ88は、ノブプリー82とモーター84との間に提供される スイッチブラケット90の中に提供される。 このセレクトスイッチ88は、いつノブが押されたかを制御された装置が検知 することができるように、使用者がノブを押し、そしてノブを回転軸に沿って直 線的にノブを動かしたときに、プリー82によって接続される。 セレクトスイッチの一つの例は、図7の参照の下より詳細において記述される 。 ノブの軸方向のバネの中心かの力は、好ましくはセレクトスイッチ88によっ て提供される。The knob 26 that is touched by the user is directly coupled to the knob pulley 82, and the knob pulley 82 is then directly coupled to the loading shaft 86 of the drive 84, similar to the drive 70 of FIG. Select switch 88 is provided in a switch bracket 90 provided between knob pulley 82 and motor 84. This select switch 88 is used when the user presses the knob and moves the knob linearly along the axis of rotation so that the controlled device can detect when the knob is pressed. Are connected by pulley 82. One example of a select switch is described in more detail below with reference to FIG. The force at the center of the knob's axial spring is preferably provided by a select switch 88.

【0038】 エンコーダードライブベルト92は、ノブプリーに組み合わせられ、エンコー ダープリーディスク94を動かす。 そして、エンコーダープリーディスク94は、接地されたエンコダープリント 集積版(PCB)アッセンブリー96のディテクターとエミッターとの間で回転 する。 トップスライダー98は、駆動装置84の筐体の周りに位置させられ、下側に 接してゲート100を備える。 そして、ゲート100は、プランジャー102に組み合わされる。 ゲート100とプランジャー102は、図3を参照しつつ記述されている。 プランジャー102は、好ましくは、ボトムケース104の開口部において、 バネ荷重をかけられ、そして、ボタンスライダー106は、ボトムケース104 とトップスライダー98との間に位置される。 ボトムスライダーとトップスライダー98は、ノブ26と駆動装置84とが共 に8つの横方向(ノブの回転軸に垂直)に動かされるように、互いに関連しなが ら交軸方向にスライドする。 スロット101とスライダーの部品の中及びボトムケース104の中のキー1 03はこの軸方向の動きを可能とし、そこでは、スロットとキーは交軸方向の動 きが可能である。 プランジャー102とゲート100の相互作用は、下に詳細が記述されるよう に、又望ましい横向きの方向にノブを規制する。An encoder drive belt 92 is associated with the knob pulley and moves an encoder pulley disk 94. The encoder pre-disk 94 then rotates between the detector and emitter of the grounded encoder print integrated plate (PCB) assembly 96. The top slider 98 is located around the housing of the driving device 84 and includes a gate 100 in contact with the lower side. Then, the gate 100 is combined with the plunger 102. Gate 100 and plunger 102 have been described with reference to FIG. The plunger 102 is preferably spring loaded at the opening in the bottom case 104 and the button slider 106 is located between the bottom case 104 and the top slider 98. The bottom and top sliders 98 slide transversely relative to each other such that the knob 26 and the drive 84 are moved together in eight lateral directions (perpendicular to the knob's axis of rotation). The keys 103 in the slot 101 and slider components and in the bottom case 104 allow this axial movement, where the slots and keys are capable of transverse movement. The interaction of plunger 102 with gate 100 regulates the knob as described in detail below and in the desired lateral direction.

【0039】 プランジャー102とゲート100は、図2の実施例50におけるゲートとプ ランジャーとは異なり、機構の回転の中心軸からずれたところにある。 幾つかの実施例では、これらの部品の離れた性質は、ゲートの中心付近で、ノ ブの幾つかの回転を持ち込む。 そのような実施例でおいて、第二のゲート(示されず)とバネで荷重されたプ ランジャー105は、機構により大きな安定性とより少ない遊びと振動とを提供 するために、現存するゲートとプランジャーに対して、スライダー98と106 の反対側に提供されることが望ましい。 望ましい実施例において、ゲートの中でただ一つが、ガイド目的のための溝を 含み、他のゲートは、なだらか、窪んだ、円錐に形作られた下辺を有している。The plunger 102 and the gate 100 are different from the gate and the plunger in the embodiment 50 of FIG. In some embodiments, the remote nature of these components introduces some rotation of the knob near the center of the gate. In such an embodiment, the second gate (not shown) and the spring loaded plunger 105 may be connected to the existing gate to provide greater stability and less play and vibration to the mechanism. Preferably, it is provided on the opposite side of sliders 98 and 106 relative to the plunger. In a preferred embodiment, only one of the gates includes a groove for guiding purposes, and the other gate has a smooth, concave, conically shaped lower side.

【0040】 トップケース108は、ノブ26の下側に位置させられ、そして機構の大半を 覆う筐体を提供するためにボトムケース104に組み合わされうる。 好ましい実施例において、トップスライダー98は、突き出た部品109の丸 い表面を備える。 そこでは、丸い表面はノブ機構の横方向スライドの動きに対しての安定性を提 供するために、トップケース108の下面に接触している。The top case 108 is located below the knob 26 and can be combined with the bottom case 104 to provide a housing that covers most of the mechanism. In a preferred embodiment, the top slider 98 comprises a round surface of the protruding part 109. There, the rounded surface contacts the underside of the top case 108 to provide stability against the lateral sliding movement of the knob mechanism.

【0041】 メインのPCBアッセンブリー110は、回路や、機構80に対して必要な他 の電子部品を保持するために用いられる。 加えて、8つの横向きの方向において、ノブの動きを検知するための横向きの センサーは、小さな棒状の制御装置112の形をとる。 制御装置112は、接地されたPCBアッセンブリーと組み合わされるベース と、トップスライダー98の受け手の中に伸びる棒状部を備える。 トップスライダー98が8つの横向きの方向に動くにつれ、制御装置112の 棒状部は、対応した方向に動き、制御装置112の中のセンサーはこの動きを検 知する。 他の実施例において、センサーの他の型は、横向きのセンサーとして用いられ る。 例えば、光ビームセンサー、接触スイッチ又はセンサー、ホール効果センサー 、光エンコーダーその他がある。The main PCB assembly 110 is used to hold circuits and other electronic components needed for the mechanism 80. In addition, the lateral sensors for detecting knob movement in the eight lateral directions take the form of small rod-like controls 112. The controller 112 includes a base associated with a grounded PCB assembly and a bar that extends into the receiver of the top slider 98. As the top slider 98 moves in the eight lateral directions, the bars of the controller 112 move in corresponding directions, and sensors in the controller 112 detect this movement. In other embodiments, other types of sensors are used as sideways sensors. For example, light beam sensors, contact switches or sensors, Hall effect sensors, optical encoders and the like.

【0042】 実施例80の優位な点は、低い摩擦を含み、これは、力とノブのスムースな感 覚をもたらす。 そして、これは、駆動装置84が、何らのドライブ伝達なくして直接にノブを ドライブすることによる。 加えて、高い検知分解能は、ノブの一回転が、エンコーダーホイール94の数 回転にあたる、エンコーダーと共に用いられるベルトドライブ伝達(ベルト92 を備える)によることが見いだされている。 機構も、図2の実施例より単純であり、又筐体の中により少ない場所しか要求 しない。 そして、それは、車や他の乗り物でのアームレストコンソールのように、場所 の限られた位置においては優位な点となる。 更に、実施例80は、図6を参照し述べられる、軸が動くシャフトモーター考 案と共に直接用いられる。 欠点は、より少ないホールディングトルクにあり、装置は、モーターの温度を モニターするために、より洗練された(及びそれ故高価な)エレクトロニクスを 必要とする。Advantages of Example 80 include low friction, which results in a smooth feel of force and knob. And this is because the drive 84 drives the knob directly without any drive transmission. In addition, high detection resolution has been found to be due to the belt drive transmission (with belt 92) used with the encoder, where one revolution of the knob corresponds to several revolutions of the encoder wheel 94. The mechanism is also simpler than the embodiment of FIG. 2 and requires less space in the housing. And it is an advantage in confined areas, such as an armrest console in a car or other vehicle. Further, the embodiment 80 can be used directly with the shaft-moving shaft motor design described with reference to FIG. The disadvantage lies in less holding torque, and the device requires more sophisticated (and therefore expensive) electronics to monitor the motor temperature.

【0043】 図3bは、図3aの実施例のゲート100とプランジャー102を描いている 。 ゲート100は、下側にくぼみと、下側にあけられ、ゲートの下側の中心から 放射状に広げられた多数の溝120とを備える。 ゲート100は、プランジャー102のチップ124が、溝によって接触され るように配列されている。 すなわち、溝の一つ又は溝の間のセンターカップ112の中に押し込まれる。 溝120は、ノブ26の横方向への移動に対して望ましい方向に提供されてい る。 このようにして、もし8つの方向が望まれるのであれば、望まれる方向の中で 8つの異なった溝が提供される。 プランジャー102は、好ましくは、常にプランジャー102とゲート溝12 0との間の好ましい接触を提供し、又ゲートのガイド機能をより良く可能とする べく、ばね荷重される。FIG. 3b depicts the gate 100 and plunger 102 of the embodiment of FIG. 3a. The gate 100 has a recess on the lower side and a number of grooves 120 drilled on the lower side and radiating from the center of the lower side of the gate. The gates 100 are arranged such that the tips 124 of the plungers 102 are contacted by the grooves. That is, it is pushed into the center cup 112 between one of the grooves or between the grooves. Groove 120 is provided in the desired direction for lateral movement of knob 26. In this way, if eight directions are desired, eight different grooves are provided in the desired direction. The plunger 102 is preferably spring-loaded to always provide a favorable contact between the plunger 102 and the gate groove 120 and to allow for a better guiding function of the gate.

【0044】 実施において、使用者がノブ26を横方向に動かしたとき、ゲート100は、 ノブ26と駆動装置84と共に動く。 備えられたプランジャー102は、溝120の中でゲート100に噛み合わさ れ、プランジャー102が8つの溝120のうちの一つに留まるように、ゲート 100が動かされるように力を加える。 このようにして、ゲートは、8つの望まれる方向の中の一つの方向のみに動か され得る。 そして、次には、ノブ26に、それらの8つの横方向の中で一の方向に動かさ れるように力を加える。In practice, when the user moves knob 26 laterally, gate 100 moves with knob 26 and drive 84. The provided plunger 102 is engaged with the gate 100 in the groove 120 and applies a force to move the gate 100 such that the plunger 102 remains in one of the eight grooves 120. In this way, the gate can be moved in only one of the eight desired directions. Then, in turn, force is applied to knob 26 so that it is moved in one of the eight lateral directions.

【0045】 実施例80の他の実施例130は、図3cに示される。 そして、これは、ノブ機構に対する異なった検知機構を提供する。 実施例80と同様に、ノブ26は、駆動装置132のドライブシャフトに直接 組み合わされる。 トップスライダー134とボトムスライダー136は、8つの方向のノブの横 方向の動きを可能とする。 そして、そこでは、スライダーのアパーチャー138は、アパーチャーを通じ て伸びるポスト139と関連して、スライダーがスライドすることを可能とする 。 ボールボタン140は、図3a及び3bとに示されるゲート及びプランジャー と同様に、ノブの動きを、望ましい横方向に制約するために、ポスト141の中 に備えられ、スライダー136のボトムのゲートと噛み合わされるように上向き に伸びている。 ゲートとプランジャーが、図3aと実施例と同様に、回転軸の中心から離れて いるので、第二のプランジャー及び(好ましくは、溝のない)ゲートは、安定性 とよりタイトな動きを提供するために、機構の反対側に提供され得る。Another embodiment 130 of embodiment 80 is shown in FIG. 3c. And this provides a different sensing mechanism for the knob mechanism. As in the embodiment 80, the knob 26 is directly coupled to the drive shaft of the drive 132. Top slider 134 and bottom slider 136 allow for lateral movement of the knob in eight directions. And there, the aperture 138 of the slider allows the slider to slide relative to the post 139 extending through the aperture. A ball button 140, similar to the gate and plunger shown in FIGS. 3a and 3b, is provided in the post 141 to constrain knob movement to the desired lateral direction, It extends upward so that it can be engaged. Since the gate and plunger are offset from the center of the axis of rotation, as in FIG. 3a and the embodiment, the second plunger and (preferably without grooves) the gate provide stability and tighter movement. To provide, it may be provided on the other side of the mechanism.

【0046】 エンコーダーディスク142は、駆動装置のドライブシャフトのボトムに設け られる。 エンコーダーディスクのアパーチャーとマークは、エミッター/ディテクター (示されず)のようなセンサーに関連して、エンコーダーの移動の間、ノブの位 置、すなわち、ノブのすべての軸方向の直線上の位置を検知することができるよ うに、垂直に(軸方向に)配置されている。 例えば、マークやアパーチャーの薄いバンドは、アパーチャーとマークの経路 を検知するためのエミッターとディテクターと共に提供される。 このようにして、この実施例は、軸方向のノブの動きを提供する、あれらの実 施例に対して適合しうる。 その中では、センサー(及び、幾つかの実施例において駆動装置)はノブと共 に軸方向に動く。 他の実施例において、薄いバンドのアパーチャー及びマークのかわりに、透明 な堅い金属が、センサーに用いられる。 そして、そこでは、検知器は、リッジの経路からの放出されたビームにおける 変化を検知する。 例えば、カリフォルニア、サンフランシスコのカルナは、マークやアパーチャ ーと同様に機能する、おおよそギザギザの形をしたねじ山を有する光センサーを 提供する。 しかし、それは、環状のバンドがより容易に形成されることを可能とし、そし て、本考案に適合しうる。The encoder disk 142 is provided at the bottom of the drive shaft of the driving device. Apertures and marks on the encoder disk detect the position of the knob during the encoder's movement, in relation to a sensor such as an emitter / detector (not shown); Vertically (axially) so that it can be For example, thin bands of marks and apertures may be provided with emitters and detectors to detect the path of the apertures and marks. In this way, this embodiment can be adapted to those embodiments that provide for axial knob movement. In that, the sensor (and in some embodiments the drive) moves axially with the knob. In another embodiment, a transparent hard metal is used for the sensor instead of the thin band apertures and marks. And there, the detector detects changes in the emitted beam from the ridge path. For example, Carna, San Francisco, California provides an optical sensor with roughly jagged threads that functions similarly to a mark or aperture. However, it allows the annular band to be formed more easily and is compatible with the invention.

【0047】 図4aは、図3に実施例80又は図3cの実施例130が用いられ得る、組み 立てられた筐体の、他の例を示す、遠近図である。 この触覚ノブは、例えば、自動車のセンターアームレストの前方部分やセンタ ーコンソールにおいてのように、自動車の中で用いられ得る。 図2に示される具体例は、十分なトルクを提供するが、しかし、ベルトドライ ブ伝達のために、実施例80よりサイズが大きい。 実施例50は、図4aに示されるように、駆動装置に対するノブの下又は後ろ の、元々の体積を利用し得る。FIG. 4a is a perspective view showing another example of an assembled housing in which embodiment 80 of FIG. 3 or embodiment 130 of FIG. 3c may be used. The tactile knob can be used in a car, for example, in the front part of a center armrest of a car or in a center console. The embodiment shown in FIG. 2 provides sufficient torque, but is larger than embodiment 80 due to belt drive transmission. Example 50 may utilize the original volume below or behind the knob for the drive, as shown in FIG. 4a.

【0048】 図4bは、図3aの実施例80又は図3cの実施例130に対して用いられ得 る、組み立てられた筐体の他の例を示す、遠近図である。 実施例80又は130は、実施例50に比べて、わずかにより横向きの量を要 求する。 しかし、図4bに示されるように、伝達を実施しないので、短い組立てしか要 求されない。 もちろん、他の状況でノブが他の制御部品である他の実施例では、そのような ボリュームは存在しなかったり、異なった制約が存在し得る。FIG. 4b is a perspective view showing another example of an assembled housing that can be used for the embodiment 80 of FIG. 3a or the embodiment 130 of FIG. 3c. Example 80 or 130 requires slightly more lateral volume than Example 50. However, as shown in FIG. 4b, since no transmission is performed, only a short assembly is required. Of course, in other embodiments where the knob is another control component in other situations, such a volume may not exist or different constraints may exist.

【0049】[0049]

【軸方向のノブの動き】[Axial knob movement]

ノブの軸方向の移動や他の操作の実施は、異なったかたちをとる。 本考案の一つの形は、モーターシャフトの回転軸に沿って動かされ得るシャフ トを有するモーター(又は他の形の駆動装置)を備える。 この設計は、カップリングを何ら用いることなく、回転軸に沿ってノブが移動 することを可能とするので、本考案の触覚ノブを手助けする。 典型的には、もし、このようなノブの動きが要求されると、下に述べられ、図 8に実施例があるように、高価な軸方向のカップリング装置が、例えば、ベロウ 、螺旋状のフレキシブルカップリング、スプラインドキャビティーの内部のスプ ラインドシャフトが、動くノブとモーターシャフトとの間に提供される。 これは、未だモーターにノブに対して回転の力を及ぼすことを可能としながら も、モーターシャフトと関連して、ノブが軸方向に動くことを可能とする。 しかしながら、カップリングは、高価で又、システムにバックラッシュやたわ みを引き起こし、使用者に対する力の出力のリアリズムを減少させる。 かわりに、従来のシステムは、ノブの回転軸に沿ってすべてのモーターが動か すことができた。 しかしながら、モーターは、典型的には重くかさばるので(特に、固定子部分 は永久磁石を備える)、これは、しばしば効果的ではなかった。 Performing the axial movement of the knob or performing other operations takes a different form. One form of the invention comprises a motor (or other form of drive) having a shaft that can be moved along the axis of rotation of the motor shaft. This design facilitates the tactile knob of the present invention as it allows the knob to move along the axis of rotation without any coupling. Typically, if such a movement of the knob is required, as described below and with an embodiment in FIG. A flexible coupling, a splined shaft inside the splined cavity, is provided between the moving knob and the motor shaft. This allows the knob to move axially relative to the motor shaft while still allowing the motor to exert a rotational force on the knob. However, couplings are expensive and also cause backlash and deflection in the system, reducing the realism of force output to the user. Instead, conventional systems allowed all motors to move along the knob's axis of rotation. However, since motors are typically heavy and bulky (especially the stator sections are equipped with permanent magnets), this has often been ineffective.

【0050】 従来技術のモーター200の例は、図5の横断面図に示される。 一般的なDCブラシ型のモーターが示されており、それは、モーターの筐体と 関連した静止した部分(固定子)と、回転する部分(回転子)とを備えている。 モーターの筐体202は、典型的には、シリンダー形状で、モーターの固定子 に対するサポートを提供し、磁気フラックスガイドとしても機能する。 筐体202は、筐体の内部で組み合わされる二つの磁石204を含み、それら は典型的には筐体の内部の異なった側に提供される。 磁石204は、典型的には、筐体の中心部に対して、内方向に面し、互いに異 なった磁極を有する。 例えば、一つの磁石の北面Nは内側に向き、他の磁石の南面Sは内側を向く。 回転子のシャフト206は、筐体202に回転可能に組み合わされ、それによ って、回転子は軸Aの回りで回転する子音ができる。 例えば、ボールベアリングのようなブッシング208は、シャフト206を支 える。 回転子は、幾つものティース210に支持させながら接極子をも含んでおり、 そしてそれらは導電性のワイヤーやコイル(示されず)によって覆われている。An example of a prior art motor 200 is shown in the cross-sectional view of FIG. A typical DC brush type motor is shown, which has a stationary part (stator) associated with the motor housing and a rotating part (rotor). The motor housing 202 is typically cylindrical in shape and provides support for the motor stator and also functions as a magnetic flux guide. The housing 202 includes two magnets 204 that are assembled inside the housing, which are typically provided on different sides inside the housing. The magnet 204 typically has different magnetic poles facing inward with respect to the center of the housing. For example, the north face N of one magnet faces inward and the south face S of the other magnet faces inward. The rotor shaft 206 is rotatably coupled to the housing 202 so that the rotor has a consonant that rotates about axis A. For example, a bushing 208 such as a ball bearing supports the shaft 206. The rotor also includes armatures supported by a number of teeth 210, and they are covered by conductive wires and coils (not shown).

【0051】 ブラシ型モーターにおいては、シャフト206は、シャフト206の回りに円 筒状に位置された、多くの整流子バー212と組み合わせられ、そして、コイル はそれに対して接続されている。 ブラシユニット214は、伝導的に整流子バーに組み合わせられており、例え ば、ブラシ216は、螺旋又は板バネ218によって整流子バーに対して、バネ 荷重がかけられ得る。In a brush type motor, the shaft 206 is combined with a number of commutator bars 212, which are cylindrically positioned around the shaft 206, and the coils are connected thereto. The brush unit 214 is conductively coupled to the commutator bar, for example, the brush 216 may be spring loaded against the commutator bar by a spiral or leaf spring 218.

【0052】 この分野で技術を有するものに対しては、よく知られたように、永久磁石20 4は、静磁場を生じさせ、回転子のコイルを流れる電流によって生成される種々 の電場に対して影響を及ぼす。 磁場は、例えば鉄などの鉄的な構造物を用いることによって共通に、固定子及 び回転子を通じて方向づけられる。 この回転子は、コイルを通じる電流の方向によって決定される方向で、筐体2 02の中で、軸Aの周りで回転する。 シャフト206は、軸Aに沿った回転自由度において固定され、移動すること は許されない。For those having skill in the art, as is well known, the permanent magnets 204 create a static magnetic field and are subject to various electric fields generated by the current flowing through the rotor coils. Influence. The magnetic field is commonly directed through the stator and rotor by using ferrous structures such as iron. The rotor rotates about axis A in housing 202 in a direction determined by the direction of the current through the coil. Shaft 206 is fixed in rotational degrees of freedom along axis A and is not allowed to move.

【0053】 図6は、本考案のモーター230の例の横断面図である。 他の形のモーターや駆動装置も又本考案の特徴を伴って提供されうるが、図5 に示すように、DCブラシ型のモーターが示されている。 ノブとモーターの間の軸カップリング装置を提供するかわりに、軸コンプライ アンスがモーター230の内部に設けられる。FIG. 6 is a cross-sectional view of an example of the motor 230 of the present invention. Although other forms of motors and drives may also be provided with the features of the present invention, a DC brush type motor is shown in FIG. Instead of providing a shaft coupling device between the knob and the motor, a shaft compliance is provided inside the motor 230.

【0054】 図5のモーターと似て、モーター230は、筐体232と磁石234とを含ん だ整流子を備える。 回転子は、軸受筒238によって支持された筐体の中に位置されており、シャ フト236と接極子240とを含んでいる。 接極子240は、上述のように、ティース242と、コイルとを含んでいる。 ティース242は、筐体232の横に平行に位置取られるか、又は、磁場が原 因とされる“コギング”効果を低減させるため螺旋配列の中でゆがめられ、回転 子が回転させられたとき使用者に伝達される。 このようなゆがめられた回転子の実施は、U.S.パテントNo.6,050 ,718に記述されている。Similar to the motor of FIG. 5, the motor 230 includes a commutator including a housing 232 and a magnet 234. The rotor is located in a housing supported by a bushing 238 and includes a shaft 236 and an armature 240. The armature 240 includes the teeth 242 and the coil as described above. The teeth 242 are positioned parallel to the side of the housing 232 or distorted in a helical arrangement to reduce the "cogging" effect due to the magnetic field, and when the rotor is rotated. Communicated to the user. Implementation of such a distorted rotor is disclosed in U.S. Pat. S. Patent No. 6,050,718.

【0055】 モーター230は、回転子と組み合わされた整流子バー244と、固定子と組 み合わされ、ブラシ248とバネ要素250とを備えるブラシユニット246と を含み、そして、バネ要素は、板バネ、螺旋バネ、たわみや対応した要素のその 他の型がある。The motor 230 includes a commutator bar 244 combined with a rotor, a brush unit 246 combined with a stator and including a brush 248 and a spring element 250, and the spring element includes a leaf spring. There are other types of helical springs, deflections and corresponding elements.

【0056】 回転子の全体が、本考案の回転の回転軸Bに沿って動かされ得る。 そして、シャフト236が軸Bに沿って動くことを可能とし、又シャフトと組 み合わされるノブ(又は、他の使用者が操作する対象物)に対して要求される動 きを提供する。 この動きを可能とするために、駆動装置の部品の幾つかは、最適化される。 整流子バー244/ブラシユニット246と後ろのブラシ238bとの間の間 隔は、回転子の動きを可能とするために増加させられてきた。 幾つかの実施例において(軸方向の伝達の量による)、整流子バー244は、 すべての回転子の位置において、ブラシ248と整流子バー244との間の継続 的な接触を保証するために、延長される。 もし、大きなブラシが用いられると、ブラシ248は、回転子の軸方向の動き をかわりに(追加的に)可能とするために、軸Bに沿って短くされ得る。The whole rotor can be moved along the rotation axis B of the rotation of the present invention. It then allows the shaft 236 to move along the axis B and provides the required movement for the knob (or other user operated object) associated with the shaft. Some of the components of the drive are optimized to allow this movement. The spacing between the commutator bar 244 / brush unit 246 and the back brush 238b has been increased to allow for rotor movement. In some embodiments (depending on the amount of axial transmission), the commutator bar 244 may be used to ensure continuous contact between the brush 248 and the commutator bar 244 at all rotor positions. , Extended. If a large brush is used, brush 248 may be shortened along axis B to allow (in addition to) axial movement of the rotor.

【0057】 磁石234も又、図6に示されるように延長され得る。 例えば、回転子の軸方向の動きのレンジにおいて、すべての位置で、接極子が 、磁石234の磁場の中にあるように、示された例の中では、ブラシユニットに 向かって延長されている。 もし、接極子の比率が、磁石234から外に延長することが許されるなら、ト ルクや、出力されるトルクの効果の損失が結果として生じる。 ブラシ238は、好ましくは、例えばブロンズブッシングのような、高い性能 の型のベアリングとされる。 それは、シャフト236の軸方向の移動からの摩耗にも関わらず、長期間にわ たって、性能を維持し続ける。The magnet 234 can also be extended as shown in FIG. For example, at all positions in the range of axial motion of the rotor, the armature is extended toward the brush unit in the example shown, such that the armature is in the magnetic field of the magnet 234. . If the ratio of the armature is allowed to extend out of the magnet 234, a loss of torque and the effect of the output torque will result. The brush 238 is preferably a high performance type bearing, such as a bronze bushing. It continues to maintain performance for an extended period of time, despite wear from axial movement of the shaft 236.

【0058】 もし、ノブがシャフト236と直接組み合わせられると、回転子の軸方向の動 きは、ノブが、モーターの軸Bに対して平行な直線自由度において検知されるこ とを可能とする。 更に、トルクは、シャフト236が回転させられることによって直接ノブに出 力され、対応したカップリングを用いることなく、使用者に触覚感覚を提供する 。 加えて、本考案によって要求される市販のモーターに対する変化は、単純であ り、高価ではない。 そして、本考案のモーターが、容易に製造されることを可能とする。If the knob is combined directly with the shaft 236, the axial movement of the rotor allows the knob to be detected in a linear degree of freedom parallel to the axis B of the motor. . In addition, the torque is output directly to the knob as the shaft 236 is rotated, providing the user with a tactile sensation without using a corresponding coupling. In addition, the changes to commercial motors required by the present invention are simple and not expensive. And the motor of the present invention can be easily manufactured.

【0059】 他の実施例は、シャフト236が、モーター230の他の部分と関連して、軸 方向に動くことが可能となるような他の実施を提供し得る。 例えば、シャフト236は、モーターの回転子と固定子との両方に関連して軸 方向に移動され得る。 そして、グラウンド又は参照表面と関連して静止する。 そのような実施例において、シャフト236は、接極子240の中心に提供さ れるスロットの中で軸方向に動かされ得る。 シャフト236が、接極子によって回転させられるように、キーの構造や他の 組合せ機構が用いられ得る。 例えば、シリンダーシャフトとアパーチャーは、他の部分においてスロットと 組み合うものの中にキーを提供し得る。 又は、他のシャフトの螺旋又は他のマルチサイドクロスセクションは、同様な 形のアパーチャーと組み合うことができる。 しかしながら、そのような解決方法は、低いコストの装置の点で、図6に示さ れた具体例ほど望ましいものではない。 なぜなら、それらは、存在するモーターに対して、顕著な変更点を要求しない からである。 シャフト236のバネの戻り力は、好ましくは、シャフトをのばされた位置に 偏らせる。 このバネの戻り力は、内部的及び/又は外部的になりうる。 例えば、磁気的な特性に由来する磁石に関連して回転子に提供される、元々か らある戻り力がある。 バネなどの外部からのコンポーネントも同様に用いられ得る。Other embodiments may provide other implementations where the shaft 236 can move axially relative to other portions of the motor 230. For example, shaft 236 may be moved axially with respect to both the rotor and stator of the motor. It then comes to rest relative to the ground or reference surface. In such an embodiment, shaft 236 may be moved axially in a slot provided in the center of armature 240. A key arrangement or other combination mechanism may be used so that the shaft 236 is rotated by the armature. For example, a cylinder shaft and aperture may provide a key in what mates with a slot in another part. Alternatively, a spiral or other multi-sided cross section of another shaft can be combined with a similarly shaped aperture. However, such a solution is not as desirable as the embodiment shown in FIG. 6 in terms of low cost equipment. Because they do not require significant changes to existing motors. The return force of the spring of the shaft 236 preferably biases the shaft to the extended position. The return force of this spring can be internal and / or external. For example, there is an inherent return force provided to the rotor in connection with the magnet from its magnetic properties. External components such as springs can be used as well.

【0060】 図7は、モーター230と、モーターに組み合わされたノブ26とを備える装 置260の横断面図である。 例えば、図3aの実施例80は、駆動装置230又は図2の実施例50と共に 用いられ得る。 モーター230の軸方向の動きの出力シャフト236は、ノブ26と強固に結 びつけられている。 そして、それによって、ノブ26は、シャフト236が回転させられたとき、 回転させられる。 ノブ26は、又、軸Bに沿っても移動させられる。 示された実施例において、ノブは、示された最上位の位置から合計1.5mm の距離、下方に動かされ得る。 他の他の実施例において、他の距離が提供される。FIG. 7 is a cross-sectional view of a device 260 having a motor 230 and a knob 26 associated with the motor. For example, embodiment 80 of FIG. 3a can be used with drive 230 or embodiment 50 of FIG. An output shaft 236 for axial movement of the motor 230 is rigidly connected to the knob 26. And thereby, the knob 26 is rotated when the shaft 236 is rotated. Knob 26 is also moved along axis B. In the embodiment shown, the knob can be moved down a total distance of 1.5 mm from the top position shown. In other alternative embodiments, other distances are provided.

【0061】 装置260も又、好ましくは、直線軸において、ノブ26の少なくとも一つの 位置で、検知するための一つ又はそれ以上のセンサーを備える。 図7の例では、センサーは、ノブ26に対してモーター230の反対の端に位 置されたスイッチ262である。 このスイッチは、シャフト236が、スイッチを下に押し下げたとき閉じる接 触スイッチであり、そしてそれは使用者が必要な距離だけノブ26を押し下げた ことによる。 このスイッチは、マイクロプロセッサー又は他の制御装置に接続されており、 よれにより、いつ使用者が制御された装置の働きに対して、選択や他の影響を及 ぼすためにノブを押したのかがわかる。 スイッチ262は、又、例えば、光センサー、磁気センサー、圧力センサー、 他の型のセンサーやスイッチのように、他の型のセンサーやスイッチとして実施 され得る。The device 260 also preferably includes one or more sensors for sensing at least one position of the knob 26 in a linear axis. In the example of FIG. 7, the sensor is a switch 262 located at the opposite end of motor 230 with respect to knob 26. This switch is a contact switch in which the shaft 236 closes when the switch is depressed down, because the user has depressed the knob 26 the required distance. This switch is connected to a microprocessor or other control device so that when the user presses the knob to select or otherwise influence the operation of the controlled device I understand. Switch 262 may also be implemented as other types of sensors and switches, such as, for example, optical sensors, magnetic sensors, pressure sensors, and other types of sensors and switches.

【0062】 他の実施例において、スイッチは、装置260の他の部分に位置され得る。 例えば、スイッチ264は、スイッチ262と同様だが、モーター230の筐 体の上表面及びノブ26の下側に位置され得る。 ノブ26が、使用者によって押されると、ノブのボトムサーフェース266は 、スイッチを閉じるためにスイッチ264を接触する。 マルチプルスイッチ262及び264も又用いられ得る。 例えば、二つのスイッチ264は、モーター230の上表面に位置され得る。 他の実施例において、スイッチは、例えばスイッチ265のように他の場所に も位置され得る。In other embodiments, the switches may be located on other parts of the device 260. For example, switch 264 may be similar to switch 262 but located on the top surface of the housing of motor 230 and below knob 26. When the knob 26 is pressed by the user, the bottom surface 266 of the knob contacts the switch 264 to close the switch. Multiple switches 262 and 264 may also be used. For example, two switches 264 may be located on the upper surface of motor 230. In other embodiments, the switch may be located elsewhere, for example, switch 265.

【0063】 幾つかの実施例のおいて、軸方向のノブ(又はシャフト)の位置は、連続的な レンジ又はアナログセンサーを用いることによって検知され得る。 又、直線上の軸位置は、値、コンピューターが作り出した対象物、他の装置の 機能に適切な制御を提供するために、マクロプロセッサー(又は、他の制御装置 )によって、用いられ得る。 幾つかの実施例において、軸Bと平行な動きは、例えば、摩擦ローラー駆動装 置、直線駆動装置を用いながら、駆動させられ得る。 そして、異なった力の感覚は、例えば、ばね、ダンピング、慣性、デテント、 テクスチャー、振動、ジョイント、パルスその他のように、直線自由度において 、出力され得る。In some embodiments, the position of the knob (or shaft) in the axial direction can be detected by using a continuous range or analog sensor. Also, the linear axis position can be used by a microprocessor (or other control unit) to provide appropriate control over the values, computer-generated objects, and other device functions. In some embodiments, movement parallel to axis B can be driven, for example, using a friction roller drive, a linear drive. And different force sensations can be output in linear degrees of freedom, such as, for example, springs, damping, inertia, detents, textures, vibrations, joints, pulses, and the like.

【0064】 ここで明らかにされた実施例は、回転ノブに関してであるが、他の回転する使 用者が操作する対象物は、本考案の移動する駆動装置シャフトと組み合わされ得 る。 例えば、ジョイスティック、ステアリングホイール、プールキュー、医療機器 、他のグリップは、ノブのかわりに提供される。Although the embodiments disclosed herein are with respect to a rotary knob, other rotating user-operated objects can be combined with the moving drive shaft of the present invention. For example, joysticks, steering wheels, pool cues, medical equipment, and other grips are provided instead of knobs.

【0065】 他の実施例において、センサーは、ノブ26の位置の範囲や、軸Bに直線的に 沿ったノブ26の継続的な動きを検知するために提供され得る。 例えば、ホール効果スイッチは、ノブの上や、接地された磁石に関連したシャ フト236の位置を測定するための取り付けられた部品に提供され得る。 又は、光センサー(フォトダイオードのような)、他の型のセンサーは、シャ フト236及び/又はノブ26の位置を検知し得る。 そのような実施例では、軸Bに沿ったノブの位置は、カーソルの位置、機能、 制御された装置のセッティングを適切に制御する。 例えば、そのような動きは、装置の音声出力の値、ディスプレイを横切るカー ソルの動き、車両の中の光の明るさなどを制御し得る。In other embodiments, sensors may be provided to detect the range of the position of knob 26 and the continuous movement of knob 26 along axis B in a straight line. For example, a Hall effect switch may be provided on the knob or on an attached component for measuring the position of the shaft 236 relative to a grounded magnet. Alternatively, a light sensor (such as a photodiode), or other type of sensor, may detect the position of the shaft 236 and / or the knob 26. In such an embodiment, the position of the knob along axis B appropriately controls the position, function, and settings of the controlled device. For example, such movement may control the value of the audio output of the device, the movement of the cursor across the display, the brightness of the light in the vehicle, and the like.

【0066】 バネ部品は、使用者がノブから十分な力を取り除いたとき、元々の位置にノブ が偏り、ノブが元の位置の戻る力を提供するために、ノブと接地表面との間に組 み合わされる。[0066] The spring element will cause the knob to bias back to its original position when the user removes sufficient force from the knob, and to provide the force to return the knob to its original position. Combined.

【0067】 図8は、ノブの軸方向の動きを可能とする本考案の、ノブインターフェース装 置に対する機構の異なった具体例270の遠近図を示す。 具体例270は、回転の動きを検知するためのギアを含み、ノブの移動を可能 とする。 ノブ26は、上記のように、コンピューター装置や電子装置のフロントパネル に位置され得る。 ノブは、好ましくは、使用者が電子装置に入力を提供することによって軸Zの 回りで回転され得る。 他の実施例において、ノブ26は、上記実施例におけるように、例えば、ダイ ヤル、その他の型のグリップのような、他の制御になりうる。FIG. 8 shows a perspective view of a different embodiment 270 of the mechanism for the knob interface device of the present invention that allows for axial movement of the knob. Example 270 includes a gear for detecting rotational movement and allows the knob to move. Knob 26 may be located on a front panel of a computer or electronic device, as described above. The knob may preferably be rotated about axis Z by the user providing input to the electronic device. In other embodiments, knob 26 can be other controls, such as a dial or other type of grip, as in the above embodiments.

【0068】 ノブ26は、第一シャフト274に強固に組み合わせられ、それは、二つの端 の間のシャフトの一部でシャフト274と強固に組み合わされたギア276を有 している。 かわりに、ギア276は、ノブ26の回りに位置取られるか、又は直接組み合 わされる。 このようにして、使用者がノブ26を回転させたとき、シャフト274とギア 276も又回転させられる。 シャフト274は、ギア276の他の側から伸び、ねじれカップリング280 又は物理的なバネの一端で、強固に組み合わさられている。 バネ280は、バネの他端で第二シャフト278と強固に組み合わせられてい る。The knob 26 is rigidly associated with the first shaft 274, which has a gear 276 that is rigidly associated with the shaft 274 at a portion of the shaft between the two ends. Instead, the gear 276 is located around the knob 26 or is directly engaged. Thus, when the user rotates knob 26, shaft 274 and gear 276 are also rotated. The shaft 274 extends from the other side of the gear 276 and is tightly coupled with a torsional coupling 280 or one end of a physical spring. The spring 280 is firmly combined with the second shaft 278 at the other end of the spring.

【0069】 バネ280は、シャフト274が、シャフト278から離れて、又は向かって 動かされることを可能とする(バネが、完全には押し込まれたり、のばされたり していないとき)。 このようにして、ノブ26、シャフト274、ギア276は、Z軸に沿って移 動させられる。 バネによって提供されるバネの力は、ノブ26が自然の又は元々のバネの位置 から離れて、Z軸に沿って動かされたとき、ノブ26での、バネによる偏った戻 りの原因となる。 好ましくは、ガイド(示されず)は、バネ280によって可能とされた、軸Z に対して垂直なあらゆるノブの動きを防止するために、ノブ26の近くに(例え ばノブの右後ろのシャフト274に)提供される。 そのようなガイドは、装置のフロントパネルの前のアパーチャーをなることが でき、例えば、それを通じてシャフト274が伸びる。 物理的な停止は、ノブを移動動作の望ましい範囲内にとどめるために、ノブの 直線自由度の中で提供される。Spring 280 allows shaft 274 to be moved away from or toward shaft 278 (when the spring is not fully pushed or stretched). Thus, knob 26, shaft 274, and gear 276 are moved along the Z axis. The spring force provided by the spring causes the spring to bias back at the knob 26 when the knob 26 is moved along the Z axis away from the natural or original spring position. . Preferably, a guide (not shown) is provided near the knob 26 (eg, a shaft 274 on the right rear of the knob) to prevent any knob movement perpendicular to axis Z, enabled by spring 280. To be provided). Such a guide can be an aperture in front of the front panel of the device, for example, through which the shaft 274 extends. Physical stops are provided within the linear degrees of freedom of the knob to keep the knob within the desired range of movement.

【0070】 スプリング280も又、回転動作が、シャフト278とシャフト274との( とこのようにノブ26とギア276)間で移動させられることを可能とする。 スプリング280は、好ましくは、円周方向においてリジッドであり、ねじれ の自由を許さない。 それによって、駆動装置282(下で述べられる)によるシャフト278の回 転は、追加の遊びやコンプライアンスなく、できるだけ忠実にシャフト274と ノブ26に対して伝えられる。 例えば、蛇腹、螺旋自由カップリング、スプラインキャビティーの中のスプラ インシャフトなど、回転を伝達することができ、変換を可能とする、螺旋又は他 の型のバネ、他のカップリングは、スプリング280に対して用いられ得る。 他の実施例においてもなお、スプリング280又は他のカップリングは提供さ れておらず、図6で上に示された実施例230におけるように、シャフト278 は、かわりに、ノブの軸方向の動きを可能とするために、モーターを関連して、 軸方向に動かされ得る。 他の実施例において、軸Zに沿った動きは、直線自由度において力を出力する ために、駆動装置を用いることによって駆動されうる。 例えば、直線駆動装置、回転出力が直線方向に変換される回転駆動装置がある そのような駆動装置は、モーター、音声コイル駆動装置、受動ブレーキなどが あげられる。The spring 280 also allows the rotational movement to be moved between the shaft 278 and the shaft 274 (and thus the knob 26 and the gear 276). The spring 280 is preferably rigid in the circumferential direction and does not allow freedom of twist. Thereby, rotation of shaft 278 by drive 282 (discussed below) is transmitted to shaft 274 and knob 26 as faithfully as possible without additional play or compliance. Spiral or other types of springs, such as bellows, helical free couplings, spline shafts in spline cavities, etc., that can transmit rotation and allow conversion, other couplings are springs 280 Can be used for Still in other embodiments, no spring 280 or other coupling is provided, and as in embodiment 230 shown above in FIG. The motor can be moved axially relative to the motor to allow movement. In another embodiment, movement along axis Z can be driven by using a drive to output force in linear degrees of freedom. For example, there is a linear drive, a rotary drive in which the rotational output is converted to a linear direction. Such a drive includes a motor, a voice coil drive, a passive brake and the like.

【0071】 他の実施例において、この機構の技術においてはよく知られているが、回転動 作がシャフト278からシャフト274へ伝わることを可能とするものの、安定 した動きを可能とする、シャフト274とシャフト278との間の他のカップリ ングが用いられ得る。 幾つかの実施例において、ギア276自身は、カップリングとして作用し、又 シャフト278がギア276とシャフト274に関連して、望ましい距離を動く ことが可能となるような、十分な長さ(Z軸と平行)となり得る。 例えば、中心ギアオープニングのような、カップリングの内部は、回転動作を 伝達している間、変換動作が可能となるように、歯をシャフト278に組み合わ せるように、ギア歯又は他の構造を含み得る。In another embodiment, as is well known in the art of this mechanism, a shaft 274 that allows rotational movement to be transmitted from shaft 278 to shaft 274, but allows for stable movement. Other couplings between the shaft and shaft 278 may be used. In some embodiments, gear 276 itself acts as a coupling and is sufficiently long (Z) that shaft 278 can move a desired distance relative to gear 276 and shaft 274. (Parallel to the axis). For example, the interior of the coupling, such as a center gear opening, may include gear teeth or other structures to couple the teeth to the shaft 278 to allow for a translating operation while transmitting rotational motion. May be included.

【0072】 シャフト278は、接地された駆動装置282に強固に組み合わせられ、それ は、シャフト278に回転の力と、それによるノブ26の回転の力とを出力する ことが可能なように、操作される。 駆動装置282は、力を提供し、そしてそれは、マイクロプロセッサーや他の 制御装置を備える、コンピューター装置からの制御信号に基づいて、コンピュー ター変調される。 駆動装置282は、例えば、DCモーター、音声コイル駆動装置、他の型のモ ーターなどの能動的駆動装置となり得る。 又は、駆動装置は、例えば、ブレーキ、受動的流動的駆動装置のような、受動 的駆動装置ともなり得る。 下記のように、力の感覚の多様性は、ノブに出力され得る。The shaft 278 is tightly coupled to a grounded drive 282, which is actuated so that it can output a rotational force to the shaft 278 and thereby a rotational force of the knob 26. Is done. The drive 282 provides a force, which is computer modulated based on control signals from a computer device comprising a microprocessor and other controls. The drive 282 can be an active drive such as, for example, a DC motor, a voice coil drive, or another type of motor. Alternatively, the drive may be a passive drive, for example a brake, a passive fluid drive. As described below, a variety of force sensations can be output to the knob.

【0073】 エンコーダーギア290は、接地された表面に、回転可能に組み合わせられ、 ギア276の隣に位置される。 エンコーダーギア290は、ギア276の歯に組み合わせられた、ギア歯を含 み、それによって、ギア276の回転動作は、軸Aの周りで、エンコーダーギア 290の回転の原因となる。 幾つかの実施例において、他の伝達装置が、シャフト274からシャフト29 2に回転を伝達するために用いられ得る。 例えば、摩擦伝達システムが用いられ得る。 最も好ましくは、もし、それが摩擦の中の二つの要素の変換を可能とするので あれば、このように、堅いラバー又は同様の物質が用いら得る。 かわりに、ベルトドライブ伝達が用いられ、そこでは、エンコーダーギア29 0のかわりに小さなプリーが、ギア276の替わりの大きなプリーから少し離れ たところに位置され、ベルトは、それらのプリーの間で輪を形成されている。 O−リング型のベルトは、小さなプリーに関連した大きなプリーの変換が、ベ ルトドライブの動作を混乱させないように、用いられ得る。An encoder gear 290 is rotatably associated with the grounded surface and is located next to the gear 276. Encoder gear 290 includes gear teeth, which are combined with the teeth of gear 276, whereby the rotational movement of gear 276 causes rotation of encoder gear 290 about axis A. In some embodiments, other transmission devices may be used to transmit rotation from shaft 274 to shaft 292. For example, a friction transmission system can be used. Most preferably, a stiff rubber or similar material can thus be used if it allows the transformation of the two elements in friction. Instead, a belt drive transmission is used, in which a small pulley instead of the encoder gear 290 is located slightly away from the large pulley instead of the gear 276, and the belt is looped between those pulleys. Is formed. O-ring type belts can be used so that the conversion of a large pulley associated with a small pulley does not disrupt the operation of the belt drive.

【0074】 エンコーダーシャフト292は、強固に、グラウンドとエンコーダーギア29 0に組み合わされ、エンコーダーギアを通じて伸びる。 センサー293は、ギア290の回転動作を検知し、そしてギア276とノブ 26との回転(ギア276の回転は、使用者及び/又は駆動装置282による) を検知するために、エンコーダーギアと組み合わせられる。 センサー293は、ギア290そしてノブ26の関連した動き示すマイクロ制 御装置に一つ又はそれ以上の信号を提供する。 センサー293はコードホイール294を含み、それは、シャフト292と強 固に組み合わせられ、そして、ギア290と関連して回転する。 センサー293は、接地されたエミッター/ディテクターの組立て部品296 をも含み、そして、組立て部品296の少なくとも一つのエミッターと、少なく とも一つのディテクターの間で、ホイール294の端が回転するように、位置づ けられる。 ホイールは、スロットとマーキングとを含み、それは、エミッター/ディテク ターを通過するとき、検知され得る。 この型の光エンコーダーは、この技術において、技術を有する者に対してはよ く知られている。 より好ましい実施例において、二つ又はそれ以上の検知器は、動きの方向が検 知されることを可能としながら、求積又は同様の検知が可能となるように、組立 て部品296の中に提供される。 ホイール又はシャフトの動きを検知することができるセンサーの他の型は、例 えば、アナログポテンショメーターのように、かわりに用いられ得る。The encoder shaft 292 is firmly combined with the ground and the encoder gear 290 and extends through the encoder gear. Sensor 293 is combined with an encoder gear to detect the rotational movement of gear 290 and to detect the rotation of gear 276 and knob 26 (the rotation of gear 276 is by the user and / or drive 282). . Sensor 293 provides one or more signals to a microcontroller that indicates the associated movement of gear 290 and knob 26. Sensor 293 includes a code wheel 294, which is rigidly associated with shaft 292 and rotates in association with gear 290. The sensor 293 also includes a grounded emitter / detector assembly 296 and a position such that the end of the wheel 294 rotates between at least one emitter of the assembly 296 and at least one detector. It is possible. The wheel includes slots and markings, which can be detected as it passes through the emitter / detector. Optical encoders of this type are well known in the art to those skilled in the art. In a more preferred embodiment, two or more detectors are included in the assembly 296 to enable quadrature or similar detection while allowing the direction of motion to be detected. Provided. Other types of sensors capable of detecting wheel or shaft movement may be used instead, for example, analog potentiometers.

【0075】 ノブが変換させられたとき、ギア276とエンコーダーギア290は、互いに 関連しあいながら変換させられる。 例えば、記載された実施例において、ギア276は、動かされ、Z軸に沿って 接地されるエンコーダーギア290を関連してスライドする。 この組み合わされた二つのギアの歯は、ギアが変換されることを可能とするが 、又、回転動作が、一つのギアから他のギアに伝達されることをも可能とする( 両方のギアの歯の、Z軸の長さ部分が、少なくとも組み合わせられている場合に は)。 これは、センサー293が、ノブ26と関連して接地され、未だ、ノブ26の 回転を測定することを可能とする。When the knob is translated, gear 276 and encoder gear 290 are translated relative to each other. For example, in the described embodiment, the gear 276 is moved and slides relative to the grounded encoder gear 290 along the Z axis. The teeth of this combined two gears allow the gears to be changed, but also allow the rotational movement to be transmitted from one gear to another (both gears). If at least the Z-axis lengths of the teeth are combined). This allows the sensor 293 to be grounded in connection with the knob 26 and still measure the rotation of the knob 26.

【0076】 好ましくは、使用者は、センサーを有効にし、ボタン又はアクティベーション 信号を入力するために、駆動装置282に対してノブ26を押すことができる。 この特徴を可能とするために、記載された実施例において、例えばコンタクト 297のような電子スイッチが、ノブ26又はギア276の経路に提供される。 例えば、コンタクト297は、グラウンドに組み合わせられており、そして、 ノブ26がコンタクト297と組合せられそしてそれを押したとき、他のコンタ クトに対して押し込まれる。 これは、コントローリングマイクロメーターや他の回路に信号を送る。 このようにして、使用者は、コンタクト信号を有効するためにノブ26を押し 、それによって、電子デバイスに対しての選択の入力や、電子デバイスに対して 他の入力提供をなすことができる。Preferably, the user can press the knob 26 against the drive 282 to activate the sensor and input a button or activation signal. To enable this feature, in the described embodiment, an electronic switch, such as contact 297, is provided in the path of knob 26 or gear 276. For example, contact 297 is mated to ground, and when knob 26 is mated with contact 297 and depressed, it is depressed against other contacts. It sends signals to the controlling micrometer and other circuits. In this way, the user can depress knob 26 to activate the contact signal, thereby making a selection input to the electronic device and providing another input to the electronic device.

【0077】 他の実施例において、他の型のセンサーは、軸Zに沿った直線自由度における ノブの詳細な位置を検知するために、又は、Z軸に沿った継続的な直線の動きを 検知するために用いられ得る。 例えば、光センサーは、ディテクターストリップによって検知されるビームを 出力したり反射するノブの(又はギア又はシャフト274)の範囲やポイントの 詳細な位置を検知するために、ノブの動きと平行なディテクターストリップを用 いることができる。In other embodiments, other types of sensors may be used to detect the fine position of the knob in linear degrees of freedom along the axis Z, or to provide continuous linear movement along the Z axis. Can be used to detect. For example, a light sensor may detect the range of a knob (or gear or shaft 274) or the detailed position of a point that outputs or reflects the beam detected by the detector strip, and the detector strip parallel to the knob movement. Can be used.

【0078】 図9は、本考案のノブによって制御される装置と共に用いるのに好適な、エレ クトロメカニカルシステム300を示しているブロックダイヤグラムである。 多くの下部部品を備える触覚感覚のフィードバックシステムは、パテントナン バー5,734,373に詳細に記述されており、そのままの形で、ここに参照 されることによって、組み込まれる。FIG. 9 is a block diagram illustrating an electromechanical system 300 suitable for use with the device controlled by the knob of the present invention. A tactile sensation feedback system comprising a number of subcomponents is described in detail in Patent Number 5,734,373 and is incorporated by reference herein in its entirety.

【0079】 一つの実施例において、制御された装置は、ローカルマイクロプロセッサー3 02、ローカルクロック304、ローカルメモリー306、センサーインターフ ェース308、駆動装置インターフェース310を有する電子部分を備える。In one embodiment, the controlled device comprises an electronic part having a local microprocessor 302, a local clock 304, a local memory 306, a sensor interface 308, and a driver interface 310.

【0080】 ローカルマイクロプロセッサー302は、装置に対して“ローカル”と考えら れており、ここでは、“ローカル”は、コントローリングホストコンピューター (下記参照)の中のような、その他のマイクロプロセッサーから離れたマイクロ プロセッサーであるプロセッサー302を表している。 又、ノブ26に対するセンサーI/Oや力のフィードバックに特化されている プロセッサー302を表している。 力のフィードバックの実施例において、マイクロプロセッサー302は、セン サーの信号を読み込み、ホストの命令に基づいて選択された力のプロセス、タイ ム信号、センサー信号から適切な力を計算し、駆動装置に適切な制御信号を出力 する。 ローカルプロセッサー302として用いるのに対して好適なマイクロプロセッ サーは、例えば、インテルの8X930AX、モトローラーのMC68HC71 1E9、マイクロチップのPIC16C74を備える。 マイクロプロセッサー302は、一つのマイクロプロセッサーチップ、複数の プロセッサー、及び/又はコプロセッサーチップを含み、デジタル信号プロセッ サー(DSP)を含み得る。 又、セパレート制御装置は、速度、加速度、及び/又は他の力に関連したデー タの計算に特化して提供される。 その他、固定されたデジタルロジック及び/又はステイトマシンは、同様の機 能を提供するために用いられ得る。The local microprocessor 302 is considered “local” to the device, where “local” refers to other microprocessors, such as in a controlling host computer (see below). The processor 302 is a remote microprocessor. Also shown is a processor 302 that is specialized in sensor I / O and force feedback to knob 26. In the force feedback embodiment, the microprocessor 302 reads the sensor signal, calculates the appropriate force from the selected force process, time signal, and sensor signal based on the host command, and sends it to the drive. Output appropriate control signal. Microprocessors suitable for use as the local processor 302 include, for example, Intel 8X930AX, Motorola MC68HC711E9, and Microchip PIC16C74. Microprocessor 302 includes a single microprocessor chip, multiple processors, and / or coprocessor chips, and may include a digital signal processor (DSP). Separate controllers may also be provided specifically for calculating velocity, acceleration, and / or other force related data. Alternatively, fixed digital logic and / or state machines can be used to provide similar functions.

【0081】 ローカルクロック304は、例えば、駆動装置316によって出力される力を 演算するためなど、タイミングデータを提供するために、マクロプロセッサー3 02と組み合わせられ得る。 RAM及び/又はROMのようなローカルメモリー306は、好ましくは、マ イクロプロセッサー302に対する指令、現在のデータを蓄えるために、マイク ロプロセッサー302に組み合わされる。 ディスプレイ14は、幾つかの実施例において、ローカルマイクロプロセッサ ー302と組み合わされ得る。 その他、異なったマイクロプロセッサーや他の制御装置は、ディスプレイ14 に対する出力を制御し得る。The local clock 304 can be combined with the microprocessor 302 to provide timing data, for example, to calculate the force output by the drive 316. A local memory 306, such as RAM and / or ROM, is preferably combined with the microprocessor 302 to store instructions to the microprocessor 302, current data. Display 14 may be combined with local microprocessor 302 in some embodiments. Alternatively, a different microprocessor or other controller may control the output to the display 14.

【0082】 センサーインターフェース308は、センサー信号を、マイクロプロセッサー 302によって解釈され得る信号に変換することができるように、選択的に含め られ得る。 例えば、センサーインターフェース308は、エンコーダーなどのデジタルセ ンサー型の信号を受け取り、その信号をデジタルの二進数に変換することができ る。 アナログデジタルコンバーター(ADC)も又用いられ得る。 その他、マイクロプロセッサー302は、これらのインターフェース機能の作 用も示す。 駆動装置インターフェース310は、マクロプロセッサー302からの信号を 、駆動装置をさせるのに適切な信号に変換するために、駆動装置とマイクロプロ セッサー302との間に、選択的に接続され得る。 駆動装置インターフェース310は、力の増幅器、スイッチ、デジタルアナロ グ制御装置(DACs)、その他の部品を含み得る。 他の実施例において、アクチュエーターインターフェース310回路は、マイ クロプロセッサー302の内部又は駆動装置の内部に提供される。 電源312は、電子的な力を提供し、又は力は駆動装置316及びその他の部 品に、インターフェースバスによって提供され得る。A sensor interface 308 may be optionally included so that the sensor signal can be converted into a signal that can be interpreted by the microprocessor 302. For example, the sensor interface 308 can receive a digital sensor type signal, such as an encoder, and convert the signal to a digital binary number. An analog-to-digital converter (ADC) may also be used. In addition, microprocessor 302 also demonstrates the use of these interface functions. A drive interface 310 may be selectively connected between the drive and the microprocessor 302 to convert signals from the microprocessor 302 into signals suitable for driving the drive. The drive interface 310 may include power amplifiers, switches, digital analog controllers (DACs), and other components. In other embodiments, the actuator interface 310 circuitry is provided within the microprocessor 302 or within the drive. Power supply 312 provides electronic power, or power may be provided to drive 316 and other components by an interface bus.

【0083】 システムのメカニカル部分は、上記の様に、ノブ26の回転の動き、ノブ26 の交軸方向の動き、ノブ26の押す及び/又は引く動き、ノブのこれらの自由度 のうちの幾つか又はすべてにおいての接触フィードバックのために必要な部品の すべて又は幾つかを含み得る。 センサー314は、自由度の一つ又はそれ以上に沿ったノブ26の位置、動き 及び/又は他の特性を検知し、そして、それらの特性の代表する情報を含みなが ら、マイクロプロセッサー302に信号を提供する。 典型的には、センサー314は、ノブ26が沿って動かされ得る各々の自由度 に対して提供され、又は、シングルコンパウンドセンサーは、複数の自由度に対 して用いられ得る。 望ましいセンサーの例は、光エンコーダー、ポテンショメーターのようなアナ ログセンサー、ホール効果磁気センサー、横方向の効果のある光ダイオードなど の光センサー、タコメーター、加速度計を備える。 絶対的な又は相対的なセンサーも用いられ得る。The mechanical parts of the system may include, as described above, rotational movement of knob 26, transverse movement of knob 26, push and / or pull movement of knob 26, and some of these degrees of freedom of the knob. It may include all or some of the components required for or all of the contact feedback. Sensors 314 sense the position, movement and / or other characteristics of knob 26 along one or more of the degrees of freedom and provide microprocessor 302 with information representative of those characteristics. Provide a signal. Typically, a sensor 314 is provided for each degree of freedom along which the knob 26 can be moved, or a single compound sensor can be used for multiple degrees of freedom. Examples of desirable sensors include optical encoders, analog sensors such as potentiometers, Hall effect magnetic sensors, optical sensors such as photodiodes with lateral effects, tachometers, and accelerometers. Absolute or relative sensors can also be used.

【0084】 力のフィードバックを備えるあれらの実施例において、駆動装置316は、マ イクロプロセッサー302や他の電子ロジック又は装置、すなわち、“電子的に 制御された”もの、によって出力された信号に対応して、回転自由度における一 つ又はそれ以上の方向において、ノブに力を伝達する。 駆動装置316は、電子的に変調された力を提供し、それは、マイクロプロセ ッサー302又は他の電子装置は、力のアプリケーションを制御することを意味 する。 典型的には、一つ又はそれ以上の駆動装置316は、力のフィードバック機能 を備える各々のノブ26に対して提供される。 幾つかの実施例において、追加的な駆動装置は、例えば、ノブ26の交軸方向 の動き及び/又はノブの押す又は引く動きのような、ノブ26の他の自由度に対 しても提供される。 駆動装置316は、例えば、DCモーター、リニアカレント制御モーター、ス テッパーモーター、空気/湿度アクティブ駆動装置、トルク計(限られた狭い範 囲のモーター)、音声コイル駆動装置、その他のような能動的な駆動装置となり 得る。 受動的な駆動装置も又用いられ、磁気パーティクルブレーキ、フリクションブ レーキ、空気/湿度受動駆動装置を含み、又動きの度合いにおいて、ダンピング レジスタンスや摩擦を生じる。In those embodiments with force feedback, the drive 316 corresponds to the signal output by the microprocessor 302 or other electronic logic or device, ie, “electronically controlled”. To transmit force to the knob in one or more directions in the rotational degree of freedom. The drive 316 provides an electronically modulated force, which means that the microprocessor 302 or other electronic device controls the force application. Typically, one or more drives 316 are provided for each knob 26 with force feedback. In some embodiments, additional drives are provided for other degrees of freedom of the knob 26, such as, for example, a transverse movement of the knob 26 and / or a push or pull movement of the knob. Is done. The drive 316 may be an active drive such as, for example, a DC motor, a linear current control motor, a stepper motor, an air / humidity active drive, a torque meter (a limited narrow range of motors), a voice coil drive, etc. Drive device. Passive drives are also used, including magnetic particle brakes, friction brakes, air / humidity passive drives, and also produce damping resistance and friction in the degree of movement.

【0085】 機構318は、センサー314によって読みとられる形に、ノブ26の動きを 変換するために、又、力のフィードバックを備える実施例においては、力を駆動 装置316からノブ26に伝達するために、用いられる。 機構318の例は、上に示されている。 又、ベルトドライブ、ギアドライブ、キャプスタンドライブ機構などの駆動機 構は、駆動装置316によって出力される力に対して、メカニカルな優位性を提 供するために用いられる。The mechanism 318 converts the movement of the knob 26 into a form that can be read by the sensor 314, and in embodiments with force feedback, transfers the force from the drive 316 to the knob 26. Is used. An example of the mechanism 318 is shown above. In addition, driving mechanisms such as a belt drive, a gear drive, and a capstan drive mechanism are used to provide a mechanical advantage to the force output by the driving device 316.

【0086】 他の出力装置230は、入力信号をマイクロプロセッサー302に送るために 、含められ得る。 そのような入力装置は、パネルから制御された装置への入力を補助するために 用いられるボタンや他の制御を備える。 又、ダイヤル、スイッチ、音声認識ハードウエアー(例えば、マイクロプロセ ッサー302によって実行されたソフトを伴ったマイクロフォン)、他の入力機 構も又、マイクロプロセッサー302又は駆動装置316に対して入力を提供す るために含められる。 デッドマンスイッチ322は、幾つかの実施例において、使用者がノブに触れ ていないときに、ノブがそれ自身において回転することを防止するために、使用 者がノブに触れていないときに、出力を中止させる力の原因となるようにノブの 上又は近くに備えられる。Another output device 230 can be included to send an input signal to the microprocessor 302. Such input devices include buttons and other controls that are used to assist with input to the controlled device from the panel. Also, dials, switches, voice recognition hardware (e.g., a microphone with software executed by microprocessor 302), and other input mechanisms also provide input to microprocessor 302 or drive 316. To be included. The deadman switch 322, in some embodiments, provides an output when the user is not touching the knob to prevent the knob from rotating on itself when the user is not touching the knob. Provided on or near the knob to cause a stopping force.

【0087】 他のマイクロプロセッサー324は、幾つかの実施例において、ローカルマイ クロプロセッサー302と連絡を持つために、備えられる。 マイクロプロセッサー302と324は、好ましくは、双方向のバス326に よって共に組み合わせられる。 追加的な電子部品は、バス326の標準プロトコルを通じて連絡を持つために 備えられる。 これらの部品は、装置又は他の接続された装置の中に備えられる。 バズ326は、異なったコミュニケーションバスのあらゆる種類が可能である 。 例えば、双方向シリアル/パラレルバス、ワイヤレスリンク、ネットワークア ーキテクチャー(例えばCANバス)、単一方向バスが用いられる。Another microprocessor 324 is provided to communicate with the local microprocessor 302 in some embodiments. Microprocessors 302 and 324 are preferably combined together by a bidirectional bus 326. Additional electronic components are provided to communicate through a standard protocol on bus 326. These components are provided in the device or other connected device. Buzz 326 is capable of all kinds of different communication buses. For example, a bidirectional serial / parallel bus, a wireless link, a network architecture (eg, a CAN bus), or a unidirectional bus may be used.

【0088】 他のマイクロプロセッサー324は、操作や機能を制御装置と調和させる、異 なった装置やシステムに分離したマイクロプロセッサーとなり得る。 例えば、他のマイクロプロセッサー324は、車両や家屋における分離した制 御サブシステムに提供され得る。 そこでは、他のマイクロプロセッサーは、車や家の温度システム、機械的な部 品の位置(車のミラー、シート、ガレージドア、その他)、多様なシステムから の情報を表示する中央ディスプレイ装置を制御する。 又は、他のマイクロプロセッサー324は、制御装置を備える多くのシステム に対する集中化された制御装置となり得る。 二つのマイクロプロセッサー302と324は、必要に応じて、種々のシステ ムの制御、使用者への事件の注意の出力その他を促進するために、情報を交換す る。 例えば、もし他のマイクロプロセッサー324が、車両がオーバーヒートして いると判断すると、他のマイクロプロセッサー324は、この情報をローカルマ イクロプロセッサー302に伝達し、そしてこれは、使用者に注意をするために 、ディスプレイ14に特定の表示を出力する。 又は、もし、ノブ26が、異なった制御のモードが許されたばあい、他のマイ クロプロセッサー324は、異なったモードの制御ができる。 このように、もしノブ26が、温度制御と同様に、オーディオステレオ出力の 両方を制御することができる場合、ローカルマイクロプロセッサー302は、音 声機能を司ることができしかし、装置が温度制御モードにあるときは、温度シス テムの調整を制御するために、すべてのノブセンサーのデータを他のマイクロプ ロセッサー324に流すことができる。The other microprocessor 324 can be a separate microprocessor for disparate devices and systems that coordinates operation and functions with the controller. For example, another microprocessor 324 may be provided for a separate control subsystem in a vehicle or home. There, other microprocessors control the temperature systems in cars and homes, the location of mechanical components (car mirrors, seats, garage doors, etc.), and a central display device that displays information from various systems. I do. Alternatively, the other microprocessor 324 can be a centralized controller for many systems with controllers. The two microprocessors 302 and 324 exchange information as needed to facilitate control of the various systems, output of incident notice to the user, and the like. For example, if the other microprocessor 324 determines that the vehicle is overheating, the other microprocessor 324 communicates this information to the local microprocessor 302, which in turn alerts the user. , And outputs a specific display to the display 14. Or, if the knob 26 allows a different mode of control, the other microprocessor 324 can control a different mode. Thus, if the knob 26 can control both the audio stereo output as well as the temperature control, the local microprocessor 302 can take over the audio function but the device will be in the temperature control mode. At some point, all knob sensor data can be passed to another microprocessor 324 to control the regulation of the temperature system.

【0089】 他の実施例において、他のマイクロプロセッサー224は、ホストマイクロプ ロセッサーとなり得る。 例えば、ホストのコマンドをローカルマイクロプロセッサーに送信することに よって、ローカルマイクロプロセッサー202に、力の感覚を出力するように命 じることができる。 ホストマイクロプロセッサーは、単一のプロセッサーとなることができ、又は 、例えば、パーソナルコンピューター、ワークステーション、ビデオゲームコン ソール、ポータブルコンピューター、他のコンピューティングやディスプレイ装 置、セットトップボックス、“ネットワーク−コンピューター”、その他のコン ピューターの中に提供される。 マイクロプロセッサー224に加えて、ホストコンピューターは、ランダムア クセスメモリー(RAM)、リードオンリーメモリー(ROM)、入力/出力( I/O)回路、この技術において技術を有する者に対してはよく知られた他のコ ンピューター部品を備えることができる。 ホストプロセッサーは、ノブ26及び/又は他の制御及び周辺機器を用いるこ とによって、使用者が相互作用を及ぼすホストアプリケーションプログラムを実 行することができる。 ホストアプリケーションプログラムは、ノブの交軸方向の動き、押したり引い たりする動き、ノブの回転などのノブ26からの信号に対して反応させられるこ とができる(例えば、ノブ26は、例えば、ゲームパッド、ジョイスティック、 ステアリングホイール、ホストコンピューターに接続されたマウスなどのインタ ーフェース装置、ゲームの制御装置に提供される。)。 力のフィードバックの実施例において、ホストアプリケーションプログラムは 、ローカルマイクロプロセッサー202及びノブ26に対して、力のフィードバ ックコマンドを出力することができる。 ホストプロセッサーの実施例又は他の同様な実施例において、マイクロプロセ ッサー202は、ホストコンピューターからの命令や要求を待ったり、命令や要 求を解析/解読したり、命令や要求に従って入力や出力の信号を扱ったり/制御 するためのソフトウエアーの指図を伴って提供される。In another embodiment, another microprocessor 224 may be a host microprocessor. For example, by sending a host command to the local microprocessor, the local microprocessor 202 can be instructed to output a sense of force. The host microprocessor can be a single processor, or it can be, for example, a personal computer, workstation, video game console, portable computer, other computing or display device, set-top box, "network-computer". ”, Provided in other computers. In addition to the microprocessor 224, the host computer is a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), an input / output (I / O) circuit, well known to those skilled in the art. And other computer components. The host processor can execute a host application program with which the user interacts by using the knob 26 and / or other controls and peripherals. The host application program can be responsive to signals from the knob 26, such as transverse movement of the knob, push and pull movements, rotation of the knob, etc. Provided to interface devices such as pads, joysticks, steering wheels, mice connected to the host computer, and game control devices.) In the force feedback embodiment, the host application program can output force feedback commands to the local microprocessor 202 and knob 26. In a host processor embodiment or other similar embodiment, the microprocessor 202 waits for instructions and requests from the host computer, parses / decodes the instructions and requests, and inputs and outputs according to the instructions and requests. Supplied with software instructions for handling / controlling the signals.

【0090】 例えば、一つの力のフィードバックの実施例において、ホストマイクロプロセ ッサー324は、バス326をこえて、低いレベルの力の命令を提供することが でき、マイクロプロセッサー302は直接、その命令を駆動装置に伝達する。 異なった力のフィードバックのローカル制御の実施例では、ホストマイクロプ ロセッサー324は、バス326をこえて、マイクロプロセッサー302に、高 いレベルの管理命令を提供する。 又、マイクロプロセッサー302は、高いレベルの命令に従いながら、そして ホストコンピューターから独立して、センサーと駆動装置に対する低いレベルの 力の制御ループを制御することができる。 ローカル制御の実施例において、マイクロプロセッサー302は、“力のプロ セス”の指図に従うことによって、適切な駆動装置への信号出力を決定するため に、独立してセンサー信号を処理することができる。 そして、かかるプロセスは、ローカルメモリー306の中に蓄えられ、又、演 算の指図、公式、力の強さ(力のプロフィール)、及び/又はデータを備える。 力のプロセスは、特許5,734,373により詳細が記述されているように 、表示された対象物の間でのシミュレートされた相互作用、揺れ動き、テクスチ ャー、振動などの、明確な力の感覚を命令することができる。For example, in one force feedback embodiment, the host microprocessor 324 can provide low-level force commands over the bus 326 and the microprocessor 302 can send the commands directly. Transmit to the drive. In an embodiment of local control of different force feedback, the host microprocessor 324 provides high level management instructions to the microprocessor 302 over the bus 326. Also, the microprocessor 302 can control the low-level force control loop for the sensors and drives while following the high-level instructions and independently of the host computer. In a local control embodiment, the microprocessor 302 can independently process the sensor signals to determine the signal output to the appropriate drive by following the "force process" instructions. Such a process is then stored in the local memory 306 and comprises operational instructions, formulas, power strengths (power profiles), and / or data. The force process involves the creation of distinct forces, such as simulated interactions, swaying, textures, and vibrations between displayed objects, as described in more detail in US Pat. No. 5,734,373. You can command your senses.

【0091】 他の実施例において、ローカルプロセッサー302は、インターフェース装置 の中に含まれるものではなく、マイクロプロセッサー324のようなリモートマ イクロプロセッサーは、インターフェース装置の部品への及びからのすべの信号 を制御し処理することができる。 又は、ハードウエアーに組み込まれたデジタルロジックは、ノブ26に対する あらゆる入力/出力機能をなすことができる。In another embodiment, local processor 302 is not included in the interface device, and a remote microprocessor, such as microprocessor 324, controls all signals to and from components of the interface device. Can be processed. Alternatively, digital logic embedded in hardware can perform any input / output function for knob 26.

【0092】 本考案は、幾つかの好ましい具体例から記述されてきたが、本考案の射程に中 にある並び替え、置換、変換その他がある。 上述された実施例は、望まれる実施において、種々の方法で、混ぜ合わせられ 得ることをも又留意されるべきである。 更に、ある専門用語は、記述的な明確さの目的で用いられ、本考案を限定する ものではない。 それ故、次に付け加えられる請求項は、かかる変換、置換、並び替えなど、本 考案の真の精神、射程の中にあるものをも備える意図である。Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, there are permutations, permutations, transformations and the like which are within the scope of the present invention. It should also be noted that the embodiments described above can be mixed in various ways in the desired implementation. In addition, certain terminology is used for descriptive clarity and is not intended to limit the invention. Therefore, the appended claims are intended to cover such transformations, permutations, and permutations as fall within the true spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案にかかる制御ノブを備える装置の一実施
例の遠近図。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a device including a control knob according to the present invention.

【図2】本考案にかかる制御ノブ装置を実施するための
機構の一実施例の遠近図。
FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of a mechanism for implementing the control knob device according to the present invention.

【図3a】本考案にかかる制御ノブ装置を実施するため
の機構の第二の実施例の遠近図。
FIG. 3a is a perspective view of a second embodiment of the mechanism for implementing the control knob device according to the present invention.

【図3b】本考案の制御ノブの実施例に用いられるゲー
トとプランジャーの機構の遠近図。
FIG. 3b is a perspective view of the gate and plunger mechanism used in the embodiment of the control knob of the present invention.

【図3c】本考案にかかる制御ノブ装置を実施するため
の機構の第三の実施例の遠近図。
FIG. 3c is a perspective view of a third embodiment of a mechanism for implementing the control knob device according to the present invention.

【図4a】筐体に納められた制御ノブ装置の遠近図。FIG. 4a is a perspective view of a control knob device housed in a housing.

【図4b】筐体に納められた制御ノブ装置の遠近図。FIG. 4b is a perspective view of the control knob device housed in the housing.

【図5】従来技術のモーターと内部の部品の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a prior art motor and internal components.

【図6】モーターのシャフトが軸方向に可動な本考案に
かかるモーターの断面図。
FIG. 6 is a sectional view of the motor according to the present invention in which the shaft of the motor is movable in the axial direction.

【図7】図6のモーターとノブとノブの軸方向の動きを
検知するスイッチの断面図。
FIG. 7 is a sectional view of the motor, the knob, and a switch for detecting axial movement of the knob in FIG. 6;

【図8】ノブを軸方向の可動とするギアトランスミッシ
ョンを提供する制御装置の遠近図。
FIG. 8 is a perspective view of a control device that provides a gear transmission that allows a knob to move axially.

【図9】本考案の制御装置に対する制御システムのブロ
ックダイヤグラム。
FIG. 9 is a block diagram of a control system for the control device of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 レヴィン、マイケル ディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94087 サニーヴェール ナンバー506 イ ースト エル カミノ リアル 870 (72)考案者 マーティン、ケニス エム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト スザンヌ ドライ ブ 4240 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Levin, Michael Dee United States 94087 Sunnyvale Number 506 East El Camino Real 870 (72) Inventor Martin, Kennis Em United States of America 94306 Palo Alto Suzanne Drive 4240

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】[Utility model registration claims] 【請求項1】 筐体及び複数の磁石を有する固定子と、 前記筐体内において回転軸回り回転可能であり且つ前記
固定子に対して該回転軸に沿って相対移動する回転子と
を備えていることを特徴とする回転駆動装置。
A stator having a housing and a plurality of magnets; and a rotor rotatable around a rotation axis in the housing and relatively moving along the rotation axis with respect to the stator. A rotary drive.
【請求項2】 前記回転子は、前記筐体の中で回転可能
な接極子と、 該接極子と共に回転するように該接極子に連結されたシ
ャフトであって、前記回転軸と同軸上に配設されたシャ
フトとを備え、 前記接極子及びシャフトは、前記回転軸に沿って移動可
能とされていることを特徴とする請求項1に記載の回転
駆動装置。
2. The rotor, comprising: an armature rotatable within the housing; and a shaft connected to the armature so as to rotate with the armature, wherein the shaft is coaxial with the rotation axis. The rotation drive device according to claim 1, further comprising: a shaft disposed, wherein the armature and the shaft are movable along the rotation axis.
【請求項3】 前記シャフトは、前記接極子と共に前記
回転軸に沿って直線的に同時に動くように、該接極子に
強固に連結されており、 前記固定子は固定されていることを特徴とする請求項2
に記載の回転駆動装置。
3. The shaft is rigidly connected to the armature so as to move simultaneously with the armature linearly along the axis of rotation, and the stator is fixed. Claim 2
3. The rotary drive device according to claim 1.
【請求項4】 前記固定子の磁石は、前記シャフトの前
記回転軸上の位置に関係なく前記接極子が該磁石による
磁界内に位置するように、前記接極子の長さよりも長く
延在されていることを特徴とする請求項2に記載の回転
駆動装置。
4. The magnet of the stator extends longer than the length of the armature such that the armature is located within the magnetic field of the magnet regardless of the position of the shaft on the axis of rotation. 3. The rotary drive device according to claim 2, wherein:
【請求項5】 前記シャフトの前記回転軸上の位置に関
係なくブラシが当接し得るように、シャフトが移動不能
とされたアクチュエータの整流子バーよりも長い整流子
バーが備えられていることを特徴とする請求項3に記載
の回転駆動装置。
5. A commutator bar having a longer length than a commutator bar of an actuator whose shaft is immovable so that a brush can abut on the shaft regardless of a position on the rotation axis of the shaft. The rotary drive device according to claim 3, wherein:
【請求項6】 DCブラシ型モーターであることを特徴
とする請求項1に記載の回転駆動装置。
6. The rotary drive device according to claim 1, wherein the rotary drive device is a DC brush type motor.
【請求項7】 前記回転軸回り回転自在とされ、且つ、
該回転軸に沿って直線状に移動可能とされた操作部材を
備えた触覚フィードバック装置において、前記回転軸回
りに駆動力を出力するように適用され、 前記シャフトの前記回転軸に沿った直線状の移動が前記
操作部材の直線状移動に対応するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の回転駆動装置。
7. The apparatus is rotatable about the rotation axis, and
A haptic feedback device including an operating member movable linearly along the rotation axis, wherein the haptic feedback device is applied to output a driving force around the rotation axis; The rotation drive device according to claim 1, wherein the movement of the rotation member is configured to correspond to a linear movement of the operation member.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015008593A (en) * 2013-06-25 2015-01-15 アルプス電気株式会社 Rotary actuator and operation feeling imparting type input device using the same

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