(57)【要約】【課題】製造および組立てが容易であることから低コストであると共に、オフ状態力が低く、各構成要素間における機械的許容差および嵌合性が緩やかであるという回転動作制御デバイスを提供する。【解決手段】キャビティ１８４を画成する第１ハウジング部材１８３と、可動環状バンド１８７とを備える磁気起動式の回転動作制御デバイスを含むシステム。第２可動部材１８１は、キャビティ１８４内に配置されると共に、ハウジング１８３に対して可動である。磁場生成器は上記可動環状バンドを上記可動部材に対して押圧することで摩擦力を引き起こす。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを画成すると共に可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記第１ハウジング部材のキャビティ内に位置決めされた第２部材であって、上記第１ハウジング部材は当該第２部材に対して可動であるという第２部材と、上記第２部材上に配置されると共に、上記可動環状バンドを上記第２部材に対して押圧させて摩擦的緩衝を生成させる磁場生成器とを備えて成る磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２】
前記第２部材は中央軸心を有し、該第２部材および前記第１ハウジングは上記中央軸心の回りで相対回転可能である請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項３】
前記第１ハウジング部材は開口を含み、且つ、
前記可動環状バンドは上記第１ハウジング部材の開口を貫通延在する請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項４】
前記ハウジングは前記第２部材を囲繞し、該ハウジングは上記第２部材の回りで相対回転可能である請求項２記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項５】
前記ハウジングは前記第２部材を囲繞し、該第２部材は上記ハウジング内で相対回転可能である請求項２記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項６】
当該デバイスは中央軸心を有し、前記第１ハウジング部材および前記第２部材は上記中央軸心の回りで相対回転可能である請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項７】
前記可動環状バンドは自由端部を有する請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項８】
前記第１ハウジング部材は第１スロットを含む請求項１記載のデバイス。
【請求項９】
前記可動環状バンドは前記第１スロットを貫通延在するタブ端部を有する請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
前記可動環状バンドは前記第１スロットを貫通延在する第２タブ端部を有する請求項９記載のデバイス。
【請求項１１】
前記可動環状バンドは前記第２部材を囲繞する請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１２】
前記可動環状バンドは複数の可撓リンク部を備えた環状バンドから成る請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１３】
前記磁場生成器により磁場が生成されないときに前記可動環状バンドと前記第２部材との間に間隙を備える請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１４】
前記第１ハウジング部材は外側周縁部および内側シャフトを備え、前記第２部材は上記外側周縁部と上記内側シャフトとの間のキャビティ内に受容される請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１５】
前記第１ハウジング部材は内側シャフトを備え、前記第２部材は前記環状バンドと上記内側シャフトとの間のキャビティ内に受容される請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１６】
前記第１ハウジング部材の内側シャフトは軸受により前記第２部材から分離される請求項１５記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１７】
前記第２部材は中央軸心を有するステータから成り、該ステータはボビンおよびコイルを含む請求項１６記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１８】
前記第２部材は外側面を有すると共に、前記可動環状バンドは内側面を有し、且つ、当該デバイスは、上記外側面と上記内側面との間に摩擦増大材料を更に備えて成る請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項１９】
前記第２部材と前記ハウジングとの間には潤滑油が配備される請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２０】
前記磁場生成器は少なくとも一個のコイルを含む請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２１】
前記第１コイルから離間された第２コイルを更に備えて成る請求項２０記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２２】
前記可動環状バンドは前記第２部材の外周を実質的に囲繞する請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２３】
前記第２部材は外周を有する円形ステータから成る請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２４】
前記第１ハウジング部材はシャフトを含み、且つ、前記円形ステータは軸受により上記シャフトから分離される請求項２３記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２５】
前記第１ハウジング部材および前記第２部材の一方に対する該第１ハウジング部材および該第２部材の他方の動的特性を検知すべく位置決めされたセンサを更に備えて成る請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２６】
前記第１ハウジング部材および前記第２部材の一方に対する該第１ハウジング部材および該第２部材の他方の位置的特性を検知すべく位置決めされたセンサを更に備えて成る請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２７】
当該第１ハウジング部材内に形成されたキャビティを含むと共に、可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記キャビティ内に配設された第２部材と、上記可動環状バンドを上記第２部材に向けて変位させることで上記第２部材を把持すべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器とを備えて成る磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２８】
前記第１ハウジング部材は外側周縁部および内側シャフトを備え、前記第２部材は上記外側周縁部と上記内側シャフトとの間のキャビティ内に受容される請求項２７記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項２９】
前記第１ハウジング部材は内側シャフトを備え、前記第２部材は前記環状バンドと上記内側シャフトとの間のキャビティ内に受容される請求項２７記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項３０】
前記第１ハウジング部材のシャフトは軸受により前記第２部材から離間される請求項２９記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項３１】
前記第２部材は中央軸心を有するステータから成り、該ステータはボビンおよびコイルを含む請求項２７記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項３２】
前記第２部材は外周を有する円形ステータから成る請求項２７記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項３３】
前記可動環状バンドは複数の可撓リンク部を備える請求項３２記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項３４】
環状バンドを有するハウジングと第２部材との間の相対運動を制御する方法であり、上記第２部材および上記ハウジングは相対的に可動であり、上記ハウジングは上記第２部材が内部配置されるキャビティを画成するという方法であって、磁場を生成する段階と、上記生成された磁場に従い上記環状バンドを上記第２部材に対して押圧する段階とを備えて成る方法。
【請求項３５】
前記第２部材はボビンとコイルとを含む円形ステータであり、且つ、前記環状バンドは磁気的に透過性であり、磁場を生成する前記段階は、電流源から上記コイルに対して電流を供給することで上記環状バンドを上記円形ステータに向けて吸引する段階を含む請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記ハウジングに対して前記円形ステータを回転させる段階を含む請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記環状バンドを前記第２部材に対して押圧する前記段階は、上記環状バンドを前記円形ステータの回りに畳み込む段階を含む請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
シャフトに接続されたホィールと、
上記シャフトに連結された請求項２記載の第１の磁気起動式の動作制御デバイスであって、前記ステータまたは前記ハウジングの一方は上記シャフトに対して回転可能であるというデバイスとを備えて成るシステム。
【請求項３９】
請求項２記載の前記第１の磁気起動式の動作制御デバイスと対向して前記シャフトに連結された請求項２記載の第２の磁気起動式の動作制御デバイスと、当該モータが上記第１の磁気起動式の動作制御デバイスの前記ハウジングと上記第２の磁気起動式の動作制御デバイスの前記ハウジングとを逆方向に回転させる様に、上記第１の磁気起動式の動作制御デバイスの上記ハウジングと上記第２の磁気起動式の動作制御デバイスの上記ハウジングとに対して連結されたモータとを更に備えて成る請求項３８記載のシステム。
【請求項４０】
車体と、該車体に対してヒンジにより取付けられているドアとを含む車両と、上記ドアと上記車体との間に取付けられて上記車体に対する上記ドアの運動を磁気的に制御する請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイスとを備えて成るシステム。
【請求項４１】
前記第２部材は中央軸心を有するステータであり、該ステータおよび前記第１ハウジングは上記中央軸心の回りで相対回転可能である請求項４０記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１ハウジング部材は開口を含み、且つ、前記可動環状バンドは上記第１ハウジング部材の開口を貫通延在する請求項４０記載のシステム。
【請求項４３】
前記第１ハウジング部材は外側周縁部および内側シャフトを備え、前記第２部材は上記外側周縁部と上記内側シャフトとの間のキャビティ内に受容される請求項４０記載のシステム。
【請求項４４】
前記第１ハウジング部材の内側シャフトは軸受により前記第２部材から分離される請求項４３記載のシステム。
【請求項４５】
前記第２部材は中央軸心を有するステータから成り、該ステータはボビンおよびコイルを含む請求項４０記載のシステム。
【請求項４６】
前記可動環状バンドは前記第２部材の外周を実質的に囲繞する請求項４０記載のシステム。
【請求項４７】
前記第２部材は外周を有する円形ステータから成る請求項４０記載のシステム。
【請求項４８】
当該デバイスは緩衝器である請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項４９】
当該デバイスはブレーキである請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項５０】
当該デバイスは固定器である請求項１記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項５１】
車体と、該車体に対してヒンジにより取付けられているドアとを含む車両と、キャビティを画成すると共に可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記第１ハウジング部材のキャビティ内に位置決めされると共に上記第１ハウジング部材に対して可動であり且つ磁場生成器を含む第２部材とを備えた磁気起動式の動作制御デバイスであって、上記磁場生成器は上記可動環状バンドを上記第２部材に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成し、該磁気起動式の動作制御デバイスは上記車体に対する上記ドアの位置決めを制御すべく取付けられるという磁気起動式の動作制御デバイスとを備えて成るシステム。
【請求項５２】
前記可動環状バンドは前記第２部材を囲繞する請求項５１記載のシステム。
【請求項５３】
前記第２部材は中央軸心を有するステータから成り、該ステータはボビンおよびコイルを含む請求項５１記載のシステム。
【請求項５４】
前記第２部材は外周を有する円形ステータから成る請求項５１記載のシステム。
【請求項５５】
車体フレームと、該車体フレームに対してヒンジにより取付けられているドアと、キャビティを画成すると共に可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記第１ハウジング部材のキャビティ内に位置決めされると共に上記第１ハウジング部材に対して可動であり且つ磁場生成器を含む第２部材とを備えた磁気起動式の動作制御デバイスであって、上記磁場生成器は上記可動環状バンドを上記第２部材に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成し、該磁気起動式の動作制御デバイスは上記車体フレームに対する上記ドアの位置決めを制御すべく取付けられるという磁気起動式の動作制御デバイスとを備えて成るシステム。
【請求項５６】
当該第１ハウジング部材内に形成されたキャビティを含むと共に、複数の可撓リンク部を備えた可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記キャビティ内に配設された第２部材と、上記可動環状バンドを上記第２部材に向けて変位させることで上記第２部材を把持すべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器とを備えて成る磁気起動式の回転動作制御デバイス。
【請求項５７】
前記第２部材は外周を有するステータから成り、且つ、前記可動環状バンドは上記第２部材のステータの外周の少なくとも７０％を囲繞する請求項５６記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項５８】
当該第１ハウジング部材内に形成されたキャビティを含むと共に、可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記キャビティ内に配設されると共に外周を有する第２部材であって、上記可動環状バンドは上記第２部材の外周の少なくとも７０％を囲繞するという第２部材と、上記可動環状バンドを上記第２部材に向けて変位させることで上記第２部材を把持すべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器とを備えて成る磁気起動式の回転動作制御デバイス。
【請求項５９】
前記可動環状バンドは複数の可撓リンク部を有する請求項５８記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項６０】
前記可動環状バンドは前記第２部材の外周の少なくとも８０％を囲繞する請求項５８記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項６１】
前記可動環状バンドは前記第２部材の外周の少なくとも９０％を囲繞する請求項５８記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項６２】
前記可動環状バンドは前記第２部材の外周の少なくとも９５％を囲繞する請求項５８記載の磁気起動式の動作制御デバイス。
【請求項６３】
可動環状バンドを含む制御ノブと、上記制御ノブが相対回転可能である基部と上記基部に対する上記回転可能制御ノブの位置的特性を検知すべく位置決めされたセンサとを備え、上記基部はステータを含み、該ステータは、上記可動環状バンドを上記基部に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成して上記制御ノブの回転を抑制するという磁場を生成するシステム。
【請求項６４】
前記ステータは、前記センサにより検知された位置的特性に基づいて前記磁場を生成する請求項６３記載のシステム。
【請求項６５】
前記センサは光学エンコーダから成る請求項６３記載のシステム。
【請求項６６】
当該第１ハウジング部材内に形成されたキャビティを含むと共に、可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記キャビティ内に配設されると共に永久磁石を含む第２部材であって、該永久磁石は、上記可動環状バンドを当該第２部材との摩擦接触へと吸引することで上記第１部材と当該第２部材との間の回転を抑制する吸引磁場を生成するという第２部材とを備えて成る磁気起動式の回転動作制御デバイス。
【請求項６７】
前記永久磁石の吸引磁場を打ち消す調節可能磁場を生成する調節可能磁場生成コイルを含む請求項６６記載の磁気起動式の回転動作制御デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気起動式の動作制御デバイスに関する。特に本発明は、生成された磁場に従い第１部材と第２部材との間の接触圧力を変化させる磁気起動式の動作制御デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気制御式の緩衝器もしくはストラットなどの磁気起動式の動作制御デバイスは、付与される磁場の大きさにより制御される緩衝などの動作制御を提供する。磁気制御式緩衝器の分野における研究の多くは、電気粘性（ＥＲ）または磁気粘性（ＭＲ）緩衝器のいずれかに焦点を合わせている。これらの両方の種類の緩衝デバイスの基礎となるのは、特定の流体は付与された電場もしくは磁場に比例して粘度が変化するという原理である。故に、上記流体により達成可能な緩衝力は、付与される場を制御することで制御され得る。ＥＲおよびＭＲ緩衝器の例は、特許文献１および特許文献２において夫々論じられている。
【０００３】
ＭＲ流体は大きな降伏強度および粘度を有することから、ＥＲ流体よりも大きな緩衝力を生成し得る。これに加えてＭＲ流体は、単純な低電圧の電磁コイルにより容易に生成される磁場により起動される。結果として、ＭＲ流体を採用する緩衝器はＥＲ緩衝器と比較して更に好適とされている。
【０００４】
しかし依然としてＥＲおよびＭＲ流体緩衝器は流体緩衝を伴うことから、緩衝器は厳密なバルブ調節およびシールを以て製造されねばならない。特に斯かる緩衝器は典型的に、製造および組立てがそれほど容易ではない動的シールおよび対応収容部材を必要とする。更に流体形式緩衝器は、製造および組立てを更に複雑とし得る相当の“オフ状態”力を有し得る。オフ状態力（ｏｆｆ−ｓｔａｔｅ  ｆｏｒｃｅ）とは、緩衝器が励起されないときに該緩衝器に作用する力を指している。
【特許文献１】米国特許第５，０１８，６０６号
【特許文献２】米国特許第５，３８４，３３０号
【非特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記内容は、現在のデバイスおよび方法において存在することが知られた制限を例示するものである。故に、上記に示された制限のひとつ以上を克服する代替策を提供することが好適であることは明らかである。故に、本明細書中で以下において更に十分に開示される特徴を含む適切な代替策が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のひとつの見地に依れば、磁気起動式の動作制御デバイスが提供される。該磁気起動式の動作制御デバイスは、ハウジングと、可動部材と、該ハウジングもしくは可動部材のいずれか上に配置された磁場生成器とを含む。上記磁場生成器により印加された磁場は、上記ハウジングを上記可動部材に対して押圧することで摩擦的緩衝を提供する。
【０００７】
本発明は、磁気起動式の動作制御デバイスを包含する。該磁気起動式の動作制御デバイスは好適には、キャビティを画成する第１ハウジング部材であって可動かつ撓曲可能な環状バンドを含む第１ハウジング部材を備える。該磁気起動式の動作制御デバイスは好適には、上記第１ハウジング部材のキャビティ内に位置決めされた第２部材を備え、該第２部材上には磁場生成器が配置されることで上記第１ハウジング部材は該第２部材に対して可動である。上記磁場生成器は上記可動かつ撓曲可能な環状バンドを上記第２部材に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成する。好適実施例において上記第２部材は中央軸心を有するステータであり、該ステータおよび上記第１ハウジングは上記中央軸心の回りで相対回転可能である。好適には上記ハウジングは上記第２部材を囲繞し、該ハウジングは上記第２部材の回りで相対回転可能である。
【０００８】
本発明は、磁気起動式の動作制御デバイスを包含する。該磁気起動式の動作制御デバイスは好適にはキャビティを画成する第１ハウジング部材を備え、該第１ハウジング部材は可動かつ撓曲可能な環状バンドを含む。上記磁気起動式の動作制御デバイスは好適には、上記第１ハウジング部材のキャビティ内に位置決めされた第２部材を備える。上記第２部材は上記第１部材に対して可動であり、上記第２部材上には磁場生成器が配置される。該磁場生成器は上記可動かつ撓曲可能な環状バンドを上記第２部材に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成する。好適実施例において上記第２部材は中央軸心を有するステータであり、該ステータおよび上記第１ハウジングは上記中央軸心の回りで相対回転可能である。好適には上記ハウジングは上記第２部材を囲繞し、該第２部材は静止的な上記ハウジング内で相対回転可能である。好適には上記第１ハウジング部材およびその可動かつ撓曲可能な環状バンドは回転的に静止的であり、上記第２内側部材のステータは、上記第１ハウジング部材およびその可動かつ撓曲可能な環状バンドの内側で回転する。
【０００９】
本発明は、当該第１ハウジング部材内に形成されたキャビティを含むと共に可動環状バンドを含む第１ハウジング部材と、上記キャビティ内に配設された第２部材と、上記可動環状バンドを上記第２部材に向けて変位させることで上記第２部材を把持すべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器とを備えて成る磁気起動式の動作制御デバイスを包含する。好適実施例において上記第１ハウジング部材は外側周縁部を有すると共にシャフトを含み、上記キャビティは上記外側周縁部と上記シャフトとの間に上記第２部材を受容する。
【００１０】
本発明は、ハウジングと第２部材との間の相対運動を制御する方法を包含する。上記ハウジングは環状バンドを有すると共に、該ハウジングおよび環状バンドは上記第２部材に対して可動であり、且つ、該ハウジングは上記第２部材が内部配置されるキャビティを画成する。本発明は、磁場を生成する段階と、生成された磁場に従い上記環状バンドを上記第２部材に対して押圧する段階とを含む。
【００１１】
本発明は、ハウジングと回転する第２部材との間の相対運動を制御する方法を包含する。上記ハウジングは環状バンドを有し、該ハウジングおよび上記環状バンドは回転的に静止的である。好適には、上記第２部材は上記ハウジングおよび環状バンドに対して回転的に可動であり、上記ハウジングは上記第２部材が内部配置されるキャビティを画成する。本発明は、磁場を生成する段階と、生成された磁場に従い上記環状バンドを上記回転する第２部材に対して押圧する段階とを含む。
【００１２】
本発明は、磁気起動式の動作制御デバイスを備えたシステムを包含する。該システムの上記動作制御デバイスは、該システムの回転動作を制御すべく円形ステータに摩擦係合する環状バンドを有する。好適には上記磁気起動式の動作制御デバイスは、ホィールを備えたシャフトに連結され、上記円形ステータもしくはハウジングは上記シャフトに対して回転可能である。好適実施例において上記ホィールは制御ノブから成る。好適には上記システムは回転を追尾する回転式センサを含むと共に、上記ステータにより生成された磁場は上記環状バンドを移動させることで回転の端部停止を行う。
【００１３】
本発明は、車体およびドアを備えた車両を包含する。上記ドアはヒンジにより上記車体フレームに対して取付けられる。本発明は、上記ドアと車体との間に取付けられて上記車体に対する上記ドアの運動を制御する磁気起動式の動作制御デバイスのハウジングを含む。上記ハウジングの内側のキャビティ内には、第２部材のステータが受容される。上記ハウジングと共に回転式位置センサが取付けられることで、上記デバイスおよび上記ヒンジの回転運動が検知される。上記第２部材のステータは中央軸心を有すると共に、該ステータおよび上記ハウジングは上記中央軸心の回りで相対回転可能である。好適には、上記ハウジングは上記中央軸心を以て配向されたシャフトを含み、該シャフトは上記ヒンジの回転シャフトに対して直接的に連結される。好適な代替例において上記ハウジングは上記中央軸心を以て配向されたシャフトを含み、該シャフトは上記ヒンジの回転シャフトに対して間接的に連結される。好適実施例において上記ハウジングおよびその可動環状バンドは回転的に静止的であり、上記第２部材のステータは該第２部材の内側ステータが上記静止的ハウジングに対して回転する如く上記ハウジングのキャビティ内に回転的に受容され、上記可動環状バンドは磁気的に起動されて上記回転する第２部材の内側ステータに接触することで上記第２部材の内側ステータの回転と上記車体に対する上記ドアの運動とを制御する。
【００１４】
本発明は、車体フレームと、該車体フレームに対してヒンジにより取付けられているドアと、キャビティを画成する第１ハウジング部材を備えた磁気起動式の動作制御デバイスとを含む。上記第１ハウジング部材は可動環状バンドを含むと共に、該第１ハウジング部材のキャビティ内には、該第１ハウジング部材に対して可動である第２部材が位置決めされる。上記第２部材は磁場生成器を含み、該磁場生成器は上記可動環状バンドを上記第２部材に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成し、該磁気起動式の動作制御デバイスは上記車体フレームに対する上記ドアの位置決めを制御すべく取付けられる。好適実施例において上記ハウジングおよびその可動環状バンドは回転的に静止的であり、上記第２部材のステータは、上記ヒンジにおける上記車体フレームに対する上記ドアの運動を以て該第２部材の内側ステータが上記静止的ハウジングに対して回転する如く上記ハウジングのキャビティ内に回転的に受容され、上記可動環状バンドは磁気的に起動されて上記回転する第２部材の内側ステータに接触することで上記第２部材の内側ステータの回転と上記車体フレームに対する上記ドアの運動とを制御する。
【００１５】
本発明の別の見地に依れば、磁気制御式緩衝器の静止的部材に対する可動部材の位置を検知するセンサが提供される。該センサは、上記静止的部材に固着された第１部材と、上記第１部材および当該第２部材の相対位置が上記可動部材の位置を上記静止的部材に関連付ける様に上記可動部材に連結された第２部材とを含む。上記のおよび他の見地は、添付図面に関する以下の詳細な説明を考慮すれば明らかとなろう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に依れば、製造および組立てが容易であることから低コストであると共に、オフ状態力が低く、各構成要素間における機械的許容差および嵌合性が緩やかであるという、特に磁気起動式の回転動作制御デバイスが提供される。
【００１７】
本発明の目的および利点は、図面に関する以下の詳細な説明を読破すれば理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明をより良く理解するために、以下の詳細な説明は本発明の代表的実施例が図示かつ記述される添付図面を参照する。
【００１９】
本発明は、習用のＭＲ流体式動作制御デバイスに対して、磁気起動式の代替策に関する。本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスは、線形式または回転式の緩衝器、ブレーキ、固定可能なストラット、または、位置保持デバイスとして具現され得る。本発明はＭＲ流体を含まないが、付与される磁場の大きさにより制御される可変レベルのクーロン的もしくは摩擦的な緩衝を提供する。
【００２０】
ＭＲまたはＥＲ流体デバイスと対照的に、本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスは、製造が容易であり且つ比較的に低コストである。本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスはまた、各構成要素間における非常に緩やかな機械的許容差および嵌合性も許容する。これに加え、本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスは、流体形式緩衝器が必要とする動的シールまたは対応収容部材を必要としないことから、製造および組立てが比較的に容易である。更に、本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスは特にオフ状態力が低いことから、オフ状態と最大緩衝力との間に広いダイナミック・レンジを提供する。
【００２１】
好適には第１部材ハウジングの環状バンドの内側面は第２部材の外側面を、付与された磁場の大きさに略々比例する直交力を以て把持する。故に上記バンドは上記第２部材を把持することで、上記ハウジングと該第２部材との間の相対運動に抗すべく作用する。概略的に、付与された磁場の大きさは、上記コイルに供給された電流に比例する。故に緩衝力は、上記ハウジングの内側面と上記第２部材の外側面との間の摩擦係数と、これらの表面間の直交力であって上記コイルに電流を流すことで生成される磁場に依存する直交力とに依存する。
【００２２】
本発明に依れば、上記ハウジングと上記第２部材との間における非常に緩やかな機械的許容差または嵌合性が許容される。本発明は動的シールまたは対応収容部材を必要としないことから、特に低いオフ状態力が提供されると共に製造および組立てが容易である。
【００２３】
本発明は特に、低コストかつ高容量の緩衝器の作成に適している。本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスの他の用途としては、コピー機もしくはプリンタなどの機器の内側におけるペーパー供給機構などの機械的動作を制御する回転式ブレーキが挙げられる。本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスの付加的用途としては、半能動制御要素として使用される緩衝器が挙げられる。本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスはまた、ドアに対する掛止もしくは固定機構としても使用され得る。更に別の用途としては、エクササイズ用器具、リハビリ用器具、ジョイスティック、制御ノブ輪、地震構造制御緩衝器、航空用半能動制御デバイス、加工用具固定デバイス、自動車のドア、車両のドア・ヒンジおよびドア、自動車の動作制御器などが挙げられる。本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスは、触覚学（ｈａｐｔｉｃｓ）の分野においても使用され得る。触覚学の分野としては、コンピュータ周辺装置において使用されるデバイスであって、ゲームおよび他のソフトウェアと共に使用されるフォース・フィードバック操舵輪、制御ノブ、プログラム可能デテント、プログラム可能な端部停止部、コンピュータ用ポインティング・デバイス、および、ジョイスティックなどのデバイスが挙げられる。この分野は、ワイヤ操縦式車両における操舵輪、および、回転機器制御ノブなどの工業的なフォース・フィードバック機構も包含する。
【００２４】
更に別の用途は、正確な位置および速度の制御を可能とすべく空気的および油圧的なアクチュエータと併せて本発明の実施例を使用することである。本発明は、磁気的に起動される環状バンド・フィンガによりハウジングと第２部材との間の相対運動を制御する方法を包含する。コイル１７７を流れる電流は、環状バンド・フィンガ１８７を第２部材１８１に向けて吸引する磁場を生成する。この目的のためにハウジングの環状バンド・フィンガ１８７は、磁場により吸引される材料で形成される。その例としては、限定的なものとしてで無く、鋼鉄および他の鉄合金が挙げられる。コイル１７７を流れる電流の量は概略的に、生成された磁場の大きさに正比例する。故に、コイル１７７を流れる電流の制御は、ハウジングの環状バンド・フィンガ１８７の内側面と第２部材１８１の外側面との間の直交力もしくは押圧力を制御することで上記緩衝器の緩衝効果を制御すべく使用され得る。
【００２５】
本発明の幾つかの用途においては、殆どの場合は磁場が、故に緩衝力が付与され、短い瞬間だけ緩衝が停止されることが望ましい。これは、当該システムに対して一個以上の永久磁石を付加することで達成され得る。緩衝器において永久磁石は、電磁コイルに対して電流が印加されていないときでも緩衝器はそのオン状態に在り且つハウジングの環状バンドは上記第２部材に対して押圧される様に使用される。上記電磁コイルは、電流が印加されるにつれて上記永久磁石の磁場を打ち消して漸進的に緩衝器を機能停止させる役割を果たす。
【００２６】
図１Ａ乃至図１Ｂには、本発明の動作制御デバイスの実施例が示される。図１Ａは本発明の回転的な実施例を組立てた例を示しており、幾つかの内部要素を示すために各部は破断されている。図１Ｂは、部分的に分解された図１Ａの実施例を示している。この実施例において、中央鋼鉄製ボビン１７９に巻回されたコイル１７７は円形ステータ１８１を形成する。ステータ１８１は、ハウジング１８３により相対回転のために画成されたキャビティ１８４内に位置される。ハウジング１８３の高度に撓曲可能な環状バンド１８７によれば、磁場が励起されたときにステータ１８１とハウジングの環状バンド１８７との接触が許容される。ステータ１８１には軸受１８８が含まれることでシャフト１９０を支持し、該シャフトと共にハウジング１８３は回転する。軸受１８８によれば上記環状ハウジングおよびシャフト１９０は円形ステータ１８１の回りを回転する。図１Ｂに示された如く第２部材の円形ステータ１８１は、上記第１ハウジング部材の外側周縁部５０７と内側シャフト１９０との間のキャビティ１８４内に受容される。図１Ａに示された如く上記ハウジングは、シャフト１９０の回りの上記キャビティ内に受容されたステータ１８１を取り囲み、環状バンド１８７は環状フィンガ・バンドの自由端部５０１を有する。撓曲可能な環状バンド１８７は、電流源１１８からの電流がコイル１７７を以て磁場を生成したときに、円形ステータ１８１の外側円周表面へと移動されて摩擦接触し得る。ボビンおよび巻回コイルを備えた円形ステータ１８１の磁場生成器は、環状バンド１８７を内方に引張り摩擦接触させることで上記ハウジングと上記ステータとの間の相対回転による摩擦的緩衝を引き起こす磁場を生成する。
【００２７】
本発明に係る緩衝器は、上記第２部材もしくはステータの磁気的活性部分の外側面が上記鋼製ハウジングの環状バンドの内側面と直接接触したときに、強力なクーロン的押圧力を生成する。本発明の幾つかの用途においては、図５Ｄに示された代表的デバイス上に見られるハウジングの外側部の回りに音響的緩衝材すなわち音響的発泡体１８９の層を載置することが望ましい。斯かる音響遮断材料１８９は、金属製第２部材に対して移動する金属製ハウジング部材に起因して生じ得る一切の高周波の金切り音、擦過音もしくは金属衝突音を減衰する役割を果たす。斯かる付加的な音響的材料の望ましさは、上記ハウジングの実際の厚み、上記ハウジングの共鳴特性、上記ハウジングと上記第２部材との間の嵌合性の緩やかさ、および、上記デバイスの適用の間における各部分の整列などの多数の要因に依存する。上記デバイスの各部分がオフ状態において相互に対し円滑に摺動する様に、潤滑油（グリースもしくはオイル）も使用され得る。当業者であれば、適切な音響的材料１８９は容易に明らかであろう。
【００２８】
上記第２部材すなわちステータの擦過表面、または、上記ハウジングの環状バンドの内側面に対して中間摩擦増加層を付加することにより、同様の静粛効果が達成され得る。斯かる材料の例は、ポリエチレンもしくはナイロンなどの薄寸ポリマ層、または、車両のクラッチおよびブレーキにおいて典型的に使用される如き複合摩擦材料とされ得る。斯かる摩擦層は、金属間の接触を排除し、長期の摩耗を低減する。但し、斯かる摩擦材料の層の存在は概略的に、磁気回路の効率を低くする。上記摩擦材料が低カーボン鋼の様に高い透磁率を有するのでなければ、該摩擦材料は磁気回路のリラクタンスを劇的に増大し、上記緩衝器がオン状態であるときの緩衝力の量を低下させる。
【００２９】
本発明の更に別の実施例に依れば、磁気制御式緩衝器は一体的位置センサを更に含み得る。本発明に従い位置センサを含む緩衝器の代表的実施例は図２乃至図４、図１０乃至図１１に示されており、好適には回転式ポテンショメータもしくは回転式の光学エンコーダなどの回転式位置センサが利用され、該回転式センサはデバイスの静止的な非回転部材に対する該デバイスの回転可能部材の位置的特性を検知することで回転動作制御デバイスに対して相対回転情報を提供すべく取付けられる。幾つかの実施例において回転式位置センサは回転式ポテンショメータである。幾つかの実施例において回転式位置センサは回転式の光学エンコーダである。センサの例は、Ｐａｎａｓｏｎｉｃの回転式ポテンショメータである（米国のニューヨーク州、ニューヨーク市の松下電器（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ  Ｕ．Ｓ．Ａ．）の部品番号ＥＶＡ−ＪＱＬＲ１５Ｂ１４；販売者としてはデジキー社（ＤｉｇｉＫｅｙ）およびニューアーク・エレクトロニクス社（Ｎｅｗａｒｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）が挙げられる）。上記センサによる測定変位の代わりに又はそれに加えて、該センサは、ハウジング１８３および第２部材１８１の相対速度もしくは加速度を測定すべく使用され得る。更に上記センサは、速度センサもしくは加速度計とされ得る。上記センサの電気接続部２０２に対しては、メモリを有する汎用コンピュータなどの、センサからの信号を解釈するデバイスが電気接続される。上記コンピュータは更に、上記メモリ内の論理回路であって、上記センサにより送信された電気信号に基づいて相対的な位置、速度もしくは加速度を決定し得ると共にこれらのパラメータのひとつ以上を表すデータを記憶し得る論理回路を備え得る。可変抵抗センサに加え、可変インダクタンスもしくは可変キャパシタンス・センサ、光学エンコーダ、撓曲もしくは屈曲センサなどの他の検知デバイスが代替的に使用され得ると共に全てが本発明の精神および有効範囲内であり、且つ、上記センサは、第２部材とハウジングとの間の相対速度もしくは加速度ならびに相対位置を測定すべく使用され得る。
【００３０】
本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスは、多くの用途において有用である。本発明のデバイスに対する代表的な用途は、自動車、トラックおよび他の車両用途の回転動作の制御である。
【００３１】
本発明は、触覚学の分野における回転動作制御デバイスの利用を包含することで、操作者に対し触覚力フィードバックを提供する。図２は、回転動作制御緩衝器２６３を用いるフォース・フィードバック操舵輪２６１を示している。斯かるデバイスは、乗用車、トラックまたは工業用の小型車およびフォークリフトなどの車両上における“ワイヤ操舵式”および他の触覚的制御機構においても使用され得る。本発明はまたコンピュータ・ゲームにおいて、ゲームにおける仮想的動作に応答するフォース・フィードバック回転式操舵輪としても使用され得る。図２に示された例において緩衝器２６３は、緩衝力が操舵輪の位置に対して連動され得る様に、回転式位置センサ２６５に対して連結される。図１１に示された例においてフォース・フィードバック回転制御ノブ輪２６１はプログラム可能な端部停止部を備え得ると共に、回転式位置センサは制御ノブの端部停止部によりロータの位置を検知してから、磁場を生成することで回転方向におけるノブの更なる回転を停止させる。
【００３２】
本発明はまた、図３に示された如くコンピュータ用マウス２６７などのコンピュータ用ポインティング・デバイスの内側における小寸の制御可能な摩擦ブレーキとしても使用され得る。マウス２６７は、ｙ駆動ピニオン２７１およびｘ駆動ピニオン２７３に対して転動接触するマウスボール２６９を含む。駆動ピニオン２７１、２７３は夫々、回転動作制御デバイス２７９を備えたｙエンコーダ・ホイール２７５およびｘエンコーダ・ホイール２７７に連結される。各エンコーダ・ホィール２７５、２７７は、エンコーダ・センサ２８０を通して回転すべく位置される。エンコーダ・ホィールの回転は夫々のエンコーダにより検知され、該エンコーダは、ｘｙ平面内におけるマウスボール２７３の移動であってピニオン２７１、２７３を通る移動を表す電気信号を送信する。
【００３３】
本発明はまた、図４に示された如き能動的フォース・フィードバック操舵輪２８１を提供するためにも使用され得る。この用途においては、時計方向または反時計方向回転ハウジング２８７、２８９のいずれかに対して操舵輪２８１を選択的に連結すべく一対の回転動作制御デバイス・クラッチ２８３、２８５が用いられる。クラッチ配置においては、ステータおよびハウジングが各々回転可能であり、且つ、相互に対して回転可能である。時計方向または反時計方向ハウジング２８７、２８９に対しては、モータ２９１がピニオン・ドライブ２９３により連結される。上記操舵輪から延在するシャフト２９５はハウジング２８９を貫通通過すると共に、回転動作制御デバイス・クラッチ２８３、２８５のステータ２９７、２９９に対して連結される。シャフト２９５は、該シャフトがハウジング２８７、２８９を貫通通過する箇所にて軸受もしくは他の類似構造を含むことで、該シャフトと各ハウジングとの間の相対回転運動が許容され得る。シャフト２９５の端部に対しては回転式位置センサ２９８が連結されることで、操舵輪２８１の回転が検出される。ステータ２９７、２９９は、ハウジングの環状バンドの接触表面３０１、３０３と協働して、時計方向および反時計方向において摩擦的緩衝を提供する。故に操舵輪２８１は実際に、最終的な駆動源を単純な単一方向モータ２９１として、夫々の方向において所定量の力により転回され得る。
【００３４】
本発明に係る磁気起動式の動作制御デバイスの実施例は、たとえばハウジングおよび第２部材などの磁気制御式動作制御デバイスの構成要素と接触する軸受構成要素であって、該動作制御デバイスがオフ状態に在るときに上記各構成要素間の円滑な相対運動を提供するという軸受構成要素を含む。
【００３５】
先に説明された如く、たとえばコイルなどの磁場生成器は上記ハウジングもしくは第２部材のいずれかに対して取付けられ得ると共に、ハウジングもしくは第２部材の他方は、磁気的に制御可能な摩擦係合のための撓曲可能な環状バンドを含む。ハウジングと第２部材との間の円滑な移動を提供することが重要であり得る状況の例は、本発明の実施例がヒンジ式車両ドアにおける固定機構として使用される場合である。図１０に示された例において乗用車４４７は、車体４４９と、該車体４４９に対してヒンジ４５３上で揺動するドア４５１とを含む。操作者は、磁場生成器を励起することで第２部材およびハウジングを相互に対して押圧することで上記ドアを所定位置に保持するというスィッチ４５５を起動することにより、ドア４５１を任意の位置に固定し得る。上記回転動作制御デバイスは、車両ドアを所定位置に保持すべく、且つ、車体に対するドアの運動を、ステータに向けた環状バンドの磁気的起動により制御すべく利用される。上記回転動作制御デバイスは、ヒンジの回転動作を制御すべく利用される。シャフト１９０は、回転ヒンジ部材に対して直接的に連結かつ接続されるか、または、図１０Ｃに示された如く噛合歯車を以て間接的に連結され得る。上記ヒンジおよび制御デバイスの回転動作を検知すべく、好適には回転式位置センサが利用される。
【００３６】
本発明は、磁気起動式の動作制御デバイスを包含する。該磁気起動式の動作制御デバイスは好適には、キャビティを画成する第１ハウジング部材であって可動かつ撓曲可能なフィンガ環状バンドを含む第１ハウジング部材を備える。上記磁気起動式の動作制御デバイスは好適には、上記第１ハウジング部材のキャビティ内に位置された第２部材を備え、第１ハウジング部材は上記第２部材上に配置された磁場生成器により、該第２部材に対して可動である。上記磁場生成器によれば上記可動かつ撓曲可能な環状バンドは上記第２部材に対して押圧されて摩擦的緩衝を生成する。好適実施例において、上記第２部材は中央軸心を有するステータであり、該ステータおよび第１ハウジングは上記中央軸心の回りで相対回転可能である。好適には上記ハウジングは上記第２部材を囲繞すると共に、該ハウジングは上記第２部材の回りで相対回転可能である。好適には、上記可動かつ撓曲可能な環状バンドは、上記第１ハウジング部材に対する取付けのためのタブ端部を有する。一実施例において上記可動かつ撓曲可能な環状バンドは、自由端部と、第１ハウジング部材に取付けられた取付け末端とを有し、好適には該取付け末端はタブ端部から成る。一実施例において上記可動かつ撓曲可能な環状バンドは、第１タブ端部と、末端第２タブ端部とを有する。
【００３７】
上記磁気起動式の動作制御デバイスは好適にはキャビティ１８４を画成する第１ハウジング部材１８３を備え、該第１ハウジング部材は可動かつ撓曲可能な環状バンド１８７を含む。上記磁気起動式の動作制御デバイスは好適には、第１ハウジング部材のキャビティ１８４内に位置された第２部材１８１を備えると共に、第１ハウジング部材１８３は上記第２部材上に配置された磁場生成器１７７により該第２部材に対して可動である。好適には第２部材１８１は、中央ボビン１７９と、該ボビンの回りに巻回されたコイル１７７であって電流源１１８から該コイルに対して電流が供給されたときに磁場を生成するというコイル１７７とから形成された磁場生成器のステータである。上記磁場生成器は可動かつ撓曲可能な環状バンド１８７を第２部材１８１に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成する。好適実施例において第２部材１８１は中央軸心１８２を有するステータであり、該ステータおよび第１ハウジングは中央軸心１８２の回りで相対回転可能である。好適にはハウジング１８３は第２部材１８１を囲繞し、該ハウジングは第２部材の回りを回転可能である。一実施例において可動かつ撓曲可能な環状バンド１８７は、自由端部５０１と、第１ハウジング部材１８３に取付けられた取付け末端５０３とを有する。好適には上記第１ハウジング部材は、スロット開口１８５を含む。好適実施例において可動環状バンド１８７は、少なくとも一個のタブ端部５０３を以て第１ハウジング部材開口１８５を貫通延在する。好適には上記可動環状バンドは、ステータ１８１を囲繞する環状バンド１８７である。一実施例において可動環状バンド１８７は、自由端部５０１および末端第２端部５０３を有する。好適には末端第２端部５０３はタブから成り、該末端第２端部タブは開口スロット１８５を貫通延在する。図８Ａおよび図９Ａに示された如く、上記動作制御デバイスが一方向における回転の動作を制御することが意図されたときには、自由端部５０１およびタブ端部５０３を備えた動作制御デバイスが好適である。好適には上記端部タブは、該タブが移動可能な開口スロット内に収容される。環状バンド１８７は、ハウジング１８３に沿い回転する。好適には環状バンド１８７は環状カップ・ハウジング１８３と共に回転し、該環状バンドはハウジング・スロット１８５などを以て上記ハウジングにより引張られる。図５乃至図１２に示された如き好適実施例において環状バンド１８７は磁性的であり、且つ、ロータ・シャフト１９０を備えたロータ・カップ・ハウジング１８３は好適には非磁性的である。好適には上記環状バンドはステータ１８１の外周を、少なくとも７０％、更に好適には少なくとも８０％、更に好適には少なくとも９０％、最も好適には少なくとも９５％だけ囲繞する。上記磁場生成器により磁場が生成されていないときの可動環状バンド１８７と第２部材１８１との間におけるエアギャップによれば、ハウジングの環状バンドと第２部材との間の摩擦的緩衝および接触なしに、第１ハウジング１８３と第２部材１８１との間の相対運動が許容される。好適には可動環状バンド１８７は、上記磁場生成器のステータ・コイルにより磁場が生成されないときには上記可動環状バンドと第２部材との間の間隙５０５を以て、第２部材１８１を囲繞する。好適には上記第１ハウジング部材はロータ・カップ外側周縁部５０７とロータ・カップ内側シャフト１９０とを有するロータ・カップから成り、第２部材１８１はロータ・カップ外側周縁部５０７とロータ・カップ内側シャフト１９０との間のキャビティ１８４内に受容される。好適には第１ハウジング部材１８３は、内側シャフト１９０と、第２部材１８１を受容するキャビティ１８４とを有し、上記第２部材のステータは環状バンド１８７と上記内側シャフトとの間の上記キャビティ内に受容される。好適には第１ハウジング部材の内側シャフト１９０は、軸受１８８により第２部材１８１から分離される。好適には可動環状バンド１８７は、外周のステータ１８１を実質的に囲繞する環状バンドである。上記第２部材の円形ステータの外周は、ハウジング１８３の環状バンド１８７に対する接触を提供する。
【００３８】
本発明は、自身内に形成されたキャビティと可動環状バンドとを含む第１ハウジング部材と、上記キャビティ内に配設された第２部材と、上記可動環状バンドを上記第２部材に向けて変位させて該第２部材を把持させるべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器とを備える磁気起動式の動作制御デバイスを包含する。好適実施例において上記第１ハウジング部材は外側周縁部を有すると共にシャフトを含み、上記第２部材を受容する上記キャビティは上記外側周縁部と上記シャフトの間とされる。
【００３９】
第１ハウジング部材１８３は、外側周縁部５０７と、第２部材の円形ステータ１８１を受容するキャビティ１８４を提供する内側シャフト１９０とを有する。可動環状バンド１８７は、第２部材のステータ１８１により生成された磁場により該バンドが磁気的に吸引されたときに、上記ステータに対して摩擦係合する。好適には上記第１ハウジング部材はロータ・カップであり、好適には、ロータ・カップ内側シャフトを備えたロータ・カップである。好適には第１ハウジング部材の内側シャフト１９０は、少なくとも一個の軸受１８８により第２部材のステータ１８１から分離される。ステータ１８１は中央軸心１８２を有すると共に、好適には、磁場を生成する中央鋼鉄製ボビン１７９および巻回コイル１７７を含む。生成された磁場は環状バンド１８７を吸引し、上記円形ステータの外周と接触させる。
【００４０】
本発明は、第１ハウジングと第２部材との間の相対運動を制御する方法を包含し、上記ハウジングは上記第２部材に対して可動である環状バンドを有し、且つ、該ハウジングは上記第２部材が内部配置されるキャビティを画成する。本発明は、磁場を生成する段階と、生成された磁場に従い上記環状バンドを上記第２部材に対して押圧する段階とを含む。
【００４１】
本発明は、環状バンド１８７を有するハウジング１８３と第２部材１８１との間の相対運動を制御する方法を包含し、上記第２部材は上記ハウジングおよび環状バンドに対して可動であり、且つ、ハウジング１８３は上記第２部材が内部配置されるキャビティ１８４を画成する。本発明は、磁場を生成する段階と、生成された磁場に従い環状バンド１８７を第２部材１８１に対して押圧する段階とを含む。好適には第２部材１８１は、ボビン１７９とコイル１７７とを含む円形ステータである。好適には、ハウジング１８３はシャフト１９０を含む。好適には環状バンド１８７は磁気的に透過性であり、その場合に磁場を生成する段階は、電流源１１８から上記コイルに対して電流を供給することで上記環状バンドを上記円形ステータに向けて吸引する。好適には環状バンド１８７は、磁場により吸引される材料から形成されると共に、磁束を担持し得る。好適には上記方法は、上記ステータと上記シャフトとの間の軸受を以て、上記円形ステータを上記ハウジングに対して回転させる段階を含む。環状バンド１８７を上記第２部材に対して押圧する段階は、上記環状バンドを上記円形ステータの回りに畳み込む段階を含む。好適には環状バンド１８７は、可撓リンク部を備えた撓曲可能な環状バンドである。好適実施例において環状バンド１８７は、その外周に沿う可撓リンク部ノッチ５０９を備えた、好適には、中央軸心１８２と平行に整列されると共に回転方向に直交する環状バンドの可撓リンク部ノッチ５０９を備えたノッチ付き環状バンドである。図６Ａ乃至図６Ｂに示された如く環状バンド１８７は、中央軸心１８２に平行整列する外周可撓リンク部ノッチ５０９であって回転動作の方向に直交するノッチ５０９を含むことで、環状バンドの可撓性と、磁場の生成時における上記第２部材に対する該環状バンドの摩擦係合とを提供する。好適実施例において本発明は、環状バンド１８７の円周に沿い離間された複数の可撓リンク部５０９を該環状バンド１８７に配備する段階を含む。図６Ｃ乃至図６Ｄに示された実施例において環状バンド１８７は、磁気的環状バンド・セグメント５１１間の可撓リンク部５０９を含む。磁気的環状バンド・セグメント５１１は好適には、磁場の生成時に上記第２部材に向けて内方に吸引される鋼鉄セグメントであり、複数の磁気的環状バンド・セグメント５１１は可撓リンク部５０９を以て連結されることで、磁気起動可能な可動環状バンド１８７を形成する。図６Ｄにおける磁気起動可能な可動環状バンド１８７の図に示された如く、可撓リンク部５０９は、撓曲可能なプラスチック・ベルトから形成された環状バンドなどの複数の磁気的環状バンド・セグメント５１１を包含して位置決めする帯状ベルトを形成し、該ベルトに対しては可撓リンク部５０９間で、環状バンド・セグメント５１１を接着、所定位置への弾性係止、または、成形するなどして、磁気的に吸引され得る鋼鉄製の磁性環状バンドセグメント５１１が取付けられる。一実施例において環状バンド・リンク部５０９は、磁気的環状バンド・セグメント５１１を受容するソケットであって、環状バンド１８７の回りに磁性鋼鉄環状バンド・セグメント５１１を包含して位置決めすることにより、磁場の生成時に上記第２部材に摩擦係合する磁気起動可能な可動環状バンドを形成するというソケットを備えた成形プラスチック・ベルトから成る。
【００４２】
本発明は、円形ステータ１８１に摩擦係合することで当該システムの回転動作を制御するという環状バンド１８７を備えた磁気起動式の動作制御デバイスを備えたシステムを包含する。上記磁気起動式の動作制御デバイスはホィールのシャフトに連結され、上記円形ステータまたは上記ハウジングは上記シャフトに対して回転可能である。好適実施例において上記ホィールおよびシャフトは、制御ノブから成る。好適には上記システムは、回転を追尾する回転式センサ１９３を含む。センサの出力に基づきステータ１８１により磁場が生成されることで、環状バンド１８７は回転の端部停止を行う。
【００４３】
本発明は、車体４４９およびドア４５１を含む車両４４７を包含する。ドア４５１は、ヒンジ４５３により車体フレーム４４９に取付けられる。本発明は、ドア４５１と車体４４９との間に取付けられることで車体４５１に対するドア４５１の移動を磁気的に制御すべく磁気的に起動される動作制御デバイス・ハウジング１８３を含む。ハウジング１８３の内側のキャビティ１８４内には、第２部材のステータ１８１が受容される。ハウジング１８３と共に回転式位置センサ１９３が取付けられることで、上記デバイスおよび上記ヒンジの回転運動が検知される。第２部材のステータ１８１は中央軸心１８２を有し、該ステータおよび第１ハウジング１８３は上記中央軸心の回りで相対回転可能である。
【００４４】
本発明は、車両４４７、車体フレーム４４９およびドア４５１を含む。ドア４５１はヒンジ４５３により上記車体に取付けられる。本発明は、キャビティ１８４を画成する第１ハウジング部材１８３を備える磁気起動式の動作制御デバイスを包含する。第１ハウジング部材１８３は可動環状バンド１８７を含み、且つ、第２部材１８１は、第１ハウジング部材のキャビティ１８４内に位置されると共に該第２部材１８１は第１ハウジング部材１８３に対して可動とされ、該第２部材１８１は、可動環状バンド１８７を該第２部材１８１に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成するという磁場生成器を含むことで、上記磁気起動式の動作制御デバイスは車体４４９に対するドア４５１の位置決めを制御すべく取付けられる。好適には可動環状バンド１８７は、上記第２部材を実質的に囲繞する環状バンドである。好適には上記第２部材は、中央軸心１８２を有するステータであると共にボビン１７９およびコイル１７７を含み、好適には該ステータは外周を備えた円形ステータである。
【００４５】
本発明は、車体フレーム４４９と、ヒンジ４５３により該車体フレーム４４９に取付けられたドア４５１と、キャビティ１８４を画成する第１ハウジング部材１８３を備えた磁気起動式の動作制御デバイスとを含む。第１ハウジング部材１８３は可動環状バンド１８７を含むと共に第２部材１８１は上記第１ハウジング部材のキャビティ１８４内に位置され、該第２部材は上記第１ハウジング部材に対して可動である。第２部材１８１は磁場生成器を含み、該磁場生成器は可動環状バンド１８７を該第２部材１８１に対して押圧することで摩擦的緩衝を生成し、上記磁気起動式の動作制御デバイスは車体フレーム４４９に対するドア４５１の位置決めを制御すべく取付けられる。
【００４６】
本発明は、自身内に形成されたキャビティ１８４を含む第１ハウジング部材１８３であって複数の可撓リンク部５０９を備えた可動環状バンド１８７を含む第１ハウジング部材１８３を備えた磁気起動式の回転動作制御デバイスを包含する。上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは、キャビティ１８４内に配設された第２部材１８１と、上記可動環状バンド１８７を上記第２部材１８１に向けて変位させることで上記第２部材を把持すべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器とを含む。好適には第２部材１８１は少なくとも一個の磁場生成器を含むステータを備え、ステータ１８１は、該第２部材のステータ１８１に向けて可動環状バンド１８７を吸引する磁場を当該コイル１７７を通る電流が生成する如く中央ボビン１７９に巻回されたコイル１７７を有する。好適には可動環状バンド１８７の各可撓リンク部５０９は、該環状バンドの丈に沿い離間される。好適にはステータ１８１は外周を有する円形ステータであり、且つ、可動環状バンド１８７は上記第２部材のステータの外周の少なくとも７０％を囲繞する。
【００４７】
本発明は、自身内に形成されたキャビティ１８４を含む第１ハウジング部材１８３であって可動環状バンド１８７を含む第１ハウジング部材１８３を備えた磁気起動式の回転動作制御デバイスを包含する。上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは、外周を有すると共にキャビティ１８４内に配設された第２部材１８１を含み、可動環状バンド１８７は上記第２部材の外周の少なくとも７０％を囲繞する。上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは、上記可動環状バンド１８７を上記第２部材の外周に向けて変位させることで第２部材１８１を把持すべく取付けられた少なくとも一個の磁場生成器を含む。好適には第２部材１８１は少なくとも一個の磁場生成器を含むステータから成り、該ステータ１８１は、当該コイル１７７を通る電流は可動環状バンド１８７を該第２部材のステータ１８１に向けて吸引する磁場を生成する如く中央ボビン１７９の回りに巻回されたコイル１７７を有する。好適には、上記可動環状バンドは上記第２部材の外側面の少なくとも８０％を囲繞する。好適には上記可動環状バンドは、上記第２部材の外側面の少なくとも９０％を囲繞する。好適には上記可動環状バンドは、上記第２部材の外側面の少なくとも９５％を囲繞する。好適には可動環状バンド１８７は、可撓リンク部５０９を備えた環状バンドである。
【００４８】
本発明は、プログラム可能な仮想的ハード端部停止部により操作者に対して触覚力フィードバックを提供する制御ノブ２６１を備えた触覚システムを包含する。図１１Ａ乃至図１１Ｄに示された如く上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは触覚的制御ノブ２６１に対し、プログラム可能な仮想的ハード停止部を含む回転制御ホィール・ノブの触覚力フィードバックを提供する。上記制御ノブ・システムは第１部材の可動環状バンド１８７および第２部材基部５１５を含み、制御ノブ２６１は上記基部に対して回転可能である。上記制御ノブ・システムは、基部５１５に対する上記回転可能制御ノブ２６１の位置的特性を検知すべく位置された回転式センサ２６５を含む。基部５１５は磁場を生成する円形ステータ１８１を含み、該磁場によれば、可動環状バンド１８７は上記第２部材のステータ基部に対して押圧されることで摩擦的緩衝を生成し、上記静止的基部に対する制御ノブ２６１の回転が抑制される。好適には上記ステータは、センサ２６５により検知された回転制御ノブ２６１の位置的特性に基づいて磁場を生成する。好適にはセンサ２６５は、高分解能ミニチュア光学エンコーダであるグレイヒル社（Ｇｒａｙｈｉｌｌ  Ｉｎｃ．）のシリーズ６３Ｑおよび６３Ｔ（米国、イリノイ州、６０５２５−５９９７、ラグレーンジ市、ヒルグローブ・アヴェニュー、５６１のグレイヒル社）などの、好適には少なくとも１００コード位置／回転（完全回転は３６０°）、好適には少なくとも１５０コード位置／回転の分解能を有する高分解能光学エンコーダから成る。図１１に示された如くセンサ２６５は制御ノブ２６１の回転位置および回転動作を検知し、コイル１７７に対しては制御可能に電流が供給されることで、制御ノブ２６１のデテントおよびハード停止部を含めて上記基部に対する該制御ノブの回転に関する触覚的フィードバックを提供するために第１部材の環状バンド１８７を吸引して第２部材のステータ１８１に接触させる磁場が生成される。
【００４９】
本発明は、磁気起動式の回転動作制御デバイスを包含する。図１２に示された如く上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは、自身内に形成されたキャビティ１８４を含む第１ハウジング部材１８３であって可動環状バンド１８７を含む第１ハウジング部材１８３を含む。上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは、キャビティ１８４内に配設された第２部材１８１を含む。第２部材１８１は、永久磁石３３０を含む。上記永久磁石は、上記可動環状バンド１８７を吸引して第２部材１８１と摩擦接触させることで第１部材１８３と第２部材１８１との間の回転を抑制する吸引磁場を生成する。上記磁気起動式の回転動作制御デバイスは好適には調節可能な磁場生成コイル１７７を含み、該調節可能な磁場生成コイル１７７は、永久磁石の吸引磁場を打ち消す調節可能磁場を生成することで可動環状バンド１８７を後退させて第２部材１８１に対する該バンドの摩擦接触を阻止する。一実施例において永久磁石３３０はリング磁石であり、該リング磁石は環状バンド１８７と整列される。一実施例においては非磁性的スペーサ・リングの回りに複数の永久ディスク磁石３３０が離間され、該スペーサ・リングは環状バンド１８７と整列される。永久磁石３３０は吸引磁場を提供することから、殆どの場合は磁場が付与され、短い瞬間だけ緩衝が停止される。上記永久磁石は、図１２Ａおよび図１２Ｄに示された如く電磁コイル１７７に電流が印加されないときに緩衝器はそのオン状態に在り、第１部材の可動環状バンド１８７を第２部材１８１に対して押圧する様に、上記回転動作制御緩衝器内に位置されて利用される。図１２Ｆに示された如く電磁コイル１７７は、電流が印加されるにつれて上記永久磁石の磁場を打ち消すことで上記緩衝器を漸進的に機能停止させる役割を果たす。図１２Ｄは、上記永久磁石のみによる磁場および磁束を示す。図１２Ｅは、電磁コイルのみによる磁束を示している。図１２Ｆは、可動環状バンド１８７を通る永久磁石の磁束およびコイルの磁束は打ち消されているという正味の磁束を示している。好適には第２部材１８１は外周を有する円形ステータであり、且つ、可動環状バンド１８７は環状バンドであると共に、上記第２部材のステータの外周の少なくとも７０％を囲繞する。好適実施例において可動環状バンド１８７は、複数の可撓リンク部５０９を含む。図１２に示された如く第２部材１８１は、鋼鉄コア、鋼鉄磁極、および、二次的間隙の非磁性的スペーサを含む。第１部材ハウジング１８３は非磁性的なロータ・カップおよびシャフトを含み、該第１部材ハウジング１８３および第２部材１８１はスリーブ軸受により中央軸心１８２の回りで相対回転可能であり、上記アセンブリは、外側の大寸の円周ワイヤ保持リングと内側の小寸の円周保持リングとにより一体的に保持される。永久磁石３３０は好適には非磁性的なスペーサ・ディスク内に位置決めされた複数の永久ディスク磁石であり、離間された複数の永久磁石は、可動環状バンド１８７を吸引して第２部材１８１と摩擦接触させる吸引磁場を生成する。代替的好適実施例において永久磁石３３０は、可動環状バンド１８７を吸引して第２部材１８１と摩擦接触させる吸引磁場を生成する永久リング磁石である。永久磁石３３０は可動環状バンド１８７を吸引して摩擦接触させることで、第１部材ハウジング１８３と第２部材１８１との間の回転を抑制する。コイル１７７は、可動環状バンド１８７のこの吸引を打ち消すことで第１部材ハウジング１８３と第２部材１８１との間の回転を許容する手段を提供する。
【００５０】
本発明は代表的実施例に関して記述された。しかし当業者であれば、本発明の精神から逸脱せずに上述された以外の特定形態で本発明を具現し得ることは容易に明らかであろう。上記代表的実施例は例示的であり、如何にしても限定的と考慮されるべきでない。本発明の有効範囲は上記記述ではなく添付の各請求項により与えられ、各請求項の範囲内に収まる全ての変形例および均等物は上記有効範囲内に包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図２】フォース・フィードバック操舵輪において回転式ブレーキとして使用される本発明の実施例の概略的側面図である。
【図３】本発明の実施例を回転式ブレーキとして採用するコンピュータ用ポインティング・デバイスの概略的な部分的側面図である。
【図４】本発明の実施例をブレーキとして採用する能動的フォース・フィードバック操舵輪の概略的な部分的側面図である。
【図５Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の実施例を示す図である。
【図５Ｄ】本発明の実施例を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の実施例を示す図である。
【図６Ｄ】本発明の実施例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の実施例を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施例を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施例を示す図である。
【図１１Ｄ】本発明の実施例を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の実施例を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明の実施例を示す図である。
【図１２Ｄ】本発明の実施例を示す図である。
【図１２Ｅ】本発明の実施例を示す図である。
【図１２Ｆ】本発明の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１８  電流源
１７７  磁場生成器／電磁コイル
１７９  中央鋼鉄製ボビン
１８１  第２部材／円形ステータ
１８２  中央軸心
１８３  第１ハウジング部材／環状カップ・ハウジング
１８４  第１ハウジング部材のキャビティ
１８５  スロット開口
１８７  第１部材ハウジングの可動環状バンド
１８８  軸受
１８９  音響的緩衝材
１９０  内側シャフト／ロータ・シャフト
１９３  回転式位置センサ
２０２  電気接続部
２６１  フォース・フィードバック操舵輪
２６３  回転動作制御緩衝器
２６５  回転式位置センサ
２６７  コンピュータ用マウス
２６９  マウスボール
２７１  ｙ駆動ピニオン
２７３  ｘ駆動ピニオン
２７５  ｙエンコーダ・ホイール
２７７  ｘエンコーダ・ホイール
２７９  回転動作制御デバイス
２８０  エンコーダ・センサ
２８１  能動的フォース・フィードバック操舵輪
２８３、２８５  回転動作制御デバイス・クラッチ
２８７  時計方向回転ハウジング
２８９  反時計方向回転ハウジング
２９１  モータ／単一方向モータ
２９３  ピニオン・ドライブ
２９５  シャフト
２９７  ステータ
２９８  回転式位置センサ
２９９  ステータ
３０１、３０３  ハウジングの環状バンドの接触表面
３３０  永久磁石／永久ディスク磁石
４４７  乗用車／車両
４４９  車体／車体フレーム
４５１  ドア
４５３  ヒンジ
４５５  スィッチ
５０１  自由端部
５０３  取付け末端／タブ端部
５０５  間隙
５０７  外側周縁部
５０９  環状バンドの可撓リンク部ノッチ
５１１  磁気的環状バンド・セグメント／磁性鋼鉄環状バンド・セグメント
５１５  第２部材基部
【図１Ａ】
2007531848.tif 000003
【図１Ｂ】
2007531848.tif 000004
【図２】
2007531848.tif 000005
【図３】
2007531848.tif 000006
【図４】
2007531848.tif 000007
【図５Ａ】
2007531848.tif 000008
【図５Ｂ】
2007531848.tif 000009
【図５Ｃ】
2007531848.tif 000010
【図５Ｄ】
2007531848.tif 000011
【図６Ａ】
2007531848.tif 000012
【図６Ｂ】
2007531848.tif 000013
【図６Ｃ】
2007531848.tif 000014
【図６Ｄ】
2007531848.tif 000015
【図７Ａ】
2007531848.tif 000016
【図７Ｂ】
2007531848.tif 000017
【図７Ｃ】
2007531848.tif 000018
【図８Ａ】
2007531848.tif 000019
【図８Ｂ】
2007531848.tif 000020
【図９Ａ】
2007531848.tif 000021
【図９Ｂ】
2007531848.tif 000022
【図１０Ａ】
2007531848.tif 000023
【図１０Ｂ】
2007531848.tif 000024
【図１０Ｃ】
2007531848.tif 000025
【図１１Ａ】
2007531848.tif 000026
【図１１Ｂ】
2007531848.tif 000027
【図１１Ｃ】
2007531848.tif 000028
【図１１Ｄ】
2007531848.tif 000029
【図１２Ａ】
2007531848.tif 000030
【図１２Ｂ】
2007531848.tif 000031
【図１２Ｃ】
2007531848.tif 000032
【図１２Ｄ】
2007531848.tif 000033
【図１２Ｅ】
2007531848.tif 000034
【図１２Ｆ】
2007531848.tif 000035
【国際調査報告】
2007531848.tif 000036
2007531848.tif 000037
2007531848.tif 000038
2007531848.tif 000039
2007531848.tif 000040