Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für elektrische Rollstühle oder dergl. Eine solche Steuereinrichtung wird häufig Joystick genannt.
Durch die Firmenschrift "Rollstühle und Rehabilitationsmittel" der Firma MEYRA in D-4925 Ralletal 1, August 1984, Seite 79, und die durch diese Firma gelieferten Rollstühle ist eine Steuereinrichtung der betreffenden Art bekannt, bei der die mechanisch-elektrischen Stellglieder aus Potentiometern bestehen, deren Achsen um 90° versetzt in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Steuerhebels liegen. An den Achsen ist jeweils das Ende eines Schenkels eines U-förmigen Bügels befestigt, in dessen Mittelteil sich jeweils Schlitze befinden, in die das eine Ende des zweiarmig ausgebildeten Steuerhebels eingreift. Bei Bewegung des Steuerhebels in Richtung des einen Schlitzes wird der andere U-förmige Bügel und damit das damit verbundene Potentiometer bewegt und umgekehrt, wobei natürlich alle möglichen Zwischenformen der Bewegungen möglich sind, so daß praktisch eine 4-Quadrantensteuerung gebildet ist.
Die Mittelteile der U-förmigen Bügel, in denen sich die Schlitze befinden, sind entsprechend der Bewegungsbahn des Steuerhebels in bezug zu dessen Schwenklager bogenförmig ausgebildet. Die Herstellung ist damit kompliziert, insbesondere die Herstellung des in diesem bogenförmigen Teil angeordneten Schlitzes. Außerdem ist ein zusätzliches Drehlager am Ende des Schenkels des U-förmigen Bügels vorgesehen, der dem Potentiometer abgewandt ist. Auch dies stellt einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand dar. Wegen der U-förmigen Bügel ist die Bautiefe verhältnismäßig groß, was insbesondere deshalb von Nachteil ist, weil eine Steuereinrichtung der betreffenden Art bei Verwendung in einem Rollstuhl in oder im Bereich der Armlehne des Rollstuhls untergebracht werden muß.
Durch US-A- 4 531 027 ist ein "JOY STICK"- Schalt- und Steuermechanismus bekannt, der als Schieber ausgebildete mechanische Stellglieder aufweist, die in zwei in einer Ebene liegende und senkrecht aufeinanderstehende Richtungen verschieblich sind. Sie weisen jeweils quer zu ihrer Verschieberichtung Schlitze auf, in die das Ende eines doppelarmigen "JOY STICK"-Hebels eingreift. Die Stellglieder sind jeweils durch Federn vorgespannt und mit elektrischen Schaltern wirkungsverbunden. Bei Betätigung des "JOY STICK"-Hebels können somit die beiden Schalter unabhängig und damit selektiv betätigt werden. Diese bekannten Steuereinrichtung ermöglicht nur einfache Ein- und Ausschaltvorgänge.
Durch US-A-3 942 148 ist eine Steuereinrichtung bekannt, die im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie die zuvor geschilderte Steuereinrichtung, bei der jedoch statt der Schalter Drehpotentiometer vorgesehen sind, deren Drehachse über exzentrische Stifte bewegbar ist, die jeweils in Schlitze eingreifen, die quer zur Bewegungsrichtung der Stellglieder verlaufen. Die Bewegung des "JOY STICK"-Hebels wird somit unmittelbar auf die Potentiometer übertragen. Eine Anpassung der Bewegung des "JOY STICK"-Hebels an die Änderung der elektrischen Werte der Potentiometer ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der betreffenden Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Steuereinrichtung nicht aufweist, die also einfach und billig im Aufbau ist und eine geringe Bautiefe hat.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als mechanische übertragungseinrichtungen Kulissengetriebe verwendet sind. Bei einem solchen Kulissengetriebe ergibt sich eine geringe Bautiefe bei gleichzeitig einfachem Aufwand. Der Steuerhebel greift bei einem derartigen Kulissengetriebe ganz einfach an eine Kulisse an, die an dem Steuerhebel anliegt und bei Bewegungen, die nicht entlang der Kontur der Kulisse erfolgen, bewegt wird, wobei diese Bewegung auf das mechanisch-elektrische Stellglied übertragen wird. Die Kulisse und ihre Führung kann in sehr einfacher Weise hergestellt werden, so daß sich geringe Herstellungskosten ergeben. Außerdem ist die Bautiefe sehr gering.
Die Kulissengetriebe weisen zwei Schieber auf, die in gleicher Richtung verschieblich gehalten sind und jeweils gegensinnig geneigt zu ihrer Verschieberichtung Kulissen, insbesondere Kulissenschlitze aufweisen, an (in) die der Steuerhebel an(ein)greift, wobei die Schieber mit den mechanisch-elektrischen Stellgliedern verbunden sind. Dadurch, daß die Schieber in gleicher Richtung verschieblich sind, kann für sie praktisch die gleiche Führung verwendet werden, was konstruktiv besonders einfach ist. Die Kulissenschlitze lassen sich in sehr einfacher Weise und sehr genau herstellen, beispielsweise durch Ausstanzen, wenn die Schieber durch Platten gebildet sind.
Durch die Neigung der Kulissenschlitze läßt sich die Übertragungsfunktion in sehr weiten Grenzen variieren, so daß sich entsprechende Variationsmöglichkeiten in der Steuercharakteristik des Steuerhebels ergeben. Die Kulissenschlitze können zu der Verschieberichtung um 45° geneigt sein, jedoch sind auch andere Winkel möglich, wodurch sich eine unterschiedliche Steuercharakteristik bei Auslenkungen des Steuerhebels in unterschiedliche Richtungen ergibt. Ein besonderer Vorteil in der Verwendung der Kulissen besteht darin, daß sie nicht nur durch Neigung, sondern auch durch Kurvenform sehr unterschiedliche Steuercharakteristiken ermöglichen. Die Kulissen bzw. die Kulissenschlitze können also gekrümmt sein. Zweckmäßig ist dabei insbesondere eine zum Zentrum, das durch die Ruhestellung des Steuerhebels definiert ist, zentralsymmetrische Krümmung, so daß für die mechanisch-elektrischen Stellglieder zwar eine nicht-lineare, zu beiden Auslenkungsrichtungen jedoch symmetrische Charakteristik gegeben ist.
Eine besonders zweckmäßige Ausbildungsform der als Platten ausgebildeten Schieber mit den Kulissenschlitzen ist in Anspruch 6 angegeben. Die Führung der Platten erfolgt dabei ganz einfach durch übereinanderliegende Führungsschlitze in den Platten, in die jeweils ein für beide Platten gemeinsamer Führungsstift eingreift, der also beide Platten gleichzeitig führt. Axial zum Führungsstift sind natürlich Anlageschultern erforderlich, die die Platten auf den Stiften beweglich in ihrer Lage halten und führen. Diese Anlageschultern und die Platten selbst können aus einem passenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt sein, der keine Schmierung erfordert, so daß eine völlig wartungs- und weitgehend verschleißfreie Konstruktion gegeben ist.
Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 7 erstreckt sich durch die sich kreuzenden Schlitze eine Buchse, die mit wenigstens einem Flansch an einer der Platten anliegt, wobei der Steuerhebel mit einem wenigstens teilweise kugligen Teil in die Buchse eingreift. Dadurch ist eine spielfreie Kopplung des Steuerhebels mit den Kulissenschlitzen erzielt, obwohl der Steuerhebel bei Auslenkbewegungen senkrecht zu den Schiebern eine Bewegung ausführt, da sich der Kontaktpunkt des Steuerhebels auf einer Kreisbahn bewegt, während die Schieber bzw. Platten sich auf einer Sekante zu dieser Kreisbahn bewegen.
Die die Schieber bildenden Platten können dicht, vorzugsweise unmittelbar aufeinander liegen. Dies ist konstruktiv zweckmäßig und deshalb möglich, weil die Führungskräfte senkrecht zu den Platten und damit die Auflage - Kräfte der Platten aufeinander sehr gering sind.
Die Verwendung von Schiebern für die Kulissengetriebe ermöglicht eine sehr zweckmäßige Weiterbildung, indem die Anordnung seitlicher Vorsprünge oder Vertiefungen an den Schiebern möglich ist, die mit einem Betätigungsorgan eines Schalters zusammenwirken können. Ein solcher Schalter dient im Falle eines Rollstuhls zur Durchführung bestimmter Schaltvorgänge, wenn die Bedienungsperson den Steuerhebel losläßt. Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind dabei an beiden Schiebern jeweils Vertiefungen vorgesehen, die in Ruhestellung des Steuerhebels miteinander fluchten, derart, daß der Schalter nur in Ruhestellung des Steuerhebels betätigt ist.
Die mechanisch-elektrischen Stellglieder können in sehr einfacher Weise Flachbahnwiderstände oder Flachbahnpotantiometer sein, die unmittelbar oder mittelbar durch kleine Übertragungsstangen mit den Schiebern verbunden sind. Dadurch ergeben sich völlig lineare Steuercharakteristiken, während gleichzeitig die Bautiefe besonders gering ist. Als mechanisch-elektrische Stellglieder können aber auch Drehwiderstände oder Drehpotentiometer verwendet werden, an deren Achse jeweils ein Hebel befestigt ist, der mit einem jeweils an dem Schieber angeordneten Zapfen in Eingriff steht. Die Lage der Drehwiderstände oder Drehpotentiometer ist dabei völlig frei bis auf die Bedingung, daß ihre Achse senkrecht zur Verschieberichtung der Schieber verlaufen muß. Diese Ausführungsform ermöglicht daher eine beliebige Anordnung der Drehwiderstände oder Drehpotentiometer, insbesondere eine solche, bei der die Bautiefe sehr gering ist. Der für die Drehbewegung der Drehwiderstände bzw. Drehpotentiometer erforderliche Hebel it vorteilhafterweise eine Gabel, in die ein Zapfen an dem Schieber eingreift. Natürlich ist auch eine Umwandlung der Linearbewegung der Schieber in die Drehbewegung der Drehwiderstände oder Drehpotentiometer auch durch andere Übertragungsgetriebe möglich, beispielsweise durch ein Kurbelgetriebe. Die Stellglieder können auch induktiv arbeiten.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Ein Steuerhebel 1 weist ein Kugelgelenk 2 auf, dessen Kugelteil 3 auf dem Steuerhebel 1 sitzt und dessen ortsfester Teil 4 durch ein Gehäuseteil 5 an einer Platte 6 gehalten ist, mit der die gesamte Steuereinrichtung beispielsweise durch Schrauben in der Armlehne eines Rollstuhls befestigbar ist. Das Gehäuseteil 5 ist mittels Schrauben 7 gehalten, die gleichzeitig einen Anschlagring 8 halten, dessen Anschlagkante 9 die Auslenkbewegungen des Steuerhebels 1 begrenzt.
Auf einem oberen Arm 10 des als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Steuerhebels 1 ist verschieblich eine Buchse 11 angeordnet, die von einer Druckfeder 12 mit ihrer unteren Kante 13 gegen eine Scheibe 14 gedrückt wird, die von dem Anschlagring 8 auf der oberen Fläche der Platte 6 gehalten ist. Die Druckfeder 12 stützt sich dabei an einem Schraubring 15 ab, der auf einem Gewinde 16 des oberen Armes 10 verstellbar ist, um die Druckkraft der Feder 12 und damit die Anlage der unteren Kante 13 auf der Scheibe 14 und somit auch die dadurch bedingte Rückstellkraft des Steuerhebels 1 einstellen zu können. Der obere Arm 10 mit der Druckfeder 12 ist durch eine Kappe 17 abgedeckt, die durch eine Kugel 18 gehalten ist, die auf ein Gewindeende 19 des oberen Armes 10 fest aufgeschraubt ist. Zwischen der Buchse 11 und dem Anschlagring 8 erstreckt sich eine Dichtung 20.
Das Gehäuseteil 5 weist einen runden Flansch 21 auf, in dem sich diametral gegenüberliegend Löcher 22 und 23 befinden, durch die sich Schrauben 24 und 25 erstrecken, die Scheiben 26 und 27, Buchsen 28 und 29 sowie Scheiben 30 und 31 halten, die alle durch Muttern 32 und 33 gegen den Flansch 21 gezogen sind.
Zwischen den Scheiben 26, 27 und 30, 31 sind zwei Platten 34 und 35 verschieblich geführt, wobei die Buchsen 28 und 29 in Schlitzen 36 und 37 in den Platten 34 und 35 spielfrei gleiten. Die Ausbildung der Platten 34 und 35 und die Anordnung der Schlitze 36 und 37 ist deutlich aus Fig. 3 zu ersehen. Die Platten 34 und 35 sind also in Richtung der Schlitze 36 und 37 leicht verschieblich und spielfrei geführt. Im Bereich der Buchse 29 befinden sich in den Platten 34 und 35 Schlitze 38 und 39, in denen die Buchse 29 spielfrei gleitet.
Zwischen den Schlitzen 36, 37 einerseits und 38, 39 andererseits befindet sich in der Platte 35 ein in Verschieberichtung um 45° geneigter Kulissenschlitz 40 und in der Platte 36 ein Kulissenschlitz 41. Wie aus Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich durch die sich kreuzenden Kulissenschlitze 40 und 41 eine Buchse 42, die so bemessen ist, daß sie spielfrei in den Kulissenschlitzen gleiten kann. An der Buchse 42 befindet sich ein Flansch 43, der gleitend an der Platte 34 anliegt. Auf der anderen Seite der Buchse 42 ist auf diese eine Scheibe 44 aufgeschoben, die an der Platte 35 anliegt und durch einen Sicherungsring 45 auf der Buchse gehalten ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich an einem unteren Arm 46 des Steuerhebels 1 ein teilweise kugeliges Teil 47, das bündig in das Innere der Buchse 42 eingreift und damit in der Lage ist, die Bewegungen des Steuerhebels 1 spielfrei auf die Buchse 42 zu übertragen.
An der Platte 35 befindet sich ein Zapfen 48, der spielfrei in das Maul einer Gabel 49 eingreift, die als Hebel an einer Achse 50 eines Potentiometers 51 befestigt ist, so daß bei einer Verschiebung der Platte 35 und damit des Zapfens 48 der Hebel 49 geschwenkt und die Achse 50 des Potentiometers 51 gedreht wird.
In gleicher Weise befindet sich an der Platte 34 ein Zapfen 52, der in das freie Maul eines als Gabel ausgebildeten Hebels 53 eingreift, der an einer Achse 54 eines Potentiometers 55 befestigt ist. Im Bewegungsbereich des Zapfens 52 weist die Platte 35 eine Ausnehmung 56 auf, damit sich der Zapfen 52 ungestört von der Platte 35 bewegen kann.
Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, befindet sich an einem Rand 57 der Platte 35 eine Vertiefung 58, während sich an einem Rand 59 der Platte 34 eine Vertiefung 60 befindet. Diese Vertiefungen 58, 60 wirken mit einer Steuerrolle 61 an einem Betätigungsarm 62 eines Mikroschalters 63 zusammen. In der in Fig. 3 dargestellten Lage ruht die Steuerrolle 61 gerade in den übereinanderliegenden Vertiefungen 58, 60, so daß der Mikroschalter 63 je nach seiner Ausführung geschlossen oder geöffnet ist, während er bei einem Auswandern der Platten 34 oder 35 öffnet oder schließt.
Gegenüberliegende Kanten 64 und 65 weisen langgestreckte Vertiefungen auf, die mit einer Steuerrolle 66 an einem Betätigungsarm 67 eines Mikroschalters 68 zusammenwirken, wobei die Betätigung dieses Mikroschalters 68 jeweils in den Endverschiebelagen der Platten 34 und 35 betätigt wird.
Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ist der gesamte, unterhalb der Platte 6 liegende Teil zum Teil durch das Gehäuse 5, vollständig jedoch durch eine auf den Flansch 21 aufgesetzte Abdeckkappe 69 vor Feuchtigkeit und Staub geschützt.
Wie aus den Fig. 1 und 3 zu ersehen ist, wird bei einer Betätigung des Steuerhebels 1 in Richtung des Kulissenschlitzes 40 die Buchse 42 gegen den einen Rand des Kulissenschlitzes 41 gedrückt, so daß die zugehörige Platte 34 verschoben und die Achse 54 des zugehörigen Potentiometers 55 durch den Zapfen 52 über den Hebel 53 gedreht wird. Wird der Steuerhebel 1 in Richtung des Kulissenschlitzes 41 bewegt, so drückt die Buchse 42 gegen den seitlichen Rand des Kulissenschlitzes 40, so daß die zugehörige Platte 35 verschoben und die Achse 50 des Potentiometers 51 über den Zapfen 48 und den Hebel 49 gedreht wird. Bei Bewegungen in anderen Richtungen werden die beiden Platten 34 und 35 mehr oder weniger gleichzeitig bewegt, so daß auch die Potentiometer 51 und 55 entsprechend mehr oder weniger verstellt werden. Statt von Hand kann der Steuerhebel 1 auch mit dem Fuß betätigt werden.