HANDSTEUERGERÄT MIT EINEM STEUERKNÜPPEL

Beschreibung

Technisches Gebiet der Erfindung.

[0001] Die Erfindung betrifft ein Handsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Derartige Handsteuergeräte sind ein aus vielen Anwendungsgebieten bekanntes Steuerglied; am bekanntesten dürfte es durch die Bedienung von Computern sein (hier als "Joystick" bezeichnet), es wird aber auch ebenfalls zum Steuern und Lenken, insbesondere Fernsteuern von realen Körpern eingesetzt, wie z.B. Kränen, Hebezeugen, usw.

[0003] Das Handsteuergerät weist einen Steuerknüppel als einziges Betätigungsorgan auf, das in zwei unabhängige Richtungen beweglich ist und dessen Bewegung in jeder einzelnen Hauptrichtung (x oder y) auf ein Übertragungsglied wirkt. Zwei Übertragungsglieder sind folglich Bestandteile von Wandlereinrichtungen, die die Auslenkung des Steuerknüppels in ein elektrisches Signal umsetzen; hierbei kann das Handsteuergerät sowohl als Ein/Aus-Schalter als auch als proportionales Stellglied verwendet werden, bei dem die elektrischen Ausgangssignale in beiden Hauptrichtungen proportional zur jeweiligen Auslenkung des Steuerknüppels in der zugehörigen Hauptrichtung ist.

[0004] Um eine solche Verschwenkung des Steuerknüppels zu erreichen, muß dieser in einem Gehäuse verschwenkbar gelagert und gehalten sein; es muß einerseits eine ausreichende Auslenkung (Auslenkewinkel) gewährleistet sein, andererseits aber eine möglichst präzise Definition einer Nullstellung, d.h. eines Raumpunktes, in dem die Wandlereinrichtungen kein elektrisches Signal abgeben.

[0005] Bei dem Einsatz des Handsteuergerätes ist es oft wünschenswert, bei der Auslenkung des Steuerknüppels einen Rasteffekt zu erzielen, ähnlich wie beispielsweise bei einem als Regler vorgesehenen Potentiometer, bei dem eine gewisse Anzahl von vorgegebenen Information, die über die Empfindung der Hand vermittelt wird, von besonderer Bedeutung, da der Blick der Bedienerperson auch schon aus Sicherheitsgründen in der Regel auf das fernzubedienende Gerät gerichtet sein muß und somit beispielsweise optische Anzeigen am Handsteuergerät die Aufmerksamkeit des Bedieners nur ablenken würden.

Stand der Technik

[0006] Es sind eine Vielzahl von Rasteinrichtungen in verschiedenen konstruktiven Varianten bekannt, bei denen in der Regel eine Wechselwirkung mit dem Steuerknüppel besteht, derart, daß der Steuerknüppel bei seiner Auslenkbewegung auf unterschiedlichen Widerstand stößt, was sich dem Benutzer dann durch eine entsprechende Stellinformation mitteilt.

[0007] Meistens sind für die Rasteinrichtungen separate Bauteile vorgesehen, die mehr oder weniger aufwendig konstruiert sind und separat in das Gehäuse des Handsteuergerätes eingepaßt werden müssen, wobei auch eine erhebliche Justierarbeit anfällt; insgesamt stellen derartige Rasteinrichtungen dann ebenfalls einen Kostenfaktor bei Handsteuergeräten dar, der möglichst gering sein sollte.

[0008] Steuerknüppel oder Steuergeber der genannten Art sind beispielsweise aus der EP 0 459 183 A1 und der EP 0 501 906 A1 bekannt.

[0009] Im Zusammenhang mit Mehrfachschaltern, die mit Hilfe eines Steuerknüppels angewählt werden können (DE,C, 654 375; DE,B 12 17 481), ist es bekannt, zur Definition der Bewegung des Schaltknüppels in einem kuppelartig ausgebildeten Boden des Gehäuses Führungsnuten und Rasten (DE,C,12 17 481) bzw. Vertiefungen I,II,III,IV (DE,C, 654 375) vorzusehen, die so angeordnet sind, daß jedem der mehreren Kontakte eine Raststellung des als Mahlschalters dienenden Steuerknüppels zugeordnet ist. Jede Rastposition des Steuerknüppels steht also in unmittelbarem Zusammenhang mit der Herstellung eines definierten Kontaktes. Die Formgebung des kugelschalenähnlichen Gehäusebodens bzw. der Gehäusekuppel dient daher zur exakteren Definition und fehlerfreien Kontaktherstellung solcher Mehrfachschalter.

Gegenstand der Erfindung

[0010] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Rasteinrichtung so auszubilden, daß sie mit einfachsten Mitteln herstellbar, einfach in das Handsteuergerät einbaubar und zuverlässig in ihrer Funktion ist.

[0011] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0012] Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, daß lediglich ein einziges Formteil vorgesehen ist und daß die Rastpositionen und die gewünschte stufige Auslenkcharakteristik einfach dadurch erreicht wird, daß die kugelabschnittförmige Oberfläche des Formteils netzartig mit Rastnuten überzogen ist.

[0013] Zweckmäßigerweise ist der Außenquerschnitt dabei angepaßt an den Innenquerschnitt des Gehäuses des Handsteuergerätes, so daß gemäß einer vorteilhaften Ausbildung ein solches einstückiges Rasteinrichtungs-Formteil auch gleichzeitig den Boden des Gehäuses des Handsteuergerätes bilden kann, mit anderen Worten, für die Rasteinrichtung als solche sind überhaupt keine separaten Bauteile erforderlich, sondern bei dieser Ausgestaltung wird die Rastwirkung durch eine spezifische Gestaltung des Bodenteils des Gehäuses des Handsteuergerätes erreicht.

[0014] Wenn das Formteil dazu noch einen umlaufenden Rand an seiner Unterkante aufweist, wird dadurch auch eine Lagefixierung des Formteils in der Richtung der Längsachse des Gehäuses erreicht, da ein solcher umlaufender Rand dann als Anschlagschulter wirkt, auf dem die Wandung des Gehäuses aufsitzt. Bei einem an den Innenquerschnitt des Gehäuses angepaßten Außenquerschnitt des Formteils einerseits und der erwähnten Randschulter andererseits ist somit eine genaue Positionierung des Formteils im Handsteuergerät erreicht, zusätzliche Justiervorgänge sind nicht erforderlich, die mit den Rastnuten versehene Oberfläche des Formteils befindet sich dann zwangsläufig in genau der Position, die für die Zusammenwirkung mit dem Steuerknüppel einmal vorgegeben und definiert ist.

[0015] Die Anzahl der Rastnuten in den beiden Hauptrichtungen (x und y) entspricht dann den vorgegebenen Schaltstufen, wobei die Formgebung des Querschnittes der Rastnuten in Zusammenwirken mit der Gestaltung des unteren Endes des Steuerknüppels die "Schaltcharakteristik" im Sinne einer mehr oder weniger harten oder weichen Stufencharakteristik bei der Auslenkung des Steuerknüppels bestimmt.

[0016] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

[0017] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rasteinrichtung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Figur 1:

Eine perspektivische Gesamtansicht eines einen Teil der Rasteinrichtung bildenden Formteils,

Figur 2:

eine schematische Funktionsdarstellung des Formteils (Schnitt A-A der Figur 1) im Zusammenwirken mit dem Steuerknüppel,

Figur 3:

eine Aufsicht auf das Formteil der Figur 1 mit Bemaßungsbeispielen,

Figur 4:

einen Querschnitt durch das Formteil in der Vertikalebene A-A bzw. B-B der Figur 3,

Figur 5:

Schnittdarstellung des Details X der Figur 4, und

Figur 6:

einen schematischen Schnitt durch ein Handsteuergerät mit dem eingebauten Formteil.

Beschreibung

[0018] Das Formteil 10 besteht im wesentlichen aus einem plattenförmigen Teil, dessen Querschnitt an den Innenquerschnitt des Gehäuses 30 des Handsteuergerätes so angepaßt ist, daß es den Boden des Gehäuses 30 bildet, dessen Wandungen dann auf einem umlaufenden Rand 11 aufsitzen. Die obere, d.h. zum Innenraum des Gehäuses 30 zugewandte Fläche dieses Formteils 10 ist kugelabschnittförmig ausgebildet, wobei der Radius der zugehörigen Kugel im wesentlichen dem Radius der Kugeloberfläche entspricht, auf dem sich das Ende des Steuerknüppels 20 bei der Auslenkbewegung bewegt (Radius R in Figur 2).

[0019] Ein solches Formteil 10 kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen (beispielsweise spritzgegossen), es kann jedoch auch aus Keramikwerkstoffen oder Metall sein.

[0020] Diese kugelabschnittförmige Oberfläche ist mit einem Netz oder Gitter von Rastnuten RX,RY überzogen, die in den beiden Hauptrichtungenx x und y des Steuerknüppels 20 verlaufen. Im Mittelteil dieser Oberfläche entstehen durch diese Rastnuten RX,RY quadratische Teilflächen q, die in Figur 1 mit einem Punkt auf ihrer Oberseite gekennzeichnet sind. Dieser mittlere, quadratische Bereich wird von einem umlaufenden Randbereich umschlossen, in dem die Rastnuten RX,RY die Oberfläche in rechteckige Teilflächen r unterteilt, deren Längsachse zur Mitte des Formteils 10 hin zeigen.

[0021] In den Ecken des Randbereichs geht die kugelabschnittförmige Gestalt der Oberfläche in im wesentlichen dreieckige Endflächen D über, die parallel zur Grundfläche G des Formteils verlaufen, und die beispielsweise den "Rest" der ursprünglich planen Oberfläche des Formteils 10 bilden, vor der Ausformung der kugelabschnittfömigen Oberfläche.
Dieses, den Boden des Gehäuses 30 bildende Formteil 10 stellt somit den einen Teil der Rasteinrichtung dar.

[0022] Der andere Teil der Rasteinrichtung befindet sich im Steuerknüppel 20 und besteht aus einem im Steuerknüppel 20 gelagerten und federbeaufschlagten Stößel 21, dessen unteres Ende 23 mit den Rastnuten RX,RY zusammenwirkt, wobei dann im Bereich jeder Rastnut infolge der Feder 23 der Stößel in die Nut je nach deren Formgebung und der Formgebung des unteren Endes 22 mehr oder weniger tief eintaucht und somit ein mehr oder weniger ausgeprägtes "Rastgefühl" bei der Bedienung des Handsteuergerätes hervorruft.

[0023] Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rastnuten ninsichtlich ihres Querschnitts im wesentlichen V-förmig (Figur 5), wobei die Übergangsbereiche abgerundet sind, um eine all zu harte Rastcharakteristik zu vermeiden.

[0024] Das Formteil 10 kann ohne Schwierigkeiten in das Gehäuse 30 von unten eingeschoben werden und dort beispielsweise mit zwei diagonal gegenüberliegender Bolzenverbindungen B1,B2 fixiert werden (Figur 3 und 6).

Ansprüche

1. Handsteuergerät mit einem Steuerknüppel (20), mit einem Gehäuse (30), in dem der Steuerknüppel um zwei orthogonale Achsen um einen Fixpunkt verschwenkbar in einem Lager gehalten ist, so daß das abgegebene elektrische Signal durch die Auslenkung des Steuerknüppels definiert ist, wobei im unteren Ende des Steuerknüppels (20) ein federbeaufschlagter Stößel (21) gelagert ist, dessen untere Spitze (22) mit der im wesentlichen kugelabschnittsförmigen Oberfläche eines Formteils (10) derart zusammenwirkt, daß sie in dort eingelassene Führungsnuten eingreift,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des elektrischen Signals zwei Wandlereinrichtungen vorgesehen sind, die die Auslenkung des Steuerknüppels (20) aus seiner Nullposition für die beiden Hauptrichtungen (X,Y) in je ein auslenkungs-proportionales elektrisches Signal umsetzen, daß die Führungsnuten als gitterartig angeordnete Rastnuten (RX,RY) ausgebildet sind, die zumindest den mittleren, um die Nullposition des Steuerknüppels (20) sich erstreckenden Teil der Oberfläche des Formteils (10) derart entsprechend den beiden Hauptrichtungen (X,Y) überziehen, daß das Gitter der Rastnuten (RX,RY) die Oberfläche in im wesentlichen rechteckige Teilflächen (q) unterteilt, wobei die Anzahl der Rastnuten in den beiden Hauptrichtungen den vorgegebenen Raststellungen entspricht, und daß die Formgebung der Spitze (22) des Stößels (21) und der Rastvertiefungen sowie die Federcharakteristik der Feder (23) des Stößels (21) derart aufeinander abgestimmt und/oder einstellbar sind, daß bei der Handhabung eine wahrnehmbare sensorische Stellinformation beim Passieren der Rastnuten (RX,RY) und damit eine gestufte Positionsinformation des Steuerknüppels (20) erzeugt wird, ohne die Funktion der Wandlereinrichtungen zu beeinflussen.

2. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnuten (RX,RY) im wesentlichen V-förmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (22) des Stößels (21) im wesentlichen kugelabschnittartig ausgebildet ist.

4. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (q) quadratisch sind, und daß außerhalb des mittleren, quadratischen Bereichs ein umlaufender Randbereich definiert ist, in dem die Rastnuten (RX,RY) die Oberfläche in rechteckige Teilflächen (r) unterteilt, deren Längsachse zur Mitte des Formteils (10) zeigt.

5. Handsteuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ecken des umlaufenden Randbereichs die kugelabschnittförmige Gestalt der Oberfläche in im wesentlichen dreieckige Eckflächen (D) übergeht, die parallel zur Grundfläche (G) des Formteils (10) verlaufen.

Claims

1. Manual control apparatus, having a control stick (20) and a housing (30), in which the control stick is retained in a bearing so as to be pivotable about two orthogonal axes about a fixed point, so that the electrical signal issued is defined by the deflection of the control stick, a spring-loaded push-rod (21) being mounted in the lower end of the control stick (20), the lower tip (22) of said push-rod co-operating with the substantially spherical segment-shaped surface of a moulded part (10) in such a manner that it engages in guide grooves provided therein, characterised in that two converter means are provided to generate the electrical signal, which means convert the deflection of the control stick (20) from its zero position for the two main directions (X, Y) into a respective deflection-proportional electrical signal, in that the guide grooves are configured as locking grooves (RX, RY), which are disposed in a lattice-like manner and cover at least the central portion of the surface of the moulded part (10), which extends about the zero position of the control stick (20), according to the two main directions (X, Y) in such a manner that the lattice of the locking grooves (RX, RY) divides the surface into substantially rectangular partial areas (q), the number of locking grooves in the two main directions corresponding to the envisaged locking positions, and in that the configuration of the tip (22) of the push-rod (21) and of the locking indentations as well as the resilient characteristics of the spring (23) of the push-rod (21) are so adapted and/or adjustable to one another that, during the operation, perceptible sensory standardising information is produced when passing over the locking grooves (RX, RY), and hence progressive positional information about the control stick (20) is produced, without affecting the function of the converter means.

2. Manual control apparatus according to claim 1, characterised in that the locking grooves (RX, RY) have a substantially V-shaped or semicircular cross-section.

3. Manual control apparatus according to claim 1, characterised in that the tip (22) of the push-rod (21) has a substantially spherical segment-shaped configuration.

4. Manual control apparatus according to claim 1, characterised in that the partial areas (q) are square, and in that a peripheral edge region is defined externally of the central square region, the locking grooves (RX, RY) in said edge region dividing the surface into rectangular partial areas (r), the longitudinal axis of which extends towards the centre of the moulded part (10).

5. Manual control apparatus according to claim 4, characterised in that, in the corners of the peripheral edge region, the spherical segment-shaped configuration of the surface passes into substantially triangular corner areas (D) which extend parallel to the base area (G) of the moulded part (10).

Revendications

1. Appareil de commande manuelle comportant un manche à balai (20) et un boîtier (30) dans lequel ce manche à balai est monté dans un palier de façon à pouvoir tourner autour de deux axes orthogonaux autour d'un point fixe, de sorte que le signal électrique émis est défini par la déviation du manche à balai, dans l'extrémité inférieure du manche à balai (20) étant monté un poussoir à ressort (21) dont l'extrémité inférieure (22) coopère avec la surface sensiblement en forme de calotte sphérique d'un élément façonné (10 ) de façon telle qu'elle s'engage dans des rainures de guidage faites dans celle-ci,
caractérisé par le fait que pour la production du signal électrique sont prévus deux transducteurs qui transforment la déviation du manche à balai (20) de sa position zéro, pour chacune des deux directions principales (X, Y), en un signal électrique proportionnel à la déviation, que les rainures de guidage sont des rainures d'encliquetage disposées à la manière d'un quadrillage (RX, RY) qui couvrent au moins la partie centrale, s'étendant autour de la position zéro du manche à balai (20), de la surface de l'élément façonné (10 ) suivant les deux directions principales (X, Y) de façon telle que le quadrillage des rainures d'encliquetage (RX, RY) divise la surface en surfaces partielles sensiblement rectangulaires (q), le nombre des rainures d'encliquetage dans les deux directions principales correspondant aux positions d'encliquetage fixées, et que la forme de l'extrémité (22) du poussoir (21) et des creux d'encliquetage et la caractéristique d'élasticité du ressort (23) du poussoir (21) sont accordées entre elles et/ou réglables de façon telle que lors de la manipulation soient produites au franchissement des rainures d'encliquetage (RX, RY) une information de manoeuvre sensorielle perceptible et ainsi une information de position échelonnée du manche à balai (20) sans que cela influe sur le fonctionnement des transducteurs.

2. Appareil de commande manuelle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la section des rainures d'encliquetage (RX, RY) est sensiblement en forme de V ou semi-circulaire.

3. Appareil de commande manuelle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'extrémité (22) du poussoir (21) est sensiblement en forme de calotte sphérique.

4. Appareil de commande manuelle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces partielles (q) sont carrées et qu'à l'extérieur de la partie centrale carrée est formée une partie de bord périphérique dans laquelle les rainures d'encliquetage (RX, RY) divisent la surface en surfaces partielles rectangulaires (r) dont l'axe longitudinal est dirigé vers le milieu de l'élément façonné (10).

5. Appareil de commande manuelle selon la revendication 4, caractérisé par le fait que dans les coins de la partie de bord périphérique, la forme en calotte sphérique de la surface se transforme en surfaces de coin sensiblement triangulaires (D) qui s'étendent parallèlement à la surface de base (G) de l'élément façonné (10).

Zeichnung