DE3506293A1 - Steuersignalgeber mit auslenkbarem steuerhebel - Google Patents
Steuersignalgeber mit auslenkbarem steuerhebelInfo
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Description
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- Steuersignalgeber mit auslenkbarem Steuerhebel
- Die Erfindung betrifft einen Signalgeber mit auslenkbarem Steuerhebel zur Erzeugung wenigstens eines Steuersignals, enthaltend (a) einen durch eine Schwenklagerung gegenüber einem Grundteil um einen Schwenkpunkt allseitig schwenkbar gelagerten Steuerhebel und (b) Fühlermittel, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels ansprechen und das Steuersignal liefern.
- Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung P 34 31 523.3-33 betrifft einen Steuersignalgeber zur Erzeugung eines Paares von Steuersignalen mittels eines in zwei Richtungen auslenkbaren Steuerhebels, enthaltend einen durch eine Schwenklagerung gegenüber einem Grundteil um einen Schwenkpunkt allseitig schwenkbar gelagerten Schwenkhebel, erste Fühlermittel, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels in einer ersten Richtung ansprechen und ein erstes Steuersignal liefern und zweite Fühlermittel , welche auf die Auslenkung des Steuerhebels in einer zweiten Richtung ansprechen und ein zweites Steuersignal liefern. Der Erfindung der Patentanmeldung P 34 31 523.3-33 liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuersignalgeber dieser Art so auszubilden, daß Verschleiß und die Gefahr einer Beschädigung im Betrieb weitgehend vermieden wird, der Aufbau vereinfacht wird und die Abmessungen verringert werden. Dies wird nach der Patentanmeldung P 34 31 523.3-33 dadurch erreicht, daß an dem Steuerhebel um die Schwenklagerung herum ein Teller angebracht ist und die Fühlermittel von Näherungssensoren gebildet sind, die in dem Grundteil sitzen und auf die Bewegung des Tellers um den Schwenkpunkt ansprechen. Auf diese Weise erfolgt die Signalerzeugung durch berührungslose Abtastung eines an dem Steuerhebel angebrachten Tellers durch Näherungssensoren. Es entfallen mechanische Übertragungsglieder zwischen Steuerhebel und Fühlermitteln. Die Abtastung erfolgt berührungslos und damit praktisch ohne Verschleiß. Die Gefahr von Beschädigungen, wenn etwa von dem Benutzer eine übermäßig große Kraft auf den Steuerhebel ausgeübt wird ist, vermieden. Der Aufbau wird einfacher durch den Wegfall der mechanischen Übertragungsglieder. Auch ergibt sich eine kürzere Bauweise für den Steuersignalgeber. Als Näherungssensoren können beispielsweise induktive, kapazitive oder magnetische Näherungssensoren verwandt werden.
- Es ist erforderlich, den Steuerhebel an seine Mittellage zu fesseln. Wenn der Steuerhebel losgelassen wird, soll er in seine Mittellage zurückkehren und sicher in dieser Lage gehalten werden. Die Fesselung muß außerdem bei einem Steuerhebel nach Art der Patentanmeldung P 34 31 523.3-33 die Verstellung des Steuerhebels in beiden Richtungen gestatten. Der Benutzer sollte an der auf den Steuerhebel aufzubringenden Kraft erkennen können, in welchem Maße der Steuerhebel ausgelenkt ist und ob die Auslenkung in der einen oder der anderen Richtung oder in einer dazwischenliegenden Richtung erfolgt.
- Bei bekannten Steuersignalgebern der vorliegenden Art erfolgt die Fesselung des Steuerhebels an eine Mittellage durch vorgespannte Federn, die einander entgegenwirkend auf gegenüberliegenden Seiten unmittelbar auf den Steuerhebel wirken. Bei einer Auslenkung des Steuerhebels wird die Vorspannung der einen Feder erhöht und die der gegenüberliegenden Feder verringert, so daß eine resultierende Rückstellkraft auftritt. In der Mittellage heben sich die Vorspannungen der beiden Federn auf. Die Rückstellkraft ist proportional der Auslenkung. Bei kleinen Auslenkungen tritt auch nur eine kleine Rückstellkraft auf.
- Das ist häufig nachteilig. Kleinen Auslenkungen wird nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt.
- Im Bereich der Mittellage ist der Steuerhebel leicht durch- unbeabsichtigte Störkräfte, z.B. Trägheitskräfte infolge von Erschütterungen oder Vibrationen, verstellbar. Auch kann der Benutzer die Mittellage nicht genau fühlen. Es können dementsprechend unerwünschte Steuersignale erzeugt werden. Man könnte versuchen, dieser Erscheinung durch Wahl einer steileren Federcharakteristik Herr zu werden. Das bewirkt jedoch nur eine quantitative Anderung: Der Bereich, in welchem die Rückstell- kräfte klein sind, wird verringert. Der Steilheit der Federcharakteristik sind auch Grenzen gesetzt.
- Bei einer zu großen Federkonstante wird die Rückstellkraft bei großen Auslenkungen des Steuerhebels zu groß.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuerhebel der eingangs genannten Art den Steuerhebel so an seine Mittellage zu fesseln, daß er nicht durch Störkräfte unbeabsichtigt aus seiner Mittellage verstellbar ist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (c) an dem Grundteil Auflageflächen gebildet sind, (d) an dem Grundteil weiterhin Federglieder angebracht sind, die mit Vorspannung an den Auflageflächen anliegen, und (e) die Federglieder mit Haltekörpern sich über an dem Steuerhebel angebrachte Flächen erstrecken, die an den Federgliedern bei einer Auslenkung des Steuerhebels kraftschlüssig angreifen.
- Nach der Erfindung sind die Federglieder nicht zwischen dem Grundteil und dem Steuerhebel vorgespannt, sondern zwischen dem Grundteil und ebenfalls an dem Grundteil angebrachten Auflageflächen.
- Der Steuerhebel ist mit den daran angebrachten Flächen zwischen den Federgliedern mit allenfalls geringem Spiel. Bei einer Auslenkung des Steuerhebels greift eine der Flächen kraftschlüssig an einem der Federglieder an. Eine Verformung dieses Federgliedes, die eine Stellbewegung des Steuerhebels gestatten würde, findet aber erst statt, wenn die Vorspannung des Federgliedes überwunden wird. Ein dem vorgeformten Federglied diametral gegenüberliegendes vorgespanntes Federglied bleibt bei diesem Vorgang vollständig unbeteiligt. Eine Kompensation von Vorspannungen am Steuerhebel findet nicht statt.
- Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Steuersignal gebers.
- Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig.l bei abgenommener Manschette.
- Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt eines der Federglieder mit dem daran angeformten Halteglied.
- Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Federgliedes und darauf aufliegenden zusätzlichen Blattfeder.
- Der Steuersignalgeber ist zur Erzeugung eines Paares von Steuersignalen mittels eines in zwei Richtungen auslenkbaren Steuerhebels 10 eingerich- tet. Der Grundaufbau und die Wirkungsweise des Steuersi gnal gebers sind die gleichen wie bei dem Steuersignalgeber nach der oben erwähnten Patentanmeldung P 34 31 523.3-33. Der Steuerhebel 10 ist durch eine Schwenklagerung 12 in Form eines Kardangelenks um einen Schwenkpunkt 14 allseitig schwenkbar gegenüber einem Grundteil 16 gelagert. Es sind erste Fühlermittel vorgesehen, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels 10 in einer ersten Richtung, in der Papierebene von Fig.l, ansprechen und ein erstes Steuersignal liefern. Weiterhin sind zweite Fühlermittel vorgesehen, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels 10 in einer zweiten Richtung, senkrecht zur Papierebene von Fig.l, ansprechen und ein zweites Steuersignal liefern. An dem Steuerhebel 10 ist um die Schwenklagerung 12 herum ein Teller 22 angebracht. Die Fühlermittel sind von Näherungssensoren gebildet, die in dem Grundteil sitzen und auf die Bewegung des Tellers 22 um den Schwenkpunkt 14 ansprechen. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Teller 14 aus ferromagnetischem Material. Die Näherungssensoren enthalten Paare von in bezug auf den Schwenkpunkt 14 diametral einander gegenüberliegenden Topfkernspulen 56. Der Teller 14 weist auf seiner dem Grundteil 16 zugewandten Seite eine konische Ringfläche 34 auf, die mit den Näherungssensoren zusammenwirkt.
- An dem Grundteil 16 sind Auflageflächen 58 gebildet. Weiterhin sind an dem Grundteil 16 Federglieder 60 angebracht, die mit Vorspannung an den Auflageflächen 58 anliegen. Die Federglieder 60 erstrecken sich mit Haltekörpern 62 über an dem Steuerhebel 10 angebrachte Flächen 64, die an den Federgliedern 60 bei einer Auslenkung des Steuerhebels 10 kraftschlüssig angreifen. Bei der vorliegenden Ausführung des Steuersignals weisen die Federglieder 60 in regelmäßiger Anordnung um den Steuerhebel 10 herum radial angeordnete, langgestreckte Haltekörper 62 auf, die mit ihren freien Enden 62 über den an dem Steuerhebel 10 angebrachten Teller 22 greifen. Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, sind zwei Paare von diametral einander gegenüberliegenden Federgliedern 60 vorgesehen, die in Fig.2 als 60A,60B bzw. 60C,60D unterschieden sind.
- Eines dieser Paare 60A,60B ist mit seinen Haltekörpern nach der oben erwähnten ersten Richtung X ausgerichtet, d.h. liegt im wesentlichen in der Papierebene von Fig.l. Das andere dieser Paare ist mit seinen Haltekörpern nach der oben erwähnten zweiten Richtung Y ausgerichtet, also senkrecht zur Papierebene von Fig.l, wie auch aus Fig.2 ersichtlich ist.
- Wie in Fig.2 erkennbar ist, weist jedes der Federglieder 60A,60B,60C und 60D eine am Grundkörper 16 befestigte, vorgespannte Blattfeder 66A,66B,66C bzw. 66D auf. Diese Blattfedern 66A,66B,66C und 66D erstrecken sich bogenförmig um den Teller 22.
- Weiterhin ist jedes der Federglieder 60 durch eine am Grundkörper 16 befestigte, zusätzliche, vorgespannte Blattfeder 78 belastet.
- Die Haltekörper 62 sind von im Querschnitt v-förmigen Federblechteilen gebildet, die am Ende der Blattfedern 66 angeformt sind und mit ihrer Mittelkante 68 an der Auflagefläche 58 anliegen. Der Grundteil 16 bildet einen Kragen 70, der koaxial zur Achse 72 des Steuerhebels 10 angeordnet ist (wenn sich der Steuerhebel 10 in seiner Mittellage befindet). Die ringförmige Stirnfläche dieses Kragens 70 bildet die Auflageflächen 58. Der Teller 22 weist als die oben erwähnte Fläche 65 eine plane Ringfläche auf, die im wesentlichen in der Ebene der besagten Stirnfläche des Kragens 70 liegt. Dazwischen kann eine Toleranz von 0 bis 0,2 Millimeter eingestellt werden. Die Federglieder 60 greifen mit ihren Haltekörpern 62 mit geringem durch diese Toleranz bestimm ten Spiel über diese plane Ringfläche. Jede der zusätzlichen Blattfedern 78 ist zusammen mit dem zugehörigen Federglied 60A, 60B,60C bzw. 60D mit einem Ende durch Schrauben 74A bis 74D an der Stirnfläche des Kragens 70 befestigt. Sie erstreckt sich jeweils über etwa 90" über die Stirnfläche und liegt mit dem anderen Ende auf einer Außenkante 76A,76B, 76C bzw. 76D eines v-förmigen Haltegliedes 62A,62B, 62C bzw. 62D auf.
- Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: Bei Ausübung einer Kraft auf den Steuerhebel 10, z.B. nach rechts in der Papierebene von Fig.l, greift die Fläche 64 an dem Federglied 60A an.
- Solange aber die am Steuerhebel 10 wirksame Kraft nicht die Vorspannung des Federglieds 60A überwindet, mit welcher dies an .der Auflagefläche 58 anliegt, kann eine Auslenkung des Steuerhebels 10 nicht erfolgen. Es können dadurch keine unbeabsichtigten Bewegungen des Steuerhebels 10 unter dem Einfluß von Störkräften stattfinden, wie das bei einer linear von null ausgehenden Federcharakteristik der Fall wäre. Bei einer Bewegung des Steuerhebels 10 nach rechts in Fig.l ist das Federglied 60B wirkungslos. Diese sichere Halterung des Steuerhebels 10 in der Mittellage ist von -besonderer Bedeutung für einen Steuersignalgeber der vorstehend beschriebenen Art, bei welcher die Bewegung des Steuerhebels 10 berührungslos abgetastet wird. Auf den Steuerhebel 10 wirken dann außer der Federfesselung keine sonstigen Stütz- oder Rückstellkräfte, so daß der Steuerhebel 10 besonders anfällig gegen äußere Störkräfte ist. Auch kann die berührungslose Abtastung sehr empfindlich ausgeführt werden, so daß schon kleine Wege ein merkliches Steuersignal liefern.
- Wenn die Vorspannung des Federgliedes überwunden wird, dann erfolgt eine Auslenkung des Steuerhebels 10 unter Deformation des Federgliedes 60A. Die dazu senkrechten Federglieder 60C und 60D werden bei dieser Schwenkbewegung praktisch nicht verformt.
- Vielmehr schwenkt die Fläche 64 um die Mittelkanten 68 der beiden Halteglieder 62C und 62D. Federglied 60B bleibt bei der Verschwenkung des Steuerhebels 10 nach rechts in Fig.l, wie gesagt, ebenfalls unbeeinflußt.
- Für eine Schwenkbewegung des Steuerhebels 10 senkrecht zur Papierebene von Fig.l gilt sinngemäß das gleiche. Es erfolgt dann eine Verformung z.B. des Federglieds 60D. Die Fläche 64 schwenkt um die Mi ttel kanten 58 der Halteglieder 62A und 62B. Das Federglied 60C bleibt unbeeinflußt.
- Wenn der Steuerhebel 10 in einer zwischen der ersten und der zweiten Richtung X bzw. Y liegenden Richtung verschwenkt wird, was zur gleichzeitigen Erzeugung erster und zweiter Steuersignale führt, dann müssen gleichzeitig zwei Federglieder, z.B.
- 60A und 60D, verformt werden. Das macht sich für den Benutzer als erhöhter Widerstand bemerkbar. Der Benutzer kann daher die erste und die zweite Richtung, in denen jeweils nur ein Signal erzeugt wird, daran fühlen, daß in diesen Richtungen jeweils ein minimaler Widerstand gegen die Verstellung auftritt.
Claims (9)
- Patentansprüche 1. Signalgeber mit auslenkbarem Steuerhebel (10) zur Erzeugung wenigstens eines Steuersignals, enthaltend (a) einen durch eine Schwenklagerung (12) gegenüber einem Grundteil (16) um einen Schwenkpunkt (14) allseitig schwenkbar gelagerten Steuerhebel (10) und (b) Fühlermittel, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels (10) ansprechen und das Steuersignal liefern, dadurch gekennzeichnet, daß (c) an dem Grundteil (16) Auflageflächen (58) gebildet sind, (d) an dem Grundteil (16) weiterhin Federglieder (60) angebracht sind, die mit Vorspannung an den Auflageflächen (58) anliegen, und (e) die Federglieder (60) mit Haltekörpern (62) sich über an dem Steuerhebel (10) angebrachte Flächen (64) erstrecken, die an den Federgliedern (60) bei einer Auslenkung des Steuerhebels (10) kraftschlüssig angreifen.
- 2. Signalgeber nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines Paares von Steuersignalen mittels eines in zwei Richtungen auslenkbaren Steuerhebels (10), bei welchem (a) der Steuerhebel (10) durch die Schwenklagerung (12) allseitig schwenkbar gelagert ist, (b) erste Fühlermittel auf die Auslenkung des Steuerhebels (10) in einer ersten Richtung ansprechen und ein erstes Steuersignal liefern, (c) zweite Fühlermittel auf die Auslenkung des Steuerhebels (10) in einer zweiten Richtung ansprechen und ein zweites Steuersignal liefern und (d) an dem Steuerhebel (10) um die Schwenklagerung (12) herum ein Teller (22) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß (e) die Federglieder (60) in regelmäßiger Anordnung um den Steuerhebel (10) herum radial angeordnete, langgestreckte Haltekörper aufweisen, die (f) über den an dem Steuerhebel (10) angebrachten Teller (22) greifen.
- 3. Steuersignalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) zwei Paare von diametral einander gegenüberliegenden Federgliedern (60A,60B bzw.60C,60D) vorgesehen sind und (b) eines dieser Paare (60A,60B) mit seinen Haltekörpern nach der besagten ersten und das andere dieser Paare (60C,60D) mit seinen Haltekörpern nach der besagten zweiten Richtung (X bzw. Y) ausgerichtet ist.
- 4. Steuersignalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Federglieder (60) durch eine am Grundkörper (16) befestigte, vorgespannte Blattfeder (66) aufweist.
- 5. Steuersignalgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (66) sich bogenförmig um den Teller (22) erstrecken.
- 6. Steuersignalgeber nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekörper (62) von im Querschnitt v-förmigen Federblechteilen am Ende der Blattfedern (66) gebildet sind, die mit ihrer Mittelkante (68) an der Auflagefläche (58) anliegen.
- 7. Steuersignalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) der Grundteil (16) einen Kragen (70) bildet, der koaxial zur Achse (72) des Steuerhebels (10) angeordnet ist und dessen Stirnfläche die Auflageflächen (58) bildet, (b) der Teller (22) eine plane Ringfläche (64) aufweist, die im wesentlichen in der Ebene der besagten Stirnfläche liegt, und (c) die Halteglieder (62) mit geringem Spiel über die Ringfläche (65) greifen.
- 8. Steuersignalgeber nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß jedes der Federglieder (60) durch eine am Grundkörper (16) befestigte, zusätzliche, vorgespannte Blattfeder (78) belastet.
- 9. Steuersignalgeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zusätzlichen Blattfedern (78) (a) zusammen mit der den Haltekörper (62) tragenden Blattfeder (66) mit einem Ende an der Stirnfläche des Kragens (70) befestigt ist, (b) sich jeweils über etwa 90" über die Stirnfläche erstreckt und (c) mit dem anderen Ende auf einer Außenkante (76) eines v-förmigen Haltekörpers (62) aufliegt.
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