DE102008063238A1 - Vorrichtung zum Steuern von Maschinen und Fahrzeugen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern von Maschinen und Fahrzeugen, insbesondere Baumaschinen, Krane, landwirtschaftlichen Fahrzeugen und dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bei einer derartigen aus der
DE 103 45 397 A1 bekannten Vorrichtung ist dem Bedienhebel in jeder der beiden Richtungen eine Arretiervorrichtung zugeordnet, die einen Elektromagneten aufweist, der die positionsabhängige Arretierung mittels einer externen Ansteuerung bewirkt. Hierzu müssen die Positionsdaten des Bedienhebels entsprechend ausgewertet werden, damit bei der gewünschten Position der Elektromagnet aktiviert werden kann. Der Bedienhebel wird derart arretiert, dass eine weitere Bewegung erst nach einer Deaktivierung bzw. nach einem Ausschalten des Elektromagneten möglich ist. Dabei sind die Elektromagnete seitlich außerhalb der Bügel angeordnet, was zu einer erheblichen Grundflächenvergrößerung der ortfesten Konsole führt. Des weiteren ist nachteilig, dass die Arretierung des Bedienhebels in einer bestimmten Position nur durch eine zusätzliche Steuerung erfolgen kann. - Bei derartigen Vorrichtungen wird der Bedienhebel von Federn unterschiedlichster Ausprägung in eine definierte Nullstellung zurückgestellt. Zur weiteren Unterstützung des Bedieners werden zusätzlich taktile Rückmeldungen auf dem jeweiligen Bedienweg implementiert. Diese Positionsrückmeldungen erleichtern dem Benutzer die Bedienung bei der konstanten Auslenkung bzw. bei der Auslenkung auf eine bestimmte Position. Dies hat dann ein konstantes Ausgangssignal zur Folge. Bei Kranen wird dies zum Beispiel dazu verwendet, im Betrieb in einfacher Weise eine konstante Arbeitsgeschwindigkeit der jeweiligen Funktionen einzuhalten.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Steuern von Maschinen und Fahrzeugen, insbesondere Baumaschinen, Krane, landwirtschaftlichen Fahrzeuge und dergleichen, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in einfacher Weise zusätzliche taktile Rückmeldungen für den Bedienenden eingerichtet werden können.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung zur Steuerung von Maschinen und Fahrzeugen der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine einfache mechanisch Einrichtung gegeben, die allein vom Bedienenden in mechanischer Weise in die entsprechenden Positionen gebracht werden kann. Ohne weitere Maßnahmen kann der Bedienende dabei die jeweilige Position einrichten bzw. abändern. Die bauliche Anordnung der mechanischen Rasteinrichtung zwischen den Bügeln und der Konsole machte es möglich, Druckelemente der mechanischen Einrichtung bei Bedarf auszutauschen, ohne den gesamten Bedienhebel ausbauen zu müssen. Die Verlagerung der sich schneidenden Achsen nach unterhalb der Einbauebene der Konsole macht es möglich, den Bauraum oberhalb der Einbauebene der Konsole auf ein Minimum zu begrenzen, ebenso wie die aufzuwendenden Schwenkkräfte. Durch Verlagerung der Bügel oberhalb des Drehpunktes wird der Bauraum darunter für die Auswerteelektronik freigehalten. Dies kann auch dazu genutzt werden, die allgemeine Einbautiefe zu reduzieren.
- Vorteilhafte Anordnungen der mechanischen Einrichtung oberhalb der Einbauebene der Konsole ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 2 und/oder 3.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der mechanischen Einrichtung ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 4 bis 8.
- Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 ist erreicht, dass die Vorrichtung bzw. deren Konsolengehäuse in einfacher Weise in ein Bauteil versenkt angeordnet werden kann.
- Eine Begrenzung der Auslenkbewegungen des Bedienhebels ist in einfacher Weise durch die Merkmale gemäß Anspruch 10 gegeben. Um bei einem Überdrücken in eine der Richtungen eine Beschädigung des oder der Bügel zu verhindern, ohne dass der Bauraum vergrößert werden muss, sind die Merkmale gemäß Anspruch 11 vorgesehen.
- Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 ist ein Klappern bei der Bewegung des Bedienhebels sowie ein Verschluss der Längsschlitze der Bügel, längs denen der Bedienhebel bewegt wird, verhindert.
- Eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung ergibt sich durch die Merkmale nach Anspruch 13. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Merkmale gemäß Anspruch 14 vorzusehen.
- In weiterer Ausgestaltung sind die Merkmale nach Anspruch 15 vorgesehen, was zu einer Anordnung der Sensorik führt, die von dem Zustand bzw. den Auswirkungen der mechanischen Einrichtung getrennt und damit unabhängig ist.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
-
1 in schematischer perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung zum Steuern von Maschinen und Fahrzeugen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, -
2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie II-II der1 und -
3 eine Unteransicht der Vorrichtung gemäß Pfeil III der1 . - Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung
10 dient zum Steuern von Maschinen und Fahrzeugen, insbesondere Baumaschinen, Krane, landwirtschaftlichen Fahrzeugen und dergleichen und beinhaltet die Implementierung von zusätzlichen taktilen Rückmeldungen für den Bedienenden auf dem jeweiligen Bedienweg bzw. Verfahrweg der Vorrichtung10 . Die Vorrichtung10 ist nach Art eines Joystick ausgebildet, der gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in zwei zueinander senkrechten Richtungen gemäß den Doppelpfeilen A und B und in entsprechenden kombinierten Richtungen hin- und hergehend bewegbar ist. - Die Vorrichtung
10 besitzt einen Bedienhebel11 , der in nicht dargestellter Weise in einer Konsole12 kardanisch in einer XY-Ebene schwenkbar gelagert ist. Die Konsole12 besitzt eine Konsolenplatte13 , die die Einbauebene der Vorrichtung10 in einem Bauteil der Maschine bzw. des Fahrzeugs bildet und an deren Unterseite ein Konsolengehäuse14 zur Aufnahme der erwähnten kardanischen Aufhängung15 des Bedienhebels11 und einer nicht dargestellten Sensorik sowie einer nicht dargestellten Auswerteelektronik für die Stellung des Bedienhebels11 . Die Konsolenplatte13 ist mit Ausnehmungen16 zur Befestigung an den betreffenden Maschinen- bzw. Fahrzeugbauteilen versehen. - Der Bedienhebel
11 ist an einem der kardanischen Aufhängung15 abgewandten Bereich oberhalb der Konsolenplatte13 durch zwei senkrecht zueinander schwenkbar gelagerte Bügel21 und22 geführt. Die Bügel21 und22 sind um zwei sich senkrecht kreuzende Achsen18 und19 , die unterhalb der Einbauebene liegen, jeweils schwenkbar gelagert angeordnet. Jeder Bügel21 ,22 ist U-förmig, das heißt aus einem auf dem Kopf stehenden U gebildet, dessen bogenförmiger Bereich23 bzw.24 mit jeweils einem Längsschlitz25 ,26 versehen ist, die vom Bedienhebel11 durchdrungen sind und in denen der Bedienhebel11 geführt ist. Die beiden bogenförmigen Bereiche23 und24 befinden sich in axialer Richtung des Bedienhebels11 übereinander bzw. untereinander und sind jeweils von ebenen Schenkeln27 und28 bzw.29 und30 begrenzt. Beide Bügel21 und22 sind einstückig geformt. Die Seitenschenkel27 und28 sind um die Achse18 und die Seitenschenkel29 und30 um die Achse19 in Richtung des Doppelpfeils A bzw. B schwenkbar gelagert. Die beiden Achsen18 und19 befinden sich unterhalb der Konsolenplatte13 bzw. der Einbauebene und kreuzen sich in derselben Ebene. Hierzu sind die Seitenschenkel27 bis30 in Taschen33 bzw.34 eingebracht, deren Zugang sich in der Konsolenplatte13 befindet und die sich längs des Konsolengehäuses14 unterhalb der Konsolenplatte13 erstrecken. Auf diese Weise bewegen sich je nach Auslenkung des Bedienhebels11 die Bügel21 und/oder22 um ihre Achse18 und/oder19 . - Aus
1 ist ferner ersichtlich, dass jeder Bügel21 und22 an einem Übergang vom bogenförmigen Schenkel23 bzw.24 zu einem der Seitenschenkel27 und28 bzw.29 und30 mit einer mechanischen Einrichtung36 bzw.37 mit taktil erfassbaren Kraftveränderungspunkten oder -bereichen versehen ist, von denen die mechanische Einrichtung37 am Bügel22 in vergrößerter Darstellung in2 in näheren Einzelheiten gezeigt ist. - Die mechanische Einrichtung
36 besitzt ein bogenförmiges Bahnelement38 (1 ) und die mechanische Einrichtung37 besitzt ein bogenförmiges Bahnelement39 (1 und2 ). Beide bogenförmigen Bahnelemente38 und39 sind am dem Seitenschenkel27 bzw. dem Seitenschenkel29 zugewandten Ende des bogenförmigen Schenkels23 bzw.24 hängend befestigt und zwar mit beispielsweise Schrauben41 ,42 derart, dass sie bei Bedarf auswechselbar sind. Hierzu besitzen die bogenförmigen Bahnelemente38 und39 Befestigungszapfen43 (2 ), die der Zentrierung der Bahnelemente38 ,39 im Bügel21 bzw.22 dienen. - Aus
2 ist ersichtlich, dass das bogenförmige Bahnelement39 der mechanischen Einrichtung37 an seiner Unterseite mit einer Kreisbahn45 versehen ist, deren Achse die Achse19 ist und deren Kontur46 über den Kreisbogen hinweg mit mehreren Kraftveränderungspunkten oder -bereichen47 , wie beispielsweise radial nach innen vorstehenden Ausbuchtungen (Nasen), Vertiefungen (Rille), keilförmige Bahnabschnitte oder dergleichen versehen ist, die den Kraftaufwand verändernde Kontur46 in beiden Bewegungsrichtungen identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein kann, sowohl was die Ausgestaltung als auch was die Anzahl der Punkte bzw. Bereich47 anbetrifft. - Die mechanische Einrichtung
37 (und ebenso die mechanische Einrichtung36 ) besitzt ferner ein Druckelement50 , das ortsfest auf der Konsolenplatte13 gehalten ist und das mit einer Aufnahmebohrung51 für eine Druckfeder52 und der letzteren abgewandt mit einem Stößel53 , beispielsweise in Form einer Rolle oder Kugel versehen ist, die durch die Druckfeder52 federbelastet an der mit den Kraftveränderungspunkten oder -bereichen47 versehenen Kontur46 der Kreisbahn45 anliegt. Die Druckfeder52 für das Druckelement50 stützt sich in einer Sacklochbohrung54 des Druckelements50 bzw. der Konsolenplatte13 ab. - Bei der Bewegung des Bedienhebels
11 beispielsweise in einer der Richtungen des Doppelpfeils B gelangt der Stößel53 längs einer Ruhe- bzw. Ausgangsposition49 zu einer ersten Nase47 , die einen taktilen Druckpunkt in dieser Bewegungsrichtung darstellt, der durch eine erhöhte Bedienkraft überwunden werden muss, da der Stößel53 entgegen der Druckfeder52 radial ausgelenkt werden muss. Hinter dieser ersten Nase47 gelangt der Stößel53 in eine erste Position47 , die dem Bedienenden durch die veränderte Druckaufwendung am Bedienhebel11 taktil vermittelt wird. In dieser ersten Position ist beispielsweise eine bestimmte Antriebsgeschwindigkeit eines Bauteils der Maschine oder des Fahrzeugs vorgegeben. Der Bedienende kann durch weiteren bewussten Bewegungsdruck auf den Bedienhebel11 diese Position in die eine oder andere Richtung verlassen. - Es versteht sich, dass die Anzahl und Anordnung von taktil erfassbaren Kraftveränderungspunkten oder -bereichen
47 längs der Kontur46 der Kreisbahn45 beim bogenförmigen Bahnelement39 und beim bogenförmigen Bahnelement38 der jeweiligen mechanischen Einrichtung37 ,36 gleich oder unterschiedlich sein kann, wobei sich die unterschiedliche Anordnung insgesamt auf die Kreisbahn oder lediglich richtungsabhängig darstellen kann. Dem Bedienenden wird aufgrund des Gegendrucks des Stößels53 ein spürbarer Widerstand beim Auslenken entgegengesetzt, so dass für den Bedienenden eine taktile Positionsrückmeldung gewährleistet ist. Die taktilen Druckpunkte bzw. -bereiche ergeben Kraftveränderungen spezieller Ausprägungen, die bis hin zu einer Rastung gestaltet werden können. - Gemäß den
1 und2 ist der Bedienhebel11 mit einer mit einem radialen Rand56 versehenen Hülse57 aus beispielsweise Kunststoff bestückt, die als Führungshülse in den Längsschlitzen25 und26 der beiden Bügel21 und22 geführt ist. - Des weiteren ist ein hier etwa würfelförmiges Anschlagelement
58 vorgesehen, das vom Bedienhebel11 durchdrungen ist und das zwischen dem unteren Bügel22 und der Einbauebene13 der Konsole12 angeordnet ist. Dem Anschlagelement58 sind jeweils (in jede Richtung) Bewegungsbegrenzungselemente59 zugeordnet, die in Form von Leisten jeweils nahe den Seitenschenkeln27 bis30 der Bügel21 und22 ortsfest an der Konsolenplatte13 angeordnet sind. -
3 zeigt die kardanische Aufhängung15 zur Bewegung des Bedienhebels11 in der XY-Ebene. Diese kardanische Aufhängung15 besitzt ein äußeres Element61 , das um eine Achse62 schwenkbar ist und ein inneres Element63 , das um eine zur Achse62 senkrechten Achse64 schwenkbar ist. Die beiden sich schneidenden Kardanachsen62 und64 liegen in derselben Ebene wie die beiden sich schneidenden Achsen18 und19 der sich kreuzenden Bügel21 und22 .3 zeigt die jeweiligen in einer allen gemeinsamen Ebene liegende Teile der Achsen18 und19 sowie62 und64 . Mit anderen Worten, die außenliegenden Teile der Achse18 befinden sich in Verlängerung der Teile der Achse62 und die beiden außenliegenden Teile der Achse19 liegen in Verlängerung der Teile der Achse64 . - Des weiteren zeigt
1 eine Materialverstärkung60 am Bügel22 , die sich an einer Längsseite des bogenförmigen Schenkels24 befindet, so dass ein Überdrücken des Bedienhebels11 in dieser einen Richtung gemäß Doppelpfeil B nicht zu einer Beschädigung des Bügels22 bzw. dessen Längsschlitzes26 führen kann. - In nicht dargestellter Weise sind die Kardanelemente
61 und63 in beiden Bewegungsrichtungen mit Federn bestückt, die eine Rückkehr in die Ausgangs- bzw. Nullstellung des Bedienhebels gegebenenfalls auch unter Überwindung der taktilen Druckpunkte bewirken. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10345397 A1 [0002]
Claims (15)
- Vorrichtung (
10 ) zum Steuern von Maschinen und Fahrzeugen, insbesondere Baumaschinen, Krane, landwirtschaftlichen Fahrzeugen und dergleichen, mit einem Bedienhebel (11 ) und mit einer ortsfesten Konsole (12 ), gegenüber der der Bedienhebel (11 ) um mindestens zwei sich schneidende Achsen (18 ,19 ) schwenkbar ist, an denen sich kreuzende Bügel (21 ,22 ) gehalten sind, deren Längsschlitze (25 ,26 ) der Bedienhebel (11 ) umschließen und die dadurch mit ausgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bedienhebel (11 ) für vorzugsweise jede hin- und hergehende Bewegungsrichtung eine mechanische Einrichtung (36 ,37 ) mit taktil erfassbaren Kraftveränderungspunkten oder -bereichen zugeordnet ist, die zwischen der Konsole (12 ) und den sich kreuzenden Bügeln (21 ,22 ) oberhalb der Einbauebene (13 ) der Konsole (12 ) angeordnet ist, und dass die sich schneidenden Achsen (18 ,19 ) für die sich kreuzenden Bügel (21 ,22 ) unterhalb der Einbauebene (13 ) der Konsole (12 ) verlaufen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Einrichtung (
36 ,37 ) jeweils an einem Seitenbereich des betreffenden Bügels (21 ,22 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (
21 ,22 ) U-förmig ist und die mechanische Einrichtung (36 ,37 ) am Übergang zwischen dem mit dem Schlitz (25 ,26 ) versehenen gebogenen und den mit der Achse (18 ,19 ) endseitig verbundenen ebenen Schenkeln (23 ,24 ;27 bis30 ) vorgesehen ist. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (
36 ,37 ) ein am Bügel (21 ,22 ) befestigtes Bahnelement (38 ,39 ) und ein an der ortsfesten Konsole (12 ) befestigtes Druckelement (50 ) aufweist, das gegen das Bahnelement (38 ,39 ) drückt. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnelement (
38 ,39 ) an seiner dem Druckelement (50 ) zugewandten Unterseite mit einer um die betreffende Schwenkachse (18 ,19 ) kreisbogenabschnittförmig verlaufende und mit den Kraftaufwand verändernde Kontur (46 ) versehene Bahn (45 ) ausgestattet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnelement (
38 ,39 ) am Bügel (21 ,22 ) lösbar bzw. austauschbar gehalten ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kraftaufwand verändernde Kontur (
46 ) in beiden relativen Bewegungsrichtungen zwischen Bahn (45 ) und Druckelement (50 ) gleich oder unterschiedlich ausgebildet ist. - Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (
50 ) mit einem federbelastet gegen die Bahn (45 ) vorgespannten Stößel (53 ), beispielsweise in Form einer Kugel oder rolle versehen ist. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (
21 ,22 ) beidseitig in eine sich nach unterhalb der Einbauebene (13 ) erstreckende Tasche (33 ,34 ) der Konsole (12 ) eintaucht. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienhebel (
11 ) in einem Bereich zwischen Konsole (12 ) und den sich kreuzenden Bügeln (21 ,22 ) ein Anschlagelement (58 ) durchdringt, dem in allen vier Bewegungsrichtungen ein ortsfestes Bewegungsbegrenzungselement (59 ) an der Oberseite der Konsole (12 ) zugeordnet ist. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Bügel (
21 ,22 ) an einer oder beiden Längsseiten mit einer Verstärkung versehen ist/sind. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bedienhebel (
11 ) eine Gleitbuchse (57 ) sitzt, die in den Längsschlitzen (25 ,26 ) der Bügel (21 ,22 ) gleitet, und dadurch die Reibung und das Geräusch zwischen dem Bedienhebel (11 ) und den beiden Bügeln (21 ,22 ) verringert. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienhebel (
11 ) in einem Bereich unterhalb der Einbauebene (13 ) der Konsole (12 ) kardanisch aufgehängt ist, wobei die in einer gemeinsamen Ebene sich kreuzenden Achsen (18 ,19 ) der kardanischen Aufhängung (15 ) in derselben Ebene wie die sich schneidenden Achsen (18 ,19 ) der sich kreuzenden Bügeln (21 ,22 ) befinden. - Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrecht zueinander schwenkbaren Elemente (
61 ,63 ) der kardanischen Aufhängung (15 ) in ihren Bewegungen federbelastet rückführbar sind. - Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik für eine Auswerteeinheit am unteren inneren Ende des Bedienhebels (
11 ) im Konsolengehäuse (14 ) angeordnet ist.
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