CN104965561A

CN104965561A - 具有固有的安全力反馈的操纵杆

Info

Publication number: CN104965561A
Application number: CN201510128788.9A
Authority: CN
Inventors: U·肖布; I·斯托尔; R·沃尔德
Original assignee: Elobau GmbH and Co KG
Current assignee: Elobau GmbH and Co KG
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: DE102014103988A1; US10345848B2; EP2924535A2; EP2924535B1; EP2924535A3; CN104965561B; US20150268691A1

Abstract

本发明涉及一种控制元件，特别是具有固有的安全力反馈的操纵杆，其包括：壳体；围绕转动点可枢转地支承在壳体中的操作杆；和复位单元，用于提供使操作杆从偏转状态复位到中间状态的复位转矩。为了提供一种具有固有的、安全的触觉力反馈的控制元件，本发明提出，所述控制元件包括与所述复位单元有效连接的执行单元(3)，其中，执行单元(3)被设计用于有限制地调整所述复位转矩M_R，其中，在下调整边界上，在偏转状态下的复位转矩大于零。

Description

具有固有的安全力反馈的操纵杆

技术领域

本发明涉及一种控制元件，特别是操纵杆，其包括：壳体；围绕转动点可枢转地支承在壳体中的操作杆；和复位单元，用于提供使操作杆从偏转状态复位到中间状态的复位转矩。

背景技术

这种控制元件主要用于对载货车辆、机器、载货车辆的工作性能或工程机械和辅助设备的控制。本发明意义下的控制元件是指例如供油量调节杆、加速踏板和特别是操纵杆。这种操纵杆配属于电控制系统。相比于以前的机械控制系统，这种电控制系统不会向用户给出机械系统的任何反馈。因此公知的是为操纵杆配设力反馈，这种力反馈一般是通过将电动机的转矩经由传动机构耦合到操纵杆的操作杆上来实现。然而这种结构的缺点在于：即使在没有工作人员操作的情况下，操纵杆也可能会例如由于力反馈控制器的故障而偏转离开其空挡位置(Ruhelage，静止位置)。这种故障会导致机器或车辆自动运动，这是相当危险的。在机动车领域中，这种力反馈技术方案已经公知地用于油门，在此同样必须绝对确保油门不会由于错误而自动使车辆加速。但是与油门不同的是，操纵杆关于其空挡位置具有至少两个偏转方向。因此已知的用于油门的技术方案不能转移到操纵杆上。因此，用于操纵杆的力反馈可以在任何情况下使操纵杆偏转离开中间位置，当发生错误时，如果操作人员放开操纵杆，操纵杆必须能够继续地自动返回中间位置。另外，即使在力反馈系统出现错误时，操纵杆应该能够保持继续使用，从而不损害车辆或机器的可用性。

例如用于各种模拟器的功能的力反馈在市场上被以广泛使用的价格售出，特别是用于电脑游戏的操纵杆。从结构上说，力反馈通常通过直接作用于轴上并通过控制技术引起所要求的触觉反馈的电机来实现转换。但是，由于这种应用不会直接导致对使用者的伤害，因此系统中的故障在此是可接受的，并且能够容易地进行更换。在借助所谓的有线飞行系统(Fly-by-Wire-Systemen，飞行控制系统)运行的飞机中，基于在力反馈系统发生故障时的高安全风险，通常附加地设有带有机械传输的备用控制器。在航空技术中，也将力反馈称为人工感觉。

所有这些已知装置的共同之处在于：它们不能保证消除操纵杆的自主运动或者仅通过对力反馈系统的电子控制器件的冗余监控就可以非常可靠地避免这种自主运动。但是力反馈系统的故障不可能被完全排除，并且有可能在操纵杆的自主运动中被察觉。

即使能够通过电子设备的冗余监控来防止操纵杆的自主运动，但是当组件失灵时仍然可能造成操纵杆的功能损失。这又会导致操纵杆在被使用人员放开之后不能自主地返回其中间位置，中间位置在大多数应用中都是安全的状态。虽然这种情况也可以通过电子监控设备本身来识别，但是其仍然会极大地限制操纵杆的可用性，并因此限制了被其所控制的系统的可用性，并对用户的可接受性造成负面影响。

发明内容

因此本发明的目的是提出一种前述类型的控制元件，该控制元件提供一种触觉的力反馈，这种力反馈是固有的、安全的。

根据本发明的目的通过一种控制元件来实现，该控制元件包括与复位单元有效连接的执行单元，在此，执行单元被设计用于有限制地调整复位转矩，在此，在下调整边界时，复位转矩在偏转状态下大于零。复位转矩在所有根据要求将要转到中间状态的偏转状态下都是正的，从而使得操作杆在被使用人员松开之后能够自动返回中间状态并保持在那里。由于对于偏转的且已被松开的控制元件来说，始终存在复位转矩并且不存在偏转转矩，因此只存在朝向操作杆的空挡位置方向的转矩。由此可以有利地确保控制元件表现为类似于通过弹簧复位的、纯被动的操纵杆。如果根据本发明的控制元件被松开，则其将自动返回空挡位置。即使在驱动器或电子设备发生故障时，控制元件也不可能自动地离开空挡位置。

根据本发明已证实特别有利的是：在上调整边界时，复位转矩小于可由使用人员施加的、用于使操作杆偏转的偏转转矩。由此可以确保控制元件在驱动器或电子设备发生故障或失灵时还能够通过使用人员偏转，从而使得本应借助控制元件加以控制的系统能够被继续使用。优选复位转矩在偏转状态下为0.001Nm至10.0Nm。特别是当操作杆处于最大偏转时，最大复位转矩为4.0Nm或6.0Nm。

根据本发明，下调整边界或上调整边界或这两个调整边界优选借助于结构性措施来机械地实现。非常有利的是，不再必须对根据本发明的力反馈系统进行电子监控，甚至在需要时保持冗余的监控。

根据本发明，复位单元具有柔性元件(Nachgiebigkeitselement，弹性元件)，在此，将执行单元设计用于调整柔性元件的复位特性。因此，执行单元将受到复位单元的诉求(Streben)的影响，使操作杆返回中间状态，当然为了不损害操作杆的固有的安全复位，这只是在调整边界极限内部进行。在上述所定义的调整框架内，执行单元能够将使用者的各种触觉反馈输送到操作杆中。例如，根据本发明的控制元件能够使特性曲线个性化，根据运行状态在各种特性曲线形状之间进行切换，并且普遍地将系统状态接入()用户的触觉感知。用户不必再视觉地接收这种被接入的信息，这通常能够减轻用户的负担并使用户能够更好地专注于其首要任务。例如，公知的系统状态包括操作杆的偏转度，达到系统的负荷极限或者报警。优选将柔性元件设置在操作杆和生成力反馈的执行机构之间。复位单元可以具有一个或多个柔性元件。

根据本发明，柔性元件具有压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞(Gaskolben)或磁体。柔性元件特别是指以下器件：盘簧(Spiralfeder)、螺旋扭力弹簧、螺旋弹簧(Schraubenfeder)、板簧、扭转弹簧、气动弹簧、气压弹簧、弹性体弹簧或磁性相斥部(magnetische Abstoβung)。在执行单元与柔性元件之间可以设置用于传输执行单元的调整距离的传动元件。如果其他的柔性元件与控制元件的其他组件是兼容的，根据本发明当然也可以考虑这些柔性元件。

根据本发明已证实特别有利的是：复位单元具有连杆(Kulisse)和用于探测(abtastendes，触碰)连杆的探测元件(Tastelement)，在此，将执行单元设计用于根据数量和/或方向来调整探测元件对连杆的按压力。特别是在操纵杆中，连杆-探测元件组合是普遍公知的、被经常使用的且已证明是成功的。根据本发明，执行单元与这种已被成功证明的连杆-探测元件组合有效连接，从而能够将附加的反馈输送到操作杆中，并进一步改进这种已被成功证明的组合。探测元件具有球形件或辊形件或凸轮。

替代地，根据本发明将复位单元设计为具有两个磁体，在此，将执行单元设计用于根据数量和/或方向来调整在这些磁体之间起作用的磁力，以影响复位单元的复位转矩。

在根据本发明的另一种可选的实施方式中，复位单元具有线性链，将线性链的一端固定在壳体上，并将线性链的另一端固定在操作杆上，并且该线性链包括柔性元件，在此，将执行单元设计用于调整柔性元件的预紧，以影响复位单元的复位转矩。

根据本发明已证实特别有利的是：将执行单元设计用于提供固有的有限调节距离。执行单元的这种对于调节距离的结构性限制可以确保：作用于操作杆上的转矩始终是在任何情况下都在安全的最小值与安全的最大值之间运动的复位转矩，并且操作杆能够自动地返回空档状态并在其偏转时不受限制。如果没有执行单元的调整，操作杆有可能自动地运动离开中间状态。

替代地或附加地，除了固有的有限调节距离之外，控制元件还具有用于限制执行单元的调节距离的止动器。在这种观点下可以采用一种类型的执行单元，以便能够关于所容许的调节距离构造不同的控制元件。这使得能够采用结构简单或常用的执行单元，由此可以降低根据本发明的控制元件的制造成本。

根据本发明，执行单元具有执行器，在此将执行器设计为电动机或电动线性驱动器或压电驱动器或电磁体或气动驱动器或液压驱动器。根据本发明，压电驱动器包括至少一个下述压电元件：堆叠件(Stapel)、弯梁(Biegebalken)和行波电机(Wanderwellenmotor)。如果其他的执行器与控制元件的其他组件是兼容的，根据本发明当然也可以考虑这些执行器。

根据本发明，优选执行器和柔性元件的组合是：电动机和压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体或盘簧或螺旋扭力弹簧或螺旋弹簧或板簧或扭转弹簧或气动弹簧或气压弹簧或弹性体弹簧；电动线性驱动器和压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体或盘簧或螺旋扭力弹簧或螺旋弹簧或板簧或扭转弹簧或气动弹簧或气压弹簧或弹性体弹簧；压电驱动器和压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体或盘簧或螺旋扭力弹簧或螺旋弹簧或板簧或扭转弹簧或气动弹簧或气压弹簧或弹性体弹簧；电磁体和压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体或盘簧或螺旋扭力弹簧或螺旋弹簧或板簧或扭转弹簧或气动弹簧或气压弹簧或弹性体弹簧；气动驱动器和压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体或盘簧或螺旋扭力弹簧或螺旋弹簧或板簧或扭转弹簧或气动弹簧或气压弹簧或弹性体弹簧；以及液压驱动器和压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体或盘簧或螺旋扭力弹簧或螺旋弹簧或板簧或扭转弹簧或气动弹簧或气压弹簧或弹性体弹簧。

根据控制元件的使用目的，根据本发明已证实特别有利的是：将转动点设计为一个操作轴(操作轴线)或两个彼此正交定向的操作轴或三个彼此正交的操作轴。设计为一个操作轴的转动点能够使控制元件仅在一个平面中枢转。对此，例如可以设置支承简单且坚固耐用的操纵杆，在最小情况下可以只利用该操纵杆实现唯一的功能。被设计为两个彼此正交定向的操作轴的转动点或设计为三个彼此正交的操作轴的转动点使得能够为控制元件设计多样化的枢转模式(Schwenkmusters，摆动模式)，以便实现许多功能。特别是在后者的可选方案中，对于操作杆在壳体中的支承的要求是较高的，但是可以借助于例如万向支承(kardanischen Lagerung)来满足该要求。

此外，控制元件包括用于查询控制元件的状态、特别是操作杆的偏转的控制单元。控制单元从系统中获得关于运行模式的信息，并在需要时获得作为力反馈在控制元件上示出的参数。控制单元据此计算出当前所需要的对复位转矩的调整并相应地控制执行单元。同样也可以考虑使控制元件除复位单元之外还具有定位装置(Rastvorrichtung)，用于在预先设定的偏转过程中固定操作杆。在实施根据本发明的技术方案时，需要更多地考虑到角度不准确、振动等。在控制单元的与控制元件无关的电子器件中相应地存储特性曲线或特征。

附图说明

下面参照附图以14个实施方式对本发明进行示例性的说明，在此，更多有利的细节在附图中示出。其中：

图1以示意图示出了根据本发明的控制元件的第一种实施方式；

图2以示意图示出了根据本发明的控制元件的第二种实施方式；

图3以示意图示出了根据本发明的控制元件的第三种实施方式；

图4以示意图示出了根据本发明的控制元件的第四种实施方式；

图5以示意图示出了根据本发明的控制元件的第五种实施方式；

图6以示意图示出了根据本发明的控制元件的第六种实施方式；

图7以示意图示出了根据本发明的控制元件的第七种实施方式；

图8以示意图示出了根据本发明的控制元件的第八种实施方式；

图9以示意图示出了根据本发明的控制元件的第九种实施方式；

图10以示意图示出了根据本发明的控制元件的第十种实施方式；

图11以示意图示出了根据本发明的控制元件的第十一种实施方式；

图12以示意图示出了根据本发明的控制元件的第十二种实施方式；

图13以示意图示出了根据本发明的控制元件的第十三种实施方式；

图14以示意图示出了根据本发明的控制元件的第十四种实施方式。

其中，附图标记说明如下：

1 操作杆

2 转动点

3 执行单元

3a 执行单元

3b 执行单元

3′ 执行单元

4 柔性元件

4a 柔性元件

4b 柔性元件

5 连杆

6 可调节的柔性元件

7 气压

8 连杆

9 力作用点

10 止动器

11 铰接部

12 铰接部

13 连杆块

14 连杆辊

15 轴承

16 磁体

17 磁体

18 磁体

20 支承座

21 支承座

22 扭转弹簧

23 挺杆

24 扶手杆

25 连杆

26 轴承

27 支点

F_B 使用者力

F_F 弹力

F_R 复位力

p 气压

M_R 复位转矩。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的控制元件的第一种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3内移(eingefahrener)时处于中间状态，而在图的右边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态。操纵杆包括：操作杆1，其具有手柄和扶手杆，该操作杆在未示出的壳体中围绕转动点2被可枢转地支承；和复位单元，用于提供使操作杆1从偏转状态复位到中间状态的复位转矩M_R。操纵杆还包括与复位单元有效连接的执行单元3，在此将执行单元3设计用于有限制地调整复位转矩M_R，在此，在下调整边界中，偏转状态下的复位转矩M_R大于零，而在上调整边界中，复位转矩M_R小于可由用户施加的、用于使操作杆1偏转的偏转转矩。复位单元具有螺旋弹簧形式的柔性元件4，在此将执行单元3设计用于调整螺旋弹簧的复位特性。为了提供调节距离，执行单元3进行线性运动。柔性元件4以一端部与执行单元3相连接，并以另一端部与探测元件相连接，探测元件朝向连杆5行进并探测该连杆。如果使用者向控制元件施加使用力F_B，则造成操作杆1偏转。这将导致柔性元件4被连杆5压缩。由此在柔性元件4与连杆5之间产生弹力F_F。通过连杆5和柔性元件4的探测元件的适当造型，可以在弹力F_F与连杆5的表面法线之间获得一角度，该角度会引起复位力F_R。相比于现有技术，现在根据本发明，附加地使执行单元3在螺旋弹簧中产生可变的预紧。该预紧将导致在固定不变的角度调节中产生不同的弹力F_F并因此产生不同的复位力F_R。

图2示出了根据本发明的控制元件在第二种实施方式中处于偏转状态时的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。第一种实施方式中的执行单元3-柔性元件4序列(Abfolge)在第二种实施方式中被可调节的柔性元件6所代替，在此将执行单元3集成在柔性元件4中，例如在具有可变内压的气体弹簧或气动弹簧中。在这种弹簧中气压p可以变化，由此产生相应的弹力F_F。

图3示出了根据本发明的控制元件的第三种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态，而在图的右边部分中，操纵杆在执行单元3外移时处于中间状态。在第三种实施方式中，执行单元将连杆5相对于柔性元件4移位，从而使得执行单元3不是直接、而是间接地作用在柔性元件4上。即，将连杆5设计为相对于未示出的壳体是可运动的。通过该种运动学反转的设置，也可以使被设计为螺旋弹簧的柔性元件4实现可变的预紧并由此获得可变的复位力F_R。通过转动点2与连杆5之间的间距变化，可以影响螺旋弹簧的特性曲线或特征，从而获得相应的力。同时，根据相同的偏转角可以在连杆与柔性元件4之间获得变化的角度。这将导致控制元件的特性曲线(与偏转角相关的复位转矩M_R)也改变形状。特别是在该实施方式中，可以通过前述的各种技术变换来实现柔性元件和执行单元。

图4示出了根据本发明的控制元件的第四种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态，而在图的右边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态。在第四种实施方式中，操作杆1可转动地支承在转动点2上，但是固定在该转动点上的不是柔性元件4和执行单元3，而是可相对于未示出的壳体移动的连杆8。挺杆在连杆8中行进，挺杆具有柔性元件4和执行单元3，特别是由柔性元件4和执行单元3构成，在此，挺杆还可以由可调节的柔性元件6代替。如果操作杆1与连杆8一起偏转，则产生复位力F_R，该复位力与柔性元件4的弹力F_F成正比。与第一种实施方式相比，在第四种实施方式中的执行单元3静止地固定在未示出的壳体上。这在结构上以及对于操纵杆的控制导线和电源导线的连接有着直接的好处。

图5示出了根据本发明的控制元件的第五种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左上部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态，而在图的右上部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态，在图的左下部分中，操纵杆在执行单元3外移时处于中间状态，而在图的右下部分中，操纵杆包括两个可调节的柔性元件6。在第五种实施方式中，连杆5由具有倒圆角的长方体(Quader，方形体)构成，其设置在转动点2中。复位单元的探测元件由平接触面提供，其在两侧夹紧长方体。连杆5的精确的外形并非必须是长方形(方形)的。根据本发明，也不排除其他形状，并且这取决于所要求的待产生的柔性元件4的特性曲线。柔性元件4在两侧向连杆5加载力，柔性元件的预紧可以分别通过执行单元3来改变。在偏转时，操作杆1使连杆5围绕转动点2偏转。由此来改变连杆5和柔性元件4之间的力作用点(Kraftangriffspunkts)。同时，柔性元件4的延伸部分也发生变化，由此使得弹力F_F变化。在这种实施方式中，复位转矩M_R是根据弹力F_F和力接合点9相对于转动轴2(Drehachse，转动轴线)的间距获得。特别有利的是，在这种设置的对称设计中，在转动轴2上不会出现支承力。如上所述，在此也可以利用可调节的柔性元件6来代替执行单元3和柔性元件4。根据本发明，还可以去除两个执行单元3中的其中一个，并通过唯一的执行单元3和合适的传动机构来影响两个柔性元件4的预紧。在本发明意义下，也可以将平的接触面称为连杆，将长方体称为探测元件。因此，可以将连杆设计为平的，并将探测元件设计为在两面起作用的凸轮。

图6示出了根据本发明的控制元件的第六种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3a、3b内移时处于中间状态，在图的中间部分中，操纵杆在执行单元3a、3b内移时处于偏转状态，在图的右边部分中，操纵杆在执行单元3a、3b外移时处于中间状态。在第六种实施方式中，两个柔性元件4a、4b直接作用于操作杆1。固定在未示出的壳体中的止动器10负责在操作杆1偏转时使得只有一个柔性元件4作用于操作杆1上。执行单元3a、3b能够使柔性元件4a、4b预紧，同时还可以由此实现特性曲线沿转矩轴线的平行移位。这种实施方式的有利之处在于：执行单元3a、3b可以被不同地控制，并由此能够在操作杆1的空档位置的左边和右边彼此分开地影响特性曲线分支。在此，也可以考虑利用可调节的柔性元件6来代替执行单元3和柔性元件4的实施方式。唯一的执行单元3也可以通过合适的传动器同时影响两个或全部的柔性元件4。

图7示出了根据本发明的控制元件的第七种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左1部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态；在图的左2部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态；在图的左3部分中，操纵杆在执行单元3外移时处于中间状态；在图的左4部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态；在图的左5部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态。在第七种实施方式中，操作杆1如上所述地围绕转动点2可转动地支承。操作杆1通过固定在未示出的壳体上的铰接部11与执行单元3相连接，而该执行单元与柔性元件4相连接。柔性元件4又可转动地支承在固定于未示出的壳体上的铰接部12中。铰接部11与铰接部12之间的间距由于操作杆1的偏转而扩大，由此使得柔性元件4所产生的弹力F_F增大。铰接部11相对于转动点2的侧向偏移会导致复位转矩M_R。通过执行单元3可以使柔性元件4的预紧发生变化，并由此使得柔性元件4的特性曲线变化。同样也可以给出该实施方式的具有位置固定的执行单元3′的替代方案。

图8示出了根据本发明的控制元件的第八种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。图的左边部分为第八种实施方式的前视图，右边部分为侧视图。在第八种实施方式中，柔性元件4通过探测元件支承在连杆5上。在操作杆1偏转时，根据弹力F_F和连杆5与操作杆1之间的角度产生复位转矩M_R。在这种实施方式中将连杆5设计为，其在z方向上具有不同的连杆部分。这通过连杆块(Kulissenblock)13来实现，在此将连杆块13设计为，可以通过执行单元3沿z方向进行调整。根据对连杆块13的调整可以绘出不同的特性曲线。在此，各个特性曲线之间的过渡可以是无极的，替代地，在连杆块13上还可以实现离散数量的特性曲线。

图9示出了根据本发明的控制元件的第九种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。图的左边部分示出了第九种实施方式的前视图，而图的右边部分示出了侧视图。在第九种实施方式中，各种连杆不是线性地设置，而是设置在连杆辊(Kulissenwalze)14的周向上。通过借助于执行单元3使连杆辊14围绕其纵轴线转动，可以获得(abgerufen)各种连杆5。在此，这些连杆5可以持续地彼此交错过度，或者将离散数量的连杆5作为均匀部段(ebene Teilsegmente)设置在连杆辊14的护罩(Mantel)上。类似于第一种实施方式或第八种实施方式地产生复位转矩M_R。执行单元3包括执行器，该执行器被设计为提供作为调节距离的转动运动的电动机。

图10示出了根据本发明的控制元件的第十种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态，在图的右边部分，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态。在第十种实施方式中，柔性元件4设置在执行单元3与连杆5之间，执行单元固定在未示出的壳体上。执行单元影响柔性元件4的预紧。探测元件直接与操作杆1的面向连杆5的端部相连接并在操作杆1偏转时在连杆5上滑动。连杆5在未示出的壳体中可移动地、特别是可滑动地支承，并通过柔性元件4以弹力F_F压迫操作杆1。类似于第一种实施方式，在操作杆1偏转时获得复位转矩M_R。两个轴承15代表连杆5主要是竖直地移动。

图11示出了根据本发明的控制元件的第十一种实施方式的示意图，在此，被设计为操纵杆的控制元件在执行单元3内移时位于中间状态。第十一种实施方式是磁性的实施方式。磁体16固定在操作杆1的背向使用者的端部上。在磁体16的左边和右边还定向地设有另外的磁体17、18，使磁体17、18分别排斥磁体16。通过这种方式可以使操纵杆居中地处于中间位置或处于中间状态。当操作杆1偏转时，例如磁体16和磁体18之间的第一气隙将减小，而磁体16与磁体17之间的第二气隙将增大。排斥在较小的第一气隙中将增加，而在较大的第二气隙中将减少。由此可以实现柔性元件4的性能并产生复位转矩M_R。通过执行单元3可以改变第一气隙和第二气隙并由此改变特性气隙。特别优选仅通过一个执行单元3和一个相应的传动器同时调整两个磁体17、18。磁体17、18是永久磁体，然而根据本发明也可以用电磁体来代替。这种实施方式还需要配电技术上的保护措施来屏蔽磁体不受磁场干扰，以确保操作杆1通过复位单元仅受到沿其中间位置方向起作用的复位转矩M_R的作用。

图12示出了根据本发明的控制元件的第十二种实施方式的柔性元件的示意图。在图的左边部分中执行单元3处于外移状态，在图的右边部分中执行单元3处于内移状态。在第十二种实施方式中，具有矩形横截面的扭转弹簧22在支承座(Lagerblock)20中被固定地夹紧。第二支承座21可以通过执行单元3沿扭转弹簧22的纵轴线移动，在此，第二支承座21吸收了全部的扭转力矩。扭转弹簧22的自由端部设置在操作杆1的转动点2中。通过可移动的支承座21沿扭转弹簧22的纵轴线的移动，可以调节扭转弹簧的特征并由此调节控制元件的特性曲线。在此，借助于合适的止动器还可以确保控制元件在执行单元发生故障时保持是完全有效的。替代地，除了扭转弹簧22之外，根据本发明设有一侧被夹紧的板簧作为弯曲弹簧。

图13示出了根据本发明的控制元件的第十三种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态；在图的右边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于偏转状态。在第十三种实施方式中，挺杆23在连杆5上滑动。特别有利的是将与本发明相关的全部机械装置都设置在操作杆1的面向使用者的扶手杆24这一侧或设置在转动点2的上方。执行单元3与操作杆1固定地连接，以调整柔性元件4的预紧。优选柔性元件4为螺旋弹簧，其围绕操作杆1并滑动地设置在操作杆上。由此可以得到特别紧凑的装置。当操作杆1偏转时，挺杆23由于连杆5而相对于柔性元件4的弹力F_F反向地偏移。通过这种方式来产生复位转矩M_R。

图14示出了根据本发明的控制元件的第十四种实施方式的示意图。该控制元件被设计为操纵杆。在图的左边部分中，操纵杆在执行单元3外移时处于中间状态；在图的右边部分中，操纵杆在执行单元3内移时处于中间状态。在第十四种实施方式中，不仅将连杆25设计为可以通过执行单元3平行地移动，而且将其构造为弹性的，并松动地支承在四个轴承26之间。执行单元3调整连杆25的形状。在这种实施方式中，柔性元件4的预紧和探测元件在连杆上的支点27相对于转动点2的距离同时发生变化。替代唯一的执行单元3，还可以使多个执行单元3在不同的位置上与弹性的连杆25相接合(angreifen)并改变其形状。由此可以在调整特性曲线时获得多个自由度。为了使操作杆1在任何情况下都能够返回其空档位置，执行单元3的调节距离可以借助于固有的调节距离边界或止动器来限定，由此可以使执行单元3不能赋予弹性的连杆25以下形状：该形状在探测元件的势能进程中包含局部极值(lokale Extrema)。

Claims

1.一种控制元件，包括：壳体；操作杆(1)，其围绕转动点(2)能枢转地支承在所述壳体中；和复位单元，用于提供使所述操作杆(1)从偏转状态复位到中间状态的复位转矩M_R，其特征在于，所述控制元件具有与所述复位单元有效连接的执行单元(3)，其中，所述执行单元(3)被设计用于有限制地调整所述复位转矩M_R，其中，在下调整边界上，所述复位转矩M_R在偏转状态下大于零。

2.根据权利要求1所述的控制元件，其特征在于，在上调整边界上，所述复位转矩M_R小于能由使用者施加的、用于使所述操作杆(1)偏转的偏转转矩。

3.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述复位单元具有柔性元件(4)，其中，所述执行单元(3)被设计用于调整所述柔性元件(4)的复位特性。

4.根据权利要求3所述的控制元件，其特征在于，所述柔性元件(4)具有压力弹簧或拉力弹簧或气体活塞或磁体。

5.根据权利要求3或4所述的控制元件，其特征在于，所述复位单元具有连杆(5)和用于探测所述连杆(5)的探测元件，其中，所述执行单元(3)被设计用于根据数量和/或方向来调整所述探测元件对所述连杆(5)的按压力。

6.根据权利要求5所述的控制元件，其特征在于，所述探测元件具有球形件或辊形件或凸轮。

7.根据权利要求3或4所述的控制元件，其特征在于，所述复位单元具有两个磁体(16，17)，其中，所述执行单元(3)被设计用于根据数量和/或方向来调整在所述磁体(16，17)之间起作用的磁力。

8.根据权利要求3或4所述的控制元件，其特征在于，所述复位单元具有线性链，所述线性链的一端部被固定在所述壳体上，所述线性链的另一端部被固定在所述操作杆(1)上，所述线性链包括所述柔性元件(4)，其中，所述执行单元(3)被设计用于调整所述柔性元件(4)的预紧。

9.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件，其特征在于，所述执行单元(3)被设计用于提供固有的、有限制的调节距离。

10.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件，其特征在于，所述控制元件具有用于限制所述执行单元(3)的调节距离的止动器。

11.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件，其特征在于，所述执行单元(3)具有执行器，其中，所述执行器被设计为电动机或电动线性驱动器或压电驱动器或电磁体或气动驱动器或液压驱动器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件，其特征在于，所述转动点(2)被设计为一个操作轴或两个彼此正交定向的操作轴或三个彼此正交的操作轴。

13.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件，其特征在于，所述复位转矩在所述偏转状态下为0.001Nm至10.0Nm。