DE3213034C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Handhebelsteuerung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine Handhebelsteuerung dieser Art, die die momentane
Winkelstellung ihres Steuerhebels in zwei zueinander
senkrecht stehenden Ebenen erfaßt, ist aus dem US-Patent
33 08 675 bekannt. Der über ein Kugelgelenk an einem
Tragteil gelagerte Steuerhebel dieser Handhebelsteuerung
ist mit einer Positionsgebereinrichtung gekuppelt, die
der Winkelstellung des Steuerhebels entsprechende Posi
tionssignale erzeugt. Das Kugelgelenk umfaßt eine an dem
Tragteil gehaltene, konkave, halbkugelförmige Lagerschale
mit einer polseitigen Durchgangsöffnung und ein in der
Lagerschale angeordnetes, konvexes, halbkugelförmiges La
gerelement, von dessen Pol der Steuerhebel durch die
Durchgangsöffnung der Lagerschale hindurch absteht. Auf
der dem Steuerhebel abgewandten Seite des halbkugelförmi
gen Lagerelements weist das Tragteil einen Abstütznapf
mit einem das Lagerelement in dessen Kugelzentrum stüt
zenden Zapfen auf. An dem Zapfen ist eine Hülse ver
schiebbar geführt, die mit einem stirnseitigen Abstütz
flansch an der äquatorialen Flachseite des Lagerelements
anliegt. Zwischen dem Abstützflansch und einer Endwand
des Abstütznapfs ist eine Schraubenfeder eingespannt, die
das Lagerelement und damit den Steuerhebel nach Wegnahme
einer auf ihn wirkenden manuellen Stellkraft in seine
Ruhestellung zurückstellt. Das von der Schraubenfeder auf
den Steuerhebel ausgeübte Rückstellmoment nimmt bei der
bekannten Handhebelsteuerung mit wachsender Auslenkung
des Steuerhebels verhältnismäßig stark ab. Um ein ausrei
chend hohes Rückstellmoment zu erzielen, muß deshalb bei
der bekannten Handhebelsteuerung eine vergleichsweise
starke Schraubenfeder eingesetzt werden, was jedoch den
Konstruktionsaufwand erhöht.
Aus der DE-PS 12 54 980 ist ein Kugelgelenk für einen
Gangschalthebel eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Kugel
gelenk besteht aus einer Halbkugelschale, die sich über
ihre Äquatorialschnittebene hinaus zylindrisch fortsetzt
und im Abstand von der Äquatorialschnittebene in eine zu
dieser Ebene parallele Schulterfläche übergeht. In der
Kugelschale ist ein den Schalthebel tragendes Lagerele
ment in Form eines Kugelabschnitts schwenkbar gelagert,
dessen senkrecht zur Polachse und damit zum Schalthebel
verlaufende ebene Abschnittsfläche in der Ruhestellung
des Schalthebels mit der zur Äquatorialschnittebene der
Kugelschale parallelen Schulterfläche fluchtet. Auf der
Schulterfläche der Kugelschale stützt sich eine Ring
scheibe ab, die von einer Schraubenfeder gegen die
Schulterfläche vorgespannt wird. Beim Auslenken des
Schalthebels wird die Ringscheibe von der Randkante der
Abschnittsfläche des Kugelabschnitts angehoben, und die
Schraubenfeder übt ein Rückstellmoment auf den Kugel
abschnitt und damit den Schalthebel aus. Auch bei dem
aus der DE-PS 12 54 980 bekannten Schalthebel nimmt das
Rückstellmoment mit wachsender Auslenkung des Schalt
hebels verhältnismäßig stark ab.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Hand
hebelsteuerung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern,
daß sich am Steuerhebel bei dessen Rückkehr in die
neutrale Stellung erhöhte Rückstellmomente ergeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch im Patentan
spruch angegebenen Merkmale gelöst. Durch die Erfindung
wird die Relativbewegung zwischen dem federbelasteten,
als Scheibenteil ausgebildeten Abstützteil und der daran
anliegenden Umfangskante der äquatorialen Flachseite des
halbkugelförmigen Lagerelements verringert, was, vergli
chen mit herkömmlichen Anordnungen, zu einer Erhöhung des
Rückstellmoments mit wachsender Auslenkung des Steuerhe
bels führt. Die Verringerung der Relativbewegung verrin
gert darüber hinaus den Verschleiß.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine geschnittene Ansicht von einer Ausführungs
form der Erfindung,
Fig. 2 eine fragmentarische geschnittene Ansicht der
in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung mit Dar
stellung des Steuerhebels in einer ausgeschwenk
ten Position,
Fig. 3 eine fragmentarische geschnittene Ansicht
von einer anderen Ausführungsform eines Teiles
der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,
Fig. 4 eine umgedrehte auseinandergezogene perspektivische
Ansicht in kleinerem Maßstab von einem Teil der
in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung und
Fig. 5 eine umgekehrte auseinandergezogene perspektivische
Ansicht im Maßstab der Fig. 4 von einem weiteren
Teil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.
In Fig. 1 und 4 ist der manuell betätigbare Handgriff 11 von
einem Steuerhebel gezeigt. Der Handgriff steht in Schraubver
bindung mit einem Schaftelement 12, das in ein im wesentlichen
halbkugelförmiges Lagerelement 13 längs dessen zentraler
Polachse eingepreßt ist. Der Handgriff befindet sich an
der Polseite des Lagerelementes, d. h. an der Seite, die
der äquatorialen flachen Seite 14 gegenüberliegt. Der Steuerhebel
und das Lagerelement sind zur Vornahme einer universellen
Schwenkbewegung innerhalb eines Bereiches von Ausschlag
stellungen durch ein Halteelement 16 gehalten, das eine
halbkugelförmige Ausnehmung 17 entsprechend der halbkugel
förmigen Oberfläche des Elementes 13 hat. Der Ausschlagbe
reich des Steuerhebels wird durch die kegelstumpfförmige
innere Oberfläche 18 von einer Durchgangsöffnung im Element 16,
durch die sich der Steuerhebel hindurcherstreckt, begrenzt
und definiert. Die Anordnung ist an der Oberseite 19 von
einem Chassis, z. B. durch Schrauben 21, befestigt.
Für das Gerät, bei dem die Erfindung verwendet werden soll,
ist eine automatische Rückkehr des Steuerhebels 11 in
die senkrechte neutrale Stellung, die in Fig. 1 durch aus
gezogene Linien wiedergegeben ist, erwünscht, sobald die
von Hand ausgeübte Kraft weggenommen wird.
Um dies zu erreichen, ist eine Schraubendruckfeder 22
so angeordnet, daß sie einen Druck auf die äquatoriale
flache Seite 14 des Lagerelementes 13 ausübt. Wenn die
Feder einen geringeren Durchmesser als das Element 13
hat, kann sie direkt an dessen Seite 14 anliegen, jedoch
wird eine bessere Hebelwirkung durch Verwendung einer Feder
mit größerem Durchmesser als der des Elementes 13 er
reicht, wobei die Feder über einen zwischenliegenden kreis
förmigen Scheibenteil 23 das Lagerelement beaufschlagt.
Wenn daher der Steuerhebel aus der neutralen Stellung
herausgeschwenkt wird, wie dies in Fig. 1 gestrichelt und
deutlicher durch ausgezogene Linien in Fig. 2 gezeigt
ist, bildet der Scheibenteil 23 im Ergebnis einen Hebel mit einem
Drehpunkt an der Stelle 24, an der die Kante des Scheibenteils 23
an dem Halteelement 16 anliegt. Der Hebel übt somit auf
die diametral gegenüberliegende Stelle 26 ein Rückstell
moment aus; bei der Stelle 26 handelt es sich um die
Kante der äquatorialen flachen Seite 14 des Elementes 13,
die aus der Ausnehmung 17 herausragt und mit der der Scheibenteil 23
in Berührung kommt. Diese Rückstellmoment beauf
schlagt das Element 13 und den Steuerhebel in eine Dreh
richtung, die den Steuerhebel in die neutrale Stellung
zurückbringt, sobald die auf den Steuerhebel ausgeübte
manuelle Kraft weggenommen wird.
Die mechanischen Details der Anordnung werden nachfolgend
beschrieben:
Die Feder 22 wird z. B. durch einen Haltenapf 27 im ge
spannten Zustand gehalten, der an dem Haltenapf 16
beispielsweise durch Schrauben 28 befestigt ist. Andere noch
zu beschreibende Teile der Vorrichtung sind an einem
umschließenden kastenförmigen Gehäuse 29 befestigt, das
z. B. durch Schrauben 31 mit dem Element 16 verbunden ist.
Eine Bügel- und Signaleinrichtung ist ferner vorgesehen,
die durch den Steuerhebel verlagert wird, um Signale vor
zusehen, die für den Winkelausschlag des Steuerhebels in
zwei zueinander senkrechten Ebenen und zu der (z. B. horizon
talen) Ebene kennzeichnend sind, in der die Oberplatte 19
liegt. Eine (die erste) Ebene, in der der Winkelausschlag
erfaßt werden soll, kann z. B. die Ebene des Papiers in
Fig. 1 sein, während es sich bei der zweiten Ebene um
eine solche handelt, die senkrecht zu der ersten und parallel
zum Steuerhebel liegt, wenn dieser die gezeigte neutrale
(vertikale) Stellung annimmt.
Zur Erfassung der Winkelausschläge in der ersten und zweiten
Ebene erfährt mittels einer Verlängerung 41 des Steuerhebels
ein Paar halbkreisförmig gekrümmte Bügelelemente 42 und 43
eine Verschwenkung. Diese Bügelelemente sind um Achsen ver
schwenkbar, die durch ihre Enden gehen und in der ersten
bzw. zweiten Ebene liegen. Insbesondere ist der Bügel 42
an einem Ende mittels eines Drehzapfens 44 schwenkbar gehalten,
der an einer Seitenwand des Gehäuses 29 befestigt ist und
einen zapfenförmigen Bereich 46 aufweist, der sich in eine
entsprechende Bohrung 47 erstreckt, während das andere Ende
des Bügels auf eine Welle 48 von einem sich drehenden
Potentiometer 49 aufgekeilt ist. Die Welle hat eine Ab
flachung 51 und der Bügel ein Loch 52 mit einer entsprechend
abgeflachten Seite, so daß das Loch der Welle entspricht.
Das Potentiometer ist an dem Gehäuse 29 in einer Öffnung
53 durch ein Paar Muttern 54 und einen Muttersicherungsring
56 befestigt und hat elektrische Leitungen 57, die das
für die Winkelstellung der Welle 48 kennzeichnende Signal
weiterleiten. Ein zweites Potentiometer 59 ist in entsprechen
der Weise an dem Gehäuse in der vorerwähnten zweiten Ebene
befestigt und in gleicher Weise mit dem anderen Bügel 43
verknüpft. Der Bügel 43 wird in gleicher Weise durch die
Elemente 44, 46, 47, 48, 51, 52, 53, 54, 56 und 57 schwenk
bar gehalten. Jeder Bügel hat ein Langloch 61, in das sich
die Verlängerung 41 des Steuerhebels frei hineinerstreckt,
so daß sie in der Ebene des Bügels eine ungehinderte
Schwenkbewegung vornehmen kann und damit jeder Bügel nur
eine Bewegung mitmacht, die senkrecht zu der Ebene erfolgt,
in der der Bügel selbst liegt.
Bei manchen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, ein
Signal in der neutralen Stellung zu erhalten. Zu diesem
Zweck kann ein isolierter Kuppelschalter 62 an der Bodenwand
63 des Gehäuses 29 auf der Achse der Verlängerung 41
des Steuerhebels in Abstand von dem Ende der Verlängerung
angeordnet sein. Wenn ein Signal erzeugt werden soll,
kann der Steuerhebel 11 längs seiner Achse von Hand nach
unten gedrückt werden, um den Schalter 62 zu beaufschlagen,
wobei die Feder 22 den Steuerhebel in seine neutrale
Stellung zurückbringt, sobald die auf ihn wirkende manuelle
Kraft weggenommen wird.
Eine weitere Ausführungsform des Steuerhebels ist in Fig. 3
gezeigt, die mit dem Schalter 62 zusammenwirken kann, ohne
daß hierfür das Lagerelement 13 aus seinem Sitz im Halte
element 16 herausgebracht werden muß. Bei dieser Aus
führungsform ist ein rohrförmiges Gehäuse 66 in das Lager
element 13 a eingepreßt. Das Gehäuse 66 hat eine Endwand
67 mit einer darin vorgesehenen Öffnung 68, durch die
sich die Verlängerung 41 des Steuerhebels erstreckt.
An der Verlängerung 41 ist ein Anschlagelement 69 befestigt,
das mit der Innenseite der Endwand 67 in Berührung kommt,
um die Bewegung des Steuerhebels in Aufwärtsrichtung
zu begrenzen. Eine Schraubenfeder 71 drückt den Steuerhebel
nach oben und wird durch eine am unteren Ende des Gehäuses
66 aufgeschraubte Endkappe 72 gehalten. Die Endkappe 72
hat ebenfalls eine Öffnung 73, die eine Gleitbewegung der
Verlängerung 41 des Steuerhebels erlaubt.
Für eine ordnungsgemäße Funktion der in Fig. 3 gezeigten
Vorrichtung wird vorteilhafterweise eine Feder 71 vorge
sehen, die wesentlich schwächer als die Feder 22 ist,
so daß nur die Feder 71 in nennenswertem Umfang eine
Verformung bei einem Niederdrücken des Steuerhebels
zur Betätigung des Schalters 62 erfährt.
Claims (1)
- Handhebelsteuerung, mit einem Tragteil, einem mittels eines Kugelgelenks in wenigstens zwei zueinander senkrechten Ebenen von Hand schwenkbar an dem Tragteil gelagerten Steuerhebel und einer über Bügel mit dem Steuerhebel gekuppelten Posi tionsgebereinrichtung zur Erzeugung von Positionssigna len, die die Winkelstellung des Steuerhebels in den zu einander senkrechten Ebenen repräsentieren, wobei das Kugelgelenk eine an dem Tragteil gehaltene, konkave, halbkugelförmige Lagerschale mit einer polseitigen Durchgangsöffnung und einer äquatorialen Flachseite so wie ein in der Lagerschale angeordnetes, Konvexes, halbkugelförmiges Lagerelement aufweist, wobei der Steuerhebel längs des Pols des Lagerelements durch die Durchgangsöffnung der Lagerschale hindurch von dem La gerelement absteht und wobei eine in einem Abstütznapf des Tragteils zwischen Endwand und einer äquato rialen Flachseite des Lagerelements angeordnete Schrau benfeder ein Abstützteil gegen die äquatoriale Flach seite des Lagerelements drückt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützteil als Scheibenteil (23) ausgebildet ist, wel ches auch auf der äquatorialen Flachseite der Lager schale (16) aufliegt.
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