DE3213034C2 - - Google Patents

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DE3213034C2
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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)

  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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