DE102021205814A1 - joystick - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Joystick mit einem Handgriff, der aus einer Grundstellung entlang mindestens einer Schwenkbahn gegenüber einem Basisteil schwenkbar ist. An den Handgriff ist pro Schwenkbahn ein Stößel gekoppelt, der eine stößelseitige Primärfederanlage hat, über die eine als Druckfeder ausgebildete Primärfeder in Wirkverbindung mit der Schwenkbahn gegen eine weitere Primärfederanlage spannbar ist. Erfindungsgemäß ist die weitere Primärfederanlage entlang einer Federachse der Primärfeder positionierbar und festlegbar. Durch diese Positionierung wird eine Vorspannung der Primärfeder erzeugt oder verändert, wodurch die für den Bediener gefühlte Kennlinie des Rückschwenkmoments über dem Schwenkwinkel parallel verschoben wird.A joystick with a handle is disclosed, which can be pivoted from a basic position along at least one pivot path in relation to a base part. A ram is coupled to the handle for each pivot track, which has a primary spring system on the ram side, via which a primary spring designed as a compression spring can be tensioned in operative connection with the pivot path against a further primary spring system. According to the invention, the additional primary spring system can be positioned and fixed along a spring axis of the primary spring. This positioning produces or changes a prestressing of the primary spring, as a result of which the characteristic curve of the return pivoting moment felt by the operator is shifted in parallel over the pivoting angle.
Description
Die Erfindung betrifft die Rückführung eines mittels einer Hand bedienbaren Handgriffs eines Joysticks, der auch als Bedienelement oder als Fernbedienung bezeichnet werden kann, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to the return of a handle of a joystick that can be operated with one hand, which can also be referred to as an operating element or as a remote control, according to the preamble of
Bei gattungsgemäßen Joysticks ist es bekannt, dass deren Handgriff mit der Hand eines Bedieners gegenüber einem ruhenden Basisteil verschwenkbar ist. Dabei sind meistens vier Schwenkrichtungen möglich, nämlich vorwärts, rückwärts, links und rechts.In the case of joysticks of this type, it is known that the handle can be pivoted with the hand of an operator relative to a stationary base part. Four pivoting directions are usually possible, namely forwards, backwards, left and right.
Die mittlere Grundstellung des Handgriffs ist durch dessen im Wesentlichen aufrecht stehende Position gekennzeichnet, wobei diese Grundstellung aus ergonomischen Gründen oft deutlich von der senkrechten Richtung abweicht. Der Handgriff wird durch Federn (in Folgenden so genannte Primärfedern) in die Grundstellung vorgespannt, wobei pro Schwenkrichtung eine solche Primärfeder vorgesehen ist.The middle basic position of the handle is characterized by its essentially upright position, this basic position often deviating significantly from the vertical direction for ergonomic reasons. The handle is prestressed into the basic position by springs (referred to below as primary springs), one such primary spring being provided for each pivoting direction.
Die
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Joystick zu schaffen, bei dem die Rückstellkraft bzw. das Rückschwenkmoment in Abhängigkeit des Schwenkwinkels veränderbar ist, um so den Joystick an unterschiedliche Handkräfte von unterschiedlichen Bedienern anpassen zu können.In contrast, the invention is based on the object of creating a joystick in which the restoring force or the return pivoting moment can be changed as a function of the pivoting angle in order to be able to adapt the joystick to different manual forces from different operators.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Joystick mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved by a joystick with the features of
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Further advantageous refinements of the invention are described in the dependent patent claims.
Der beanspruchte Joystick hat einen Handgriff, der aus einer Grundstellung entlang mindestens einer Schwenkbahn insbesondere nach vorne, nach hinten, nach links und/oder nach rechts gegenüber einem Basisteil schwenkbar ist. An den Handgriff ist pro Schwenkbahn ein Stößel gekoppelt, der eine stößelseitige Primärfederanlage hat, über die eine als Druckfeder ausgebildete Primärfeder in Wirkverbindung mit der Schwenkbahn gegen eine weitere Primärfederanlage spannbar ist. Erfindungsgemäß ist die weitere Primärfederanlage entlang einer Federachse der Primärfeder positionierbar und festlegbar und wird daher im Folgenden als verstellbare Primärfederanlage bezeichnet. Durch diese Positionierung der verstellbaren Primärfederanlage wird eine Vorspannung der Primärfeder erzeugt oder verändert, wodurch die für den Bediener gefühlte Kennlinie des Rückschwenkmoments über dem Schwenkwinkel parallel verschoben wird. In der Praxis lässt sich damit das Rückschwenkmoment des Handgriffs an unterschiedliche Handkräfte von unterschiedlichen Bedienern anpassen.The claimed joystick has a handle which can be pivoted from a basic position along at least one pivot path in particular forwards, backwards, to the left and/or to the right relative to a base part. A ram is coupled to the handle for each pivot track, which has a primary spring system on the ram side, via which a primary spring designed as a compression spring can be tensioned in operative connection with the pivot path against a further primary spring system. According to the invention, the additional primary spring system can be positioned and fixed along a spring axis of the primary spring and is therefore referred to below as an adjustable primary spring system. This positioning of the adjustable primary spring system generates or changes a prestressing of the primary spring, as a result of which the characteristic curve of the return pivoting moment felt by the operator is shifted in parallel over the pivoting angle. In practice, the swing-back moment of the handle can thus be adapted to different hand forces from different operators.
Fertigungstechnisch und vorrichtungstechnisch einfach ist es, wenn ist der Stößel konzentrisch zur Federachse ist.It is simple in terms of manufacturing technology and device technology when the plunger is concentric to the spring axis.
Vorzugsweise hat das Basisteil einen Anschlag für die verstellbare Primärfederanlage, wobei die am Anschlag anliegende verstellbare Primärfederanlage einer maximal entspannten Primärfeder entspricht.The base part preferably has a stop for the adjustable primary spring system, with the adjustable primary spring system lying against the stop corresponding to a maximum relaxed primary spring.
Insbesondere bei einer als Spiralfeder ausgestalteten Primärfeder ist es fertigungstechnisch und vorrichtungstechnisch einfach, wenn die verstellbare Primärfederanlage von einem - vorzugsweise gestufen - Anlagering gebildet ist.In particular in the case of a primary spring designed as a spiral spring, it is simple in terms of production technology and device technology if the adjustable primary spring system is formed by a—preferably stepped—contact ring.
Vorzugsweise ist die verstellbare Primärfederanlage mittels eines elektrischen Linearaktors entlang der Federachse positionierbar und festlegbar, der vorzugsweise im Parallelabstand zur Federachse angeordnet ist.The adjustable primary spring system can preferably be positioned and fixed along the spring axis by means of an electric linear actuator, which is preferably arranged at a parallel distance from the spring axis.
Bei einer üblichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Joysticks ist der Handgriff aus der Grundstellung entlang vierer Schwenkbahnen - insbesondere nach vorne, nach hinten, nach links und nach rechts - schwenkbar. Dann sind vier an den Handgriff gekoppelte Stößel vorgesehen, über die eine jeweilige Primärfeder gegen eine jeweilige erfindungsgemäß verstellbare Primärfederanlage gespannt ist.In a typical development of the joystick according to the invention, the handle can be pivoted out of the basic position along four pivot paths—in particular forwards, backwards, to the left and to the right. Four tappets coupled to the handle are then provided, via which a respective primary spring is tensioned against a respective primary spring system adjustable according to the invention.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Joysticks hat ein Positionierteil, das einen mittleren Abschnitt hat, an den der Linearaktor gekoppelt ist. Am Außenumfang des mittleren Abschnitts sind - vorzugsweise gleichmäßig verteilt - vier synchron verstellbare Primärfederanlagen angeordnet, insbesondere einstückig ausgebildet.A particularly preferred development of the joystick according to the invention has a positioning part that has a middle section to which the linear actuator is coupled. On the outer circumference of the middle section are - preferably evenly distributed - arranged four synchronously adjustable primary spring systems, in particular formed in one piece.
Wenn der Linearaktor eine ruhende Führungsbuchse aufweist, kann an deren Außenumfang der mittlere Abschnitt geführt ist. Auch die vier Primärfedern können am Außenumfang der Führungsbuchse anliegen und geführt sein.If the linear actuator has a stationary guide bush, the middle section can be guided on its outer circumference. The four primary springs can also rest on and be guided on the outer circumference of the guide bush.
Wenn das Positionierteil aus Kunststoff gefertigt ist, liegt sein mittlerer Abschnitt vorzugsweise über einen metallischen Verstärkungsring an einem Abtriebszapfen des Linearaktors an. Der Verstärkungsring ist vorzugsweise an seinem Außenumfang gestuft, so dass sich der mittlere Abschnitt an dieser Stufe abstützen kann.If the positioning part is made of plastic, its middle section preferably rests on a driven journal of the linear actuator via a metallic reinforcement ring. The reinforcement ring is preferably stepped on its outer circumference, so that the middle section can be supported on this step.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Joysticks ist der Stößel aus einem an den Handgriff gekoppelten griffseitigen Stößelabschnitt und einem mittels einer Bremse festlegbaren Stößelabschnitt zusammengesetzt, wobei zwischen den beiden Stößelabschnitten eine vorgespannte Sekundärfeder eingespannt ist. Dann kann bei einem Verschwenken des Handgriffs an einer variierbaren Stelle die Bremse aktiviert werden und so die Sekundärfeder zugeschaltet werden. Durch deren Vorspannung ergibt sich ein Momentensprung im Rückschwenkmoment, über den dem Bediener eine Information signalisiert werden kann.In a preferred development of the joystick according to the invention, the ram is composed of a handle-side ram section coupled to the handle and a ram section that can be fixed by means of a brake, with a prestressed secondary spring being clamped between the two ram sections. Then, when the handle is pivoted at a variable point, the brake can be activated and the secondary spring can thus be switched on. Due to their preload, there is a torque jump in the return pivoting moment, about which information can be signaled to the operator.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Joysticks ist in den Figuren dargestellt.An embodiment of the joystick according to the invention is shown in the figures.
Es zeigen
-
1 das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Joysticks in einer durchscheinenden perspektivischen Darstellung, -
2 zentrale Bauteile des Joysticks aus1 in einer Explosionszeichnung, -
3 den Joystick aus1 in einer geschnittenen Darstellung ohne Vorspannung der Primärfedern, -
4 einen Ausschnitt des Joysticks aus3 in einer geschnittenen Darstellung mit Vorspannung der Primärfedern, und -
5 zwei Verläufe des Rückschwenkmoments in Abhängigkeit des Schwenkwinkels des Handgriffs.
-
1 the embodiment of the joystick according to the invention in a translucent perspective view, -
2 central components of thejoystick 1 in an exploded drawing, -
3 the joystick off1 in a sectional representation without pretensioning of the primary springs, -
4 a section of the joystick3 in a sectional representation with pretensioning of the primary springs, and -
5 Two curves of the reverse pivoting moment as a function of the pivoting angle of the handle.
Am Außenumfang jedes Stößels 12 ist eine Primärfeder 24 angeordnet, die entsprechend dem Schwenkwinkel des Handgriffs 8 zwischen einer griffseitigen bzw. stößelseitigen Primärfederanlage 12d und einer verstellbare Primärfederanlage 20d (siehe dazu
Da Bediener mit verschieden starken Händen den Joystick teilweise über viel Stunden bedienen müssen, ist bei dem erfindungsgemäßen Joystick aus Komfortgründen eine Einstellung des Rückschwenkmoments möglich. Dazu ist mittig unter den Handgriff 8 zwischen den vier Primärfedern 24 eine Verstellvorrichtung für deren Vorspannung vorgesehen.Since operators with hands of different strengths sometimes have to operate the joystick for many hours, the joystick according to the invention allows the return pivoting moment to be adjusted for reasons of comfort. For this purpose, an adjusting device for the pretensioning is provided centrally under the
Am Außenumfang des mittleren Abschnitts 2 sind zwischen den Stegen vier verstellbare Primärfederanlagen 20d angeordnet, die von gestuften Anlageringen gebildet sind. Durch die Stufung und durch eine konzentrische Anordnung zur jeweiligen Federachse 7 sind die als Spiralfedern ausgebildeten Primärfedern 24 jeweils sicher am gemeinsamen Positionierteil 1 gehalten.Four adjustable
Im Innern des mittleren Abschnitts 2 ist eine ruhende Führungsbuchse 6 angeordnet, die über einen scheibenförmigen Ring 6a und einen Sicherungsring 6b am Linearaktor 5 gehalten ist. An der Führungsbuchse 6 liegen die vier Primärfedern 24 und der mittlere Abschnitt 2 des Positionierteils 1 an. Bei einer Verstellung des Positionierteils 1 wird diese von der Führungsbuchse 6 geführt.A
In
In
Das Positionierteil 1 kann stufenlos zwischen den beiden gezeigten Positionen verstellt und festgelegt werden, um so an die Bedürfnisse des Bedieners angepasst zu werden.The
Es ergeben sich im Wesentlichen zwei parallele lineare Verläufe 26, 27, die sich von etwa 0,6° bis zum maximalen Schwenkwinkel von 20° erstrecken.There are essentially two parallel
Somit kann mit einer Verstellung des Positionierteils 1 mittels des Linearaktors 5 eine Parallelverschiebung der Kennlinie des Rückschwenkmoments je nach Bedienerwünschen und/oder -kräften erreicht werden.Thus, with an adjustment of the
Gemäß den
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Positionierteilpositioning part
- 22
- mittlerer Abschnittmiddle section
- 33
- Verstärkungsringreinforcement ring
- 55
- Linearaktorlinear actuator
- 5a5a
- Abtriebszapfenoutput trunnion
- 66
- Führungsbuchseguide bush
- 6a6a
- scheibenförmige Ringdisc-shaped ring
- 6b6b
- Sicherungsringlocking ring
- 77
- Federachsespring axle
- 88th
- Handgriffhandle
- 1010
- Gelenkjoint
- 1212
- Stößelpestle
- 12a12a
- griffseitiger Stößelabschnitthandle-side plunger section
- 12b12b
- festlegbarer Stößelabschnittfixable plunger section
- 12d12d
- stößelseitige Primärfederanlageprimary spring system on the ram side
- 2020
- Basisteilbase part
- 20a20a
- Basisplattebase plate
- 20b20b
- Anschlagattack
- 20d20d
- verstellbare Primärfederanlageadjustable primary spring system
- 2222
- Sekundärfedersecondary spring
- 2424
- Primärfederprimary spring
- 2626
- weicherer Verlaufsmoother course
- 2727
- härterer Verlaufharder course
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102016218803 A1 [0005]DE 102016218803 A1 [0005]
- US 9971347 [0006]US9971347 [0006]
- US 6219032 [0007]US6219032 [0007]
Claims (10)
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DE102021205814.0A DE102021205814A1 (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | joystick |
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Family Applications (1)
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