BE1027188B1 - Vingertipcontrolesysteem - Google Patents

Abstract

Bedieningselement voor een vingertipcontrolesysteem bevattende een bedieningsoppervlak waar een eerste drukgevoelige elektrische weerstand en een tweede drukgevoelige elektrische weerstand gepositioneerd zijn gerelateerd aan respectievelijk een voorwaartse beweging van een vinger en een achterwaartse beweging van een vinger, waarbij het bedieningselement verder een input heeft voor het aanleggen van een ingangsspanning en een output heeft voor het leveren van een uitgangsspanning, waarbij de uitgangsspanning beïnvloed is door de eerste en tweede weerstand zodanig dat de uitgangsspanning zich proportioneel relateert aan een beweging van de vinger.

Description

Vingertipcontrolesysteem De uitvinding heeft betrekking op cen bedieningselement voor een vingertipcontrolesysteem. De uitvinding heeft verder betrekking op een vingertipcontrolesysteem voor het bedienen van een hydraulisch werkvoertuig.

Hydraulische werkvoertuigen werden vroeger gebouwd met een mechanische bediening. Deze mechanische bediening bevatte hendels die rechtstreeks verbonden waren met de hydraulische kleppen om de hydraulische kleppen te bedienen. Door de rechtstreekse mechanische koppeling tussen de hendel en de klep, zal bediening van de hendel een evenredige hoeveelheid verplaatste olie doorheen de klep laten om een evenredige beweging in de hydraulische component te bekomen.

Volgens recentere bouwtechnieken worden kleppen elektromechanisch bediend. In plaats van het aansturen van de klep door middel van een mechanische verbinding met een hendel, wordt de klep elektromechanisch aangestuurd. Meer bepaald wordt de klep aangestuurd op basis van een regelspanning die daarop aangelegd wordt. In de praktijk zal een tweerichtingsklep typisch gevoed worden met een 0 tot X spanning, waarbij X bijvoorbeeld 5 is. Een neutrale stand van de klep komt overeen met een spanning X/2 die aangelegd wordt aan de klep. Alternatief wordt een sturing voorzien waarbij een spanning tussen —Y en Y aangelegd wordt aan de klep. Een neutrale positie van de klep komt dan overeen met ongeveer 0 V.

Voor het op een robuuste en betrouwbare manier aansturen van de hierboven beschreven elektromechanische kleppen, zijn analoge bedieningselementen gevormd.

Recente studies met betrekking tot ergonomie hebben aangetoond dat wanneer een hand van cen operator in een rustpositie ligt, de vingers bruikbaar zijn voor het bedienen van bedieningselementen. Typisch wordt een handpalmsteun voorzien waarop de handpalm kan rusten, en worden vier of vijf bedieningselementen voorzien onder de vingers van de hand. Voorwaarts bedienen van het bedieningselement zorgt voor een beweging van de hydraulische componenten in Één richting, terwijl het achterwaarts bewegen een beweging van de hydraulische component in de andere richting bewerkt. Dergelijke bedieningselementen zijn bekend als vingertip controlesystemen.

Bekende vingertip controlesystemen bevatten bedieningselementen die zijn gebouwd met een hefboom waarbij de beweging van de hefboom overeenstemt met de bediening ervan. De hefboom kan in twee richtingen bewegen en heeft een neutrale positie. Voor het praktisch realiseren van de neutrale positie worden verschillende technieken beschreven. Wanneer cen hefboom niet automatisch terug naar zijn neutrale positie zou bewegen, kunnen hydraulische componenten verkeerd aangestuurd worden met grote negatieve gevolgen. Het is daarom belangrijk dat de neutrale positie op een zekere manier en in alle omstandigheden bereikt wordt wanneer geen externe kracht aangelegd wordt aan het bedieningselement. Hiertoe, om deze neutrale positie op cen betrouwbare manier te bekomen, moeten complexe en dure systemen gebruikt worden.

Het is een doel van de uitvinding om een bedieningselement voor een vingertipcontrolesysteem te verbeteren.

Hiertoe voorziet de uitvinding in een bedieningselement voor een vingertipcontrolesysteem bevattende een bedieningsoppervlak waar een eerste drukgevoelige elektrische weerstand en een tweede drukgevoelige elektrische weerstand gepositioneerd zijn gerelateerd aan respectievelijk een voorwaartse input van een vinger en een achterwaartse input van een vinger, waarbij het bedieningselement verder een input heeft voor het aanleggen van een ingangsspanning en een output heeft voor het leveren van een uitgangsspanning, waarbij de uitgangsspanning beïnvloed is door de eerste en tweede weerstand zodanig dat de uitgangsspanning zich proportioneel relateert aan een input van de vinger.

Het bedieningselement volgens de uitvinding bevat twee drukgevoelige elektrische weerstanden. Drukgevoelige elektrische weerstanden hebben geen fysieke beweging nodig voor hun werking, en kunnen daarom op een statische manier ingebouwd worden. De drukgevoelige elektrische weerstanden zullen op basis van druk werken. Hierdoor is het voorzien van een hefboom overbodig, en zijn bijgevolg ook geen complexe en dure systemen nodig voor het terug naar de neutrale positie brengen van de hefboom.

Een verder voordeel van het bedieningselement volgens de uitvinding met de drukgevoelige elektrische weerstand, is dat ze in een statisch geheel kunnen geïntegreerd worden. In het statisch geheel zijn geen bewegende onderdelen, bijgevolg geen scharnieren, en daarom is het noemenswaardig eenvoudiger om extra componenten zoals indicatoren of extra sensoren toe te voegen aan het statische geheel. Namelijk de operationele verbinding van dergelijke extra onderdelen moet niet over een scharnier of over een bewegend onderdeel lopen.

Een verder voordeel heeft betrekking op het robuust uitvoeren van een dergelijke bedieningselement. Vingertipcontrolesystemen worden gebruikt op hydraulische werkvoertuigen. Hydraulische werkvoertuigen worden in veeleisende omgevingen gebruikt waar vuil, stof en water bovengemiddeld aanwezig zijn. In het bijzonder waar bewegende componenten deel uitmaken van het bedieningselement, is het zeer belangrijk om deze bewegende onderdelen goed af te schermen van de omgeving, zodat hun werking niet negatief beïnvloed wordt door het vuil, stof en/of water. Dit wordt allemaal noemenswaardig eenvoudiger wanneer het bedieningselement statisch uitgevoerd wordt, waarbij bewegende onderdelen overbodig zijn. Tests hebben uitgewezen dat een drukgevoelige elektrische weerstand optimaal presteert in de extreme omgeving waarin werkvoertuigen worden gebruikt. Met name ondervinden drukgevoelige elektrische weerstanden geen negatieve invloed van water, vuil en stof. Door het voorzien van twee drukgevoelige elektrische weerstanden, kan de neutrale positie van het bedieningselement verzekerd worden. Een van de twee drukgevoelige elektrische weerstanden is rechtstreeks gerelateerd met een voorwaartse beweging van de vinger terwijl de tweede drukgevoelige elektrische weerstand rechtstreeks met een achterwaartse beweging van de vinger gerelateerd is. Wanneer op geen van de weerstanden een externe druk uitgeoefend wordt, is het bedieningselement niet bediend, en levert het bedieningselement automatisch een output die overeenstemt met de neutrale positie.

Bij voorkeur is een elektrisch circuit gevormd tussen de input en de output, waarin de eerste en tweede drukgevoelige elektrische weerstanden voorzien zijn zodanig dat in onbelaste toestand de uitgangsspanning nagenoeg te helft bedraagt van de ingangsspanning. Door het voorzien van een elektrisch circuit waarin de weerstanden gepositioneerd zijn, wordt een analoog bedieningselement bekomen. Een analoog bedieningselement heeft een hoge betrouwbaarheid, in het bijzonder omdat het analoge bedieningselement geen bewegende componenten heeft. Hierdoor kan op een uiterst betrouwbare manier de uitgangsspanning gerelateerd worden aan de druk die door de vingers uitgeoefend wordt op het bedieningselement. Daarbij kan verder de ingangsspanning aangelegd worden om tot een overeenstemmende uitgangsspanning te komen. Wanneer cen ingangsspanning van —Y tot Y volt aangelegd wordt, zal de spanning in onbelaste toestand typisch 0 volt zijn. Wanneer een spanning van 0 tot X volt aangelegd wordt, zal de spanning in onbelaste toestand typisch X/2 volt zijn.

Bij voorkeur is het elektrisch circuit gevormd, zodanig dat bediening van één van de eerste en tweede weerstanden een proportionele verhoging van de uitgangsspanning naar nagenoeg de ingangsspanning bedraagt, en zodanig dat de andere van de eerste en tweede weerstanden een proportionele verlaging van de uitgangsspanning naar nagenoeg de nulspanning bedraagt. Door het elektrisch circuit zodanig te vormen wordt een betrouwbare en eenvoudig bruikbare analoge uitgang bekomen.

Bij voorkeur maken de eerste en tweede weerstanden deel uit van overeenstemmende eerste en tweede drukknoppen, waarbij elke drukknop een contactlaag heeft die deel uitmaakt of verbonden is met de behuizing van het bedieningselement om de weerstand van een omgeving af te schermen. Door het integreren van de weerstanden in een drukknop, en het voorzien van elke drukknop van een contactlaag, kan een bedieningselement als statisch geheel opgebouwd worden. Daarbij kan het bedieningselement een waterdichte behuizing bevatten, waarbij de weerstand onder een waterdichte contactlaag is voorzien.

Bij voorkeur heeft elke drukknop een eerste klikkoepel die ingericht om te klikken bij minimale bediening van de drukknop. Door het klikken van de klikkoepel wordt een tactiele feedback aan de gebruiker gegeven. Meer bepaald zal een gebruiker het klikken van de klikkoepel voelen. Door het voelen van de klik weet de gebruiker dat de drukgevoelige weerstand bediend wordt.

Bij voorkeur zijn elke eerste klikkoepel en bijbehorende drukgevoelige elektrische weerstand zodanig op elkaar afgestemd dat, bij het aanleggen van een externe druk door een vinger, een begin van wijziging van de elektrische weerstand samenvalt met een klik van de eerste klikkoepel. Hierdoor voelt een gebruiker wanneer het bedieningselement bediend wordt, en bijgevolg wanneer de daarmee operationeel verbonden hydraulische actuator bewogen wordt.

Bij voorkeur heeft elke drukknop een tweede klikkoepel die ingericht is om te klikken bij maximale bediening van de drukknop. Door een tweede klikkoepel te voorzien, kan de gebruiker op twee momenten feedback krijgen over de bediening van de knop. De eerste klikkoepel geeft feedback bij de start van de bediening, wanneer de minimumdrempel aan druk overschreden is.

Bij voorkeur zijn elke tweede klikkoepel en bijbehorende drukgevoelige elektrische weerstand zodanig op elkaar afgestemd dat, bij het aanleggen van een externe druk door cen vinger, een einde van wijziging van de elektrische weerstand samenvalt met een klik van de tweede klikkoepel. De tweede klikkoepel geeft bij voorkeur feedback bij het einde van de bediening, wanneer de maximumdrempel aan druk overschreden is. Hierdoor krijgt de gebruiker feedback waaruit de gebruiker weet dat verdere druk geen verdere invloed zal hebben.

Bij voorkeur hebben de eerste klikkoepel en tweede klikkoepel een tegengestelde koepelrichting. Verder bij voorkeur liggen de eerste klikkoepel en de tweede klikkoepel met hun bolling naar elkaar toe, en waarbij een tussenplaat voorzien is tussen de eerste klikkoepel en de tweede klikkoepel. Door de klikkoepels met hun bolling naar elkaar toe te leggen, met een tussenplaat, kan een uiterst compacte opbouw bekomen worden waarbij de koepels elkaars werking niet negatief beïnvloeden.

Bij voorkeur zijn de eerste drukgevoelige elektrische weerstand en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand in nagenoeg eenzelfde vlak en naast elkaar geplaatst. Hierdoor wordt een nagenoeg vlak bedieningselement bekomen waarin twee knoppen naast elkaar gepositioneerd zijn. Dit blijkt eenvoudig integreerbaar in een vingertipcontrolesysteem en blijkt eenvoudig bedienbaar door een vinger.

Bij voorkeur is een visuele indicator voorzien en is deze operationeel gekoppeld met de eerste drukgevoelige elektrische weerstand en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand om een toestand van het bedieningselement visueel aan te geven. Via de visuele indicator wordt een visuele feedback over de bediening van het bedieningselement aan de gebruiker gegeven. Dit verhoogt de veiligheid en het werkcomfort van het bedieningselement.

De uitvinding heeft verder betrekking op een vingertipcontrolesysteem bevattende tweede bedieningselementen volgens de uitvinding, waarbij de twee bedieningselementen gepositioneerd zijn om door verschillende vingers bediend te worden.

De uitvinding heeft bij voorkeur verder betrekking op een hydraulisch 5 werkvoertuig bevattende een vingertipcontrolesysteem volgens de voorgaande conclusie, waarbij de minstens twee bedieningselementen operationeel verbonden zijn met hydraulische actuatoren voor het bedienen van de actuatoren.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden.

In de tekeningen laat: figuur 1 een bedieningselement zien volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 2A een elektrisch circuit zien in een bedieningselement uit figuur 1; figuur 2B een alternatief elektrisch circuit zien; figuur 3A een ploftekening zien van een doorsnede van een bedieningselement volgens een eerste uitvoeringsvorm; figuur 3B een ploftekening zien van een doorsnede van een bedieningselement volgens een tweede uitvoeringsvorm; figuur 4 een grafiek zien van een output van het bedieningselement; en figuur 5 een vingertip controlesysteem zien met bedieningselementen volgens de uitvinding.

In de tekening is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde verwijzingscijfer toegekend.

In de context van deze uitvinding zal beweging van een vinger gedefinieerd zijn als het bewegen van de vinger naar een vooraf bepaalde positie in combinatie met het uitoefenen van een kracht op de vooraf bepaalde positie.

Wanneer op een drukknop een kracht uitgeoefend wordt, zelf wanneer de vinger visueel stilstaat, wordt de vinger volgens deze definitie nog steeds beschouwd als in beweging.

Figuur 1 toont een bedieningselement 1 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Het bedieningselement 1 bevat een bedieningsoppervlak 2 dat bedienbaar is door beweging van een vinger van een gebruiker.

Meer bepaald heeft het bedieningsoppervlak 2 twee zones, een eerste zone die 3 zich ten opzichte van de vinger aan een perifere kant bevindt en een tweede zone 4 die zich ten opzichte van de tweede vinger aan de distale kant bevindt.

De zones zijn geplaatst om, wanneer de hand van de gebruiker stilstaat, bereikbaar te zijn door beweging van de vinger.

Daarbij is de perifere zone bereikbaar wanneer de vinger nagenoeg gestrekt is,

terwijl de tweede zone bereikbaar is door de vinger wanneer de vinger minstens gedeeltelijk gebogen of teruggetrokken is. Onder elke zone is een drukgevoelige elektrische weerstand voorzien. Figuur 1 toont in stippellijn de eerste drukgevoelige elektrische weerstand 3 en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand 4. De drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4 zijn typisch voorzien onder het bedieningsoppervlak 2 en worden afgeschermd van de omgeving. Figuur 1 toont verder hoe een input 5 en een output 6 voorzien zijn aan het bedieningselement 1. Via de input 5 kan een ingangsspanning aan het bedieningselement geleverd worden. Via de output 6 zal het bedieningselement een uitgangsspanning leveren die afhankelijk is van de ingangsspanning die aangelegd wordt aan de input 5 in combinatie met de toestand van de elektrische weerstanden 3 en

4. Een drukgevoelige elektrische weerstand 3, 4 is bekend, en is een weerstand waarvan de weerstandwaarde wijzigt, wanneer fysieke druk uitgeoefend wordt op de weerstand. Meer bepaald strekt de drukgevoelige elektrische weerstand 3, 4 zich typisch uit over een oppervlak. Wanneer op dit oppervlak een druk uitgeoefend wordt, zal de weerstandswaarde wijzigen van een onbelaste waarde naar een belaste waarde. Wanneer de externe druk weggenomen wordt, zal de weerstand terug naar de onbelaste weerstandswaarde gaan. Hierdoor kan een proportionele relatie vastgelegd worden tussen enerzijds de externe druk die uitgeoefend wordt op de weerstand 3, 4 en anderzijds de weerstandswaarde van de weerstand 3, 4. Deze proportionele verhouding volgt typisch een vooraf bepaalde gekende functie. Deze functie moet niet noodzakelijk lineair zijn, maar kan lineair zijn, exponentieel zijn, logaritmisch zijn of volgens cen meergraadsvergelijking zijn. Figuur 2A toont een eenvoudig voorbeeld van een elektrisch circuit 7 dat in het bedieningselement 1 kan gevormd worden. Het elektrisch circuit integreert de drukgevoelige elektrische weerstand 3 en 4 om van de ingangsspanning 5 een uitgangsspanning 6 te krijgen. In het voorbeeld wordt verondersteld dat de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4 een hoog elektrische weerstand hebben in onbelaste toestand, en waarbij bij het uitoefenen van externe druk de weerstand daalt. De vakman begrijpt op basis van het circuit uit figuur 2A dat, wanneer de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4 een zelfde weerstand hebben in onbelaste toestand, de uitgangsspanning 6 nagenoeg de helft bedraagt van de ingangsspanning 5 wanneer geen externe druk aangelegd wordt aan de weerstanden 3 en 4. Bijvoorbeeld wanneer aan de ingang 5 V wordt aangelegd, zal de uitgangsspanning in onbelaste toestand 2,5 V zijn. Wanneer druk uitgeoefend wordt op de weertand 3, zal de weerstandwaarde dalen, waardoor de verhouding tussen de weerstandswaarde van weerstand 3 en de weerstandswaarde van weerstand 4 wijzigt. De weerstandswaarde van weerstand 4 zal in verhouding groter worden dan de weerstandswaarde van weerstand 3, waardoor de uitgangsspanning 6 daalt. Het uitoefenen van druk op weerstand 3 zal dus een daling van de uitgangsspanning 6 veroorzaken. Wanneer een druk uitgeoefend wordt op weerstand 4 terwijl weerstand 3 onbelast blijft, zal weerstand 3 in verhouding een weerstandswaarde hebben die groter is dan de weerstandswaarde van weerstand 4. Hierdoor zal de uitgangsspanning 6 verhogen wanneer een druk uitgeoefend wordt op weerstand 4. De vakman begrijpt dat hiermee een uitgangsspanning 6 bekomen wordt die beïnvloed wordt door bediening van de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4.

Figuur 2B toont een alternatief elektrisch circuit voor het vormen van een uitgangsspanning 6. In figuur 2B is elke drukgevoelige elektrische weerstand 3 afzonderlijk verbonden met een regelcircuit of een controller, die aangeduid is met cijfer 7. Daarbij kan het regelcircuit analoog of digitaal zijn. De uitgangsspanning 6 kan gevormd worden op basis van de weerstandswaarden van de weerstanden 3 en 4, die wijzigen bij het aanleggen van externe druk. Door het circuit 7 digitaal of minstens gedeeltelijk digitaal uit te voeren, kan de uitgangsspanning 6 eenvoudig gefilterd en gevormd worden op basis van de weerstandswaarden van de weerstanden 3 en 4. Zo kunnen verstoringen van de weerstandswaarden van de weerstanden 3 en 4, bijvoorbeeld door het klikken van de klikkoepels, gefilterd worden zodat deze verstoringen geen noemenswaardige invloed hebben op de uitgangsspanning 6. Verder kan de uitgangsspanning op basis van een lookup tabel of op basis van een functie bepaald worden afhankelijk van de weerstandswaarde van de weerstanden 3 en 4.

In een andere uitvoeringsvorm kan ook een ingangsspanning aangelegd worden, bijvoorbeeld -10 V tot 10 V. De uitgangsspanning in onbelaste toestand zal dan 0 V zijn. Wanneer één drukknop bediend wordt, zal de spanning positief evolueren, terwijl wanneer een andere drukknop bediend wordt, de spanning negatief zal evolueren. De vakman begrijpt dat door het toevoegen van parallelle en/of seriële weerstanden de invloed van de drukgevoelige weerstanden 3 en 4 in de schakeling 7 kan gewijzigd worden.

Figuur 3A toont een langsdoorsnede van het bedieningselement 1 volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. Daarbij toont figuur 3A de verschillende onderdelen op een afstand van elkaar, zodat ze gemakkelijk begrepen, beschreven en getoond kunnen worden. In figuur 3A is een behuizing 10 voorzien waarop de contactlaag 9 met het bedieningsoppervlak geplaatst is. De contactlaag 9 is bij voorkeur uit een elastisch materiaal, bijvoorbeeld rubber, vervaardigd. De contactlaag 9 sluit aan de behuizing 10 om elementen binnen de behuizing 10 en contactlaag 9 af te schermen van de omgeving. Meer bepaald zal de behuizing 10 met contactlaag 9 waterdicht uitgevoerd zijn. In alternatieve uitvoeringsvormen kan op de contactlaag 9 een verder onderdeel (niet weergegeven) voorzien zijn met het bedieningsoppervlak

2.

Onder de contactlaag 9 is een balans 16 voorzien. De balans 16 heeft centraal een scharnierpunt, aangeduid met 16°. De balans 16 is typisch uit een stijf materiaal vervaardigd. Door het voorzien van de balans 16 met het scharnierpunt 16’ kan verhinderd worden dat de eerste drukgevoelige elektrische weerstand 3 en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand 4 tegelijkertijd ingedrukt worden. Namelijk de balans 16 zal steeds ofwel richting de eerste, ofwel richting de tweede drukgevoelige elektrische weerstand balanceren.

Onder de balans 16 zijn de eerste drukgevoelige elektrische weerstand 3 en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand 4 voorzien. Bij voorkeur liggen de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4 nagenoeg in een zelfde vlak. Hierdoor kunnen de bedieningsoppervlakken naast elkaar gevormd worden. Zoals hierboven toegelicht, is het bedieningselement 2 in het bijzonder voorzien en ontwikkeld voor het aansturen van hydraulische componenten. Hydraulische componenten kunnen typisch in twee richtingen aangestuurd worden. Daarom is het bedieningselement 1 ook voorzien van twee drukknoppen. Een eerste drukknop stemt overeen met een eerste beweegrichting van de hydraulische actuator, terwijl een tweede drukknop overeenstemt met een tweede, tegengestelde beweegrichting van dezelfde hydraulische actuator. Tests hebben uitgewezen dat het comfortabel en ergonomisch is om één hydraulische actuator in twee richtingen te bedienen door het bedienen van knoppen die fysiek naast elkaar geplaatst zijn.

Elke drukgevoelige elektrische weerstand 3, 4 is geïntegreerd in een structuur met meerdere lagen die een drukknop 8 vormt. In figuur 3A zijn twee drukknoppen 8 en 8’ weergegeven. Drukknop 8 bevat de eerste drukgevoelige elektrische weerstand 3. Drukknop 8’ bevat de tweede drukgevoelige elektrische weerstand 4. Sommige lagen in de drukknoppen 8, 8’ zijn gezamenlijk uitgevoerd zoals de behuizing 10, de contactlaag 9 en de balans 16. Andere lagen zijn afzonderlijk uitgevoerd, zoals de drukgevoelige elektrische weerstand 3, 4 en de klikkoepels 12, 13 met tussenplaat 14 die hieronder verder beschreven worden. De vakman begrijpt dat dit slechts cen voorbeeld is, en dat drukknoppen op verschillende manieren, met verschillende lagen kunnen opgebouwd worden waarbij sommige lagen gedeeld worden door meerdere drukknoppen en andere lagen voor elke drukknop apart gevormd worden.

Elke drukknop 8 heeft een eerste klikkoepel 12. Een klikkoepel heeft een plaatvormige basis waarop een koepel of dome gevormd is. Een klikkoepel wordt ontworpen zodanig dat het aanleggen van een vooraf bepaalde druk op de koepel, typisch nagenoeg loodrecht op de plaatvormige basis, als gevolg heeft dat de koepel ingedrukt wordt. Door het indrukken van de koepel wordt een klik gevoeld, waardoor een dergelijke koepel ook een klikkoepel genoemd wordt. Wanneer de druk van de koepel weggenomen wordt, zal de koepel zich herstellen naar zijn oorspronkelijke vorm. Klikkoepels zijn bekend om zijn tactiele feedback te geven aan een gebruiker, en worden daarom niet met meer detail beschreven.

In de drukknop 8 is de eerste klikkoepel 12 zodanig gedimensioneerd en gekozen dat de klikkoepel klikt bij het aanleggen van een vooraf bepaalde minimum druk op de drukknop

8. Meer bepaald is de kracht waarbij de eerste klikkoepel 12 klikt gekozen om overeen te stemmen met de kracht waarbij de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4 beginnen met wijzigen van de weerstandswaarden. Daarbij is beginnen met wijzigen van de weerstandswaarde gedefinieerd als het wijzigen van de weerstandswaarde met minder dan 15%, bij voorkeur minder dan 10%, meest bij voorkeur minder dan 5% van de maximale wijzigingen van de weerstandswaarde.

Elke drukknop 8 bevat verder een tweede klikkoepel 13. De tweede klikkoepel 13 is gedimensioneerd en gekozen om te klikken bij het aanleggen van de kracht die overeenstemt met een maximale wijziging van de weerstandswaarde van de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4. Daarbij is maximale wijziging van weerstandswaarde gedefinieerd als meer dan 70%, bij voorkeur meer dan 80%, meest bij voorkeur meer dan 90% van de maximale wijziging van weerstandwaarde.

Bij voorkeur zijn de eerste en tweede klikkoepels 12, 13 met hun koepel naar elkaar toe gericht en is een tussenplaat 14 gevormd tussen de klikkoepels 12 en 13. Hierdoor wordt cen uiterst compact geheel bekomen van klikkoepels en kan een tactiele feedback aan de gebruiker gegeven worden bij het starten van indrukken van de knop 8 alsook bij het maximaal indrukken van de knop 8. Op basis van de uitleg hierboven zal de vakman begrijpen dat de volgorde van de lagen in de drukknop 8 kan gewijzigd worden zonder de werking van de drukknop 8 noemenswaardig te beïnvloeden.

In figuur 3A is onder het bedieningselement is een PCB 11 voorzien. De PCB 11 levert de ingangsspanning 5 en ontvangt de uitgangsspanning 6 van het bedieningselement. De PCB kan verder logica en/of schakelingen bevatten voor het leveren van de ingangsspanning 5, alsook voor het controleren, filteren en/of corrigeren van de uitgangsspanning 6. Via de PCB worden bij voorkeur de hydraulische actuatoren, via elektromechanische kleppen met de bedieningselementen 1 gekoppeld.

Figuur 3B toont een alternatieve uitvoering. In figuur 3B is slechts één drukknop getoond. De vakman zal begrijpen dat door het dubbel vervaardigen van de uitvoering uit figuur 3B een bedieningselement 1 met twee drukknoppen kan gerealiseerd worden. In figuur 3B vormt de PCB 11 de basis van de drukknop. Op de PCB 11 is de eerste klikkoepel geplaatst. De eerste klikkoepel is bij voorkeur uit metaal. Rond de koepel van de klikkoepel zijn afstandshouders voorzien. De afstandshouders zorgen ervoor dat de klikkoepel niet vast komt te zitten nadat ze ingedrukt is, en dat de klikkoepel zichzelf terug herstelt wanneer druk mindert.

In figuur 3B is op de eerste klikkoepel 12 een tussenplaat 14 voorzien waarop de drukgevoelige elektrische weerstand 3 is geplaatst. De tweede klikkoepel 13 is boven de drukgevoelige elektrische weerstand 3 gepositioneerd. Dit heeft als voordeel dat de drukgevoelige elektrische weerstand 3 steeds slechts zal wijzigen in weerstandswaarde nadat de eerste klikkoepel 13 geklikt is. Boven de eerste klikkoepel is de balans voorzien. De balans is ter plaatse van de klikkoepel 13 voorzien van een neerwaartse protrusie zodat de balans de verschillende lagen optimaal kan indrukken wanneer een externe kracht aangelegd wordt.

Figuur 4 illustreert het effect van uitoefenen van druk op het bedieningselement 1. In figuur 4 is een grafiek weergegeven waarbij kracht F uitgezet wordt naast de uitgangsspanning V. De neutrale positie, waarin geen enkele van de knoppen bediend wordt, is centraal in de grafiek getoond. In de neutrale positie is de uitgangsspanningswaarde B, zijnde nagenoeg de helft van de ingangsspanning. Bij het bedienen van de eerste drukgevoelige elektrische weerstand 3 zal de uitgangsspanning V progressief dalen. Bij maximale indrukking, kracht F is maximaal, zal de uitgangsspanning waarde A hebben. Bijvoorbeeld is waarde A 0,5 V. Wanneer de tweede drukgevoelige elektrische weerstand 4 bediend wordt, zal de spanning progressief stijgen. Bij aanleggen van een maximale kracht F op de tweede drukgevoelige elektrische weerstand 4 zal de uitgangsspanning waarde C hebben. C is bijvoorbeeld 4,5 V. op de grafiek in figuur 4 is ook aangeduid waar de klikkoepels 12 en 13 klikken. Op basis hiervan is duidelijk dat vooraf bepaalde krachten F kunnen bepaald worden gerelateerd aan een minimum en een maximum bediening van de drukgevoelige elektrische weerstanden 3 en 4. Hierdoor wordt aan de gebruiker een tactiele feedback gegeven over de bediening van de knop 8.

Figuur 5 toont hoe bedieningselementen 1 kunnen geïntegreerd worden in een vingertipcontrolesysteem. Het vingertipcontrolesysteem bevat een handpalmsteun 18, waarop een handpalm kan rusten. Wanneer een hand rust op de handpalmsteun 18, zullen de bedieningselementen 1 zich onder de vingers van de gebruiker bevinden. Het zal duidelijk zijn dat bedieningselement 1’ zich onder de duim van de gebruiker zal bevinden. De vakman begrijpt dat minder bedieningselementen kunnen voorzien worden waarbij één of meerdere vingers niet van cen bedieningselement 1 voorzien worden. Wanneer een vingertipcontrolesysteem zoals getoond in figuur 5 wordt voorzien in een hydraulisch voertuig, kan elk bedieningselement 1 met een overeenstemmende hydraulische actuator gekoppeld worden voor bediening daarvan.

Op basis van de beschrijving hierboven zal de vakman begrijpen dat de uitvinding op verschillende manieren en op basis van verschillende principes kan uitgevoerd worden. Daarbij is de uitvinding niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen. De hierboven beschreven uitvoeringsvormen, alsook de figuren zijn louter illustratief en dienen enkel om het begrip van de uitvinding te vergroten.

De uitvinding zal daarom niet beperkt zijn tot de uitvoeringsvormen die hierin beschreven zijn, maar wordt gedefinieerd in de conclusies.

Claims (13)

1. Conclusies l. Bedienmgselement voor een vingertipcontrolesysteem voor het bedienen van een hydraulische actuator, bevattende een bedieningsoppervlak waar een eerste drukgevoelige elektrische weerstand en een tweede drukgevoelige elektrische weerstand gepositioneerd zijn gerelateerd aan respectievelijk een voorwaartse beweging van een vinger en een achterwaartse beweging van een vinger, waarbij het bedieningselement verder een input heeft voor het aanleggen van een ingangsspanning en een output heeft voor het leveren van een uitgangsspanning, waarbij de uitgangsspanning beïnvloed is door de eerste en tweede weerstand zodanig dat de uitgangsspanning zich proportioneel relateert aan een beweging van de vinger, waarbij de eerste en tweede weerstanden deel uitmaken van overeenstemmende eerste en tweede drukknoppen, waarbij elke drukknop een contactlaag heeft die deel uitmaakt van of verbonden is met een behuizing van het bedieningselement om de weerstand van een omgeving af te schermen, waarbij de eerste drukknop overeenstemt met een eerste beweegrichting van de hydraulische actuator en de tweede drukknop overeenstemt met een tweede, tegengestelde beweegrichting van de hydraulische actuator.
2. 2. Bedieningselement volgens de voorgaande conclusie, waarbij een elektrisch circuit gevormd is tussen de input en de output, waarin de eerste en tweede drukgevoelige elektrische weerstanden voorzien zijn zodanig dat in onbelaste toestand de uitgangsspanning nagenoeg de helft bedraagt van de ingangsspanning.
3. 3. Bedienmgselement volgens de voorgaande conclusie, waarbij het elektrisch circuit gevormd is zodanig dat bediening van één van de eerste en tweede weerstanden een proportionele verhoging van de uitgangsspanning naar nagenoeg de ingangsspanning bedraagt en zodanig dat bediening van de andere van de eerste en tweede weerstanden een proportionele verlaging van de uitgangsspanning naar nagenoeg de nulspanning bedraagt.
4. 4. Bedieningselement volgens conclusie 1, waarbij elke drukknop een eerste klikkoepel heeft die ingericht om te klikken bij minimale bediening van de drukknop.
5. 5. Bedienmgselement volgens de voorgaande conclusie, waarbij elke eerste klikkoepel en bijbehorende drukgevoelige elektrische weerstand zodanig op elkaar afgestemd zijn dat, bij het aanleggen van een externe druk door een vinger, een begin van wijziging van de elektrische weerstand samenvalt met een klik van de eerste klikkoepel.
6. 6. Bedienmgselement volgens één van de conclusies 3-5, waarbij elke drukknop een tweede klikkoepel heeft die ingericht is om te klikken bij maximale bediening van de drukknop.
7. 7. Bedienmgselement volgens de voorgaande conclusie, waarbij elke tweede klikkoepel en bijbehorende drukgevoelige elektrische weerstand zodanig op elkaar afgestemd zijn dat, bij het aanleggen van een externe druk door een vmger, een einde van wijziging van de elektrische weerstand samenvalt met een klik van de tweede klikkoepel.
8. 8. Bedieningselement volgens één van de voorgaande conclusies en conclusies 7 of 8, waarbij de eerste klikkoepel en tweede klikkoepel een tegengestelde koepelrichting hebben.
9. 9. Bedienmgselement volgens conclusie 8, waarbij de eerste klikkoepel en de tweede klikkoepel met hun bolling naar elkaar toe liggen, en waarbij een tussenplaat voorzien is tussen de eerste klikkoepel en de tweede klikkoepel.
10. 10. Bedienmgselement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste drukgevoelige elektrische weerstand en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand in nagenoeg eenzelfde vlak en naast elkaar geplaatst zijn.
11. 11. Bedieningselement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een visuele indicator voorzien is en operationeel gekoppeld is met de eerste drukgevoelige elektrische weerstand en de tweede drukgevoelige elektrische weerstand om een toestand van het bedieningselement visueel aan te geven.
12. 12. Vingertipcontrolesysteem bevattende minstens twee bedieningselementen volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de minstens twee bedieningselementen gepositioneerd zijn om door verschillende vingers bediend te worden.
13. 13. Hydraulisch werkvoertuig bevattende een vingertipcontrolesysteem volgens de voorgaande conclusie, waarbij de minstens twee bedieningselementen operationeel verbonden zijn met hydraulische actuatoren voor het bedienen van de actuatoren.