CN101910965A - 操纵杆 - Google Patents

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CN101910965A CN2009801020989A CN200980102098A CN101910965A CN 101910965 A CN101910965 A CN 101910965A CN 2009801020989 A CN2009801020989 A CN 2009801020989A CN 200980102098 A CN200980102098 A CN 200980102098A CN 101910965 A CN101910965 A CN 101910965A
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Abstract

本发明涉及一种操纵杆(100)，包含第一装置，该第一装置用于杆(1)的支承并且用于产生防止杆(1)至少围绕一个规定的轴线的倾斜，该第一装置以至少一个凸起(2)包围杆(1)，所述凸起在杆(1)的纵向方向上延伸并且具有减去杆(1)的一半厚度的半圆的轮廓并且滑动地在与凸起(2)的形状相适配的槽(3)中被引导，该槽设置在至少一个可旋转地支承在操纵杆(100)的壳体(9)中的运动模块(4)中，所述运动模块具有旋转轴线。

Description

操纵杆
技术领域
本发明涉及一种具有形成复位力的弹簧的操纵杆，其经由两个彼此垂直的轴线可同时倾斜(tilt)或者说偏转。
背景技术
这种类型的操纵杆作为操纵元件广泛用于电脑、飞机和其它的机器。
这种操纵杆大多具有形成复位力的元件。这种复位力使得使用者能够快速地找到操纵杆的初始位置。这种操纵杆也给予使用者以触觉的反馈，即关于由其经由操纵杆给出的控制信号的大小。
复位力大多通过弹簧元件施加。
已知这样的装置，其中复位力通过中心的弹簧施加。在此不利的是，对于操纵杆的多个不同的操纵方形不能施加不同强度的复位力。也已知这样的装置，其中复位力通过多个离散的弹簧施加。在此也不利的是，这种装置通常是麻烦的和容易发生错误的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操纵杆，其中复位力通过多个弹簧施加并且其具有非常稳固的且可靠的构造，具有相对少的零件。
上述目的通过在权利要求1中给出的本发明得以实现。杆理解成接下来操纵杆的棒在其整个延伸中也在壳体的内部。
根据本发明的操纵杆包含第一装置，其用于支承杆且用于产生防止杆至少围绕一个规定的轴线倾斜的力。该第一装置包含至少一个在杆的下部区域内的凸起。所述至少一个凸起在杆的纵向方向上延伸并且如此成型，使得其轮廓对应于一个半圆，其通过直线的平行移动被减小杆的一半厚度。所述至少一个凸起在与其形状相适配的槽中被滑动地引导。通过凸起和槽的形状产生杆朝向槽和远离槽的倾斜可能性。每个槽设置在一个可旋转地支承在壳体中的运动模块中，该运动模块具有一个旋转轴线，其假想的延长线与杆的纵向轴线相交并且，从侧面观察，垂直于杆的纵向轴线延伸。由此杆不仅能够如上所述朝向运动模块运动和远离运动模块运动，其中凸起在槽内滑动，而且能够垂直于这个运动方向运动，这导致运动模块的旋转。由此以特别简单的且可靠的方式传递/获取杆的围绕一个轴线的倾斜运动，并且当杆围绕与所述轴线垂直的轴线自由倾斜时亦可。业已在具有对置布置的具有槽的运动模块中杆就经由其凸起支承，也在其纵向方向上固定。杆的(不是朝向运动模块或远离运动模块定向的)倾斜运动的每个分量被转换成运动模块的单一的旋转运动，其特别适合于产生与偏移成比例上升的力。产生用于这些运动分量的复位力的弹簧元件的布置能够由于这个原因同样非常简单和可靠地实现。操纵杆具有至少一个这种类型的弹簧元件，其力抑制所述至少一个运动模块从其初始位置出发的转动。除了刚描述的第一装置之外，还设置其它的装置，其导致一个力，抑制杆由其初始位置出发围绕垂直于上述轴线的轴线倾斜，从而在杆任何可能的倾斜时都产生复位力。业已表明，由此相对于复位力作用(其抑制杆经由两个轴线的倾斜)，通过上述的第一装置，例如通过四个彼此垂直布置的凸起减小了锁死的危险，所述凸起具有各个互补的槽和运动模块。
优选所述其它的装置具有一个同样可倾斜地支承的带动器-箍，其被杆在杆的所有的倾斜运动时带动，所述倾斜运动至少朝向具有槽的运动模块实现或远离该运动模块实现。带动器-箍在优选的实施方式中具有两个平行的前后布置布置的拱门的形状，它们通过在侧面上的两个另外的较小的跨距的拱门彼此连接，其中杆穿过从上方观察由此构成的矩形。为了实现其功能，即获取杆的各个(未被具有槽的运动模块所测定的)运动分量，带动器-箍如此设置，使得矩形的较长的伸展长度垂直于所述至少一个具有槽的运动模块的旋转轴线延伸。带动器-箍在此与至少一个弹簧元件耦合，其力抑制带动器-箍由其初始位置出发的倾斜。如此构成的带动器-箍与具有槽的运动模块和互补的凸起在所有的杆的倾斜时导致均匀的复位力。从而带动器-箍能够这样配合到上述布置中，使得它无干扰地允许杆的所有倾斜。
在优选的实施方式中带动器-箍是可倾斜地支承并且复位力通过其与至少一个其它的可旋转地支承在操纵杆壳体中的运动模块的连接实现，该运动模块虽然不具有槽，但是其它方面与上述的运动模块类似。这个运动模块同样具有弹簧元件，其形成弹簧力防止运动模块由初始位置出发的转动。
在优选的实施方式中在带动器-箍和运动模块之间的连接通过形锁合和/或通过粘结实现，以实现可靠的力传递。
在优选的实施方式中杆在其面对所述至少一个其它的与带动器-箍连接的运动模块的一侧上具有凸起，其特别优选地具有与杆的上述的凸起相同的形状和尺寸。所述至少一个其它的与带动器-箍连接的运动模块在其面对操纵杆的一侧上的槽具有一个凹部代替槽，该凹部具有一个球段的内表面的形状，该球的半径稍大于凸起的轮廓的半圆的半径。这种运动模块如此布置，使得操纵杆的相应的凸起以其背对杆的表面滑动地贴靠在凹部上。通过这种方式所述其它的运动模块(其与带动器-箍连接并且不具有任何槽)有助于杆的支承。
符合目的地，操纵杆具有两个对置的具有槽的运动模块和两个与之垂直布置的对置的与带动器-箍连接的运动模块，并且该杆包含四个彼此垂直的凸起。
优选在每个运动模块上设置弹簧元件。这种多重的复位力作用提高了操纵杆的运行安全性。
在一个实施方式中运动模块的可旋转的支承至少也经由在运动模块的外表面和壳体之间的滑动支承实现。这种支承形式在合适的材料选择(优选特殊的具有良好的滑动特性的塑料)时，由于出现的相当小的力是寿命长的无需维护的且可便宜制造。这导致构件的面状受载。同时它确保较小的摩擦并且因此确保操纵杆的舒适的操作。
在优选的实施方式中至少也设置运动模块在一个轴上的支承。为此目的，在运动模块上设置圆筒形的凸起，该凸起具有一个钻孔并且与一个互补的轴共同构成一个滑动轴承，该轴设置在壳体上并且穿过该壳体。这种类型的支承是可靠的并且很好地与操纵杆的整体构造适配。不仅运动模块的可旋转的支承，而且凸起在槽中的纵向引导，能够设置成滚动支承或纵向引导。
优选至少一个运动模块通过壳体上的可重新取消的固定能够可选择地被锁止。由此操纵杆也能够用于这样的应用，其中至少暂时地仅仅期望围绕一个轴线的可倾斜性。由此完全锁止操纵杆也是可能的。
该装置包含优选在至少一个运动模块中的螺纹孔，锁止螺钉以一个互补的外螺纹穿过操纵杆的钻孔可选择地拧入所述螺纹孔中。
优选设置螺旋扭力弹簧作为弹簧元件。这可以实现特别简单的构造。
弹簧元件能够在一个实施方式中由塑料制成。特别是在构成为螺旋扭力弹簧的实施方式中利用塑料弹簧业已获得足够的弹簧力和弹簧元件的足够的持续受载能力。由此与由金属制成的弹簧元件相比，在将力导入操纵杆的部件时的负载尖峰减小了。此外获得弹簧的较大数量的不同的固定可能性。
在优选的实施方式中设置由金属制成的弹簧元件用于确保特别高的稳固性。
优选弹簧的两个臂通过至少一个线圈连接。由此弯曲分布在较长的路径上并且降低材料负载，此外形成简单的组装可能性。螺旋扭力弹簧优选以其线圈围绕在优选的实施方式中也用于支承的运动模块的凸起布置。该凸起特别优选一直伸到壳体之前不远处或与之接触。弹簧能够以这种方式不从凸起上滑脱并且被特别简单和可靠地组装。
螺旋扭力弹簧也可以是U形的，以进一步降低制造费用。因为在该实施方式中弹簧不能全周边地包围凸起，所以能够设置其它的装置，该装置导致弹簧沿着其臂的延伸方向上的固定。该装置能够设置成，弹簧以其臂连接部贴靠在一个凸起上并且通过附加的止挡被阻止从该凸起上抬起。替代所述附加的止挡，能够在该凸起中也设置狭槽，弹簧以其臂连接部嵌入该狭槽中。
弹簧能够如此成型，使得位于各臂之间的区域虽然不是全周边地包围凸起，但是超过半圆形地包围该凸起，使得臂连接部也大致设置成“c形的”。
螺旋扭力弹簧能够也优选在一个支承地成型的凸起上且仅仅以其臂连接部被固定粘结在运动模块上。
螺旋扭力弹簧能够(特别优选地在该实施方式中由塑料制成)与运动模块制成为一体的，由此产生进一步减小制造和安装费用。
作为其它的固定装置，弹簧的臂能够在其端部上具有加厚部，其与壳体上的止挡共同作用。
优选在运动模块中设置凹部，其对置的各边缘用作用于弹簧的两个臂的止挡位置并且在杆的初始位置在一条直线上与壳体上的止挡贴靠。弹簧能够由此非常简单地组装，不需要附加制造在运动模块上的止挡。利用这样的位置(在该位置凹部的各边缘与壳体止挡重合)，通过这种类型的布置以意想不到的简单的方式提供一个初始位置，在该位置没有弹簧力作用在杆上。通过杆(至少也)围绕一个规定的运动模块的旋转轴线的偏转，这个运动模块的凹部朝向壳体的止挡运动。由此弹簧的臂被进一步压缩。此外弹簧的扩张力不再相互抵消，因为它们不再作用在运动模块的凹部的两个止挡边缘上。弹簧的一个臂现在仅仅贴靠在运动模块的止挡边缘上并且另外一个臂贴靠在壳体的止挡上。由此由弹簧产生一个在壳体和运动模块之间的力，其被传递至杆、抑制偏转并且如此长地存在，直至杆被返回到静止位置。
优选弹簧是被预紧的。由此能够使用相对软的弹簧并且确保，在运动模块由初始位置出发的无论多小的转动时弹簧的复位力无间隙地形成。
在优选的实施方式中由于安全原因，除了螺旋扭力弹簧之外还在至少一个运动模块上设置螺旋弹簧。复位力也由螺旋扭力弹簧和螺旋弹簧共同地形成，从而在其中一个弹簧可能失效时仍然存在复位力。
在优选的实施方式中对于每个运动模块而言，除了一个螺旋扭力弹簧之外还设置两个螺旋弹簧，它们支承在壳体底部上并且被运动模块上的两个随动器张紧。
根据杆的操纵度产生控制信号的传感器优选设置在杆的下方。由此通过一个唯一的传感器测定杆围绕两个轴线的偏转。
优选该传感器是霍尔传感器，其与设置在杆的底侧上的磁铁共同作用。
因为杆的运动信息也完全在运动模块的旋转中复述了，所以也可以设置相应的分散的多个传感器。
附图说明
本发明现在借助于附图进一步详细阐述。其中示出：
图1根据本发明的操纵杆的从倾斜上方的透视图，无壳体的上部部分；
图1a在与图1相同视角上单独示出具有槽的运动模块；
图2在与图1相同视角上示出杆、带动器-箍和与之连接的其它的运动模块；
图2a与图2相同的视图，然而无杆；
图3在与图1相同的视角上示出整个操纵杆，无套环；
图4在与图1相同的视角示出完整的操纵杆。
具体实施方式
在整体利用100表示的示出的根据本发明的操纵杆的实施例中在杆1的下部区域内存在四个同样形状的凸起2、2′。这种凸起2、2′在杆1的纵向方向上延伸并且彼此垂直。两个对置的凸起是一个唯一的假想的圆盘(即一个直线的圆柱体，其具有与半径相比较小的厚度)的部分。两个对置的凸起构成一个被杆1穿过的圆形的轮廓。
四个凸起2、2′中的两个对置的凸起2分别在两个运动模块4其中之一的一个槽3中滑动地支承。该槽3的形状和尺寸稍大于位于其中的凸起2的形状和尺寸，从而形成凸起在槽中的少量间隙和因此可运动性。每个槽也都具有一个圆盘的一个部分的内表面的形状，该圆盘的直径和厚度稍大于之前所述的圆盘(它的部分构成所述凸起)的直径和厚度。槽3在中心穿过两个具有所述槽的运动模块4的面对杆的一侧。在杆1朝向槽3倾斜时和远离该槽倾斜时，在槽3中被引导的凸起2在槽3中滑动，而不会使得具有这些槽的运动模块4旋转。如果杆垂直于所述方向倾斜，那么凸起2在槽3中静止并且具有这些槽的运动模块4发生旋转。
两个其它的对置的凸起2′不嵌入槽内，而是替代地嵌入其它的运动模块4b的球段形的凹部4c内。所述两个的其它的对置的运动模块4b与一个带动器-箍4a相连接。由图2a看出，带动器-箍4a具有两个平行地前后布置的拱门的形状，这两个拱门在其侧面上通过两个其它的具有较小尺寸的拱门相连接，从而从上方观察形成矩形的形状。带动器-箍4a如此布置，使得从上方观察的矩形的较长的伸展长度(Erstreckung)垂直于所述两个具有槽的运动模块4的旋转轴线延伸。如由图2a进一步看出，两个其它的运动模块4b具有彼此平行的棱边，其被带动器-箍4a以开口扳手的形式形锁合地包围。图2示出，带动器-箍4a在中心被杆1穿过。如果杆1至少也围绕所述两个其它的运动模块4b(其与带动器-箍4a连接)的轴线倾斜，那么这些运动模块经由带动器-箍4a被转动。在杆1与之垂直地运动时，杆1在带动器-箍4a的矩形的凹部中滑动，而不会使得带动器-箍4a和与之连接的运动模块4b运动。杆1能够在任意的方向上即同时围绕两个轴线倾斜。每个倾斜运动导致至少两个运动模块4、4b的转动。
通过四个对置的凸起2、2′、两个槽3和两个球段形的凹部4c的协同作用，杆1被支承，而且沿其纵向方向上是固定的。
在所有四个运动模块4、4b的背对杆的侧面的中心设置一个圆筒状的凸起14。凸起14具有一个孔，其被在附图中未示出的轴贯穿，所述轴从壳体9出发向内延伸，由此形成运动模块4、4b的可旋转的支承。运动模块4、4b在这些轴线上从内部通过螺钉固定。
所有四个运动模块4、4b具有螺纹孔15用于与穿过壳体9的钻孔17的锁合螺钉16的可重新取消的拧接，从而在需要时能够锁止杆1的倾斜轴线，如在图3和4中所示。杆1能够通过这种方式也完全被锁止。
如由图2可见，凸起2、2′被拧接在杆1上，以方便操纵杆100的组装。
两个对置的运动模块4、4b的旋转轴线分别重合，与杆1的纵向轴线相交并且从侧面观察与之垂直。两个对置的运动模块4的旋转轴线也垂直于两个其它的运动模块4b的旋转轴线。
分别有一个螺旋扭力弹簧5、5′以其线圈7围绕在四个运动模块4、4b中的凸起14布置。在杆1的初始位置，凹部8的各一个止挡棱边13和一个在附图中未示出的在壳体9内部的止挡位于一条线上。每个螺旋扭力弹簧5、5′的臂6由每个运动模块4、4b的凹部8伸出并且贴靠在凹部8的止挡棱边13上且贴靠在位于壳体9内部的止挡上。通过在杆1的初始位置处于一条线上的止挡棱边13和未示出的在壳体9内部的止挡，弹簧5、5′的臂6被压缩，并且弹簧被预紧。在杆1的初始位置没有弹簧力被传递至杆上，因为在一个凹部的两侧上的臂的反向向外作用的力是相同大小的并且因此抵消。圆筒形的凸起14以一侧直接与壳体9相邻，从而螺旋扭力弹簧5、5′不能从所述凸起上滑脱。
为了形成复位力，除了四个螺旋扭力弹簧5、5′之外还设置八个螺旋弹簧7a。螺旋弹簧7a(在图1中分别仅仅示出一个上部的和一个下部的部分件)支承在壳体底部上并且在每个运动模块4、4b的两侧大致一直延伸到凸起14的高度。在该高度上在运动模块4、4b的每侧上设置随动器10，其在侧向伸出并且经由安装到螺旋弹簧7a中的推杆(其为随动器10提供支承面)使得螺旋弹簧7a处于压力之下。螺旋弹簧7a确保，杆1的从初始位置出发的每次倾斜都导致复位力，即使当螺旋扭力弹簧5、5′失效时。
杆1具有一个方形的区域11，其与壳体盖的开口的止挡棱边共同作用，实现对杆1的运动限定。
如在图1、3和4中所示，在壳体底部中设置用于引导电缆的贯通孔，以及在之前布置的具有凹口的凸起用于卸载拉力。
如由图4可见，壳体9从上部通过套环18封闭，其包围嵌接杆1并且被固定在一个板上，该板被放置在壳体9上。
一个正交的被磁化的磁铁位于在杆1的底侧上并且在设置在壳体底部中的印刷电路板中心的霍尔传感器12中产生所需要的位置计算信号。
操纵杆100的连接经由内部的通信总线实现。与汽车的通信又通过CAN控制器实现。
附图标记清单
100操纵杆
1杆
2、2′凸起
3槽
4具有槽的运动模块
4a带动器-箍
4b与带动器-箍连接的无槽的其它的运动模块
4c所述其它的运动模块的球段形的凹部
5、5′弹簧元件
6螺旋扭力弹簧的臂
7螺旋扭力弹簧的线圈
7a螺旋弹簧
8运动模块的凹部
9壳体
10螺旋弹簧的随动器
11杆的方形区域
12霍尔传感器
13运动模块的凹部的止挡边缘
14圆筒形的凸起
15螺纹孔
16锁止螺钉
17壳体的钻孔
18套环

Claims (17)

1.操纵杆(100)，包含第一装置，该第一装置用于杆(1)的支承并且用于产生力防止杆(1)至少围绕一个规定的轴线的倾斜，该第一装置以至少一个凸起(2)包围杆(1)，所述凸起在杆(1)的纵向方向上延伸并且具有减去杆(1)的一半厚度的半圆的轮廓并且滑动地在与凸起(2)的形状相适配的槽(3)中被引导，该槽设置在至少一个可旋转地支承在操纵杆(100)的壳体(9)中的运动模块(4)中，所述运动模块具有旋转轴线，该旋转轴线的假想的延长线与杆(1)的纵向轴线相交并且从侧面观察与所述纵向轴线垂直，设置至少一个弹簧元件(5)，所述弹簧元件的力抑制所述至少一个运动模块(4)从其初始位置出发的转动，并且还设置其它的装置，其作用一个力用于抑制杆(1)从初始位置出发至少围绕与上述轴线垂直的轴线的倾斜。
2.如权利要求1所述的操纵杆(100)，其特征在于，所述其它的装置包含可倾斜地支承的带动器-箍(4a)，所述带动器-箍具有两个平行地前后布置的拱门的形状，所述拱门通过在侧面上的两个其它的较小跨距的拱门彼此连接，杆穿过从上方观察由此构成的矩形，带动器-箍(4a)如此设置，即矩形的较长的伸展长度与所述至少一个具有槽的运动模块(4)的旋转轴线垂直，并且设置至少一个弹簧元件(5′)，所述弹簧元件的力抑制带动器-箍(4a)从初始位置出发的倾斜。
3.如权利要求2所述的操纵杆(100)，其特征在于，带动器-箍(4a)在侧面上与至少一个可旋转地支承在操纵杆(100)的壳体(9)中的其它的运动模块(4b)连接，并且弹簧元件(5′)的力抑制所述其它的运动模块(4b)由初始位置出发的转动。
4.如权利要求3所述的操纵杆(100)，其特征在于，所述与带动器-箍(4a)连接的其它的运动模块(4b)具有凹部(4c)代替槽(3)，该凹部具有一个球段的内表面的形状，该球的半径稍大于凸起(2′)的轮廓的半圆的半径，该凸起在杆(1)的纵向方向上延伸并且具有减去杆的一半厚度的半圆的轮廓并且滑动式贴靠在凹部(4c)中。
5.如上述权利要求1至4之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，运动模块(4，4b)经由其外壳面的至少一部分至少滑动地支承在壳体(9)中。
6.如上述权利要求1至5之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，至少一个运动模块(4，4b)通过壳体(9)上的可重新取消的固定(16)能够可选择地被锁止。
7.如上述权利要求1至6之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，弹簧元件(5、5′)包含螺旋扭力弹簧(5、5′)。
8.如上述权利要求1至7之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，设置由塑料构成的弹簧元件(5、5′)。
9.如权利要求7或8所述的操纵杆(100)，其特征在于，将各臂(6)连接的区域具有至少一个线圈(7)并且围绕运动模块(4，4b)的圆筒形的凸起(14)设置，所述凸起具有钻孔并且与互补的轴构成滑动轴承，该轴设置在壳体(9)上并且穿过该壳体。
10.如权利要求7或8所述的操纵杆(100)，其特征在于，弹簧(5、5′)是U形的并且设有将其各臂(6)相连接的、位于凸起(14)中的狭槽内的区域。
11.如权利要求7或8所述的操纵杆(100)，其特征在于，将弹簧(5、5′)的各臂(6)相连接的区域围绕一个圆筒形的凸起(14)布置并且包围该凸起的一大半，即大致呈“C形”地布置。
12.如上述权利要求7至11之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，螺旋扭力弹簧(5、5′)与运动模块(4，4b)构成为一体的。
13.如上述权利要求7至12之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，臂(6)的端部具有与壳体(9)上的止挡共同作用的加厚部。
14.如上述权利要求7至13之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，在运动模块(4，4b)中的凹部(8)中的边缘设置作为用于弹簧(5、5′)的臂(6)的止挡棱边(13)。
15.如上述权利要求1至14之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，除了弹簧元件(5、5′)之外还设置至少一个螺旋弹簧(7a)。
16.如上述权利要求1至15之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，在杆(1)的下方设置传感器(12)。
17.如上述权利要求1至16之一项所述的操纵杆(100)，其特征在于，传感器(12)是霍尔传感器(12)，该传感器与设置在杆(1)的底侧上的磁铁共同作用。
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