DE102008013280A1

DE102008013280A1 - Joystick mit einer Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE102008013280A1
Application number: DE102008013280A
Authority: DE
Inventors: Nick Weppenaar
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2008-03-08
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2028-03-09
Also published as: CN103345311A; JP4852561B2; DE102008013280B4; CN101299158A; US8446365B2; US20080225002A1; JP2008234647A; CN103345311B

Abstract

Joystick (1) mit einem im Wesentlichen stationären Teil (4) und einem beweglichen Teil (3), der zur Betätigung durch einen Betreiber vorgesehen ist. Der Joystick weist ferner ein Sensorgerät, das zur Bestimmung einer Position des beweglichen Teils (3) relativ zum im Wesentlichen stationären Teil (4) vorgesehen ist, wobei das Sensorgerät eine Magnetanordnung mit einem oder mehreren Magneten (9) aufweist und ein vorbestimmtes Magnetfeld definiert, und einen magnetischen Detektor zur Bestimmung eines magnetischen Flusses und zur Erzeugung einer entsprechenden Ausgabe vorgesehen ist, auf. Die Magnetanordnung oder der magnetische Detektor ist am im Wesentlichen stationären Teil (4) angeordnet, wogegen der magnetische Detektor oder die Magnetanordnung am beweglichen Teil (3) angeordnet ist. Dadurch ergeben relative Bewegungen zwischen den Teilen (3, 4) relative Bewegungen zwischen der Magnetanordnung und dem magnetischen Detektor. Der Magnet/die Magneten (9) der Magnetanordnung ist/sind so ausgebildet, dass eine äußere Kontur des/der Magnet(en) (9) im Wesentlichen einer relativen Winkelbewegung zwischen dem/den Magneten (9) und dem magnetischen Detektor während einer Betätigung des beweglichen Teils (3) folgt. Dadurch wird eine im Wesentlichen lineare Änderung der Ausgabe des magnetischen Detektors als Rückmeldung auf eine lineare Änderung der relativen Position zwischen den Teilen (3, 4) erzielt. Der magnetische Detektor ist oder umfasst vorzugsweise einen ...

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Joystick, der mit einer Sensoreinrichtung zur Bestimmung einer relativen Position zwischen einem beweglichen Teil des Joysticks und einem im Wesentlichen stationären Teil des Joysticks versehen ist, wobei ein magnetischer Detektor verwendet wird. Der Joystick nach der vorliegenden Erfindung ist besonders zur Anwendung in einem Arbeitsfahrzeug geeignet.
Hintergrund der Erfindung
In Joysticks für Arbeitsfahrzeuge nach dem Stand der Technik ist es bekannt, die relative Position zwischen einem beweglichen Teil des Joysticks, der typischerweise mit einem Handgriff versehen ist, und einem im Wesentlichen stationären Teil des Joysticks mit Hilfe einer Anzahl von gewöhnlichen, am beweglichen Teil des Joysticks angebrachten, Stabmagneten und entsprechen den, am stationären Teil angebrachten, magnetischen Detektoren, z. B. Hall Effektsensoren, zu bestimmen. Jeder der magnetischen Detektoren erfasst einen magnetischen Fluss, der vom entsprechenden Stabmagneten erzeugt wird. Da das von einem Stabmagneten erzeugte magnetische Feld entlang der Länge des Magneten variiert, gibt der erfasste magnetische Fluss die relative Position zwischen dem beweglichen Teil und dem stationären Teil des Joysticks wieder. Eine Ausgabe, die von den magnetischen Detektoren erzeugt wird, gibt deshalb die Position des Joysticks an.
In einem Joystick führt der bewegliche Teil normalerweise winkelförmige Bewegungen im Verhältnis zum stationären Teil aus. Entsprechend folgen die magnetischen Detektoren gekrümmten Wegen im Verhältnis zu den Stabmagneten. Diese gekrümmten Wege kreuzen die magnetischen Feldlinien so, dass die Änderung im magnetischen Fluss, die von einem magnetischen Detektor erfasst wird, als Rückmeldung auf die vom magnetischen Detektor zurückgelegte Strecke ausgeprägt nicht-linear ist. Dies ist besonders ein Problem bei Positionen an oder nahe einer neutralen Position des Joysticks, wo relativ große winkelmäßige Bewegungen des beweglichen Teils relativ kleine Variationen des bestimmten magnetischen Flusses bewirken, was eine relativ schlechte winkelmäßige Auflösung verursacht. Früher ist es versucht worden, die oben beschriebenen Probleme mit Hilfe von Softwarekompensation zu lösen. In Positionen an oder nahe der neutralen Position ist aber erhebliche Softwarekompensation notwendig. Dies hat die negative Wirkung, dass eine kleine Änderung der Sensorausgabe in eine größere Änderung des Winkels umgesetzt wird. Da es mehrere Toleranzen gibt, z. B. Luftspalt, die während des Betriebes variieren können, bedeutet dies, dass der winkelmäßige Bereich, der als neutral definiert werden kann, erheblich variieren kann. Dies kann sogar die Sicherheit einer mit einem Joystick versehenen Anwendung, z. B. eines Fahrzeugs, gefährden. Somit kann ein Joystick, auch wenn es nicht betätigt wird, ein Signal erzeugen und senden, das andeutet, dass der Joystick betätigt wurde, und die Anwendung kann deshalb ohne einen Betreiber anfangen sich zu bewegen. Dies ist sehr nachteilig und möglicherweise auch gefährlich.
Außerdem hat die oben beschriebene Nicht-Linearität auch die Folge, dass eine relativ große Anzahl von Kalibrierungspunkten für die Kalibrierung des Sensors notwendig ist, weil eine Kalibrierungskurve normalerweise durch Interpolierung zwischen gemessenen Kalibrierungspunkten erzielt wird, und wenn die Kalibrierungskurve ausgesprochen nicht-linear ist, ist eine große Anzahl von Kalibrierungspunkten notwendig, um sicher zu stellen, dass die interpolierten Teile der Kalibrierungskurve ein im Wesentlichen korrektes Bild des aktuellen Verhältnisses zwischen dem erfassten magnetischen Fluss und der relativen Position gibt. Dies ist ein weiterer Nachteil, weil dadurch zusätzliche Herstellungskosten entstehen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindungen ein Joystick bereit zu stellen, in dem die oben beschriebenen Probleme vermieden werden, zumindest in gewissem Masse.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung einen Joystick bereit zu stellen, in dem eine im Wesentlichen lineare Änderung der Ausgabe von einer Sensoreinrichtung als Rückmeldung auf eine lineare Änderung einer relativen Position zwischen einem beweglichen Teil und einem stationären Teil des Joysticks erhalten wird.
Nach der vorliegenden Erfindung werden die obigen und andere Aufgaben mit einem Joystick gelöst, der Folgendes aufweist:

– einen im Wesentlichen stationären Teil,
– einen beweglichen Teil, der von einem Betreiber betätigt werden kann, und
– eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung einer Position des beweglichen Teils im Verhältnis zum im Wesentlichen stationären Teil, wobei die Sensoreinrichtung eine Magnetanordnung, die einen oder mehrere Magnete aufweist und ein vorgegebenes Magnetfeld definiert, und einen magnetischen Detektor zur Bestimmung eines magnetischen Flusses und zur Erzeugung einer entsprechenden Ausgabe aufweist, wobei entweder die Magnetanordnung oder der magnetische Detektor am im Wesentlichen stationären Teil angebracht ist, und der jeweils andere davon am beweglichen Teil angebracht ist,

Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Begriff "im Wesentlichen stationärer Teil" ein Teil des Joysticks, der während des Betriebes nicht aktiviert wird, und der normalerweise in einer mit einem Joystick versehenen Anwendung in einer stationären Weise angeordnet ist. Entsprechend muss der stationäre Teil nicht unbedingt absolut fest sein, sondern kann sich zusammen mit der Anwendung bewegen und möglicherweise auch gewisse Bewegungen im Verhältnis zur Anwendung ausführen. Wenn zum Beispiel der Joystick in einem Fahrzeug angebracht ist, kann sich der stationäre Teil zusammen mit dem Fahrzeug bewegen. In einem anderen Beispiel ist der Joystick über eine Leitung mit der Anwendung verbunden, wobei der Joystick beweglich ist, z. B. um es den Betreiber zu ermöglichen sich in eine geeignete Position zu bewegen und den Joystick von dieser Position aus zu verwenden. In diesem Fall ist der im Wesentlichen stationäre Teil beweglich im Verhältnis zur Anwendung. Auf jeden Fall sind es die relativen Bewegungen zwischen dem im Wesentlichen stationären Teil und dem beweglichen Teil, die die Aktivierung eines Gerätes bestimmen, das mit Hilfe des Joysticks gesteuert wird.
Entsprechend ist der bewegliche Teil der Teil des Joysticks, der von einem Betreiber aktiviert wird, um ein relevantes Gerät zu steuern.
Eines der Elemente Magnetanordnung und magnetischer Detektor ist am im Wesentlichen stationären Teil angeordnet, und das jeweils andere der Elemente Magnetanord nung und magnetischer Detektor ist am beweglichen Teil angeordnet. Dies ist so zu verstehen, dass entweder die Magnetanordnung oder der magnetische Detektor am im Wesentlichen stationären Teil angeordnet ist. In dem Fall, dass die Magnetanordnung am im Wesentlichen stationären Teil angeordnet ist, ist der magnetische Detektor am beweglichen Teil angeordnet. Andererseits, in dem Fall, dass der magnetische Detektor am im Wesentlichen stationären Teil angeordnet ist, ist die Magnetanordnung am beweglichen Teil angeordnet. Entsprechend führen die Magnetanordnung und der magnetische Detektor relative Bewegungen aus, wenn der bewegliche Teil und der im Wesentlichen stationäre Teil relative Bewegungen ausführen, und die relativen Bewegungen von Magnetanordnung und magnetischem Detektor sind proportional zu den relativen Bewegungen von beweglichem Teil und im Wesentlichen stationärem Teil.
Die Sensoreinrichtung ist zur Bestimmung einer Position des beweglichen Teils relativ zum im Wesentlichen stationären Teil vorgesehen. Wenn somit ein Betreiber den beweglichen Teil aktiviert und damit eine relative, winkelmäßige Bewegung zwischen dem beweglichen Teil und dem im Wesentlichen stationären Teil und damit auch, wie oben beschrieben, eine relative, winkelmäßige Bewegung zwischen der Magnetanordnung und dem magnetischen Detektor bewirkt, wird der magnetische Detektor eine entsprechende Änderung im magnetischen Fluss feststellen und eine entsprechende Änderung der Ausgabe erzeugen. Entsprechend wird eine Änderung der Ausgabe von der Sensoreinrichtung erzeugt, die die relative Bewegung zwischen dem beweglichen Teil und dem im Wesentlichen stationären Teil angibt. Es soll bemerkt werden, dass es aufgrund der festgestellten relativen Position möglich sein kann eine relative Geschwindigkeit oder Beschleunigung zu berechnen.
Der Magnet/die Magneten der Magnetanordnung ist/sind so geformt, dass eine äußere Kontur des/der Magneten während der Betätigung des beweglichen Teils im Wesentlichen einer relativen, winkelmäßigen Bewegung zwischen dem/den Magneten und dem magnetischen Detektor folgt.
In dem vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck "eine äußere Kontur" eine Kurve, die von einer äußeren Oberfläche des relevanten Magneten definiert wird. Eine Änderung einer äußeren Kontur eines Magneten, z. B. von einer im Wesentlichen geraden Linie zu einer gekrümmten Linie, ändert das vom Magneten erzeugte Magnetfeld. Wenn der Magnet wie oben beschrieben konstruiert wird, wird erreicht, dass der magnetische Detektor während einer Aktivierung des beweglichen Teils die magnetischen Feldlinien in einer solchen Weise kreuzt, dass eine im Wesentlichen lineare Änderung im magnetischen Fluss als Rückmeldung auf den vom magnetischen Detektor relativ zu dem/den Magneten zurückgelegten Abstand erfolgt. Dadurch wird die vom magnetischen Detektor erzeugte Ausgabe auch im Wesentlichen linear sein. Dies ist sehr vorteilhaft, weil der Bedarf an eine Softwarekompensierung dadurch erheblich reduziert wird oder sogar vermieden werden kann. Außerdem werden die oben beschriebenen Probleme in bezug auf die winkelmäßige Auflösung in einer neutralen Region des Joysticks auch eliminiert oder zumindest erheblich reduziert. Somit sind die oben beschriebenen Nachteile eliminiert oder zumindest erheblich reduziert.
Die Magnetanordnung kann mindestens einen Magneten aufweisen, der eine Längsachse definiert, wobei der Magnet/die Magneten eine gekrümmte Form entlang dieser Achse hat/haben, welche gekrümmte Form der relativen, winkelmäßigen Bewegung zwischen dem/den Magneten und dem magnetischen Detektor während einer Aktivierung des beweglichen Teils entspricht. In einem Joystick umfassen die relativen Bewegungen zwischen dem beweglichen Teil und dem im Wesentlichen stationären Teil normalerweise ein Kippen des beweglichen Teils um einen Drehpunkt herum. Entsprechend sind die relativen Bewegungen zwischen dem beweglichen Teil und dem im Wesentlichen stationären Teil winkelmäßig. Damit sind auch die relativen Bewegungen zwischen dem magnetischen Detektor und dem/den Magneten winkelmäßig und der vom magnetischen Detektor relativ zu einem Magneten gefolgte Weg wird gekrümmt sein. Es ist deshalb vorteilhaft, nach dieser Ausführung, dass mindestens ein Magnet eine gekrümmte Form hat.
Der Magnet/die Magneten kann/können in diesem Fall eine "bananenartige" Form haben, d. h. er/sie kann/können eine längsgedehnte Form haben, wobei die Enden des/der Magneten von der Längsachse weggebogen sind. Somit kann/können der Magnet/die Magneten ein Aussehen haben, das dem eines gewöhnlichen, gebogenen Stabmagneten entspricht. Der Magnet /die Magneten ist/sind aber vorzugsweise mit der gekrümmten Form hergestellt, statt aus einem gewöhnlichen durch Biegen geformten Stabmagneten. In dem Fall, dass die gekrümmte Form durch Biegen eines gewöhnlichen Stabmagneten erreicht wird, muss der Magnet dermaßen aufgewärmt werden, dass er nach träglich neu magnetisiert werden muss. Deshalb wird dieses Herstellungsverfahren in den meisten Fällen weniger bevorzugt sein als die direkte Herstellung des Magneten mit der gewünschten Form.
Vorzugsweise folgt die gekrümmte Form einem Weg, der von einem kreisrunden Bogen beschrieben wird, mit einer Drehachse, die sich rechtwinklig von der vertikalen Achse des Joysticks und durch den Drehpunkt hindurch erstreckt. Andere geeignete Wege können aber auch verwendet werden.
Die Magnetanordnung kann vier Magneten aufweisen, die je eine Längsachse definiert, wobei die Magneten so angeordnet sind, dass sie ein Quadrat oder ein Viereck bilden. Dies ist dem oben beschriebenen Joystick nach dem Stand der Technik sehr ähnlich. In diesem Fall haben aber alle Magneten eine Form mit einer äußeren Kontur, die im Wesentlichen einer relativen, winkelmäßigen Bewegung zwischen den Magneten und dem magnetischen Detektor während einer Betätigung des beweglichen Teils folgt, z. B. eine wie oben beschrieben gekrümmten Form definiert. Alternativ kann/können der Magnet/die Magneten in jeder anderen geeigneten Weise angeordnet sein.
Der magnetische Detektor kann mindestens ein Halleffektsensor sein oder aufweisen. In dem Fall, dass die Magnetanordnung, wie oben beschrieben, vier Magneten aufweist, umfasst der magnetische Detektor vorzugsweise vier Halleffektsensoren, einen für jeden Magneten, und die Sensoren können so angebracht sein, dass jeder Sensor den magnetischen Fluss misst, der von einem ent sprechenden Magneten erzeugt wird. Es ist sehr vorteilhaft Halleffektsensoren zu verwenden, da sie sehr kostengünstig zu erwerben sind. Als Alternative kann aber jede andere geeignete Art von magnetischen Detektoren verwendet werden, wie z. B. Magnetometer.
Der bewegliche Teil kann am im Wesentlichen stationären Teil so angeordnet sein, dass der bewegliche Teil relativ zum im Wesentlichen stationären Teil um einen Drehpunkt herum drehbeweglich ist. Dies ist bei Joysticks oft der Fall. Es ist aber auch vorstellbar, dass der bewegliche Teil in jeder anderen geeigneten Weise am im Wesentlichen stationären Teil angebracht ist, abhängig von der spezifischen Anwendung.
Der Joystick nach der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise in einem Arbeitsfahrzeug montiert oder Teil eines Arbeitsfahrzeuges sein, z. B. eines Baggers, eines LKWs u. s. w. Zum Beispiel kann der Joystick nach der Erfindung zum Betrieb von verschiedenen Arten von hydraulischen Anwendungen eines solchen Fahrzeuges verwendet werden, z. B. hydraulischen Ventilen, z. B. von der zur Lenkung eines Fahrzeuges oder zum Betreiben von Kraftübertragungssystemen des Fahrzeuges benutzten Art.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Arbeitsfahrzeug mit einem Joystick nach der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:
1 eine Draufsicht eines Joysticks nach einer Ausführung der Erfindung,
2 eine Querschnittansicht des Joysticks nach 1 entlang der Linie A-A,
3 eine Seitenansicht des Joysticks nach den 1 und 2,
4 eine Perspektivansicht eines Magneten zur Verwendung in einem Joystick nach dem Stand der Technik,
5 einen Konturplot des von dem Magneten nach 4 erzeugten Magnetfeldes,
6 eine Perspektivansicht eines Magneten zur Verwendung in einem Joystick nach einer Ausführung der Erfindung
7 einen Konturplot des von dem Magneten nach 6 erzeugten Magnetfeldes, und
8 einen Vergleichsplot von Feldstärken an einem Sensor als Funktion des Winkels für einen Joystick nach dem Stand der Technik bzw. einen Joystick nach einer Ausführung der Erfindung.
Nähere Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Draufsicht eines Joysticks 1 nach einer Ausführung der Erfindung. Der Joystick 1 umfasst einen Handgriff 2, der an einem beweglichen Teil 3 angebracht und an einem im Wesentlichen stationären Teil 4 schwenkbar montiert ist. Ein Betreiber muss somit durch Bewegung des Handgriffs 2 Schwenkbewegungen des beweglichen Teils 3 relativ zum im Wesentlichen stationären Teil 4 ausführen. Dies wird weiter unten beschrieben.
Vier Magneten (nicht sichtbar) sind am beweglichen Teil 3 montiert und vier Halleffektsensoren (nicht sichtbar) sind am im Wesentlichen stationären Teil 4 montiert. Jeder Halleffektsensor ist dabei imstande magnetischen Fluss zu bestimmen, der von einem der Magneten erzeugt wird. Dies wird auch weiter unten näher beschrieben
2 ist eine Querschnittansicht des Joysticks 1 der 1 entlang der Linie A-A gezeigt in 1. Aus 2 geht klar hervor, dass der Handgriff 2 in einer im Wesentlichen Aufwärtsrichtung aus dem beweglichen Teil 3 hervorsteht. Der bewegliche Teil 3 ist mit einem unteren Joch 5 versehen, das sich unter einem oberen Teil 6 des im Wesentlichen stationären Teils 4 erstreckt. Der bewegliche Teil 3 ist zur Schwenkung um eine Drehlinie 7 vorgesehen. Eine ähnliche Drehlinie (nicht sichtbar) ist im Wesentlichen senkrecht zur Drehlinie 7 angeordnet. Dadurch kann der bewegliche Teil 3 in zwei Richtung relativ zum im Wesentlichen stationären Teil 4 schwenken.
An Magnethaltern 8 des beweglichen Teils 3 sind vier Magneten 9 angeordnet, von denen zwei in 2 sichtbar sind. Die Magneten 9 haben eine gekrümmte Form, die unten unter Hinweis auf 6 weiter beschrieben wird.
Am im Wesentlichen stationären Teil 4 sind vier Halleffektsensoren 10 angebracht. Die Halleffektsensoren 10 sind so angebracht, dass jeder Halleffektsensor 10 einem Magneten 9 gegenüberliegt, so dass jeder Halleffektsensor den von einem der Magneten 9 erzeugten magnetischen Fluss bestimmen kann. Außerdem können die Halleffektsensoren 10 eine Ausgabe als Rückmeldung auf einen bestimmten magnetischen Fluss erzeugen. Da der von einem Magneten erzeugte magnetische Fluss als Funktion der Position relativ zum Magneten variiert, gibt die von den Halleffektsensoren 10 erzeugte Ausgabe die Winkelposition des beweglichen Teils 3 relativ zum im Wesentlichen stationären Teil 4 im Verhältnis zu beiden Drehachsen 7 an.
Unter dem im Wesentlichen stationären Teil 4 ist eine Schaltungskarte (PCB) 11 angebracht. Diese wird zum Aufnehmen der von jedem der Halleffektsensoren 10 erzeugten Ausgabe angewandt.
3 ist eine Seitenansicht des Joysticks 1 der 1 und 2. Der bewegliche Teil 3 des Joysticks 1 der 3 ist um 18° um die Drehachse 7 geneigt. Der bewegliche Teil 3 ist von einem Betreiber, der den Handgriff 2 aktiviert, in diese Position bewegt worden. Es ist deutlich, dass die Magneten 9 dabei eine Winkelbewegung relativ zu den Halleffektsensoren 10 ausführt.
4 ist eine Perspektivansicht eines gewöhnlichen Stabmagneten 12 zur Verwendung in einem Joystick 1 nach dem Stand der Technik. 4 zeigt die Bahn 13, der der Halleffektsensor 10 relativ zum Magneten 12 während relativer Winkelbewegungen zwischen einem beweglichen Teil und einem im Wesentlichen stationären Teil des Joysticks folgt. Es ist deutlich, dass sich die Form des Stabmagneten 12, insbesondere seine äußere Kontur, wesentlich von der Bahn 13 unterscheidet.
5 ist ein Konturplot der Komponente außerhalb der Ebene des vom Magneten 12 der 4 erzeugten Magnetfeldes, in der von der Bahn 13 definierten Ebene. Die Bahn 13 des Halleffektsensors ist auch angezeigt. In dem Konturplot stellt jede Linie ein gegebenes Niveau der Feldstärke des Magnetfeldes dar. Die Niveaus sind gleichmäßig verteilt in Bezug auf magnetische Feldstärke, d. h. die Variation der magnetischen Feldstärke zwischen benachbarten Linien ist die gleiche im gesamten Plot. Entsprechend geben dicht aneinander liegende Linien schnelle Variationen der Feldstärke an, wogegen Linien mit etwas größeren Abständen zu einander ein langsamer variierendes Feld angeben.
5 zeigt deutlich, dass die Konturlinien, wenn man der Bahn 13 des Halleffektsensors folgt, so gekreuzt sind, dass die Variation der Feldstärke eine nichtlineare Funktion der zurückgelegten Strecke ist. Insbesondere variiert die Feldstärke sehr langsam in der Nähe einer neutralen Position 14 des Joysticks. Entsprechend wird eine von dem Halleffektsensor als Rückmeldung auf einen bestimmten magnetischen Fluss erzeugte Ausgabe in Bezug auf die zurückgelegte Strecke nichtlinear variieren. Dadurch entstehen die oben beschriebenen Nachteile.
6 ist eine Perspektivansicht eines Magneten 9 zur Verwendung in einem Joystick nach einer Ausführung der Erfindung. Eine äußere Kontur des Magneten 9, z. B. die obere oder die untere Oberfläche des Magneten 9, ist gekrümmt. Die von einem Halleffektsensor zurückgelegte Bahn 13 ist auch gezeigt. Es geht deutlich aus 6 hervor, dass die Krümmung der oberen/unteren Seite im Wesentlichen der Bahn 13 folgt.
7 ist ein Konturplot der Komponente außerhalb der Ebene des vom Magneten 9 der 6 erzeugten Magnetfeldes, in der von der Bahn 13 definierten Ebene. Es geht deutlich aus 7 hervor, dass, wenn man einer Bahn 13 des Halleffektsensors folgt, die mit der unteren Oberfläche des Magneten 9 zusammenfällt, die Konturlinien so gekreuzt werden, dass die Variation der Feldstärke eine im Wesentlichen lineare Funktion der zurückgelegten Strecke ist, auch nahe der neutralen Position 14. Entsprechend wird eine von dem Halleffektsensor als Rückmeldung auf einen bestimmten magnetischen Fluss erzeugte Ausgabe in Bezug auf die zurückgelegte Strecke im Wesentlichen linear variieren. Wie oben erwähnt, ist dies sehr vorteilhaft.
8 zeigt einen Vergleich zwischen dem Feldstärkenplot an einem Sensor als eine Funktion des Winkels für einen Joystick nach dem Stand der Technik, z. B. mit Magneten von der in 4 gezeigten Art, und einem Joystick nach einer Ausführung der Erfindung, z. B. mit Magneten von der in 6 gezeigten Art. Die durchgezogene Linie zeigt den Joystick nach der Erfindung, und die gestrichelte Linie zeigt den Joystick nach dem Stand der Technik. Es geht deutlich aus dem Plot hervor, dass die Variation in der Feldstärke als Rückmeldung auf Neigungswinkel für den Joystick nach der Erfindung sehr viel linearer ist als für den Joystick nach dem Stand der Technik.

Claims

Joystick (1) mit: – einem im Wesentlichen stationären Teil (4), – einem beweglichen Teil (3), der von einem Betreiber betätigt werden kann, und – einer Sensoreinrichtung zur Bestimmung einer Position des beweglichen Teils (3) im Verhältnis zum im Wesentlichen stationären Teil (4), wobei die Sensoreinrichtung eine Magnetanordnung, die einen oder mehrere Magnete (9) aufweist und ein vorgegebenes Magnetfeld definiert, und einen magnetischen Detektor zur Bestimmung eines magnetischen Flusses und zur Erzeugung einer entsprechenden Ausgabe aufweist, wobei entweder die Magnetanordnung oder der magnetische Detektor am im Wesentlichen stationären Teil (4) angebracht ist, und der jeweils andere davon am beweglichen Teil (3) angebracht ist, in dem der Magnet/die Magneten (9) der Magnetanordnung so geformt ist/sind, dass eine äußere Kontur des/der Magnet(en) (9) während einer Betätigung des beweglichen Teils (3) im Wesentlichen einer relativen Winkelbewegung zwischen dem/den Magneten (9) und dem magnetischen Detektor folgt.
Joystick (1) nach Anspruch 1, in dem die Magnetanordnung mindestens einen Magneten (9) aufweist, der eine Längsachse definiert, wobei der Magnet/die Magneten (9) entlang der Längsachse eine gekrümmte Form hat/haben, und wobei diese gekrümmte Form der relativen Winkelbewegung zwischen dem Magnet/den Magneten (9) und dem magnetischen Detektor während einer Aktivierung des beweglichen Teils (3) entspricht.
Joystick (1) nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Magnetanordnung vier Magneten (9) aufweist, die je eine Längsachse definieren, wobei die Magneten (9) so angeordnet sind, dass sie ein Quadrat oder ein Viereck bilden.
Joystick (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der magnetische Detektor mindestens einen Halleffektsensor (10) ist oder aufweist.
Joystick (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Teil (3) am im Wesentlichen stationären Teil (4) so angebracht ist, dass der bewegliche Teil (3) relativ zum im Wesentlichen stationären Teil (4) um einen Drehpunkt (7) drehbeweglich ist.
Arbeitsfahrzeug mit einem Joystick (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.