DE102015113440A1 - Control lever for an input device for controlling an actuator, input device and method for operating an input device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Bedienhebel (100, 200, 300, 400) für ein Eingabegerät zur Steuerung eines Aktuators, der einen Griff mit einem oberen Greifbereich (103, 303) und einem unteren Greifbereich (104, 304) aufweist. Der Bedienhebel (100, 200, 300, 400) ist derart ausgebildet, dass eine auf den oberen Greifbereich (103, 303) aufgebrachte obere Betätigungskraft und eine auf den unteren Greifbereich (104, 304) aufgebrachte untere Betätigungskraft unabhängig voneinander erfasst werden können. Ferner betrifft die Erfindung ein Eingabegerät mit einem Bedienhebel (100, 200, 300, 400) sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Eingabegerätes, wobei bei der Durchführung des Verfahrens in einem ersten Schritt eine auf den oberen Greifbereich (103, 303) aufgebrachte obere Betätigungskraft und eine auf den unteren Greifbereich (104, 304) aufgebrachte untere Betätigungskraft erfasst werden und in einem weiteren Schritt in Abhängigkeit der erfassten Betätigungskräfte ein Steuersignal zur Ansteuerung eines mit dem Eingabegerät koppelbaren Aktuators erzeugt wird.The invention relates to operating levers (100, 200, 300, 400) for an input device for controlling an actuator, which has a handle with an upper gripping area (103, 303) and a lower gripping area (104, 304). The operating lever (100, 200, 300, 400) is configured such that an upper actuating force applied to the upper gripping area (103, 303) and a lower actuating force applied to the lower gripping area (104, 304) can be detected independently of each other. Furthermore, the invention relates to an input device with an operating lever (100, 200, 300, 400) and a method for operating an input device, wherein in carrying out the method in a first step on the upper gripping area (103, 303) applied upper actuating force and a lower actuating force applied to the lower gripping area (104, 304) is detected, and in a further step a control signal for controlling an actuator which can be coupled to the input device is generated as a function of the detected actuating forces.
Description
Die Erfindung betrifft einen Bedienhebel für ein Eingabegerät zur Steuerung eines Aktuators, insbesondere für einen Joystick, wobei der Bedienhebel einen Griff mit einem oberen Greifbereich und einem unteren Greifbereich aufweist.The invention relates to an operating lever for an input device for controlling an actuator, in particular for a joystick, wherein the operating lever has a handle with an upper gripping area and a lower gripping area.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Eingabegerät zur Steuerung eines Aktuators, insbesondere zur Steuerung eines Aktuators eines Fahrzeugs, wobei das Eingabegerät eine Eingabegeräte-Basis und als Bedienelement wenigstens einen mit der Eingabegeräte-Basis gekoppelten Bedienhebel aufweist.Furthermore, the invention relates to an input device for controlling an actuator, in particular for controlling an actuator of a vehicle, wherein the input device has an input device base and as an operating element at least one coupled to the input devices base operating lever.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Eingabegerätes zur Steuerung eines Aktuators, wobei das Eingabegerät einen Bedienhebel aufweist, der einen Griff mit einem oberen Greifbereich und einem unteren Greifbereich aufweist, wobei wenigstens eine von einem Bediener in einer ersten Betätigungsrichtung auf den oberen Greifbereich aufgebrachte obere Betätigungskraft und wenigstens eine in der ersten Betätigungsrichtung auf den unteren Greifbereich aufgebrachte untere Betätigungskraft unabhängig voneinander erfasst werden können, insbesondere zum Betrieb eines vorbeschriebenen Eingabegerätes.Furthermore, the invention relates to a method for operating an input device for controlling an actuator, wherein the input device comprises an operating lever having a handle with an upper gripping area and a lower gripping area, wherein at least one of an operator in a first operating direction applied to the upper gripping area upper actuating force and at least one applied in the first operating direction on the lower gripping area lower actuating force can be detected independently, in particular for the operation of a prescribed input device.
Gattungsgemäße Eingabegräte, insbesondere in Form von Joysticks, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, beispielsweise aus der
Die aus dem Stand der Technik bekannten Eingabegeräte erfordern in der Regel bereits bei der stationären Verwendung für eine präzise Steuerung eines mit dem Eingabegerät gekoppelten Aktuators viel Übung bzw. gute, feinmotorische Fähigkeiten, da bei vielen dieser Eingabegeräte schon kleinste Betätigungsbewegungen zu starken Signalschwankungen im Steuersignal zur Ansteuerung des Aktuators führen und somit zu deutlich spürbaren Aktuator-Reaktionen. Werden derartige Eingabegeräte in einer bewegten Umgebung eingesetzt, sind die feinmotorischen Fähigkeiten, die für eine präzise Steuerung eines mit dem Eingabegerät gekoppelten Aktuators erforderlich sind, noch höher, um aufgrund der bewegten Umgebung durch auftretende Beschleunigungseffekte unerwünscht erzeugte Bedieneingaben zu vermeiden bzw. ausgleichen zu können.The input devices known from the prior art usually require a lot of practice or good, fine motor skills already in stationary use for precise control of an actuator coupled to the input device, since in many of these input devices even the slightest actuation movements lead to strong signal fluctuations in the control signal Activation of the actuator lead and thus to clearly noticeable actuator reactions. When such input devices are used in a moving environment, the fine motor skills required for precise control of an actuator coupled to the input device are even higher to avoid or compensate for undesired operator inputs due to the agitated environment due to acceleration effects.
Vor allem für den Einsatz in Behindertenfahrzeugen, in denen üblicherweise derartige Bedienhebel zur Steuerung des Fahrzeugs bzw. zur Steuerung von Fahrzeugkomponenten eingesetzt werden, wie beispielsweise zur Steuerung des Lenksystems, stellt dies eine große Herausforderung dar, da gerade körperlich behinderte Menschen häufig aufgrund ihrer Behinderung nicht oder nicht mehr in erforderlichem Maße über die zur Bedienung eines derartigen Bedienhebels erforderlichen guten feinmotorischen Fähigkeiten verfügen, jedoch aufgrund ihrer Behinderung einen derartigen Bedienhebel benötigen, da sie andere Bedienelemente aufgrund ihrer Behinderung in der Regel nicht bedienen können.Especially for use in disabled vehicles, in which usually such control lever for controlling the vehicle or for controlling vehicle components are used, such as to control the steering system, this poses a major challenge, since just physically disabled people often due to their disability or no longer have the required to operate such a control lever good fine motor skills, but due to their disability need such a control lever, as they can not operate other controls due to their disability in the rule.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen alternativen Bedienhebel, insbesondere einen verbesserten Bedienhebel bereitzustellen, mit welchem eine einfache, aber dennoch präzise Steuerung eines Aktuators möglich ist und der sich insbesondere für den Einsatz in Behindertenfahrzeugen eignet, sowie ferner die Bereitstellung eines alternativen, insbesondere eines verbesserten Eingabegerätes und eines alternativen, insbesondere verbesserten Verfahrens zum Betrieb eines vorbeschriebenen Eingabegerätes.An object of the present invention is therefore to provide an alternative control lever, in particular an improved control lever, with which a simple, yet precise control of an actuator is possible and which is particularly suitable for use in disabled vehicles, and also the provision of an alternative, in particular an improved input device and an alternative, in particular improved method for operating a prescribed input device.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen erfindungsgemäßen Bedienhebel mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch ein erfindungsgemäßes Eingabegerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by an operating lever according to the invention with the features of
Ein erfindungsgemäßer Bedienhebel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienhebel derart ausgebildet ist, dass wenigstens eine von einem Bediener in einer ersten Betätigungsrichtung auf den oberen Greifbereich aufgebrachte obere Betätigungskraft und wenigstens eine, vorzugsweise ebenfalls in der ersten Betätigungsrichtung, auf den unteren Greifbereich aufgebrachte untere Betätigungskraft unabhängig voneinander erfasst werden können.An operating lever according to the invention is characterized in that the operating lever is designed in such a way that at least one upper operating force applied by the operator in a first actuating direction to the upper gripping area and at least one lower actuating force applied to the lower gripping area preferably also in the first actuating direction can be detected by each other.
Durch die Unterteilung des Bedienhebels, insbesondere des Griffs, in einen oberen Greifbereich und einen unteren Greifbereich und die unabhängige Erfassung einer auf den oberen Greifbereich aufgebrachten Betätigungskraft und einer auf den unteren Greifbereich aufgebrachten Betätigungskraft, welche beide zur Ermittlung eines Steuersignals zur Ansteuerung eines Aktuators herangezogen werden können, können mit einer deutlich erhöhten Erkennungsqualität unerwünschte Bedieneingaben, welche durch Störungen von außen verursacht werden, von tatsächlichen Bedieneingaben mit kleinen Amplituden unterschieden werden. Infolgedessen ist es nicht mehr erforderlich, um unerwünschte Bedieneingaben zu vermeiden, kleine Bedieneingabewerte herauszufiltern, was zu einer unpräzisen Steuerung führt. Somit kann mit einem erfindungsgemäßen Bedienhebel eine deutlich verbesserte Steuerqualität erreicht werden, insbesondere eine deutlich größere Präzision, ohne dass ein Bediener seine feinmotorischen Fähigkeiten besonders weiterentwickeln muss.By dividing the operating lever, in particular of the handle, into an upper gripping area and a lower gripping area and independently detecting an actuating force applied to the upper gripping area and an actuating force applied to the lower gripping area, both of which are used to determine a control signal for driving an actuator can, with a significantly increased recognition quality unwanted operator inputs, which are caused by external interference, can be distinguished from actual operating inputs with small amplitudes. As a result, it is no longer necessary to avoid unwanted operator input, to filter out small operator input values, resulting in imprecise ones Control leads. Thus, with a control lever according to the invention a significantly improved control quality can be achieved, in particular a much greater precision, without an operator having to further develop his fine motor skills.
Durch die deutlich verbesserte Qualität der Erkennung von unerwünschten Bedieneingaben eignet sich ein erfindungsgemäßer Bedienhebel insbesondere für den Einsatz in Behindertenfahrzeugen, da es gerade bei körperlich behinderten Menschen aufgrund deren oftmals verringerten Muskeltonus häufig durch Störungen von außen zu unerwünschten Bedieneingaben kommt.Due to the significantly improved quality of detection of unwanted operator inputs, an inventive control lever is particularly suitable for use in vehicles for the disabled, since it is often due to disturbances from the outside to undesirable operator inputs especially in physically disabled people due to their often reduced muscle tone.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels ist der Bedienhebel nicht nur dazu ausgebildet, die Betätigungskräfte in einer ersten Betätigungsrichtung zu erfassen, sondern vorzugsweise derart, dass zusätzlich eine von einem Bediener in einer zweiten und/oder weiteren Betätigungsrichtung auf den oberen Greifbereich aufgebrachte zweite und/oder weitere obere Betätigungskraft und eine in der zweiten und/oder weiteren Betätigungsrichtung auf den unteren Greifbereich aufgebrachte zweite untere und/oder weitere untere Betätigungskraft erfasst werden können.In an advantageous embodiment of an operating lever according to the invention the operating lever is not only designed to detect the actuating forces in a first actuating direction, but preferably such that additionally applied by an operator in a second and / or further actuating direction on the upper gripping area second and / or or further upper actuating force and a second lower and / or further lower actuating force applied to the lower gripping area in the second and / or further actuating direction can be detected.
D. h. mit anderen Worten, dass mit einem erfindungsgemäßen Bedienhebel bevorzugt nicht nur eine obere Betätigungskraft in einer ersten Betätigungsrichtung und eine untere Betätigungskraft in dieser Betätigungsrichtung erfasst werden kann, sondern vorzugsweise noch in wenigstens einer zweiten und/oder einer weiteren Betätigungsrichtung.Ie. in other words, preferably not only an upper actuating force in a first actuating direction and a lower actuating force in this actuating direction can be detected with an operating lever according to the invention, but preferably also in at least one second and / or one further actuating direction.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels weist der Bedienhebel einen Schaft zur Kopplung mit einer Eingabegeräte-Basis eines Eingabegerätes auf, wobei vorzugsweise der Griff des Bedienhebels über den Schaft des Bedienhebels gestülpt ist, insbesondere derart, dass der Schaft ein unteres Ende des Bedienhebels bildet und der Griff ein oberes Ende, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand des Bedienhebels. Dabei ist der Griff vorzugsweise indirekt über wenigstens ein Zwischenelement, also über wenigstens ein weiteres Bauteil, mit dem Schaft gekoppelt.In a further advantageous embodiment of an operating lever according to the invention, the operating lever has a shaft for coupling to an input device base of an input device, wherein preferably the handle of the operating lever is slipped over the shaft of the operating lever, in particular such that the shaft forms a lower end of the operating lever and the handle an upper end, based on a functional use state of the operating lever. In this case, the handle is preferably indirectly coupled to the shaft via at least one intermediate element, that is to say via at least one further component.
Der Bedienhebel kann dabei, je nach Ausgestaltung entweder mit seinem unteren Ende, insbesondere mit dem unteren Ende des Schaftes, fest mit einer Eingabegeräte-Basis verbunden werden, oder mit wenigstens einem Freiheitsgrad, vorzugsweise zur Steuerung wenigstens einer weiteren Funktion, bewegbar gegenüber der Eingabegeräte-Basis gelagert werden. D. h. mit anderen Worten, dass es für die erfindungsgemäße Funktion eines erfindungsgemäßen Bedienhebels nicht wie bei vielen anderen aus dem Stand der Technik bekannten Bedienhebeln bzw. Eingabegeräten zwingend erforderlich ist, dass der Bedienhebel mittels einer Kugelkalotte oder dergleichen relativ gegenüber der Eingabegeräte-Basis bewegbar gelagert ist. Selbstverständlich ist dies möglich und in vielen Fällen auch äußerst vorteilhaft, denn dadurch können auf einfache Art und Weise mit einem einzigen, erfindungsgemäßen Bedienhebel weitere, zusätzliche Funktionen gesteuert werden.Depending on the embodiment, the operating lever can either be connected firmly to an input device base with its lower end, in particular with the lower end of the shaft, or with at least one degree of freedom, preferably for controlling at least one further function, movable relative to the input devices. Base be stored. Ie. In other words, it is not absolutely necessary for the inventive function of an operating lever according to the invention, as is the case with many other operating levers or input devices known from the prior art, that the operating lever is movably mounted relative to the input device base by means of a spherical cap or the like. Of course, this is possible and in many cases also extremely advantageous because it can be controlled in a simple manner with a single, inventive control lever further, additional functions.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels sind der obere Greifbereich des Griffs und der untere Greifbereich des Griffs zumindest innerhalb gewisser Grenzen unabhängig voneinander relativ gegenüber dem Schaft bewegbar, vorzugsweise in wenigstens einer ersten Betätigungsrichtung, insbesondere zusätzlich in einer zweiten und/oder weiteren Betätigungsrichtung.In a further advantageous embodiment of an operating lever according to the invention, the upper gripping area of the handle and the lower gripping area of the handle are independently movable relative to the shaft, at least within certain limits, preferably in at least one first actuating direction, in particular additionally in a second and / or further actuating direction.
Vorzugsweise verläuft die erste Betätigungsrichtung und/oder die zweite Betätigungsrichtung dabei orthogonal zu einer Längsachse des Bedienhebels, wobei vorzugsweise die erste Betätigungsrichtung bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand eines erfindungsgemäßen Bedienhebels in einem Fahrzeug in x-Richtung verläuft, d. h. in Fahrzeuglängsrichtung, und die zweite Betätigungsrichtung in y-Richtung, d. h. in Fahrzeugquerrichtung.Preferably, the first actuating direction and / or the second actuating direction is orthogonal to a longitudinal axis of the operating lever, wherein preferably the first actuating direction relative to a functional installation state of an operating lever according to the invention in a vehicle in the x-direction, d. H. in the vehicle longitudinal direction, and the second actuating direction in the y direction, d. H. in vehicle transverse direction.
Besonders bevorzugt spannt dabei die erste Betätigungsrichtung mit der Längsachse des Bedienhebels eine erste Betätigungsbewegungsebene auf und die zweite Betätigungsrichtung mit der Längsachse des Bedienhebels eine zweite Betätigungsbewegungsebene, in welcher der obere Greifbereich und/oder der untere Greifbereich jeweils bewegbar sind.In this case, the first actuating direction with the longitudinal axis of the operating lever particularly preferably tensions a first actuating movement plane and the second actuating direction with the longitudinal axis of the operating lever a second actuating movement plane in which the upper gripping region and / or the lower gripping region are respectively movable.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels ist ferner eine weitere Betätigungsrichtung vorgesehen, wobei zur Betätigung in der weiteren Betätigungsrichtung der Bedienhebel insbesondere um seine Längsachse, d. h. bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand eines erfindungsgemäßen Bedienhebels in einem Fahrzeug um die z-Achse, rotiert werden kann.In a particularly advantageous embodiment of an operating lever according to the invention, a further actuation direction is further provided, wherein for actuation in the further actuating direction of the operating lever in particular about its longitudinal axis, d. H. based on a functional installation state of an operating lever according to the invention in a vehicle about the z-axis, can be rotated.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels sind der obere Greifbereich und der untere Greifbereich innerhalb gewisser Grenzen jeweils um einen Fixpunkt bewegbar, insbesondere um einen Fixpunkt schwenkbar und/oder drehbar, wobei vorzugsweise der obere Greifbereich um einen oberen Fixpunkt bewegt werden kann und der untere Greifbereich um einen unteren Fixpunkt.In a further advantageous embodiment of an operating lever according to the invention the upper gripping area and the lower gripping area are within certain limits each movable about a fixed point, in particular pivotable about a fixed point and / or rotatable, wherein preferably the upper gripping area can be moved to an upper fixed point and the lower Gripping area around a lower fixed point.
Bevorzugt sind der obere Greifbereich und der untere Greifbereich dabei jeweils wenigstens in der ersten und/oder der zweiten Betätigungsrichtung um den zugehörigen Fixpunkt schwenkbar, vorzugsweise wenigstens in der ersten Betätigungsbewegungsebene und/oder der zweiten Betätigungsbewegungsebene. Besonders bevorzugt ist der Bedienhebel jedoch derart ausgebildet, dass der obere Greifbereich und/oder der untere Greifbereich jeweils in allen Raumrichtungen um den zugehörigen Fixpunkt schwenkbar sind. In this case, the upper gripping area and the lower gripping area are preferably pivotable about the associated fixed point, at least in the first and / or second actuating direction, preferably at least in the first actuating movement plane and / or the second actuating movement plane. However, the operating lever is particularly preferably designed such that the upper gripping area and / or the lower gripping area are pivotable in each of the spatial directions around the associated fixed point.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels weisen der obere Greifbereich und der untere Greifbereich jeweils einen oberen Endbereich und einen unteren Endbereich auf, wobei der Fixpunkt des unteren Greifbereichs vorzugsweise im oberen Endbereich des unteren Greifbereichs liegt und der Fixpunkt des oberen Greifbereichs vorzugsweise im unteren Endbereich des oberen Greifbereichs. Besonders bevorzugt liegen der Fixpunkt des oberen Greifbereichs, d. h. der obere Fixpunkt, und der Fixpunkt des unteren Greifbereichs, d. h. der untere Fixpunkt, dabei in Längsrichtung des Bedienhebels jeweils etwa in der Mitte des Griffs.In a further advantageous embodiment of an operating lever according to the invention, the upper gripping region and the lower gripping region each have an upper end region and a lower end region, wherein the fixed point of the lower gripping region is preferably in the upper end region of the lower gripping region and the fixed point of the upper gripping region preferably in the lower end region of the upper gripping area. Particularly preferred are the fixed point of the upper gripping area, d. H. the upper fixed point, and the fixed point of the lower gripping area, d. H. the lower fixed point, while in the longitudinal direction of the operating lever in each case approximately in the middle of the handle.
Selbstverständlich können der obere Fixpunkt und der untere Fixpunkt auch zusammenfallen, so dass der obere Greifbereich und der untere Greifbereich jeweils um denselben Fixpunkt bewegt werden können.Of course, the upper fixed point and the lower fixed point can also coincide, so that the upper gripping area and the lower gripping area can each be moved around the same fixed point.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels, insbesondere wenn der Griff indirekt über wenigstens ein Zwischenelement mit dem Schaft gekoppelt ist, ist der untere Greifbereich des Griffs über eine untere Greifhülse und ein unteres Verbindungselement mit dem Schaft gekoppelt ist und der obere Greifbereich des Griffs über eine obere Greifhülse und ein oberes Verbindungselement.In a further advantageous embodiment of an operating lever according to the invention, in particular when the handle is indirectly coupled to the shaft via at least one intermediate element, the lower gripping area of the handle is coupled to the shaft via a lower gripping sleeve and a lower connecting element and the upper gripping area of the handle is over an upper gripping sleeve and an upper connecting element.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels weist der Bedienhebel wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer auf den oberen Greifbereich aufgebrachten oberen Betätigungskraft und einer auf den unteren Greifbereich aufgebrachten unteren Betätigungskraft auf.In a further advantageous embodiment of an operating lever according to the invention, the operating lever has at least one sensor device for detecting an upper actuating force applied to the upper gripping area and a lower actuating force applied to the lower gripping area.
Vorzugsweise ist zur Erfassung wenigstens einer oberen Betätigungskraft in wenigstens einer Betätigungsrichtung wenigstens eine magnetsensitive Sensoreinrichtung mit wenigstens einem, im oberen Greifbereich angeordneten Hall-Magneten und einem Hall-Sensor vorgesehen und/oder zur Erfassung wenigstens einer unteren Betätigungskraft in dieser Betätigungsrichtung wenigstens eine magnetsensitive Sensoreinrichtung mit wenigstens einem im unteren Greifbereich angeordneten Hall-Magneten und einem Hall-Sensor, wobei vorzugsweise wenigstens ein Hall-Magnet durch einen Permanentmagneten gebildet ist, vorzugsweise sowohl der im unteren Greifbereich angeordnete Hall-Magnet als auch der im oberen Greifbereich angeordnete Hall-Magnet.At least one magnet-sensitive sensor device with at least one Hall magnet arranged in the upper gripping area and a Hall sensor is preferably provided for detecting at least one upper actuating force in at least one actuating direction and / or at least one magnet-sensitive sensor device for detecting at least one lower actuating force in this actuating direction at least one arranged in the lower gripping area Hall magnet and a Hall sensor, wherein preferably at least one Hall magnet is formed by a permanent magnet, preferably both arranged in the lower gripping area Hall magnet and arranged in the upper gripping area Hall magnet.
Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dabei jeweils zur Erfassung der Betätigungskräfte in einer ersten und/oder einer zweiten Betätigungsrichtung im oberen Greifbereich und/oder im unteren Greifbereich vorgesehen, und insbesondere als 3D-Hall-Sensoreinrichtung ausgebildet, wobei vorzugsweise jeweils der Hall-Sensor ortsfest gegenüber dem Schaft angeordnet ist und der Hall-Magnet vorzugsweise jeweils an dem gegenüber dem Schaft bewegbaren Greifbereich angeordnet ist.In particular, the sensor device is provided in each case for detecting the actuating forces in a first and / or a second actuating direction in the upper gripping area and / or in the lower gripping area, and in particular as a 3D Hall sensor device, wherein preferably each of the Hall sensor is stationary relative to the Shaft is arranged and the Hall magnet is preferably arranged in each case on the movable relative to the shaft gripping region.
Zur Erfassung einer Betätigungskraft in einer weiteren Betätigungsrichtung, insbesondere zur Erfassung einer auf den Bedienhebel aufgebrachten Rotationsbewegung bzw. eines auf den Bedienhebel aufgebrachten Torsionsmomentes, ist vorzugsweise jeweils wenigstens eine weitere magnetsensitive Sensoreinrichtung vorgesehen, insbesondere jeweils ein im oberen Greifbereich und/oder im unteren Greifbereich angeordneter Hall-Sensor sowie ein Hall-Magnet zum Erfassen eines auf den oberen und/oder den unteren Greifbereich aufgebrachten Torsionsmomentes, wobei die Sensoreinrichtung vorzugsweise jeweils eine senkrecht zu der Sensorebenen wenigstens einer anderen Sensoreinrichtung orientierte Sensorebene aufweist.For detecting an actuating force in a further actuation direction, in particular for detecting a rotational movement applied to the operating lever or a torsional moment applied to the operating lever, preferably at least one further magnetically sensitive sensor device is provided, in each case one arranged in the upper gripping area and / or in the lower gripping area Hall sensor and a Hall magnet for detecting an applied to the upper and / or the lower gripping area torsional moment, the sensor device preferably each having a perpendicular to the sensor levels of at least one other sensor device oriented sensor plane.
In einer alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bedienhebels ist zur Erfassung wenigstens einer oberen Betätigungskraft und/oder wenigstens einer unteren Betätigungskraft in wenigstens einer Betätigungsrichtung ein Dehnmessstreifen vorgesehen, insbesondere mehrere Dehnmessstreifen. Sind mehrere Dehnmessstreifen vorgesehen, sind diese vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet, dass aufgebrachte Betätigungskräfte in wenigstens zwei Betätigungsrichtungen erfasst werden können, insbesondere in einer ersten Betätigungsrichtung und/oder in einer zweiten Betätigungsrichtung. Zur Erfassung von Betätigungskräften in einer ersten Betätigungsrichtung und einer zweiten, um 90° versetzt zu dieser verlaufenden Betätigungsrichtung, sind bevorzugt im oberen Greifbereich und/oder im unteren Greifbereich jeweils wenigstens zwei Dehnmessstreifen um 90° versetzt zueinander angeordnet.In an alternative embodiment of an operating lever according to the invention, a strain gauge is provided for detecting at least one upper actuating force and / or at least one lower actuating force in at least one actuating direction, in particular a plurality of strain gauges. If a plurality of strain gauges are provided, these are preferably arranged and configured such that applied actuating forces can be detected in at least two actuating directions, in particular in a first actuating direction and / or in a second actuating direction. In order to detect actuation forces in a first actuation direction and a second actuation direction offset by 90 ° relative thereto, at least two strain gauges are preferably offset by 90 ° relative to one another in the upper gripping region and / or in the lower gripping region.
Ein erfindungsgemäßes Eingabegerät ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen erfindungsgemäßen Bedienhebel aufweist.An input device according to the invention is characterized in that it has an operating lever according to the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Eingabegerätes weist das Eingabegerät eine Steuerungseinrichtung auf, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens in Abhängigkeit von einer, in einer ersten Betätigungsrichtung auf den oberen Greifbereich aufgebrachten und erfassten, oberen Betätigungskraft und von einer, vorzugsweise ebenfalls in der ersten Betätigungsrichtung, auf den unteren Greifbereich aufgebrachten und erfassten, unteren Betätigungskraft ein Steuersignal zur Ansteuerung eines mit dem Eingabegerät koppelbaren Aktuators zu erzeugen.In an advantageous embodiment of an input device, the input device has a Control device, wherein the control device is designed, at least in dependence on a, applied in a first operating direction on the upper gripping area and detected, upper actuating force and one, preferably also in the first operating direction, applied to the lower gripping area and detected, lower Actuating force to generate a control signal for driving an engageable with the input device actuator.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, insbesondere zusätzlich, auch in Abhängigkeit einer in wenigstens einer zweiten und/oder weiteren Betätigungsrichtung auf den oberen Greifbereich aufgebrachten und erfassten oberen Betätigungskraft und einer in der zweiten und/oder weiteren Betätigungsrichtung auf den unteren Greifbereich aufgebrachten und erfassten, unteren Betätigungskraft ein Steuersignal zur Ansteuerung eines mit dem Eingabegerät koppelbaren Aktuators zu erzeugen.Preferably, the control device is designed, in particular in addition, also in dependence of an applied in at least a second and / or further actuation direction on the upper gripping area and detected upper actuating force and applied in the second and / or further actuation direction to the lower gripping area and detected, lower actuation force to generate a control signal for driving an engageable with the input device actuator.
Dabei ist die Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, das Steuersignal in Abhängigkeit einer Differenz aus der erfassten, oberen Betätigungskraft einer Betätigungsrichtung und der unteren, in dieser Betätigungsrichtung erfassten Betätigungskraft zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit einer Differenz aus dem Betrag der erfassten oberen Betätigungskraft und dem Betrag der erfassten unteren Betätigungskraft.In this case, the control device is preferably designed to generate the control signal as a function of a difference between the detected upper actuating force of an actuating direction and the lower actuating force detected in this actuating direction, in particular as a function of a difference between the magnitude of the detected upper actuating force and the amount of detected lower actuation force.
Vorzugsweise ist das Eingabegerät in der Weise ausgebildet, dass das Steuersignal in Abhängigkeit von der erfassten, oberen Betätigungskraft und der unteren, in dieser Betätigungsrichtung erfassten Betätigungskraft sowie in Abhängigkeit wenigstens einer äußeren Kraft erzeugt wird, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer, infolge einer auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigung erzeugten Kraft, beispielsweise in Abhängigkeit von einer durch die Erdbeschleunigung erzeugten Kraft und/oder in Abhängigkeit von einer durch auftretende Quer- und/oder Längsbeschleunigungen erzeugte Kraft.Preferably, the input device is configured in such a way that the control signal is generated in dependence on the detected upper actuating force and the lower actuating force detected in this actuating direction as well as in dependence on at least one external force, preferably in dependence on one, as a result of the vehicle Acting acceleration generated force, for example, depending on a force generated by the acceleration of gravity and / or in response to a generated by transverse and / or longitudinal accelerations force.
Dadurch kann der Einfluss von beispielsweise durch die Fahrbahnneigung oder Seitenwind oder dergleichen entstehenden äußeren Kräfte kompensiert werden und eine verbesserte Steuerungsgenauigkeit mit dem Eingabegerät erreicht werden. Insbesondere bei körperlich behinderten Menschen, die über eine unzureichende Muskelspannung bzw. Muskelkoordination verfügen, um die wirkenden äußeren Kräfte eigenständig muskulär auszugleichen, kann auf diese Weise die mit dem Eingabegerät erreichbare Steuerungsgenauigkeit verbessert werden.Thereby, the influence of, for example, the road inclination or crosswind or the like resulting external forces can be compensated and improved control accuracy can be achieved with the input device. In particular, in physically disabled people who have insufficient muscle tension or muscle coordination to independently compensate for the external forces acting muscular, can be improved in this way, the achievable with the input device control accuracy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Eingabegerätes ist der Bedienhebel mit seinem unteren Ende an einer, in der Eingabegeräte-Basis in allen drei Raumrichtungen zumindest innerhalb gewisser Grenzen rotierbar gelagerten Kugelkalotte angebunden, d. h. insbesondere mittels einer Kugelkalotte gelagert. Wie vorstehend bereits erläutert, ist es auf diese Weise möglich, dem Bedienhebel auf einfache Art und Weise weitere Steuerfunktionen zuzuordnen, wobei vorzugsweise jedem Freiheitsgrad des Bedienhebels eine Funktion zugeordnet ist.In a further advantageous embodiment of an input device according to the invention the operating lever is connected with its lower end to a, in the input devices base in all three spatial directions rotatably mounted at least within certain limits spherical cap, d. H. stored in particular by means of a spherical cap. As already explained above, it is possible in this way to assign the control lever in a simple manner further control functions, preferably each degree of freedom of the operating lever is assigned a function.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Eingabegerätes weist das Eingabegerät eine Bediengabel mit einem Gabelschaft und wenigstens zwei Bedien-Zinken auf, wobei vorzugsweise wenigstens ein Bedien-Zinken einen erfindungsgemäßen Bedienhebel aufweist, oder aus einem erfindungsgemäßen Bedienhebel gebildet ist, insbesondere sämtliche Bedien-Zinken. Der Gabelschaft der Bediengabel kann dabei entweder fest mit der Eingabegeräte-Basis gekoppelt sein oder aber bewegbar gegenüber dieser gelagert sein, beispielsweise mittels einer Kugelkalotte rotierbar und schwenkbar in allen Raumrichtungen.In a further advantageous embodiment of an input device according to the invention, the input device has an operating fork with a steerer tube and at least two operating prongs, preferably at least one operating prongs having an operating lever according to the invention, or is formed from an operating lever according to the invention, in particular all operating prongs. The fork shank of the control fork can either be fixedly coupled to the input device base or movably mounted with respect thereto, for example by means of a spherical cap rotatable and pivotable in all spatial directions.
D. h. mit anderen Worten, dass ein erfindungsgemäßes Eingabegerät nicht nur einen Bedienhebel aufweisen kann, sondern auch zwei oder mehr Bedienhebel aufweisen kann, wobei die Bedienhebel dabei sowohl jeweils separat an der Eingabegeräte-Basis angebunden sein können, oder auch über einen Gabelschaft einer Bediengabel oder dergleichen.Ie. In other words, an inventive input device can not only have an operating lever, but also may have two or more control levers, wherein the operating lever can be connected both separately to the input device base, or via a steerer of a control fork or the like.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Eingabegerätes weist das Eingabegerät wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer Betätigungsbewegung wenigstens eines Bedienhebels gegenüber der Eingabegeräte-Basis auf, insbesondere wenn wenigstens einer möglichen Betätigungsbewegung des Bedienhebels gegenüber der Eingabegeräte-Basis eine Steuerfunktion zugeordnet ist.In a further advantageous embodiment of an input device according to the invention, the input device has at least one further sensor device for detecting at least one actuating movement of at least one operating lever relative to the input device base, in particular if at least one possible actuating movement of the operating lever relative to the input device base is assigned a control function.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine in einer Betätigungsrichtung auf den oberen Greifbereich aufgebrachte obere Betätigungskraft und eine, vorzugsweise ebenfalls in dieser Betätigungsrichtung, auf den unteren Greifbereich aufgebrachte untere Betätigungskraft erfasst werden und in einem weiteren Schritt in Abhängigkeit von der erfassten oberen Betätigungskraft und der erfassten unteren Betätigungskraft ein Steuersignal zur Ansteuerung eines mit dem Eingabegerät koppelbaren Aktuators erzeugt wird.A method according to the invention is characterized in that, in a first step, an upper actuating force applied to the upper gripping area in an actuating direction and a lower actuating force, preferably likewise applied in this actuating direction, to the lower gripping area are detected and in a further step as a function of detected upper actuation force and the detected lower actuation force, a control signal for driving an engageable with the input device actuator is generated.
In einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Ermittlung des Steuersignals die erfasste obere Betätigungskraft und/oder die erfasste untere Betätigungskraft, insbesondere die obere Betätigungskraft und die untere Betätigungskraft der gleichen Betätigungsrichtung, mittels wenigstens eines Gewichtungsfaktors gewichtet, wobei vorzugsweise sowohl der oberen Betätigungskraft als auch der unteren Betätigungskraft jeweils wenigstens ein Gewichtungsfaktor zugeordnet ist.In an advantageous embodiment of a method according to the invention, the detected upper actuating force and / or the detected lower actuating force, for determining the control signal, in particular the upper actuating force and the lower actuating force of the same actuating direction, weighted by means of at least one weighting factor, wherein preferably both the upper actuating force and the lower actuating force is assigned at least one weighting factor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wenn die aufgebrachte obere Betätigungskraft durch ein Verschwenken des oberen Greifbereichs um den oberen Fixpunkt erzeugt worden ist und die aufgebrachte untere Betätigungskraft durch ein Verschwenken des unteren Greifbereichs um den unteren Fixpunkt, das Steuersignal vorzugsweise wenigstens in Abhängigkeit einer Differenz, insbesondere einer vektoriellen Differenz, aus der oberen Betätigungskraft und der unteren Betätigungskraft ermittelt. Dabei bewirkt das ermittelte Steuersignal vorzugsweise eine zum Ergebnis der Differenz, insbesondere zur vektoriellen Differenz, proportionale Aktuatorbewegung, insbesondere in Richtung des Differenzvektors.In a further advantageous embodiment of a method according to the invention, when the applied upper actuating force has been generated by pivoting the upper gripping area about the upper fixed point and the applied lower actuating force by pivoting the lower gripping area to the lower fixed point, the control signal is preferably at least in dependence a difference, in particular a vectorial difference, determined from the upper actuating force and the lower actuating force. In this case, the determined control signal preferably causes a proportional to the result of the difference, in particular the vectorial difference, actuator movement, in particular in the direction of the difference vector.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit dem Steuersignal, welches wenigstens in Abhängigkeit der Differenz aus der aufgebrachten oberen Betätigungskraft und der aufgebrachten unteren Betätigungskraft, insbesondere in Abhängigkeit der vektoriellen Differenz, die aktuelle Position des Aktuators gehalten, wenn der Betrag der oberen Betätigungskraft und/oder der mit einem zugehörigen Gewichtungsfaktor multiplizierte Betrag der oberen Betätigungskraft einen vordefinierten, ersten Schwellwert nicht überschreitet und der Betrag der unteren Betätigungskraft und/oder der mit einem zugehörigen Gewichtungsfaktor multiplizierte Betrag der unteren Betätigungskraft einen vordefinierten, zweiten Schwellwert nicht überschreitet. D. h. mit anderen Worten, dass vorzugsweise erst, wenn die auf den oberen Greifbereich aufgebrachte, obere Betätigungskraft und die auf den unteren Greifbereich aufgebrachte untere Betätigungskraft jeweils einen vordefinierten Schwellwert überschreiten, wird ein Steuersignal erzeugt, welches eine Aktuatorbewegung bewirkt. Unterschreiten die obere Betätigungskraft und die untere Betätigungskraft und/oder deren Beträge und/oder deren gewichtete Beträge jeweils die zugehörigen, vordefinierten Schwellwerte, wird ein Steuersignal erzeugt, mit welchem die aktuelle Position des Aktuators gehalten werden kann.In a further advantageous embodiment of a method according to the invention, the current position of the actuator is maintained with the control signal which, at least as a function of the difference between the applied upper actuation force and the applied lower actuation force, in particular as a function of the vectorial difference, if the amount of the upper actuation force and / or the amount of upper actuation force multiplied by an associated weighting factor does not exceed a predefined, first threshold value and the magnitude of the lower actuation force and / or the amount of lower actuation force multiplied by an associated weighting factor does not exceed a predefined, second threshold value. Ie. in other words, preferably only when the upper actuating force applied to the upper gripping area and the lower actuating force applied to the lower gripping area exceed a predefined threshold value in each case is a control signal is generated which causes an actuator movement. If the upper actuating force and the lower actuating force and / or their magnitude and / or their weighted amounts fall below the respective predefined threshold values, a control signal is generated with which the current position of the actuator can be maintained.
Die Ermittlung des Steuersignals auf diese Weise hat sich insbesondere für die Steuerung eines Fahrzeugs, vor allem bei der Steuerung des Fahrzeugs mittels eines erfindungsgemäßen Eingabegerätes, als vorteilhaft erwiesen.The determination of the control signal in this way has proved to be advantageous in particular for the control of a vehicle, in particular in the control of the vehicle by means of an input device according to the invention.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wenn eine aufgebrachte obere Betätigungskraft durch eine Rotationsbewegung des oberen Greifbereichs um seine Längsachse und den oberen Fixpunkt erzeugt worden ist und eine aufgebrachte untere Betätigungskraft durch eine Rotationsbewegung des unteren Greifbereichs um seine Längsachse und den unteren Fixpunkt, das Steuersignal wenigstens in Abhängigkeit der Summe der aufgebrachten oberen Betätigungskraft und der unteren Betätigungskraft ermittelt wird, insbesondere in Abhängigkeit der Summe aus dem auf den oberen Greifbereich aufgebrachten Rotationsmoment und dem auf den unteren Greifbereich aufgebrachten Rotationsmoment.In a further advantageous embodiment of a method according to the invention, when an applied upper actuating force has been generated by a rotational movement of the upper gripping area about its longitudinal axis and the upper fixed point and an applied lower actuating force by a rotational movement of the lower gripping area about its longitudinal axis and the lower fixed point, the control signal is determined at least as a function of the sum of the applied upper actuating force and the lower actuating force, in particular as a function of the sum of the rotational moment applied to the upper gripping area and the rotational torque applied to the lower gripping area.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit dem Steuersignal, das in Abhängigkeit der Summe der aufgebrachten Betätigungskräfte ermittelt wird, insbesondere aus der Summe aus dem auf den oberen Greifbereich aufgebrachten Rotationsmomentes und dem auf den unteren Greifbereich aufgebrachten Rotationsmomentes, die aktuelle Position des Aktuators gehalten, wenn der Betrag und/oder der gewichtete Betrag des auf den oberen Greifbereich aufgebrachten Rotationsmomentes einen vordefinierten, dritten Schwellwert nicht überschreitet und der Betrag und/oder der gewichtete Betrag des auf den unteren Greifbereich aufgebrachten Rotationsmomentes einen vordefinierten, vierten Schwellwert nicht überschreitet. D. h. mit anderen Worten, dass vorzugsweise erst, wenn das auf den oberen Greifbereich aufgebrachte, obere Rotationsmoment und das auf den unteren Greifbereich aufgebrachte untere Rotationsmoment jeweils einen vordefinierten Schwellwert überschreiten und/oder deren Beträge und/oder deren gewichtete Beträge, ein Steuersignal erzeugt wird, welches eine Aktuatorbewegung bewirkt. Unterschreiten die obere Betätigungskraft und die untere Betätigungskraft und/oder deren Beträge und/oder deren gewichtete Beträge jeweils die zugehörigen, vordefinierten Schwellwerte, wird ein Steuersignal erzeugt, mit welchem die aktuelle Position des Aktuators gehalten wird.In a further advantageous embodiment of a method according to the invention, the current position of the actuator is determined by the control signal, which is determined as a function of the sum of the applied actuating forces, in particular from the sum of the rotational moment applied to the upper gripping area and the rotational moment applied to the lower gripping area held when the amount and / or the weighted amount applied to the upper gripping area rotational moment does not exceed a predefined, third threshold and the amount and / or the weighted amount of applied to the lower gripping area rotational moment does not exceed a predefined, fourth threshold. Ie. In other words, preferably only when the upper rotational moment applied to the upper gripping area and the lower rotational torque applied to the lower gripping area exceed a predefined threshold value and / or the amounts thereof and / or their weighted amounts, a control signal is generated causes an actuator movement. If the upper actuation force and the lower actuation force and / or their magnitude and / or their weighted values respectively fall below the associated, predefined threshold values, a control signal with which the current position of the actuator is held is generated.
Ein besonderes gutes Steuerungsverhalten, insbesondere ein besonders einfaches und damit angenehmes und für einen Bediener wenig anstrengendes Steuerverhalten, insbesondere ein angenehmes Lenkverhalten eines Fahrzeugs mit einer einfachen, sehr guten, leicht adaptierbaren Fahrzeugbeherrschung, ergibt sich, wenn das mittels eines vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte Steuersignal als Eingabewert zur Ermittlung einer Sollwertkurve verwendet wird, wie sie in der
Die einzelnen, in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können dabei jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird. Selbstverständlich können die lediglich im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Bedienhebel beschriebenen Merkmale dabei im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen auch bei einem erfindungsgemäßen Eingabegerät oder einem erfindungsgemäßen Verfahren verwirklicht sein und umgekehrt. The individual features disclosed in the claims, the description and / or in the drawings can be realized individually or in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention and represent advantageous and inherently protectable embodiments for the here Protection is claimed. Of course, the features described only in connection with an operating lever according to the invention can be realized in the context of technically possible embodiments even in an input device according to the invention or a method according to the invention and vice versa.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt ist. Es zeigen:In the following the invention will be further explained with reference to several preferred embodiments, the invention being illustrated schematically in the accompanying drawing. Show it:
Tab. 1a eine Zustandstabelle zur Visualisierung eines bevorzugten, resultierenden, zur Steuerung eines Aktuators in einem Fahrzeug erfindungsgemäß, in Abhängigkeit von den auf den oberen Greifbereich und den unteren Greifbereich durch Verschwenken aufgebrachten Betätigungskräften ermittelten Steuersignals,1a shows a state table for visualizing a preferred, resulting control of an actuator in a vehicle according to the invention, in dependence on the control signals detected by pivoting on the upper gripping area and the lower gripping area by pivoting,
Tab. 1b eine Zustandstabelle zur Visualisierung eines bevorzugten, resultierenden, zur Steuerung eines Aktuators in einem Fahrzeug erfindungsgemäß, in Abhängigkeit von den auf den oberen Greifbereich und den unteren Greifbereich durch eine Rotationsbewegung aufgebrachten Betätigungskräften ermittelten Steuersignals,1 b shows a state table for visualizing a preferred, resulting control of an actuator in a vehicle according to the invention, as a function of the control signal determined by actuating forces applied to the upper gripping area and the lower gripping area by a rotational movement,
Tab. 2a eine Zustandstabelle zur Visualisierung eines vorteilhaften, resultierenden, zur Steuerung eines Aktuators in einem Fahrzeug erfindungsgemäß, in Abhängigkeit von den auf den oberen Greifbereich und den unteren Greifbereich durch Verschwenken aufgebrachten Betätigungskräften ermittelten Steuersignals, undTab. 2a shows a state table for visualizing an advantageous, resulting control of an actuator in a vehicle according to the invention, in dependence on the applied to the upper gripping area and the lower gripping area by pivoting actuating forces detected control signal, and
Tab. 2b eine Zustandstabelle zur Visualisierung eines vorteilhaften, resultierenden, zur Steuerung eines Aktuators in einem Fahrzeug erfindungsgemäß, in Abhängigkeit von den auf den oberen Greifbereich und den unteren Greifbereich durch eine Rotationsbewegung aufgebrachten Betätigungskräften ermittelten Steuersignals.Tab. 2b shows a state table for visualizing an advantageous, resulting, for controlling an actuator in a vehicle according to the invention, as a function of the applied to the upper gripping area and the lower gripping area by a rotational movement actuating forces detected control signal.
Die
Das untere Ende
Dabei weist der Griff
Die obere Greifhülse
Neben dem Griff
Durch einen in der Mitte des Bedienhebels
Im Gegensatz zum Griff
Das obere Verbindungselement
Der Schnittpunkt der Längsachse der oberen Hebelstange
Durch das Aufbringen einer Betätigungskraft auf den Griff
Zur separaten und unabhängigen Erfassung einer auf den unteren Greifbereich
Wird nun beispielsweise auf den oberen Greifbereich
Durch die konstruktive Ausgestaltung des Bedienhebels
Aufgrund des bis auf den Griff
Anhand von
Anhand der
Anhand der
Des Weiteren sind anhand der
Die
Die
Dieser Bedienhebel
Zur Verbindung mit einem Schaft
Zur Kopplung mit einer außerhalb vom Schaft
Die vier kreuzartigen Arme des unteren Verbindungselementes
In diesem Fall erfolgt die Erfassung der Betätigungskraft jeweils über die dreifach redundant angeordneten Dehnmesstreifen
Mit den vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Bedienhebeln
Dadurch kann eine besonders gute Auflösung einer Bedieneingabe erreicht werden, da insbesondere eine differentielle Auswertung der aufgebrachten Betätigungskräfte möglich ist. Insbesondere können eine auf den oberen Greifbereich aufgebrachte Betätigungskraft und eine auf den unteren Greifbereich aufgebrachte Betätigungskraft separat und unabhängig voneinander erfasst werden und jeweils in Abhängigkeit der oberen und der unteren erfassten Betätigungskraft ein Steuersignal ermittelt werden.As a result, a particularly good resolution of an operating input can be achieved, since in particular a differential evaluation of the applied actuating forces is possible. In particular, an actuating force applied to the upper gripping area and an actuating force applied to the lower gripping area can be detected separately and independently of one another, and a control signal can be determined depending on the upper and lower detected actuating force.
Wie im Zusammenhang mit
Das Eingabegerät
Die Erzeugung des Steuersignals erfolgt dabei mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dazu in einem ersten Schritt die auf den oberen Greifbereich
Die auf den oberen Greifbereich
Vorzugsweise wird dabei ein Steuersignal SF-Aktuator erzeugt, mit dem eine der zugehörigen Betätigungsrichtung zugeordnete Aktuatorbewegung bewirkt werden kann, vorzugsweise proportional zur Differenz, insbesondere in Richtung des Differenzvektors, siehe Tab. 1a. Vorzugsweise gilt für das Steuersignal SF-Aktuator dabei SFAktuator = k1(Foben → – Funten →) oder SFAktuator = k1Foben → – k2Funten →.Preferably, a control signal S F -actuator is generated with which an actuator movement associated with the associated actuation direction can be effected, preferably in proportion to the difference, in particular in the direction of the difference vector, see Tab. 1a. For the control signal S F actuator, it is preferable for S F actuator = k 1 (Foben → functions →) or S F actuator = k 1 Foben → -k 2 functions →.
Während, wenn die obere Betätigungskraft F-oben und die untere Betätigungskraft F-unten durch ein aufgebrachtes Torsions- bzw. Rotationsmoment M-oben bzw. M-unten erzeugt worden sind, zur Ermittlung des Steuersignals SM-Aktuator wenigstens eine Summe aus der aufgebrachten oberen Betätigungskraft F-oben und der aufgebrachten unteren Betätigungskraft F-unten gebildet wird, vorzugsweise eine vektorielle Summe, insbesondere eine Summe, aus der gewichteten, oberen Betätigungskraft F-oben und/oder der gewichteten, unteren Betätigungskraft F-unten.While, when the upper actuating force F-up and the lower actuating force F-down have been generated by an applied torsional or rotational moment M-up and M-bottom, for determining the control signal S M actuator at least a sum of the applied upper actuating force F-top and the applied lower actuating force F-bottom is formed, preferably a vector sum, in particular a sum of the weighted upper actuating force F-up and / or the weighted lower actuating force F-down.
Vorzugsweise wird dabei ein Steuersignal SM-Aktuator erzeugt, mit dem eine der zugehörigen Betätigungsrichtung zugeordnete Aktuatorbewegung bewirkt werden kann, vorzugsweise proportional zur Summe, insbesondere in Richtung des Summenvektors, siehe Tab. 1a. Vorzugsweise gilt für das Steuersignal SM-Aktuator dabei SMAktuator = k(Moben → + Munten →) oder SMAktuator = k2Moben → + k3Munten →.In this case, a control signal S M -actuator is preferably generated, with which an actuator movement assigned to the associated actuation direction can be effected, preferably in proportion to the sum, in particular in the direction of the sum vector, see Tab. 1a. For the control signal S M -actuator, S M actuator = k (Moben → + Munten →) or S M actuator = k 2 Moben → + k 3 Munten →.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn das Steuersignal in diesem Fall aus der Summe der aufgebrachten Rotationsmomente M-oben und M-unten bzw. aus den gewichteten, aufgebrachten Rotationsmomenten M-oben und M-unten ermittelt wird, d. h., wenn gilt: SMAktuator = k(Moben → + Munten →) oder SMAktuator = k2Moben → + k3Munten →, siehe Tab. 1b.However, it has proved to be particularly advantageous if the control signal in this case is determined from the sum of the applied rotational moments M-top and M-bottom or from the weighted, applied rotational moments M-top and M-bottom, ie, if applicable : S M Actuator = k (Moben → + Munten →) or S M Actuator = k 2 Moben → + k 3 Munten →, see Tab. 1b.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedoch nur ein, eine Aktuatorbewegung bewirkendes Steuersignal SF-Aktuator bzw. SM-Aktuator erzeugt, wenn sowohl die aufgebrachte obere Betätigungskraft F-oben bzw. das aufgebrachte Rotationsmoment M-oben als auch die untere Betätigungskraft F-unten bzw. das aufgebrachte untere Rotationsmoment (M-unten) jeweils und/oder jeweils deren Beträge und/oder jeweils deren gewichtete Beträge, einen zugehörigen, vordefinierten Schwellwert X, Y, X', Y' überschreiten.In a particularly preferred embodiment of a method according to the invention, however, only one, an actuator movement causing control signal S F -actuator or S M actuator is generated when both the applied upper actuating force F-up and the applied rotational moment M-top and the lower Operating force F-bottom and the applied lower rotational moment (M-bottom) each and / or their respective amounts and / or their respective weighted amounts, an associated predefined threshold X, Y, X ', Y' exceed.
Vorzugsweise können dabei die jeweils aufgebrachten und erfassten Betätigungskräfte F-oben und F-unten bzw. die aufgebrachten und erfassten Rotationsmomente M-oben und M-unten, jeweils mittels eines Gewichtungsfaktors gewichtet werden, wodurch eine besonders präzise Steuerung eines mit dem Eingabegerät
Tab. 1a zeigt jeweils anhand der Pfeile symbolisch, inwiefern in Abhängigkeit von den aufgebrachten, durch ein Verschwenken erzeugten Betätigungskräften F-oben und F-unten ein Steuersignal SF-Aktuator erzeugt wird, und symbolisch, inwiefern das Steuersignal SF-Aktuator eine Aktuatorbewegung bewirkt, insbesondere in welcher Richtung und in welcher Größenordnung. Aufgrund der Erzeugung des Steuersignals SF-Aktuator in Abhängigkeit von der aus der oberen Betätigungskraft F-oben und der unteren Betätigungskraft F-unten gebildeten Differenz ergeben sich dabei für das Steuersignal SF-Aktuator die in Spalte 3 beispielhaft dargestellten, 16 Zustände.Tab. 1 a shows in each case by means of the arrows symbolically to what extent a control signal S F -actuator is generated as a function of the applied actuating forces F-up and F-down generated by pivoting, and symbolically in what way the control signal S F -actuator effects an actuator movement causes, in particular in which direction and in which order of magnitude. Owing to the generation of the control signal S F -actuator as a function of the difference formed from the upper actuating force F-up and the lower actuating force F-down, the 16 states shown in
Im Fall 1, in welchem die beiden aufgebrachten Betätigungskräfte F-oben und F-unten in gleicher Richtung und gleicher Größenordnung aufgebracht sind ergibt die Differenz ein Nullsignal, d. h. der Aktuator wird in seiner Position gehalten.In
Im Fall 2, bei einer doppelt so großen, aufgebrachten unteren Betätigungskraft F-unten gegenüber der oberen Betätigungskraft F-oben wird entsprechend ein Steuersignal erzeugt, dass zu einer Aktuatorbewegung entgegen der Richtung der aufgebrachten oberen Betätigungskraft F-oben in Richtung der aufgebrachten unteren Betätigungskraft F-unten führt entsprechend der Größe der oberen Betätigungskraft F-oben.In
Fall 3 führt zu einem Steuersignal SF-Aktuator, welches eine Aktuatorbewegung in Richtung der oberen Betätigungskraft F-oben bewirkt, jedoch entsprechend einer doppelten oberen Betätigungskraft F-oben.
Fall 4 führt zu einem Steuersignal SF-Aktuator, welches eine Aktuatorbewegung entsprechend der dreifachen Größe der oberen Betätigungskraft F-oben bewirkt, obwohl die untere Betätigungskraft F-unten mit doppelter Größenordnung gegenüber der oberen Betätigungskraft F-oben aufgebracht ist.
Die übrigen Fälle ergeben sich entsprechend durch die vektorielle Differenzbildung aus oberer Betätigungskraft F-oben und unterer Betätigungskraft F-unten.The remaining cases arise in accordance with the vectorial difference formation from upper actuating force F-up and lower actuating force F-down.
Tab. 1b zeigt entsprechend das mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens resultierende, erzeugte Steuersignal SM-Aktuator, wenn die Betätigungskräfte in Folge einer Rotationsbewegung auf das Eingabegerät
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich zur Differenz- bzw. Summenbildung zusätzlich noch überprüft bzw. ausgewertet, ob jeweils beide Betätigungskräfte, d. h. die obere Betätigungskraft F-oben und die untere Betätigungskraft F-unten bzw. das auf den oberen Greifbereich
Überschreitet keiner der Betätigungskräfte den zugehörigen vordefinierten Schwellwert X, X', Y, Y' oder nur eine der beiden Betätigungskräfte, z. B. nur die obere Betätigungskraft F-oben, wird der Aktuator vorzugsweise in seiner Position gehalten, was die Tab. 2a und 2b symbolisch darstellen sollen, wobei jeweils aus den erfassten Betätigungskräften F-oben und F-unten bzw. M-oben und M-unten, ein Steuersignal ermittelt wird, welches ein Halten des Aktuators in seiner Position bewirkt, d. h. das keine Aktuatorbewegung verursacht.If none of the actuation forces exceeds the associated predefined threshold value X, X ', Y, Y' or only one of the two actuation forces, z. B. only the upper actuating force F-up, the actuator is preferably held in position, which should represent the Tab. 2a and 2b symbolically, in each case from the detected operating forces F-top and F-bottom or M-top and M -unten, a control signal is detected, which causes a hold of the actuator in its position, d. H. which does not cause any actuator movement.
Die vorbeschriebene Ermittlung eines Steuersignals zur Ansteuerung eines Aktuators ist insbesondere zur Steuerung von Aktuatoren in Fahrzeugen geeignet. In anderen Anwendungsfällen kann es vorteilhafter sein, wenn die Betätigungskräfte F-oben und F-unten bzw. die durch ein aufgebrachtes Rotationsmoment M-oben bzw. M-unten erzeugten Betätigungskräfte genau umgekehrt ausgewertet werden, d. h. wenn durch Verschwenken aufgebrachte Betätigungskräfte addiert werden und durch eine Rotationsbewegung erzeugte Betätigungskräfte subtrahiert werden.The above-described determination of a control signal for driving an actuator is particularly suitable for controlling actuators in vehicles. In other applications, it may be more advantageous if the actuating forces F-up and F-down or the actuating forces generated by an applied rotational moment M-up or M-down are evaluated in exactly the opposite way, ie. H. when applied by pivoting actuation forces are added and subtracting actuation forces generated by a rotational movement.
Das zur Ansteuerung des Aktuators aus den aufgebrachten Betätigungskräften erzeugte Signal SF-Aktuator bzw. SM-Aktuator dient in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Eingabewert x zur Ermittlung eines Sollwerts anhand einer wenigstens von einem Eingabewert x abhängigen Sollwertfunktion ASoll = f(x) zur Ansteuerung eines Aktuators, wobei in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung aus dem erzeugten Signal SM-Aktuator bzw. SF-Aktuator eine entsprechende Sollwertkurve ermittelt wird.The signal S F -actuator or S M -actuator generated for actuating the actuator from the applied actuating forces is used in an especially advantageous embodiment of an inventive method as an input value x for determining a setpoint based on a setpoint function A setpoint = f dependent on at least one input value x (x) for driving an actuator, wherein in a particularly advantageous embodiment of the generated signal S M -actuator or S F -actuator a corresponding setpoint curve is determined.
Ein besonderes gutes Steuerungsverhalten, insbesondere ein besonders einfaches und damit angenehmes und für einen Bediener wenig anstrengendes Steuerverhalten, insbesondere ein angenehmes Lenkverhalten eines Fahrzeugs mit einer einfachen, sehr guten, leicht adaptierbaren Fahrzeugbeherrschung, ergibt sich, wenn das erzeugte Steuersignal SM-Aktuator bzw. SF-Aktuator als Eingabewert x zur Ermittlung einer Sollwertkurve ASoll verwendet wird, wie sie in der vorgenannten
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, wird, wenn das Eingabegerät
Der Bedienhebel
Zur Erfassung der Relativbewegung des erfindungsgemäßen Bedienhebels
Die Bediengabel
Die beiden an den Bedien-Zinken
Das Prinzip zur Erfassung der aufgebrachten Betätigungskräfte ist das gleiche, wobei der obere Greifbereich
Durch die Ermittlung des Steuersignals in Abhängigkeit von der oberen Betätigungskraft und der unteren Betätigungskraft kann eine besonders einfache und intuitive Bedienung erreicht werden, insbesondere auf einfache Art und Weise eine hochpräzise Steuerung eines Aktuators ermöglicht werden. Insbesondere kann mit einem erfindungsgemäßen Bedienhebel ein Eingabegerät bereitgestellt werden, mit welchem durch ungewollte Bedieneingaben ausgelöste Aktuatorbewegungen besonders effizient verhindert werden können.By determining the control signal as a function of the upper actuating force and the lower actuating force, a particularly simple and intuitive operation can be achieved, in particular in a simple manner, a high-precision control of an actuator can be made possible. In particular, an input device can be provided with an operating lever according to the invention, with which actuator movements triggered by unwanted operating inputs can be prevented particularly efficiently.
Werden zusätzlich noch weitere Komponenten implementiert, wie beispielsweise 3D-Beschleunigungssensoren, Gyrometer, Positionserfassungssensoren zur Positionserfassung des Bedienhebels, Signalfilter oder dergleichen, kann eine noch ruhigere Steuerung eines Aktuators erreicht werden, wodurch der Bediener deutlich entlastet werden kann und auch über längere Zeiträume ein präzises, für den Bediener wenig anstrengendes Steuern eines Aktuators ermöglicht wird, insbesondere das präzise Führen eines Fahrzeugs über längere Zeit.If additional components are additionally implemented, such as 3D acceleration sensors, gyroscopes, position detection sensors for position detection of the control lever, signal filters or the like, an even quieter control of an actuator can be achieved, which can significantly relieve the operator and also for a longer period of time precise, for the operator little exhaustive control of an actuator is made possible, in particular the precise guidance of a vehicle over a long time.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Schutzansprüche zu verlassen.Of course, a variety of modifications, in particular of structural modifications, to the illustrated embodiment possible without departing from the content of the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10, 20, 30, 4010, 20, 30, 40
- Erfindungsgemäßes EingabegerätInventive input device
- 11, 21, 3111, 21, 31
- Eingabegeräte-BasisInput Devices base
- 3232
- Sensoreinrichtungsensor device
- 3333
- Sensoreinrichtungsensor device
- 3434
- Kugelkalottespherical cap
- 3535
- Bediengabelcontrol fork
- 3636
- Bedien-ZinkenOperating tines
- 3737
- Gabelschaftsteerer
- 100, 200, 300, 400100, 200, 300, 400
- erfindungsgemäßer Bedienhebelinventive control lever
- 101, 301101, 301
- Schaftshaft
- 102, 402102, 402
- GriffHandle
- 103, 303103, 303
- oberer Greifbereichupper gripping area
- 104, 304104, 304
- unterer Greifbereichlower gripping area
- 105, 405105, 405
- elastisches Verbindungselementelastic connecting element
- 106106
- unteres Ende des Bedienhebelslower end of the control lever
- 107107
- oberes Ende des Bedienhebelsupper end of the control lever
- 108, 308108, 308
- untere Greifhülselower gripping sleeve
- 109, 309109, 309
- obere Greifhülseupper gripping sleeve
- 110110
- unteres Verbindungselementlower connecting element
- 111111
- oberes VerbindungselementUpper connecting element
- 112112
- oberer Federtellerupper spring plate
- 113113
- unterer Federtellerlower spring plate
- 114114
- obere Hebelstangeupper lever rod
- 115115
- untere Hebelstangelower lever rod
- 116116
- obere Sensorplatteupper sensor plate
- 117117
- untere Sensorplattelower sensor plate
- 118, 218118, 218
- unterer Hall-Sensorlower Hall sensor
- 119, 219119, 219
- oberer Hall-Sensorupper Hall sensor
- 120, 220120, 220
- unterer Hall-Magnetlower Hall magnet
- 121, 221121, 221
- oberer Hall-Magnetupper Hall magnet
- 122122
- Schraubescrew
- 123123
- obere Spannscheibeupper clamping disc
- 124124
- untere Spannscheibelower clamping washer
- 125125
- Distanzringspacer
- 127127
- untere Sensoreinrichtunglower sensor device
- 128128
- obere Sensoreinrichtungupper sensor device
- 227227
- weitere untere Sensoreinrichtungfurther lower sensor device
- 228228
- weitere obere Sensoreinrichtunganother upper sensor device
- 326326
- Mittleres VerbindungselementMiddle connecting element
- 327a, 327b327a, 327b
- Dehnmessstreifen obenStrain gauge above
- 328a, 328b328a, 328b
- Dehnmessstreifen untenStrain gauges below
- 329329
- I-ProfilabschnittI-profile section
- 403403
- obere Gabelupper fork
- 404404
- untere Gabellower fork
- F-obenF-up
- obere Betätigungskraftupper actuating force
- F-untenF-bottom
- untere Betätigungskraftlower actuation force
- FP-oFP-o
- oberer Fixpunktupper fixed point
- FP-uFP-u
- unterer Fixpunktlower fixed point
- M-obenM-up
- auf den oberen Greifbereich aufgebrachtes TorsionsmomentTorsional torque applied to the upper gripping area
- M-untenM Down
- auf den unteren Greifbereich aufgebrachtes TorsionsmomentTorsional torque applied to the lower gripping area
- SF-AktuatorS F actuator
- Steuersignalcontrol signal
- SM-AktuatorS M actuator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 03/088204 A1 [0004] WO 03/088204 A1 [0004]
- CA 2293991 A1 [0004] CA 2293991 A1 [0004]
- US 2004/0008181 A1 [0004] US 2004/0008181 A1 [0004]
- DE 102015005124 [0047, 0047, 0141] DE 102015005124 [0047, 0047, 0141]
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015113440.3A DE102015113440A1 (en) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | Control lever for an input device for controlling an actuator, input device and method for operating an input device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015113440.3A DE102015113440A1 (en) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | Control lever for an input device for controlling an actuator, input device and method for operating an input device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015113440A1 true DE102015113440A1 (en) | 2017-02-16 |
Family
ID=57908100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102015113440.3A Withdrawn DE102015113440A1 (en) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | Control lever for an input device for controlling an actuator, input device and method for operating an input device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015113440A1 (en) |
Citations (4)
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2015
- 2015-08-14 DE DE102015113440.3A patent/DE102015113440A1/en not_active Withdrawn
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