DE112005000580T5 - Steuerknüppelvorrichtung mit elektrischen Verriegelungsrastungen - Google Patents

Steuerknüppelvorrichtung mit elektrischen Verriegelungsrastungen Download PDF

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Penny & Giles Electronic Compo
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Abstract

Steuerknüppel mit einem oberen Träger und einem unteren Träger, umfassend: ein Joch, das am oberen Träger schwenkbar gelagert ist und mindestens einen Verriegelungsteil aufweist; einen am unteren Träger schwenkbar befestigten Hebel, der von einer Feder in einer oberen Position gehalten wird; einen Solenoidanker, der vom Hebel getragen wird und mit einem Solenoid in einem parallel beabstandeten Verhältnis ist; eine Nockenwalze im Eingriff mit sowohl dem Joch als auch dem Hebel, wobei der Verriegelungsteil verursacht, dass die Nockenwalze den Hebel nach unten bewegt; und einen Mikrocontroller, der die Bewegung des Jochs erfasst und das Solenoid betätigt.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/552,468, eingereicht am 12. März 2004.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Bedienpersonen von Off-Road-Maschinen und -Geräten, wie zum Beispiel Traktoren und Ladern, erwarten inzwischen von dem schweren Gerät bestimmte Funktionalitäten, insbesondere die Bedienung von Zusatzmaschinen und verschiedene Arbeitsfunktionen. Zum Beispiel steuert der Führer eines Tieflöffelbaggers bzw. -laders die Position der Schaufel durch Beeinflussen der Position eines Steuerhebels oder Steuerknüppels. Herkömmliche Steuerhebel bestehen aus einem Hydraulikventil, das eine Bedienperson manipuliert, was verschiedene Stellglieder dazu veranlasst, die Position der Schaufel zu beeinflussen. Bestimmte Positionen des Steuerhebels veranlassen dabei, dass die Maschine die Schaufel in entsprechende Positionen bringt.
  • Die Position am Ende der Bewegung des Steuerhebels wird oft auch als die Rastposition bezeichnet. Die Steuerhebel verbleibt allgemein in der Rastposition, bis die Schaufel ihre entsprechende Position erreicht hat, wobei der Steuerhebel an diesem Punkt dann in seine Ruheposition zurückkehrt. Herkömmliche Steuerhebel hatten ein integriertes Hydraulikventil, wobei die hydraulischen Strömungskräfte im Ventil die Aufgabe der Rückführens des Steuerhebels in die Ruheposition erfüllten. In letzter Zeit wiesen Steuerknüppelvorrichtungen elektronische Solenoidventile auf, um den Steuerknüppel elektromagnetisch in der Rastposition zu "verriegeln". Bei dieser Anordnung wird zum Lösen des Solenoids und zum Zurückführen des Steuerknüppels in die Ruheposition ein elektronisches Signal von einem Sensor oder einem Mikrocontroller verwendet.
  • Herkömmliche Steuerhebel und Steuerknüppel verlassen sich jedoch immer noch auf ein integriertes Hydraulikventil, um letztendlich die Position der Schaufel oder eines anderen Zusatzes eines schweren Geräts zu beeinflussen. Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steuerknüppel zu schaffen, der elektronische Sensoren und keine Hydraulikventile zum Steuern schweren Geräts verwendet.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Steuerknüppelvorrichtung hat einen oberen Träger und einen unteren Träger, mit einem Joch, das schwenkbar auf dem oberen Trägers befestigt ist, und einem Hebel, der schwenkbar an einem unteren Träger befestigt ist. Das Joch hat mindestens einen Verriegelungsteil, der mit einer Nockenwalze auf dem Hebel in Eingriff ist, um den Hebel nach unten zu bewegen. Der Hebel wird durch eine Feder normalerweise in der oberen Position gehalten. Ein Anker wird von dem Hebel getragen und ist zu einem Solenoid in einem parallel beabstandeten Verhältnis. Ein Mikrocontroller erfasst die Bewegung des Jochs und betätigt das Solenoid.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steuerknüppels.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Der Steuerknüppel 1 verwendet einen kardanartigen Mechanismus, wobei die Steuerknüppelbewegung von einem Paar Joche erzeugt und gesteuert wird, die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Bei dieser Anordnung wird eines der Joche um seine Hauptachse geschwenkt und beschreibt einen Bogen, wenn der Steuerknüppel in einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung (Y-Achse) bewegt wird, und das andere Joch wird um seine Hauptachse geschwenkt und beschreibt einen Bogen, wenn der Steuerknüppel in einer Links- oder Rechts-Bewegung (X-Achse) bewegt wird. Der Steuerknüppel ist mit elektronischen Sensoren versehen, welche die Position der Joche messen, um das entsprechende elektronische Proportionalsignal zu liefern. Ein Mikrocontroller 2 im Steuerknüppel verarbeitet dieses Signal zur Verwendung durch die Maschine, ein Ventil oder einen anderen Hauptcontroller. Der Mikrocontroller kann auch, wie unten erörtert, das Signal zur Solenoidbetätigung verarbeiten. Eine hier nicht gezeigte Hauptfeder stellt das Mittel zum Rückführen des Steuerknüppels und der Joche in eine Ruheposition bereit, welche die neutrale Position ist, in der die Joche im Wesentlichen zwischen der Vorwärts/Rückwärts- bzw. Links/Rechts-Position zentriert sind.
  • Wie in 1 gezeigt, ist ein Joch 10 mit einem Jochnockenprofil 12 ausgestattet. Eine Nockenwalze 14 läuft auf dem Jochnockenprofil, wenn der Steuerknüppel von der Ruheposition in eine Bewegungsendposition bewegt wird. Dieses Nockenprofil 12 kann entsprechend ausgelegt werden, um in Abhängigkeit von der Anwendung das gewünschte Bediengefühl zu geben. Das Jochnockenprofil 12 kann auch dazu ausgelegt werden, um der Vorwärtsbewegung (+) und der Rückwärtsbewegung (–) des Steuerknüppels ein anderes Bedienmerkmal zu verleihen.
  • Die Nockenwalze 14 wird von einem Hebel 16 getragen. Der Hebel 16 wird um den unteren Träger 18 geschwenkt und wird von einer Feder 20 gegen die Nockenwalze 14 und das Jochnockenprofil 12 gedrückt. Die Feder 20 ist vorgespannt, um die Auswirkungen der Schwerkraft und von Schwingungen zu überwinden, wodurch sichergestellt wird, dass die Nockenwalze 14 immer in Kontakt mit dem Joch 10 ist.
  • Ein Ausrichtungsmechanismus 22 ist am Hebel 16 befestigt und trägt den Anker 24. Der Ausrichtungsmechanismus 22 hält den Anker 24 und das Solenoid 26 in einem parallel beabstandeten Verhältnis zueinander, um einen korrekten Betrieb und eine richtige Kopplung zu gewährleisten. Das Polstück bzw. der Hauptkörper des Solenoids 26 ist am oberen Träger 28 des Steuerknüppels 1 befestigt. Wenn das Solenoid 26 betätigt wird, wird der Anker 24 mit dem Polstück magnetisch gekoppelt, was den Hebel daran hindert, geschwenkt zu werden. Je nach dem Nockenprofil 12 und der Position des Jochs 10 hält ein Hindern des Hebels an einer Schwenkbewegung den Steuerknüppel in der eingerasteten Position.
  • Im Betrieb manipuliert die Bedienperson den Steuerknüppel, wodurch bewirkt wird, dass eines der Joche 10 geschwenkt wird. In der Ruheposition ist das Solenoid 26 nicht betätigt. Wenn dann die Nockenwalze 14 mit dem Riegel 30 auf dem Jochnockenprofil 12 in Eingriff kommt, drückt die Nockenwalze 14 den Hebel 16 nach unten und drückt die Feder 20 zusammen. Der Mikrocontroller erfasst, dass die Position des Jochs 10 in die Nähe ihrer Rastposition kommt und betätigt das Solenoid 26. Weil der Hebel nach unten gedrückt ist, erfolgt jedoch zwischen dem Anker 24 und dem Hauptkörper des Solenoids 26 keine Koppelung. Beim fortgesetzten Manipulieren des Steuerknüppels durch die Bedienperson bewegt sich die Nockenwalze 14 über den Riegel 30 auf dem Jochnockenprofil 12 hinaus, und die Feder 20 bringt den Hebel 16 in seine obere Position zurück. Eine fortgesetzte Bewegung führt dazu, dass der Anker 24 und das Solenoid 26 sich einander nahe genug kommen, so dass die Kopplung erfolgt, wodurch der Steuerknüppel in der Rastposition verriegelt wird.
  • Nachdem die Rastposition erreicht ist, kann die Bedienperson den Steuerknüppel 1 lösen, indem sie ein Kraft ausübt, um den Steuerknüppel aus der Rastung herauszuziehen. Außerdem kann der Steuerknüppel auch elektrisch aus der Rastung entlassen werden, indem das Solenoid 26 abgeschaltet wird. Der Verlust des elektrischen Signals für das Solenoid 26 führt dann dazu, dass die magnetische Kopplung aufhört, und die hier nicht weiter gezeigte Hauptfeder des Steuerknüppels hat genügend Kraft, um den Steuerknüppel in den Ruhezustand zurück zu bringen.
  • Zusammenfassung
  • Ein Steuerknüppel hat ein Joch, das schwenkbar an einem oberen Träger befestigt ist, sowie einen Hebel, der schwenkbar an einem unteren Träger befestigt ist. Das Joch hat einen Verriegelungsteil, der mit einer Nockenwalze auf dem Hebel in Eingriff ist, um den Hebel nach unten zu drücken. Auf dem Hebel wird ein Anker getragen, der in einem beabstandeten Verhältnis zu einem Solenoid ist. Das Solenoid wird auf der Grundlage der Bewegung des Jochs betätigt.

Claims (2)

  1. Steuerknüppel mit einem oberen Träger und einem unteren Träger, umfassend: ein Joch, das am oberen Träger schwenkbar gelagert ist und mindestens einen Verriegelungsteil aufweist; einen am unteren Träger schwenkbar befestigten Hebel, der von einer Feder in einer oberen Position gehalten wird; einen Solenoidanker, der vom Hebel getragen wird und mit einem Solenoid in einem parallel beabstandeten Verhältnis ist; eine Nockenwalze im Eingriff mit sowohl dem Joch als auch dem Hebel, wobei der Verriegelungsteil verursacht, dass die Nockenwalze den Hebel nach unten bewegt; und einen Mikrocontroller, der die Bewegung des Jochs erfasst und das Solenoid betätigt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Ausrichtungsmechanismus am Anker befestigt ist.
DE112005000580T 2004-03-12 2005-03-11 Steuerknüppelvorrichtung mit elektrischen Verriegelungsrastungen Ceased DE112005000580T5 (de)

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US60/552,468 2004-03-12
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