DE1295300B - Steuergeraet mit zwei Freiheitsgraden mit einem in einem Universalgelenk gelagerten Steuerhebel - Google Patents

Steuergeraet mit zwei Freiheitsgraden mit einem in einem Universalgelenk gelagerten Steuerhebel

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DE1295300B DEA47901A DEA0047901A DE1295300B DE 1295300 B DE1295300 B DE 1295300B DE A47901 A DEA47901 A DE A47901A DE A0047901 A DEA0047901 A DE A0047901A DE 1295300 B DE1295300 B DE 1295300B
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Description

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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät mit zwei so daß die Aufgabe, eine in allen Auslenkrichtungen
Freiheitsgraden, mit einem in einem Universalgelenk des Hebels gleiche Rückstellkraft zu erzeugen, nicht
gelagerten Steuerhebel, der von einer Nullage aus gestellt und gelöst wird.
innerhalb eines begrenzten sphärischen Winkel- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinbereichs schwenkbar ist, und einer bei Ausschwen- 5 dung ist die eine Anlagefläche an einer runden Platte
kung des Hebels eine Rückstellkraft in die Nullage vorgesehen, deren kreisförmiger Rand zur Bildung
erzeugenden Federeinrichtung, bestehend aus zwei einer scharfen Kante der Anlagefläche abgeschrägt
durch Federkraft gegeneinander gedrückten ebenen ist. Die scharfe Kante wirkt beim Kippen als
Anlageflächen, von denen die eine axial verschiebbar Schneidenlagerung zur Erzielung einer exakten Kipp- und von einer kreisförmigen Kante begrenzt ist, wo- io bewegung.
bei eine von beiden Anlageflächen relativ zur Null- Bei einer baulich besonders einfachen Ausfühlage des Steuerhebels unverkippbar angeordnet und rungsform der Erfindung weist das als Kugelgelenk die andere mit dem Steuerhebel derart verbunden ausgebildete Universalgelenk an der vom Betätigungsist, daß sie eine mit der Ausschwenkung des Steuer- ende des Steuerhebels abgewandten Seite der Kugel hebeis gekoppelte Kippung um die kreisförmige 15 eine Abplattung auf, welche die kippbare Anlage-Kante gegenüber der anderen Anlagefläche ausführt. fläche bildet.
Steuergeräte dieser Art werden insbesondere dazu Im folgenden wird die Erfindung an Hand der
verwendet, um mit einer Hand zwei Freiheitsgrade Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
eines zu steuernden Gegenstandes, z.B. eines fern- Fig. 1 eine Ausführungsform des Steuergerätes lenkbaren Geschosses, einer Radarantenne oder eines 20 nach der Erfindung mit dem Steuerhebel in der NuIl-
Geschutzrohres, zu steuern. Dabei dient die mit zwei lage,
gegeneinander verkippbaren Anlageflächen ausge- F i g. 2 das Steuergerät gemäß F i g. 1 mit dem
rüstete Federeinrichtung dazu, eine Rückstellkraft in Steuerhebel in ausgeschwenkter Lage,
die Nullage zu erzeugen, die der Auslenkung nicht F i g. 3 die Federeinrichtung des Steuergerätes nach proportional ist, sondern mit einer Vorspannung be- 25 F i g. 1 und 2 im Schnitt,
haftet ist, so daß jede Auslenkung des Steuerhebels F i g. 4 eine andere Ausführungsform des Steueraus der Nullage nur unter Überwindung einer Grenz- gerätes nach der Erfindung mit dem Steuerhebel in kraft möglich ist. Nullage,
Bei einem bekannten Steuergerät dieser Art ist die F i g. 5 eine weitere Ausführungsform des Steuereine Anlagefläche eine quadratische Platte, die an 30 gerätes nach der Erfindung mit dem Steuerhebel in den vier Ecken durch Schraubenfedern belastet ist. ausgeschwenkter Lage.
Bei einer Verkippung der Platte um einen bestimm- Das in F i g. 1, 2 und 3 dargestellte Steuergerät entten Winkel ist die von den Federn erzeugte Gegen- hält einen Steuerhebel 1, der um eine zu seiner Längskraft davon abhängig, ob die Verkippung in Rieh- richtung senkrechte Welle 2 schwenkbar ist, die tung einer Quadratseite oder einer Diagonalen oder 35 ihrerseits in einem Kardanring 3 gelagert ist, der um einer dazwischen liegenden Richtung erfolgt. Die auf eine Welle 4 schwenkbar ist, die in dem Gehäuse S den Steuerhebel wirkende Rückstellkraft ist daher des Steuergeräts gelagert und sowohl zur Welle 2 als nicht in allen Auslenkungsrichtungen gleich, so daß auch zur vertikalen Nullage des Steuerhebels senkman bei der Bedienung des Hebels eine Vorzugs- recht ist. Der Steuerhebel 1 ragt durch eine Öffnung 6 richtung für die Auslenkung verspürt, was zu Fehl- 40 im Deckel des Gehäuses 5 nach oben und ist an bedienungen führen kann. seinem oberen Ende mit einem Griff 7 in der Form Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einer Kugelkalotte versehen, die zum Teil durch eine ein Steuergerät der eingangs genannten Art so zu kreisförmige Öffnung in einer Bedienungsplatte 8 gestalten, daß die Rückstellkraft in allen Auslen- hinausragt. Der Steuerhebel 1 ist also innerhalb eines kungsrientungen des Steuerhebels absolut gleich ist. 45 bestimmten sphärischen Winkels um seine vertikale Hierzu ist das Gerät erfindungsgemäß dadurch ge- Nullage schwenkbar und besitzt somit zwei Freiheitskennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine grade, und zwar eine Schwenkmöglichkeit um die zur Steuerhebelachse konzentrische Schraubenfeder Welle 2 und eine Schwenkmöglichkeit um die Welle 4, vorgesehen ist und daß diese so angeordnet ist, daß wie durch die beiden Pfeile in F i g. 2 angedeutet, durch das Kippen der einen Anlagefläche, wie weiter- 50 Durch den kalottenförmigen Griff 7 gewinnt ein Behin an sich bekannt, die Vorspannung der Schrauben- diener des Geräts den Eindruck, daß der Steuerhebel feder vergrößert wird. aus einer sphärischen, beliebig drehbaren Kugel be-Es ist zwar bei einem Steuergerät anderer, wenn steht, die der Bediener genau und empfindlich mittels auch ähnlicher Bauart, bekannt, konzentrisch zu dem der. Handfläche oder der Fingerspitzen betätigen in zwei Freiheitsgraden bewegbaren Steuerhebel eine 55 kann, wobei er das Handgelenk und den Unterarm Schraubenfeder anzuordnen. Diese hat jedoch im auf der Platte 8 aufstützt. An der Welle 4 ist ein wesentlichen den Zweck, die am Steuerhebel aus- Zahnsektor 9 befestigt, der mit einem Zahnrad 10 in gebildete Kugel des Universalgelenks in die Kugel- Eingriff ist, das auf der Welle eines im Gehäuse 5 pfanne zu drücken. Sie wird bei einer Verkippung fest angebrachten Signalgebers 11, z. B. eines Potendes Hebels nicht zusammengedrückt, sondern nur 60 tiometers, befestigt ist. Der Signalgeber wird also ein verwunden und kann daher nur eine geringe und Signal entsprechend dem Drehwinkel des Steuerhebels nicht mit Vorspannung behaftete Rückstellkraft auf um die Welle 4, d. h. in der Richtung des einen Freiden Steuerhebel ausüben. Bei einem anderen bekann- heitsgrads des Hebels, abgeben. In entsprechender ten Steuergerät zur Betätigung eines elektrischen Weise ist die Welle 2 mit einem Zahnsektor 12 verKippschalters ist zwar eine den Steuerhebel konzen- 65 sehen, der mit einem Zahnrad 13 auf der Welle eines irisch zu dessen Achse umgebende Schraubenfeder zweiten Signalgebers 14 in Eingriff ist. Der zweite vorgesehen; hier führt der Steuerhebel jedoch nur Signalgeber ist auf einer an dem Kardanring 3 beeine Schwenkbewegung mit einem Freiheitsgrad aus, festigten Platte 15 angeordnet und erzeugt also ein
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Signal entsprechend dem Drehwinkel des Steuerhebels Anlagefläche bildende kreisförmige Platte 27 an, und
um die Welle 2, d. h. in der Richtung des zweiten zwar unter dem Druck einer Schraubenfeder 29, die
Freiheitsgrades des Hebels. zwischen der Platte und einem ringförmigen Flansch
Unterhalb der Kardanaufhängung ist der Steuer- 28 am offenen Ende des zylindrischen Teils 25 einhebel mit einer Verlängerung 16 versehen, die an 5 gespannt ist. Die Platte 27 ist am oberen Ende einer ihrem unteren Ende mit einer Gelenkkugel 17 ver- Stange 30 befestigt, deren unteres Ende mit einer sehen ist, die in einer Kugelpfanne 18 am oberen Gelenkkugel 31 versehen ist, die in einer vertikalen Ende einer Stange 19 liegt. Die Stange 19 ist mit einer zylindrischen Bohrung 32 im Boden des Gehäuses 5 kreisförmigen Platte 20 versehen, die senkrecht zur des Steuergerätes verschiebbar ist.
Längsrichtung der Stange steht und mit ihrer als io Wenn der Steuerhebel 1 aus seiner in der Zeich-Anlagefläche dienenden Unterseite gegen den die nung gezeigten vertikalen Nullage ausgeschwenkt Gegenanlagefläche bildenden ringförmigen Boden 21 wird, wird die eine Anlagefläche, nämlich die Platte in einer Vertiefung 22 im Boden des Gehäuses 5 an- 27, gegenüber dem Boden 26, d. h. der anderen Anliegt. Die ringförmige Anlagefläche 21 steht senkrecht lagefläche, um die kreisförmige scharfe Kante gezur Nullage des Steuerhebels, und die Platte 20 wird 15 kippt, entgegen dem Druck der Schraubenfeder 29. gegen diese Fläche unter Einwirkung einer koaxial Der Ausschwenkung des Steuerhebels 1 wirkt also um die Stange 19 angeordneten Schraubenfeder 23 eine Federkraft mit den gleichen Eigenschaften wie gehalten, die zwischen dem Boden des Gehäuses 5 bei dem in F i g. 1, 2 und 3 dargestellten Steuergerät und einer als Federsitz dienenden Platte 24 am unte- entgegen.
ren Ende der Stange 19 eingespannt ist. Die Gelenk- 20 Natürlich ist es nicht erforderlich, daß der zylinkugel 17 ist, wie aus F i g. 3 deutlich hervorgeht, in drische Teil 25 eine ununterbrochene zylindrische der Längsrichtung der Stange 19 in der Kugelpfanne Mantelwandung aufweist; es genügen ein an dem 18 verschiebbar. Wenn der Steuerhebel 1 aus seiner Boden 26 anschließender, die Platte 27 zentrierender Nullage ausgeschwenkt wird, wird seine Bewegung Ringbund und Verbindungsstege, die den Ringrelativ zur Nullage offenbar von der Stange 19 und 25 flansch 28 tragen.
der Platte 20 nachgebildet, die relativ zur ringförmi- Die Abmessungen des Steuergerätes können mit der gen Anlagefläche 21 um die Kante der Platte 20 unter in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform auch weiter der Gegenwirkung der Feder 23 kippen. Da die verkleinert werden. Hier ist der Steuerhebel nicht in Federeinrichtung völlig symmetrisch ist und die einem Kardanring aufgehängt, sondern sein unteres Stange 19 in beliebiger Richtung aus ihrer in F i g. 1 30 Ende ist mit einer zur Achse des Steuerhebels kondargestellten stabilen Lage kippen kann, wirkt der zentrisch angeordneten Halbkugel 33 versehen, deren Ausschwenkung des Steuerhebels 1 aus seiner Null- ebene, kreisförmige Fläche 34 nach unten gerichtet lage eine Federkraft entgegen, die von der Richtung ist und die eine Anlagefläche bildet. Die Halbkugel der Ausschwenkung völlig unabhängig ist und deren 33 liegt in einer im Gehäuse 5 des Steuergeräts festen, Größe nur von der Größe des Winkels, um den der 35 halbkugelförmigen Pfanne 35, die mit einer Öffnung Steuerhebel aus seiner Nullage ausgeschwenkt wird, 36 für den Steuerhebel versehen ist. Gegen die ebene bestimmt ist. Der Rand der Platte 20 ist zu einer Unterfläche 34 der Halbkugel 33 liegt als andere Anscharfen Kante abgeschrägt, und die Wände der Ver- lagefläche eine ebene Platte 36 an, die senkrecht zur tiefung 22 sind etwas konisch, so daß eine genau vertikalen Nullage des Steuerhebels steht und in einer bestimmte und annähernd reibungslose Bewegung der 40 Führung 37 im Boden des Gehäuses 5 in vertikaler Stange 19 und der Platte 20 relativ zur ringförmigen Richtung verschiebbar ist. Die Platte 36 wird von Anlagefläche 21 erreicht wird. einer zwischen der Platte 36 und dem Boden des
Ein Nachteil mit dem in Fig. 1, 2 und 3 darge- Gehäuses 5 eingesetzten Schraubenfeder 38 gegen die
stellten Steuergerät ist seine verhältnismäßig große ebene Unterfläche 34 der Halbkugel 33 gedrückt. Die
Abmessung in der Längsrichtung des Steuerhebels. 45 Kraft der Schraubenfeder 38 hält die Halbkugel 33
Dieser Nachteil kann mit einer Ausführungsform des in ihrer Lage in der Pfanne 35, so daß die HaIb-
Steuergerätes gemäß F i g. 4 vermieden werden, die kugel 33 und die Pfanne 35 ein Universalgelenk für
das Steuergerät nur schematisch und der Einfachheit den Steuerhebel 1 bilden, um das der Steuerhebel
halber ohne Signalgeber zeigt. innerhalb eines bestimmten sphärischen Winkels um
Das in F i g. 4 gezeigte Steuergerät enthält, gerade 50 seine vertikale Nullage beliebig geschwenkt werden
wie das in F i g. 1, 2 und 3 gezeigte, einen Steuer- kann.
hebel 1, der mit einem Griff 7 in der Form einer Wenn der Steuerhebel aus seiner Nullage ausge-Kugelkalotte versehen und um eine zur Längsrichtung schwenkt wird, wird die Halbkugel 33 gegenüber der des Steuerhebels senkrechte Welle 2 drehbar ist, die Platte 36 um die kreisförmige Kante der Halbkugel ihrerseits in einem Kardanring 3 gelagert ist, der um 55 gekippt, entgegen dem Druck der Schraubenfeder 33. eine sowohl zur Welle 2 als auch zur Nullage des Die Platte 36 wird hierbei in vertikaler Richtung in Steuerhebels senkrechte Welle 4 drehbar ist, die im der Führung 37 im erforderlichen Maße verschoben, Gehäuse 5 des Steuergerätes gelagert ist. Bei dieser so daß die Kippbewegung der Halbkugel 33 relativ Ausführungsform der Erfindung wird die der Aus- zur Platte 36 ermöglicht wird. Auch bei dieser Ausschwenkung des Steuerhebels von der Nullage ent- 60 führungsform des Steuergerätes ist daher die den gegenwirkende, um die Nullage völlig symmetrische Steuerhebel 1 beeinflussende Federkraft völlig sym-Federkraft von einer Federeinrichtung erzeugt, die metrisch um die Nullage des Steuerhebels und unabeinen am Steuerhebel 1 unterhalb seiner Kardanauf- hängig von der Richtung der Ausschwenkung des hängung befestigten zylindrischen Teil 25 enthält, Steuerhebels.
dessen die eine Anlagefläche bildender Boden 26 65 Zur Übertragung der Bewegungen des Steuersenkrecht zur Längsrichtung des Steuerhebels 1 steht hebeis 1 in den Richtungen seiner beiden Freiheitsund eine kreisförmige innere Kante aufweist. Gegen grade zu den beiden Signalgebern ist das Steuergerät den kreisförmigen Boden 26 liegt eine die andere mit zwei halbkreisförmigen Bügeln 39 und 40 ver-
sehen, die um zwei zueinander und zur vertikalen Nullage des Steuerhebels senkrechte, im Gehäuse 5 des Steuergerätes gelagerte Wellen 41 und 42 schwenkbar sind, die in derselben Ebene wie der Schwenkmittelpunkt des Steuerhebels liegen. Jeder der beiden Bügel 39, 40 ist mit einem in der Längsrichtung des Bügels verlaufenden Schlitz 43 bzw. 44 versehen, durch den der Steuerhebel 1 läuft. Der eine Bügel 39 ist mit einem Signalgeber 45, z. B. einem Potentiometer, gekoppelt, während der andere Bügel 40 in entsprechender Weise mit einem zweiten Signalgeber 46 gekoppelt ist. Diese Ausbildung des Steuergerätes besitzt daher außer den kleinen Abmessungen auch den Vorteil, daß beide Signalgeber fest im Gehäuse des Steuergerätes angeordnet sein können, im Gegensatz zu den in Fig. 1, 2, 3 und4 dargestellten Ausführungsformen, wo der eine Signalgeber auf dem Kardanring beweglich angeordnet sein muß, weshalb biegsame Zuführungen für diesen Signalgeber erforderlich sind. Die Ausführungsform nach Fig. 5 hat jedoch den Nachteil, daß beim Schwenken des Steuerhebels eine gewisse gleitende Bewegung zwischen der kreisförmigen Kante der Halbkugel 33 und der Platte 36 entsteht. Dieser Nachteil kann jedoch weitgehend eliminiert werden, as daß die kreisförmige Kante der Halbkugel 33 etwas abgerundet wird sowie durch geeignete Materialwahl der Halbkugel 33 und der Platte 36 und durch Schmierung dieser Teile.
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Claims (3)

Patentansprüche:
1. Steuergerät mit zwei Freiheitsgraden, mit einem in einem Universalgelenk gelagerten Steuerhebel, der von einer Nullage aus innerhalb eines begrenzten sphärischen Winkelbereichs schwenkbar ist, und einer bei Ausschwenkung des Hebels eine Rückstellkraft in die Nullage erzeugenden Federeinrichtung, bestehend aus zwei durch Federkraft gegeneinander gedrückten ebenen Anlageflächen, von denen die eine axial verschiebbar und von einer kreisförmigen Kante begrenzt ist, wobei eine von beiden Anlageflächen relativ zur Nullage des Steuerhebels unverkippbar angeordnet und die andere mit dem Steuerhebel derart verbunden ist, daß sie eine mit der Ausschwenkung des Steuerhebels gekoppelte Kippung um die kreisförmige Kante gegenüber der anderen Anlagefläche ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine zur Steuerhebelachse konzentrische Schraubenfeder (23, 29, 38) vorgesehen ist und daß diese so angeordnet ist, daß durch das Kippen der einen Anlagefläche (20, 27, 34), wie weiterhin an sich bekannt, die Vorspannung der Schraubenfeder vergrößert wird.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anlagefläche (20) an einer runden Platte vorgesehen ist, deren kreisrunder Rand zur Bildung einer scharfen Kante der Anlagefläche (20) abgeschrägt ist.
3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Kugelgelenk (33, 35) ausgebildete Universalgelenk an der vom Betätigungsende des Steuerhebels (1) abgewandten Seite der Kugel (33) eine Abplattung (34) aufweist, welche die kippbare Anlagefläche bildet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
DEA47901A 1963-12-20 1964-12-16 Steuergeraet mit zwei Freiheitsgraden mit einem in einem Universalgelenk gelagerten Steuerhebel Withdrawn DE1295300B (de)

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