DE19753867A1 - Bedienhebel - Google Patents

Bedienhebel

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Description

Die Erfindung betrifft einen Bedienhebel für ein Fahrzeug oder eine Arbeitsmaschine, insbesondere für ein Flurförderzeug, zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals, wobei der Betätigungsweg des Bedienhebels durch einen mittels eines Anschlags definierten Anschlagpunkt begrenzt ist und der Bedienhebel Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft aufweist.
Bedienhebel dieser Art, häufig auch als Joystick bezeichnet, werden zur Steuerung bestimmter Funktionen des Fahrzeugs oder der Arbeitsmaschine verwendet. Bei einem Flurförderzeug können oftmals die verschiedenen Funktionen einer Lastaufnahmevorrichtung (z. B. Heben, seitlich Verschieben) mit dem Bedienhebel gesteuert werden. Bei Bedienhebeln des Standes der Technik kann der Bedienhebel nicht über den Anschlagpunkt hinaus bewegt werden. Wenn der Bedienhebel den Anschlagpunkt erreicht hat, kann das mit dem Bedienhebel erzeugte Steuersignal durch Erhöhen der Betätigungskraft nicht mehr verändert werden.
Bei bekannten Bedienhebeln besteht das Problem, daß diese bei einer mechanischen Überbelastung, wie sie beispielsweise bei einer Fehlbedienung oder bei einer mißbräuchlichen Benutzung des Bedienhebels als Haltegriff auftritt, verbogen oder abgebrochen werden kann. Bei einer solchen Überbelastung des Bedienhebels können sicherheitskritische Situationen entstehen, beispielsweise wenn der Bedienhebel von dem Fahrer nicht gewünschte Steuersignale erzeugt oder der beschädigte Bedienhebel in einer bestimmten Stellung verklemmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bedienhebel zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Beschädigung des Bedienhebels infolge Überbelastung möglichst vermieden wird und die Gefahr der Entstehung sicherheitskritischer Situationen verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anschlag ein elastisches Bauteil aufweist, wodurch ein zumindest geringfügiges Auslenken des Bedienhebels über den Anschlagpunkt hinaus ermöglicht wird. Der Anschlagpunkt ist so gewählt, daß die zum Erreichen des Anschlagpunkts erforderliche Kraft mit Sicherheit keine Beschädigung des Bedienhebels hervorruft. Die Elastizität des Anschlags verhindert eine Stoßbelastung des Bedienhebels bei dem Erreichen des Anschlagpunkts. Die Bewegbarkeit des Bedienhebels über den Anschlagpunkt hinaus ermöglicht es, mit dem Bedienhebel Steuersignale zu erzeugen, die eine große oder eine überhöhte Betätigungskraft wiedergeben.
Vorteile ergeben sich, wenn das elastische Bauteil des Anschlags derart ausgebildet ist, daß bei einer Auslenkung über den Anschlagpunkt hinaus die Rückstellkraft in Abhängigkeit von der Auslenkung stärker ansteigt, als bei einer Auslenkung des Bedienhebels zwischen einer Neutralstellung und dem Anschlagpunkt. Hierdurch ist gewährleistet, daß ein Fahrer bei Betätigung des Bedienhebels den Anschlagpunkt sicher wahrnimmt. Im Normalfall wird der Fahrer daraufhin den Bedienhebel nur geringfügig über den Anschlagpunkt hinaus bewegen.
Zweckmäßig ist es, wenn zur Erzeugung der bei einer Auslenkung zwischen der Neutralstellung und dem Anschlagpunkt wirkenden Rückstellkraft eine metallische Feder vorgesehen ist. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn zur Erzeugung der Elastizität des Anschlags ein gummielastisches Bauteil vorgesehen ist.
Üblicherweise ist ein die Auslenkung des Bedienhebels erfassender elektrischer Sensor vorgesehen. Erfaßt werden hierbei die Richtung der Auslenkung, mit der von dem Fahrer die zu steuernde Funktion gewählt wird, und der Auslenkwinkel, der in der Regel die Geschwindigkeit der gesteuerten Funktion vorgibt. Es ist möglich, diese beiden Größen mit einem einzigen elektrischen Sensor zu erfassen. Hierfür kann beispielsweise ein induktiver Sensor eingesetzt werden, wobei hierbei an dem Bedienhebel ein Permanentmagnet befestigt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Erreichen einer definierten, sicherheitskritischen Auslenkung des Bedienhebels, wobei der Bedienhebel bei dieser sicherheitskritischen Auslenkung über den Anschlag hinaus ausgelenkt ist, mittels eines elektrischen Sensors ein Signal erzeugbar ist, durch welches eine Sicherheitsfunktion des Fahrzeugs bzw. der Arbeitsmaschine betätigt wird. Die sicherheitskritische Auslenkung entspricht einem maximal zulässigen Auslenkwinkel. Wenn dieser Auslenkwinkel erreicht oder überschritten wird, wird die erwähnte Sicherheitsfunktion betätigt. Als Sicherheitsfunktion kann beispielsweise die durch die Richtung der Auslenkung gewählte Funktion abgeschaltet werden. Ebenso ist es möglich, als Sicherheitsfunktion das Fahrzeug bzw. die Arbeitsmaschine komplett stillzulegen oder ein Warnsignal auszulösen.
Wenn zur Erfassung der Auslenkung des Bedienhebels zwischen einer Neutralstellung und dem Anschlagpunkt und zur Erfassung der sicherheitskritischen Auslenkung ein einziger elektrischer Sensor vorgesehen ist, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß für die Sicherheitsfunktion kein zusätzlicher Signalgeber erforderlich ist.
Die sicherheitskritische Auslenkung ist vorteilhafterweise derart bestimmt, daß die zum Erreichen der sicherheitskritischen Auslenkung erforderliche Kraft mindestens doppelt so groß ist, vorzugsweise mindestens drei mal so groß ist, wie die zum Erreichen des Anschlagpunkts erforderliche Kraft. Somit ist hinsichtlich der Betätigungskraft ein ausreichender Abstand zwischen dem Anschlagpunkt und der sicherheitskritischen Auslenkung gegeben.
Die sicherheitskritische Auslenkung ist weiterhin so ausgelegt, daß die zum Erreichen der sicherheitskritischen Auslenkung erforderliche Kraft keine Beschädigung des Bedienhebels infolge Überbelastung bewirkt. Der Fahrer wird somit durch das selbsttätige Einschalten der Sicherheitsfunktion rechtzeitig davor gewarnt, die Kraft auf den Bedienhebel weiter zu erhöhen.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Neutralstellung des Bedienhebels vorgesehen. Mit einer solchen Vorrichtung kann zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Fahrzeugs bzw. der Arbeitsmaschine festgestellt werden, ob sich der Bedienhebel in seiner Neutralstellung befindet. Die Inbetriebnahme wird daraufhin von einer geeigneten Steuervorrichtung nur dann zugelassen, wenn sich der Bedienhebel in Neutralstellung befindet. Hiermit kann sichergestellt werden, daß ein beschädigter, beispielsweise am Anschlagpunkt festgeklemmter Bedienhebel bei der Inbetriebnahme keine ungewollte Funktion hervorruft.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bedienhebel,
Fig. 2 den Verlauf der Betätigungskraft über dem Auslenkwinkel des erfindungsgemäßen Bedienhebels.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Bedienhebel 1 und die für die erfindungsgemäße Funktion des Bedienhebels 1 wichtigen Bauteile. Der Bedienhebel 1 ist mittels eines Kugelgelenks 7 an einer nicht bewegbaren Gehäuseplatte 4 drehbar befestigt. Eine Feder 2 wird bei einer beliebigen Auslenkung des Bedienhebels 1 über eine verschiebbare Muffe 8 zusammengedrückt, so daß sie jederzeit eine in Richtung der gezeigten Neutralstellung α0 des Bedienhebels wirkende Rückstellkraft erzeugt. Am unteren Ende des Bedienhebels 1 ist ein Sensor 5 angeordnet, mit dem der Auslenkwinkel α und die Richtung der Auslenkung jederzeit erfaßt und in ein entsprechendes Steuersignal umgesetzt wird,.
Ebenfalls am unteren Ende des Bedienhebels 1 befindet sich ein gummielastischer Anschlag 3, der bei einer bestimmten Auslenkung α1 des Bedienhebels 1 an der Gehäuseplatte 4 zur Anlage kommt. Diese bestimmte Auslenkung α1 wird auch als Anschlagpunkt α1 bezeichnet. Durch Erhöhung der auf den Bedienhebel 1 wirkenden Betätigungskraft kann der Bedienhebel 1 über den Anschlagpunkt α1 hinaus ausgelenkt werden, wobei der elastische Anschlag 3 zusammengedrückt wird.
In dem Bereich zwischen den Auslenkungen α2 und α3 ist eine sicherheitskritische Auslenkung definiert, bei deren Erreichen eine Sicherheitsfunktion in Kraft tritt. Als Sicherheitsfunktion ist es beispielsweise möglich, die mit dem Bedienhebel steuerbaren Funktionen abzuschalten.
In Fig. 2 ist der Verlauf der Betätigungskraft F über dem Auslenkwinkel α des erfindungsgemäßen Bedienhebels 1 dargestellt.
Der Bereich A stellt die im normalen Betrieb des Bedienhebels auftretenden Auslenkungen dar. Beginnend mit der Neutralstellung α0 steigt die Rückstellkraft F von einem Wert F0 zunächst gleichmäßig an, bis der Anschlagpunkt α1 mit der Betätigungskraft F1 erreicht ist.
Wenn der Bedienhebel 1 über den Anschlagpunkt α1 hinaus in den Bereich B bewegt wird, steigt die Rückstellkraft F über der Auslenkung α wesentlich stärker an, als in dem Bereich A. In dem Bereich der Auslenkung zwischen dem Anschlagpunkt α1 und der Grenze α2 sind die normalen Funktionen des Bedienhebels 1 verfügbar. Erst bei Erreichen einer zwischen den Grenzen α2 und α3 definierten sicherheitskritischen Auslenkung αS wird die oben beschriebene Sicherheitsfunktion ausgelöst. Den Auslenkungen α2, α3 und αS entsprechen hierbei die Betätigungskräfte F2, F3 und FS.
Die sicherheitskritischen Auslenkung αS wird beispielsweise bei der Anpassung des Bedienhebels an den jeweiligen Einsatzfall so ausgelegt, daß ein unnötiges Betätigen der Sicherheitsfunktion unwahrscheinlich ist und hinsichtlich der Betätigungskraft ein ausreichender Abstand zwischen der für die sicherheitskritische Auslenkung αS erforderlichen Betätigungskraft FS und der maximalen Belastbarkeit des Bedienhebels vorhanden ist.

Claims (10)

1. Bedienhebel (1) für ein Fahrzeug oder eine Arbeitsmaschine, insbesondere für ein Flurförderzeug, zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals, wobei der Betätigungsweg des Bedienhebels (1) durch einen mittels eines Anschlags (3) definierten Anschlagpunkt (α1) begrenzt ist und der Bedienhebel (1) Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (3) ein elastisches Bauteil aufweist, wodurch ein zumindest geringfügiges Auslenken des Bedienhebels (1) über den Anschlagpunkt (α1) hinaus ermöglicht wird.
2. Bedienhebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Bauteil des Anschlags (3) derart ausgebildet ist, daß bei einer Auslenkung über den Anschlagpunkt (α1) hinaus die Rückstellkraft in Abhängigkeit von der Auslenkung stärkeransteigt, als bei einer Auslenkung des Bedienhebels (1) zwischen einer Neutralstellung (α0) und dem Anschlagpunkt (α1).
3. Bedienhebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der bei einer Auslenkung zwischen der Neutralstellung (α0) und dem Anschlagpunkt (α1) wirkenden Rückstellkraft eine metallische Feder (2) vorgesehen ist.
4. Bedienhebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Elastizität des Anschlags (3) ein gummielastisches Bauteil vorgesehen ist.
5. Bedienhebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Auslenkung des Bedienhebels (1) erfassender elektrischer Sensor (5) vorgesehen ist.
6. Bedienhebel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer definierten, sicherheitskritischen Auslenkung (αS) des Bedienhebels (1), wobei der Bedienhebel (1) bei dieser sicherheitskritischen Auslenkung (αS) über den Anschlag (3) hinaus ausgelenkt ist, mittels eines elektrischen Sensors (5) ein Signal erzeugbar ist, durch welches eine Sicherheitsfunktion des Fahrzeugs bzw. der Arbeitsmaschine betätigt wird.
7. Bedienhebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Auslenkung des Bedienhebels (1) zwischen einer Neutralstellung (α0) und dem Anschlagpunkt (α1) und zur Erfassung der sicherheitskritischen Auslenkung (αS) ein einziger elektrischer Sensor vorgesehen ist.
8. Bedienhebel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sicherheitskritische Auslenkung derart bestimmt ist, daß die zum Erreichen der sicherheitskritischen Auslenkung (αS) erforderliche Kraft mindestens doppelt so groß ist, vorzugsweise mindestens drei mal so groß ist, wie die zum Erreichen des Anschlagpunkts (α1) erforderliche Kraft.
9. Bedienhebel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sicherheitskritische Auslenkung derart bestimmt ist, daß die zum Erreichen der sicherheitskritischen Auslenkung (αS) erforderliche Kraft keine Beschädigung des Bedienhebels (1) infolge Überbelastung bewirkt.
10. Bedienhebel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Erfassen der Neutralstellung (α0) des Bedienhebels (1) vorgesehen ist.
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