DE19849235A1 - Betätigungsvorrichtung für elektrische Schaltungen - Google Patents
Betätigungsvorrichtung für elektrische SchaltungenInfo
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Abstract
Vorrichtung zum Betätigen und Steuern von elektrischen Schaltungen, insbesondere von elektrischer Lenk-Motorik elektrisch angetriebener Fahrzeuge, mit DOLLAR A - einer Abstützvorrichtung für mindestens Teile der Handwurzel und der Mittelhand einer Hand eines Benutzers und DOLLAR A - einem Betätigungselement, das bezüglich der Abstützvorrichtung drehbar und mit dem Daumen oder einem Finger, der an der Abstützvorrichtung abgestützten Hand betätigbar ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen und Steuern von
elektrischen Schaltungen, insbesondere von elektrischer Lenk-Motorik elektrisch an
getriebener Fahrzeuge, nach Anspruch 1.
Zum Betätigen und Steuern von Vorrichtungen sind Handräder und Lenkräder weit
verbreitet und bekannt. Sie werden insbesondere zum Steuern von Fahrzeugen ver
wendet. Große Lenkräder erlauben eine gute Umsetzung von Lenk-Befehlen, nehmen
im Bedienraum jedoch viel Platz ein und eigenen sich hauptsächlich für sitzende Be
dienung. Je kleiner der Durchmesser des Lenkrads ist, desto schwieriger wird es,
gleichzeitig präzise zu lenken (zum Beispiel eine Fahrt geradeaus genau zu halten)
und schnelles Ausführen großer Lenkbewegungen (zum Beispiel rechtwinkliges Ab
biegen) zu ermöglichen.
Eine Verbesserung nach dem Stand der Technik sind kleine Lenkräder, welche mit ei
nem Lenk-Knauf versehen und mit einer Unterarm-Stütze kombiniert sind. Diese
Stützen schränken jedoch den Spielraum beim Bedienen ein, und Bewegungen des
ganzen Unterarms werden bei stark reduziertem Durchmesser als unangenehm em
pfunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere
zum Steuern elektrisch angetriebener Fahrzeuge, zu schaffen, welche präzise bedien
bar und platzsparend ist.
Diese Aufgabe wird von einem Betätigungselement mit den in Anspruch 1 formulier
ten Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Abstützvorrichtung für mindestens
Teile einer Hand eines Benutzers und eine drehbare Betätigungsvorrichtung auf, wel
che räumlich der Abstützvorrichtung derart zugeordnet ist, daß das Betätigungsele
ment mindestens mit dem Daumen, vorzugsweise auch mit anderen Fingern der abge
stützten Hand in seiner Drehbarkeit betätigbar ist.
Das Betätigungselement ist vorzugsweise scheibenförmig, wobei die Scheibe derart
zur Abstützvorrichtung ausgerichtet ist, daß der Daumen den Scheibenrand und/oder
die ihm zugewandte Scheibenseite betätigen kann. Das Betätigungselement kann auch
kurbelförmig sein.
Vorzugsweise hat das Betätigungselement einen geriffelten Rand, damit der betäti
gende Finger den Rand besser greifen kann. Vorzugsweise weist das Betätigungs
element außerhalb seiner Drehachse eine Mulde zur Aufnahme einer Fingerspitze auf,
welche vorzugsweise am Betätigungselement selbst drehbar gelagert ist, wobei die
Drehachse der Mulde vorzugsweise parallel zur Drehachse des Betätigungselements
verläuft. Um die Haftung der Fingerspitze in der Mulde beziehungsweise an einer an
deren betätigten Oberfläche des Betätigungselements zu verbessern, kann die ent
sprechende Oberfläche eine die Haftung unterstützende Struktur aufweisen. Dies kann
vorzugsweise eine Oberfläche aus Gummi, die zum Beispiel mit Noppen versehen ist,
sein. Auch die Abstützvorrichtung kann eine solche Oberfläche aufweisen.
Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Drehachse des Betätigungselements
durch die Daumenwurzel verläuft. Dies erleichtert die Betätigung des Betätigungs
elements, weil so der Daumen nur um die Daumenwurzel gedreht werden muß, wäh
rend die Daumenspitze in das Betätigungselement, zum Beispiel in der Mulde, greift.
Alternativ kann die Drehachse auch zum Beispiel durch das distale Daumengelenk
verlaufen, wodurch dann bei Betätigung eine Bewegung in allem Gelenken des Dau
mens stattfindet.
Alternativ oder in Ergänzung zur Mulde kann das Betätigungselement in der zum
Daumen gewandten Scheibenseite eine durch die Drehachse radial verlaufende Rille
zur Aufnahme einer Fingerspitze aufweisen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß
die Daumenkuppe in der Rille in verschiedenen Abständen zur Drehachse des Betäti
gungselements positionierbar ist: dicht an der Drehachse für schnelle, weite Auslen
kungen oder weiter außen für langsame, präzise Lenkbewegungen.
Die Abstützvorrichtung zum Abstützen der Hand ist vorzugsweise ein Griff oder
Knauf, welcher von der Hand umfaßbar ist. Ungewollte Lenkbewegungen, die zum
Beispiel durch ein Schwanken des Benutzers während der Fahrt hervorgerufen sein
können, werden dadurch vorteilhafterweise nicht in die Lenkbewegung des Daumens
am Betätigungselement weitergeleitet.
Die Abstützvorrichtung kann weitere Betätigungselemente, insbesondere Tasten
und/oder Schalter aufweisen, welche weitere Steuer-Funktionen ausführen und eben
falls von den Fingern der Hand betätigbar sind.
Das Betätigungselement ist mit einem elektrischen Sensor, vorzugsweise einem Po
tentiometer oder einem Schrittmotor, verbunden, welcher durch die Drehung des Be
tätigungselements selbst gedreht wird, was bekannte elektrische Funktionen bewirkt.
Besonders vorteilhaft ist die Steuervorrichtung in einem Steuersystem zur Lenkung
elektrisch angetriebener Fahrzeuge verwendet, wobei das System eine Steuer-Elektro
nik aufweist, welche die Signale aus der Steuervorrichtung verarbeitet, sowie eine
Lenk-Motorik vorzugsweise mit einem Servo-Motor oder einem Hydraulik-Antrieb.
Die Erfindung wird in folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be
schrieben.
Fig. 1 zeigt eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 mit
der Hand eines Benutzers.
Fig. 3 zeigt Draufsichten auf zwei Ausführungsbeispiele der Integration der Vorrich
tung nach Fig. 1 in Fahrzeug-Cockpits.
Fig. 4 bis Fig. 6 zeigen alternative Ausführungsformen der Steuervorrichtung nach Fig.
1.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 2 zum Betätigen und Steuern von elektrischen
Schaltungen, die hier zum Steuern eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs beschrie
ben wird. Die Vorrichtung 2 weist eine Abstützvorrichtung in Form eines Knaufs 4
und eine scheibenförmige Betätigungsvorrichtung 6 auf. Das Betätigungselement 6
ist drehbar an einem Gehäuse 8 gelagert, an welchem auch der Knauf 4 befestigt ist.
Das Gehäuse 8 ist dazu L-förmig mit einem senkrechten Abschnitt 10 und einem
waagerechten Abschnitt 12. Von dem der senkrechte Abschnitt 10 emporragt. Auf
dem Ende des waagerechten Abschnitts 12 ist der Knauf 4 angebracht. Das Betäti
gungselement 6 ist auf der zum Knauf weisenden Seite des senkrechten Abschnitts 10
angebracht.
Wenn mit Bezug auf Fig. 2 die Hand 14 eines Benutzers den Knauf 4 greift, kann
durch die beschriebene Anordnung der Elemente der Daumen 16 der Hand 14 das
Betätigungselement 6 erreichten und dieses um eine Drehachse 18 drehen, welche
durch die Daumenwurzel 20 verläuft. Der Daumen 16 führt dabei eine Bewegung aus,
welche durch die gestrichelt dargestellten Positionen des Daumens 16 angedeutet ist.
Um die beschriebene Funktion zu gewährleisten, ist eine der Anatomie einer Hand
entsprechende Positionierung des Knaufs 4 zur Betätigungsvorrichtung 6 wesentlich.
Deshalb kann der Knauf 4 Einstellvorrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen, welche
ermöglichen, daß die Position des Knaufs 4 bezüglich des Betätigungselements 6 für
Benutzer mit unterschiedlich großen Händen einstellbar ist, um eine Betätigung mög
lichst ergonomisch zu gewährleisten.
Um eine möglichst bequeme Betätigung des Betätigungselements 6 mit dem Daumen
16 zu ermöglichen, hat das Betätigungselement nach Fig. 1 eine Mulde 22 für die
Kuppe des Daumens mit Noppen 24 auf dem Grund der Mulde 22. Die Mulde 22 ist
außerhalb der Drehachse 18 des Betätigungselements 6 drehbar um eine Drehachse
gelagert, welche parallel zur Drehachse 18 des Betätigungselements 6 verläuft. Die
Mulde 22 mit den Noppen 24 bietet so einen bequem erreichbaren Angriffspunkt für
die Daumenkuppe zur Betätigung der Drehung des Betätigungselements 6 um seine
Drehachse.
Die Drehung des Betätigungselements 6 wird durch eine Welle 26 auf ein Potentio
meter 28 übertragen, welches elektrische Steuersignale erzeugt, die durch Kabel 30 an
eine Steuer-Elektronik (nicht dargestellt) weitergegeben werden.
Die Steuervorrichtungen nach Fig. 4 bis 6 unterscheiden sich von der Steuervorrich
tung nach Fig. 1 nur durch die Gestaltung der Betätigungsvorrichtung. Das Betäti
gungselement 6a nach Fig. 4 hat einen geriffelten Rand 32, um das Greifen des Betäti
gungselements 6a auch mit anderen Fingern der Hand zu unterstützen. Hierbei wird
zwar in Kauf genommen, daß die Abstützung der Hand vorübergehend teilweise auf
gegeben wird, diese kann aber zum Beispiel bei langsamer Fahrt nicht in vollem Um
fang erforderlich sein, während eine noch präzisere Betätigung des Betätigungsele
ments 6a mit mehreren Fingern dann gerade erforderlich ist.
Fig. 5 zeigt eine kurbelförmige Ausführungsform des Betätigungselements 6b. Hier
liegt ein Ende der Kurbel 6b im Bereich der Drehachse des Betätigungselements 6b,
während das andere Ende der Kurbel die Mulde 22 für die Daumenkuppe aufweist.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der das scheibenför
mige Betätigungselement 6c eine radial verlaufende Rille 34 in der Scheibenseite
aufweist, welche dem Knauf 4 und daher dem Daumen 16 der Hand 14 zugewandt ist.
In der Rille 34 kann die Daumenkuppe dicht an der Drehachse für schnelle, weite
Auslenkungen oder weiter außen für langsame, präzise Lenkbewegungen plaziert
werden. Zusätzlich zur Rille 34 kann die scheibenförmige Betätigungsvorrichtung 6c
eine Mulde entsprechend Fig. 1, 2, 4 oder 5 aufweisen.
Fig. 3 zeigt die Integration der Vorrichtung 2 nach Fig. 1 und 2 in das Cockpit eines
elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Die beiden Ausführungsbeispiele nach Fig. 3 zei
gen ein Cockpit, in welchem der Benutzer 36 sitzt (Fig. 3 links) und ein Cockpit, in
welchem der Benutzer 36 steht (Fig. 3 rechts). In beiden Fällen ist erkennbar, daß die
Vorrichtung 2 so positioniert ist, daß der wie üblich sitzende oder stehende Benutzer
36 sie mit seiner linken Hand 14 wie beschrieben in anatomisch günstiger Position er
reichen kann. Die Vorrichtung 2 weist dazu Einstellvorrichtungen (nicht dargestellt)
auf, an denen die Position der Vorrichtung 2 im Cockpit vom Benutzer 36 individuell
einstellbar ist. Dies können wie bei der oben beschriebenen Einstellvorrichtung zwi
schen Knauf 4 und Gehäuse 8 Verschraubungen in Langlöchern, Schnellverschlüsse,
Spannverschlüsse, Klettverbindungen oder beliebige andere lösbare Verbindungen
sein.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Betätigen und Steuern von elektrischen Schaltungen, insbeson
dere von elektrischer Lenk-Motorik elektrisch angetriebener Fahrzeuge, mit
- 1. einer Abstützvorrichtung (4) für mindestens Teile der Handwurzel und der Mittelhand einer Hand (14) eines Benutzers (36) und
- 2. einem Betätigungselement (6), das bezüglich der Abstützvorrichtung (4) dreh bar und mit dem Daumen (16) oder einem Finger der an der Abstützvorrich tung (4) abgestützten Hand (14) betätigbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement (6, 6a, 6c) scheiben
förmig und mindestens im Bereich des Scheibenrands (32) und/oder einer Schei
benseite betätigbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Betätigungselement (6b) kurbel
förmig ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Betätigungselement
(6a) einen geriffelten Rand (32) hat.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Betätigungselement (6,
6a, 6b) außerhalb seiner Drehachse (18) eine Mulde (22) zur Aufnahme einer Fin
gerspitze aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mulde (22) am Betätigungselement (6)
drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse der Mulde (22) im wesentlichen parallel
zur Drehachse (18) des Betätigungselements (6) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Oberfläche des Betätigungselements (6,
6a bis c) und/oder der Mulde (22) eine die Haftung der Fingerspitze unter
stützende Struktur (24) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Betätigungselement
(6c) in einer betätigbaren Außenfläche eine durch die Drehachse (18) radial ver
laufende Rille (34) zur Aufnahme einer Fingerspitze aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Drehachse (18) des
Betätigungselements durch die Wurzel (20) des Daumens oder des jeweiligen
Fingers der abgestützten Hand (14) verläuft.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abstützvorrichtung ein
Griff oder Knauf (4) ist.
11. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 10, wobei die Abstützvorrichtung (4)
von der Hand (14) umfaßbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Abstützvorrichtung
weitere Betätigungselemente, insbesondere Tasten und/oder Schalter aufweist,
welche von den Fingern der abgestützten Hand betätigbar sind.
13. Vorrichtung aus einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Betätigungselement (6,
6a-c) einen elektrischen Sensor, insbesondere ein Potentiometer (28) oder einen
Schrittmotor, betätigt.
14. Steuersystem zur Lenkung elektrisch angetriebener Fahrzeuge mit
- 1. der Steuervorrichtung (2, 2a-c) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, einer Steuer-Elektronik und
- 2. einer Lenk-Motorik mit einem Servo-Motor oder einem Hydraulikzylinder- Antrieb.
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