DE2221513A1

DE2221513A1 - Steuerhebelanordnung

Info

Publication number: DE2221513A1
Application number: DE19722221513
Authority: DE
Inventors: Ake Gustav-Adolf Karlsson; Bengt Fuerchtegott St Svenning
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1971-05-14
Filing date: 1972-05-02
Publication date: 1973-01-25
Also published as: AT319535B; DK126881B; SE349410B; FR2137860A1; NO132854C; NO132854B; FR2137860B1; GB1327175A; IT957817B

Description

Steuerhebelanordmmg

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Die Erfindung betrifft eine Steuerhebelanordnung mit einer den Steuerhebel tragenden in der Mittelstellung zentrierten Saumelplatte, welche in einem Rahmen mit zwei senkrecht zueinander gerichteten Zapfen gelagert ist* die als Signalgeber entsprechend der Verschwenkung des Hebels auslenkungsproportionale Ausgangssignale liefern·

Solche Steuerhebel verwendet man beispielsweise zur elektro-bydrauliechen Steuerung von Lastkränen und Baggern. Hierbei tragen zwei Lagerzapfen, die die beiden Drehachsen einer universalgelenkartig aufgehängten Taumelplatte bilden, je ein Potentiometer, welches durch die Drehung des Lagerzapfens verstellt wird, wenn die Xaumelplatte die Mittelstellung verläßt, um über elektro-bydraulisohe Umformer und riohtungswählende Ventile Hydromotore so zu steuern, daß die Arbeitsgeschwindigkeit dem Versehwenkungswinkel des Steuerhebels

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proportional wird. Mit solchen universalgelenkartig aufgehängten Steuerhebeln mit zwei Drehachsen lassen sich zwei verschiedene hydraulische Bewegungen getrennt und auch gleichseitig steuern. Wenn sich beispielsweise der Steuerhebel ausschließlich senkrecht zu einer der Lagerachsen bewegt, wird nur eine Bewegung gesteuert, während bei einer Bewegung des Steuerhebels in allen anderen Richtungen beide Arbeitsbewegungen gleichzeitig erfolgen.

Wenn beispielsweise bei einem Lastkran eine oder mehrere Steuerhebelanordnungen der vorgenannten Art fest auf einem Steuertisch untergebracht sind, muß, wenn der Kran relativ zum Steuertisoh verschwenkt, die Bedienungsperson manchmal mehr oder weniger stark den Kopf verdrehen und den Körper von den Steuerhebeln entfernen, um den Lastweg mit den Augen zu verfolgen. Hier muß die Bedienungsperson sich dann auf ihr Bewegungsgefühl verlassen, daß sie während der Steuerung in der gewünschten Lastbewegungsrichtung, beispielsweise bei einer Schwenkbewegung senkrecht zu einer der Drehachsen, mit der Hand am Hebel erfährt. Bin sicheres Gefühl dafür, wo die zwei senkrecht aufeinander stehenden Hauptsteuorrichtungen genau liegen, kann man nur nach langer Übung gewinnen; auch entsteht

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diese Erfahrung nicht bei allen Bedienungspersonen in gleichem Maße«. Daher können unerfahrene Bedienungspersonen große Schwierigkeiten "beim Steuern des Kranes haben. Um der Bedienungsperson die senkrecht zur Drehachse verlaufenden HauptSteuerrichtungen fühlbar zu machen;, hat. man die Hebel schon mit Kulissen umgeben, die sich entlang der Drehachsen erstrecken, so daß die Hebel mechanisch geführt sind· Hierbei kann der Hebel jedoch nur in einer der Hauptstefturrichtungen zur gleichen Zeit geführt v/erden«, Auch ist es nieht möglich, den Hebel entsprechend eines kombinierten Steuermanövers des Kranes, welches eine Verschwenkung des Hebels um beide Drehachsen erfordert, in irgendwelche Zwischenrichtungen zu bewegen. Kombinierte Manöver müssen daher in zwei aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt werden. Ein anderer Nachteil dieser Kulissenführung liegt darin, daß die !Führungen und Hebel sehr stark verschlissen werden, was der Genauigkeit der Steuerrichtung in höchstem Maße abträglich ist»

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, die vorerwähnten Hachteile zu beseitigen, indem eine Steuerhebelsnotfdnung vorgeschlagen wird, die in einer Ebene durch beide G-elenkaehsen zwei senkrecht aufeinander

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stehende definierte Hauptsteuerriehtungen hat, welche durch ein Minimum an Steuerhebelkraft erspürbar und mit normalen Sinnen gut unterscheidbar sind. Diese Richtungen können sicher auch von einer unerfahrenen Bedienungsperson erfühlt werden, die sich von der Steuervorrichtung abgewandt hat. Die Steuerhebelanordnung enthält keine versehleißbaren oder die Bewegungsfreiheit der Steuerung in irgendeiner Form beschränkende !Führungen. Daher kann der Hebel auch so gesteuert werden, daß eine Kranbewegung entsteht, die sich aus zwei Arbeit sbewegungen zusammensetzt.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die laumelplatte in der Zentrierstellung von vier Pedern gleicher !Federkennlinie gehalten wird, die an der vom Steuerhebel abgelegenen Seite senkrecht ' zur Plattenebene angreifen und über einen konzentrisch zum Steuerhebel verlaufenden Kreis verteilt sind, wobei die Federn paarweise diametral gegenüberliegend entlang der Lagerachsen angeordnet sind, um am Steuerhebel zwei Hauptsteuerebenen zu definieren, die den In Mittelstel- ., lung stehenden Steuerhebel und je eine der Lageraohsen enthalten, so daß der Steuerhebel in diesen ausgewählten Hauptsteuerebenen mit einer geringeren Hebelkraft' -\ bewegt werden kann als In allen anderen Richtungen·

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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den "beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevor» zugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

3?ig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Steuerhebels, der von einer universalgelenkartig aufgehängten iaumelplatte getragen wird,

Pig. 2 einen Schnitt durch den Steuerhebel der Hg. 1 gemäß der Sohnittlteie XX-IX₉

S¹Ig. 3 den erfindungsgemäßen Steuerhebel in zwei und 4

verschieden gerichteten Stellungen mit Angabe der an der Taumelplatte als Drehmoment angreifenden unterschiedlichen Rückstellkräfte, die die Mittelstellung wieder herstellen und

ein Diagramm der am Steuerhebel aufzubringenden Kräfte als Punktion des Hebelvereohyenkungswinkele.

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Die in den Zeichnungen dargestellte Steuerhebelanordnung 1 enthält einen Steuerhebel 2, welcher an seinem unteren Ende mit einer flachen quadratischen laumelplatte 3 verbunden ist und sich senkrecht zur Plattenebene erstreckt. Die Platte 3 ist schwenkbar in einem quadratischen Hingkörper 4 aufgehängt, der die Platte 3 umgibt und mit ihr entsprechend einer sich parallel zur Plattenebene erstreckenden Drehachse über zwei Lagerzapfen 5,6 verbunden ist. Der quadratische Kingkörper 4 ist seinerseits mit zwei Lagerzapfen 9 und 10 schwenkbar in einem U-förmigen Rahmen 8 gelagert. Die Zapfen 9» 10 sind an den Rändern des Ringkörpers 4 befestigt und definieren eine Drehachse 11, die in der gleichen Ebene liegt wie die Drehachse 7, aber senkrecht zu dieser ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist die Xaunelplatte 3 kardanisch im Rahmen 8 gelagert. Die Rahmenschenkel 12»13 sind nach unten gerichtet und umgeben sowohl die Platte 3 als auch den Ringkörper 4. Der Mittelteil oder Steg 14 des Rahmens 8 weist eine Öffnung 15 auf, durch die der Steuerhebel hindurohführt. Die Öffnung 15 ist so groß gewählt, daß er eine freie Bewegung des Steuerhebels in allen Arbeitsbewegungen ermöglicht. Zwischen dem Steuerhebel 2 und den Rannen befindet sich ein glockenförmiger Abdichtungsbelg 16 aus elastischem Material· Der Lagerzapfen 10 des

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Ringkörpers 4 ist über den Rahmenschenkel 12 hinausgeführt und trägt dort auf einem abgedrehten Zapfen 17 den beweglichen Seil 18 eines sektorförmigen Potentiometers 19j) während der feste Seil 20 des Potentiometers 19 am Rahmenschenkel 12 befestigt ist. Das Potentiometer ist über Leitungen 21,22 mit einem nicht dargestellten elektro-hydraulischen Umformer verbunden. Der Lagerzapfen 6 der laumelplatte 3 trägt zusammen mit dem Ringkörper 4 ein identisohes Potentiometer, das mit einem anderen _t nicht dargestellten elektrohydraulischen Umformer verbunden ist. Die Potentiometer führen den Umformern einen Strom zu, der der Verschwenkung der Lagerzapfen proportional ist.

An den Unterseiten der Rahmenschenkel 12,13 ist parallel zum Stegteil 14 eine ebene untere Abdeckplatte 23 befestigt, welche ein nach unten ragendes Gehäuse 24 für Federn trägt. Dieses Gehäuse enthält vier Bohrungen 25t die sich parallel zueinander durch das Gehäuse erstrecken und senkrecht zum Steg 14 verlaufen. Die Bohrungen 25 befinden sich auf einem Kreis 26 der konzentrisch zum Hebel 2 verläuft, wenn sich dieser in der Mittelstellung befindet, d.h. senkrecht zum Rahmensteg erstreckt. Die Bohrungen 25 auf diesem Kreis 26 sind paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet.

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Ihre Bohrungsachsen liegen auf Ebenen 27,28, die durch den zentrierten Steuerhebel 2 und die (Jelenkaohsen 7 und 11 hindurchführen· In jeder Bohrung befindet sich ein Betätigungebolzen 29, der durch eine öffnung 30 der unteren Abdeckplatte 25 nach oben ragt und am oberen freie« Ende abgerundet 1st. Die Unterseite der üJaumelplatte 3 ist mit vier relativ tiefen sohalenförmigen Ausnehmungen 31 versehen, die sich in der zentrierten Mittellage des Steuerhebels 2 genau oberhalb der Bohrungen 25 befinden, und dort als Itager für die oberen abgerundeten Enden der vier Betätigungsbolzen 29 dienen. Die Betätigungsbolzen 29 sind am unteren Ende als Schraubbolzen ausgebildet und tragen zwei Mattern, nämlich eine Anschlägmutter 33 mit einem Planschten 32 und einer radial gerichteten Bohrung 32a und eine Kontermutter 34, welche gegen die Mutter 33 angezogen ist. Zwischen der Anschlagmutter 35 und dem Boden 35 des Gehäuses 24 befinden sich vier Druckfedern 36 mit gleichen Feder-Kennlinien, die mit gleicher Vorspannung in den Bohrungen 25 liegen. Mit Hilfe der öffnungen 37 im Boden 35 des Federgehäuses 24 und Bohrungen 33 in der oberen Gehäuseseitenwand lassen sich die Kuttern 33 und 34 relativ zu den Betätigungsbolzen 29 so verdrehen, daß die Bolzen 29 von den Druckfedern 36 gegen die Ausnehmungen 31 der Taumelplatte 5 mit einer

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Federkraft Bg₁ gedrückt werden, die bei allen Betätigungsbolzen gleich groß ist.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung arbeitet wie folgt· Die Xaumelplatte 3 wird von den Druckfedern 36 in der zentrierten Mittelstellung gehalten, wie es die Fig. 1 und 2 zeigen« In diesem Falle steht der Steuerhebel 2 senkrecht zum Stegteil 14 des Rahmens. Wird der Hebel 2 bewegt und aus seiner Mittelstellung verschwenkt, drückt die Xaumelplatte 3 eine oder zwei der Betätigungsbolzen 29 nach unten, so daß die an diesen Bolzen angreifenden Druckfedern 36 beaufschlagt werden» An der Xaumelplatte 3 greift nun ein von den Federkräften Pp erzeugtes Drehmoment an, das die Xaumelplatte 3 in die Mittelstellung zurückführt. Dieses Drehmoment muß bei der Betätigung des Hebels 2 durch eine Hebelkraft P_M in Verbindung mit einem Momentenarm, der von der Hebellänge gebildet wird, überwunden werden· Wenn der Hebel in einer Steuerrichtung bewegt wird, die mit den Ebenen 27,28 durch die Drehachsen übereinstimmt, wie es die Fig· 3 zeigt, greift an der Xaumelplatte 3 nur eine der Rückstellfederkräfte an· In allen anderen Steuerrichtungen, beispielsweise der in Fig. 4 dargestellten Richtung, greifen zwei Rüokstellfederkräfte an der Xaumelplatte an. Die am Hebel fühlbare Krait P_H, die erforderlich ist,

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um das Rückstellmoment zu überwinden ₉ ändert si oh somit in den verschiedenen Steuerrichtungen, wie es die fig, 5 zeigt· In den Richtungen auroh die Ebenen 27»28 ist die Hebelkraft am geringsten· Wenn man diese geringste Hebelkraft gleich 1 setzt₉ wird die Hebelkraft in einer Bewegungsrichtung» die unter 45° zu diesen genannten Ebenen verläuft, am größten und erhält dann eine Größe von VT oder 1₉4H· Dieser Unterschied gibt der Bedienungsperson die Möglichkeit, die zwei durch die Ebenen 27 und 28 festgelegten zwei Hauptsteuerrichtungen zu erfühlen. Der Hebel läßt sich in diesen Steuerrichtungen mit geringster Kraft bewegen, so daß eine okuläre Unterstützung zur feststellung der Richtung nicht benötigt wird. Die Bedienungsperson kann somit allein durch das Gefühl die Steuerriohtung des Hebels erfassen und ist dadurch dann in der Lage, mit ihres. Körper und ihrem Blick der Lasthebelbewegung zu folgen, so daß sie jederzeit genauestene informiert ist, was im Lastbereich geschieht.

Obwohl vorstehend an Hand der Zeichnungen nur eine Ausführungsform der Erfindung erläutert wurde, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist ,sondern auch nooh Abänderungen und Modifikationen umfaßt, dia für den lachmann naheliegen und vom nachfolgenden Ansprusfe a-j/fc mfeä-fe werden sollen·

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Claims

Steuerhebelanordnung mit einer den Steuerhebel tragenden« in der Mittelstellung zentrierten Taumelplatte, welche in einem Rahmen mit ssviei senkrecht zueinander gerichteten Zapfen'gelagert ist» die als Signalgeber entsprechend der Verschwenkung des Hebels auslenkimgsproportionale Ausgangssignale liefern, dadurch gekennaeichnetj daß die üiaumelplatte (3) in der Zentrieratellung von vier Federn (36) gleicher federkennlinie gehalten wird, die an der vom Steuerhebel (2) abgelegenen Seite senkrecht zur Plattenebene angreifen und übel? einen konzentrisch zum Steuerhebel (2) verlauf enden Kreis (36) verteilt sind, wobei die Federn (36) paarweise diametral gegenüberliegend entlang der Lageraohsen (7*11) angeordnet sind₉ um am Steuerhebel (2) zwei Kauptsteuerebenen (27,28) zu definieren, die den in Mittelstellung stehenden Steuerhebel (2) und 3θ eine der Lagerachsen (7,11) enthalten,, so daß der Steuerhebel (2) in diesen ausgewählten Hauptsteuerebenen C 27 $ 28) iait einer geringeren Hebelkraft (Pj₁) bewegt wez-den kann als in allen anderen Richtungen»

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