DE2942003C2

DE2942003C2 - Elektrische Steuervorrichtung mit einem Steuerhebel

Info

Publication number: DE2942003C2
Application number: DE2942003A
Authority: DE
Inventors: Erling Skovby Jörgensen; Niels Nordborg Tanrup
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1984-08-02
Also published as: IT8068585A0; ES495970A0; ES8106613A1; FR2468154A1; SE443052B; GB2062243A; SE8006623L; JPS6016051B2; FR2468154B1; GB2062243B; IT1130535B; DK148221C; DK410480A; DE2942003A1; JPS5665415A; DK148221B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuervorrichtung mit einem beweglichen Sicucrhebcl, einem stirnseitig daran angebrachten Kopf, der im Steuerhebel um eine Achse schwenkbar gelagert und aus einer Neutralstellung gegen Rückstcllkriiftc um begrenzte Winkel in beiden Richtungen schwenkbar ist. und einem im Steuerhebel angeordneten Signalgeber, der mittels des schwenkbaren Kopfes richtungsabhiingige elektrische Steuersignale abgibt, insbesondere zur Steuerung elektrisch gesteuerter Ventile.

Bei einer bekannten Steuervorrichtung dieser Art (DK-Firmenprospekt »Tryckstyrande Ventiler« Fa. Monsun Hydraulik, Druckdatum 12/76) kann der Steuerhebel aus seiner neutralen Vertikallage in einer ersten Ebene nach beiden Seiten verschwenkt werden, um je ein Stcuerpotcntiometer zu betätigen, und in einerzwcitcn Ebene ebenfalls in beiden Richtungen, um je ein weiteres Steuerpotentiometer zu betätigen. Der mit dem Daumen zu verschwenkende Kopf trägt zwei Federn, welche je einen fest im Steuerhebel montierten ίο Mikroschalter zu betätigen vermögen. Auf diese Weise können sechs verschiedene Ventile gesteuert werden, die beispielsweise in einem hydraulischen Gerät die Links-Rechts-Bewegung, die Vorwärts-Rückwärts-Bewegung und die Auf-Ab-Bewegung bewirken. Hierbei können aber die Mikroschalter nur konstante Steuersignale abgeben. Häufig ist es jedoch erwünscht, alle Steuerfunktionen kontinuierlich ändern zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, e^;ne Steuervorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der auch der vom schwenkbaren Kopf betätigte Signalgeber kontinuierlich änderbare Steuersignale abzugeben vermag.

Es ist ferner eine elektrische Steuervorrichtung bekannt (US-PS 29 03 663), bei der am unteren Ende eines Steuerhebels ein Anker angeordnet ist, der mit fünf Induktionsspulen zusammenwirkt. Hierbei sind vier Spulen gleichmäßig um iiine mittlere Spule herum angeordnet. Im Kopf des Steuerhebels ist kein weiterer Signalgeber vorgesehen.

ίο Des weiteren sind magnetfcldabhängige Feldplatten- und Hall-Gcncrator-Fühlcr, auch in Form von Differenlialfühlern. bekannt (FR-PS 10 60 934. »automatik« 1968. 2b5 ff, »Steuerungstechnik« 1969, Seite 419 ff.). Diese Diffcrentialfühler sind auch mit kleinen Abmcssungcn handelsüblich.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Signalgeber ein magnetfeldabhängiger Differcntialfühlcr ist. der zwei im Steuerhebel fest montierte und in Schwcnkrichlung des Köpft: gegeneinander vcrsetzte Rihlerclcmcnte und ein deren Magnetfeld beeinflussendes, mil Hilfe des Kopfes bewegbares Erregcrclemeni aufweist, und daß eine Blattfeder mit mindestens einem Schenkel nahe den f-'ühlcrclcmcntcn befestigt ist. mit ihrer gegenüberliegenden Stirnkante am Kopf gelagert ist und an einer sich neben dem Schenkel erstreckenden Lasche beidseitig das Erregerelcment trägt.

Mit Hilfe eines in dieser Weise angeordneten Differcntialfühlcrs gelingt es. trotz des im Handgriff eines -Steuerhebels beschränkten Pl.it/.es ein vom Schwcnkwinkcl des Kopfes abhängiges, also kontinuierlich änderbares Steuersignal zu erzeugen. Hierbei dient die Blattfeder als Übersctzungsclcment. welches die zur Erzeugung einer bestimmten .Signalgröße erforderliche Auslenkung des Erregcrclcmcnts an die tatsächliche Schwenkbewegung des Kopfes anpaßt. Als Errcgerelement kann beispielsweise ein Permanentmagnet oder wenn die magnetische Spannung an anderer Stelle erzeugt wird, auch ein einfaches Weichciscnstück dienen.

Wi Vorzugsweise besitzt die Blattfeder zwei Schenkel und die Lasche ist zwischen diesen Schenkeln angeordnet. Dies ergibt eine symmetrische, sehr genau arbeitende Konstruktion.

Vorzugsweise ist die Lasche kürzer als der Schenkel.

b^r> Dies führt zu einer Untersetzung der Schwenkbewegung des Kopfes, so daß verhältnismäßig grolle Schwenkwinkcl des Kopfes möglich sind, welche eine feinfühlige Steuerung erleichtern, und trotzdem die Bc-

Regung des Erregerelemenis den üblichen Größenabmessungen eines für diesen Zweck verwendbaren Differentialfühlers entspricht.

Des weiteren sollte die Länge der Schenkel höchstens 75%. vorzugsweise etwa b0%, der Blattfederlängc betragen. Es verbleibt daher zwischen den Schenkeln bzw. der Lasche und der gegenüberliegenden Stirnkante ein verhältnismäßig langes Blaufederstück, das keine Unterbrechungen aufweist und daher verhältnismäßig steif ist Auf diese Weise läßt sich das Übersetzungsverhältnis besonders leicht festlegen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fühierelemente des magnetfeldabhängigen Differentialfühlers Feldplatten. Diese Konstruktion ist baulich sehr kompakt

Vorzugsweise ist hierbei das Erregereleinent ein Weicheisenstück und die Feldplatten sind mit einem Permanentmagneten vereinigt. Das Weicheisenstück kann verhältnismäßig klein sein, so daß es keine Schwierigkeiten macht, es an der Lasche zu befestigen. Der dem gegenüber größere Permanentmagnet ist fest im Steuerhebel angebracht, so daß es keine Platrprobleme gibt.

Bei einer sehr preiswerten Lösung sind die Fühlerelemente des magnetfeldabhängigen Differentialfühlers Hallgeneratoren.

Eine weitere Alternative besteht darin, daß die Fühlerelemente des magnetfeldabhängigen Differeniialfühlers Induktionsspulen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seilenansicht einer elektrischen Steuervorrichtung, bei der die Erfindung anwendbar ist.

F i g. 2 einen Vertikalschnilt durch den Handgriff des Steuerhebels der F i g. 1.

F i g. 3 eine Seitenansicht einer in F i g. 2 verwendeten Blattfeder,

Fig.4 eine Seitenansicht des Unterteils eines in F i g. 2 ver,. endeten Differentialfühlcrs und Fi g. 5 eine Draufsicht auf Fi g.4. Die elektrische Steuervorrichtung 1 in Fig. I weist einen mit einem Handgriff 2 versehenen Steuerhebel .3 auf. Dieser ist um einen Punkt 4 sowohl in der Zeichenebene als auch senkrecht dazu verschwenkbar. Bei der erstgenannten Schwenkbewegung können beispielsweise zwei Potentiometer für die Vorwärts- und Rückwärts-Bewegung eines hydraulischen Geräts betätigt werden. Bei der zweitgenannten Schwenkbewegung können beispielsweise zwei Potentiometer für die Links- und Rechts-Bewegung dieses Geräts betätigt werden. An der Stirnseite des Steuerhebels befindet sich ein um eine Achse 5 schwenkbarer Kopf 6, bei dessen Schwenkbewegung weitere kontinuierlich änderbare Steuersignale, beispielsweise für die Auf- und Ab-Bewcgung des Geräts, erzeugt werden können. Der Kopf 6 weist einen nach innen über die Schwenkachse 5 ragenden Fortsatz 7 auf, an dessen Außenseite zwei Rüekstcll-Blattfedern 8 und 9 angebracht sind. Diese stützen sich an Anschlägen 10 und 11 ab, welche ortsfest im Steuerhebel 3 montiert sind. Auf diese Weise ist die Neutralstellung des Kopfes 6 sichergestellt. Der Fortsatz weist ferner ein Schneidenlager 12 auf. in welches eine Stirnkante 13 einer Blattfeder 14 eingreift. Dieses weist zwei Schäkel 15 und 16 auf, deren untere Enden 17 und 18 fest im Steuerhebel 3 eingespannt sind. Du zwischen befindet sicli eine Lasche 19, welche am unteren Ende beidseitig ein Errcgcrclcmcnt 20 aus Weicheisen trägt. Dieses Erregerelement ist Teil eines Feldplatten-Differentialfühlers 21, dessen Unterteil 22 fest im Steuerhebel 3 montiert ist. Zur Montage dient ein Tragelement 23, das den Unterteil 22 aufnimmt, die Anschiäge 10 und 11 trägt sowie die Einspannvorrichtung für die Schenkel 15 und 16 der Blattfeder 14 aufweist.

Die Fig.4 und 5 zeigen das Unterteil 22 eines bekannten, für den vorliegenden Zweck verwendbaren Feldplatten-Differentialfühlers. Zwei als Feldplatten

to ausgebildete Fühlerelemente 24 und 25 sind in Schwenkrichtung des Kopfes 6 versetzt nebeneinander angeordnet. Sie bestehen je aus einem Halbleiterelement, das unter dem Einfluß eines Magnetfeldes seinen ohmschen Widerstand ändert. Normalerweise werden diese Feldplatten von gleich großen Magnetflüssen durchsetzt, die mit Hilfe eines Permanentmagneten 26 erzeugt werden. Dieser Magnetfluß wird gegensinnig geändert, wenn sich das Erregerelement 20 aus der Mittelstellung zwischen den Fühlerelementen bewegt Wenn die Fühlerelemente in zwei Zweigen einer ohmschen Brücke angeordnet sind, kam-,-man in Abhängigkeit von der Bewegung des Erregerel.;ments 20 eine sinusförmige Steuerspannung abgreifen, die zu beiden Seiten der Neutralstellung nahezu proportional zum Schwenkwinkel verläuft. Fahnen 27, 28 und 29 dienen zum A.-.schluß der erforderlichen Leitungen. Die Oberseite der Fühlerelemente ist durch eine Schutzschicht abgedeckt.

Wenn im Betrieb der Kopf 6 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, verlagert sich die Schneide 12 in F i g. 2 nach links, wodurch die Blattfeder 14 gebogen wird. Der überwiegende Teil der Biegung erfolgt in den Schenkeln 15 und 16. Da die Lasche 19 diese Biegung nicht mitmacht, tritt diese auf der rechten Seite aus der Blattfe-

j5 der 14 heraus. Bei den veranschaulichten Abmessungsverhältnissen bewegt sich daher das Erregerelement 20 nach rechts. Beispielsweise führt eine Verlagerung des Schneidenlagers 12 um 4 mm in einer entgegengesetzten Auslenkung des Erregerelements 20 vofi etwa 0,6 mm. Diese Steuerung ist sehr genau, weil das Erregc'clement 20 fest an der Lasche angebracht ist und an keiner Stelle des Systems ein störendes Spiel auftritt.

Das Übersetzungsverhältnis kann auf einfache Weise dadurch geändert werden, daß die Schlitze zwischen

•Γ) den Schenkeln 15,16 und der Lösche 19 geändert wird.

Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn als Fühlerelemente 24 und 25 keine Feldplatten, sondern Hall-Generatoren oder Induktionsspulen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuervorrichtung mit einem beweglichen Steuerhebel (3). einem stirnseitig daran angebrachten Kopf (6), der im Steuerhebel um eine Achse (5) schwenkbar gelagert und aus einer Neutralstellung gegen Rückstcllkräfte um begrenzte Winkel in beiden Richtungen schwenkbar ist. und einem im Steuerhebel angeordneten Signalgeber, der mittels des schwenkbaren Kopfes (6) richtungsabhängige elektrische Steuersignale abgibt, insbesondere zur Steuerung elektrisch gesteuerte Ventile, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber ein magnetfeldabhängiger DiffcreniialfOhler (21) ist der zwei im Steuerhebel (3) fest montierte und in Schwenkrichtung des Kopfes (6) gegeneinander versetzte Fühlerelemente (24,25) und ein deren Magnetfeld beeinflussendes, mit Hilfe des Kopfes bewegbares Erregerelement (20) aufweist, und daß eine Blattfeder (14) mit mindestens einem Schenkel (15,16) nahe den Fühlelementen (24, 25) befestigt ist, mit ihrer gegenüberliegenden Stirnkante (13) am Kopf gelagert ist und an einer sich neben dem Schenkel erstreckenden Lasche (19) beidseitig das Erregerelement (20) trägt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (14) zwei Schenkel (15,16) aufweist und die Lasche (19) /wischen diesen Schenkeln angeordnet ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne.',daß dir Lasche (19) kürzer ist als die Schenkel (15,16)

4. Steuervorrichtung nach e;--?m der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schenkel (15,16) höchstens 75%. vorzugsweise etwa 60%. der Blaufederlänge beträgt.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerclcmente (24,25) des magnctfcldabhängigcn Diffcrcntialfühlers (21) Feldplatten sind.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Erregerclemeni (20) ein Weicheisenstück ist und die Feldplatten mil einem Permanentmagneten (26) vereinigt sind.

7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die l'iihlercle· mente (24,25) des magnetfeldabhängigcn Differcntialfühlers (21) Hallgeneratoren sind.

8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fiihlcrclcmente(24,25) des magnetfcldabhängigcn Oiffcrcntialfühlers (21) Induktionsspulen sind.