DE29612770U1

DE29612770U1 - Computer-Joystick

Info

Publication number: DE29612770U1
Application number: DE29612770U
Authority: DE
Original assignee: Primax Electronics Ltd
Current assignee: Primax Electronics Ltd
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2006-07-24

Description

ZEITLER & DJ.Q&EL.....·:

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POSTFACH 26 02 51 TELEFON: 089/22 18 06 HERRNSTRASSE 15

D-80059 MÜNCHEN TELEFAX: 089/22 26 27 D-80539 MÜNCHEN

5986 Il/Br.

PRIMAX ELECTRONICS LTD.

6/F, No. 159, Kang Ning St., Hsi Chih Town,
Taipei Hsien, Taiwan, R.O.C.

Computer—Joystick

Die Erfindung bezieht sich auf einen Computer-Joystick und im besonderen auf den mechanischen Aufbau eines Computer-Joysticks .

Computer-Joysticks werden in großem Rahmen in vielen Computerspielanwendungen eingesetzt zur Steuerung der Bewegung eines Cursors oder eines grafischen Objektes auf einem Monitorbildschirm. Die Bewegung des Cursors oder des grafischen Objektes wird meist auf die X-Y-Ebene begrenzt, die durch den Monitorbildschirm definiert wird. Ein Joystick umfaßt normalerweise ein Gehäuse zur Aufnahme der Elektronik sowie der mechanischen Teile und einen vertikalen Steu— ergriff, der oberhalb des Gehäuses installiert ist zur Steuerung der Bewegung des Cursors innerhalb der X-Y-Ebene. Der Steuergriff, der an das Gehäuse angeschlossen ist, ist innerhalb eines vorbestimmten Winkels drehbar und die Bewegung des Cursors innerhalb der X-Y-Ebene wird direkt gesteuert durch die Bewegung des Steuergriffes innerhalb dieses vorbestimmten Winkels. Am unteren Ende des Steuergriffes sind mehrere Positionssensoren installiert, um die Bewegung des Steuergriffes in verschiedenen Richtungen in entsprechende elektrische Signale umzusetzen.

Die meisten Joysticks verwenden variable Widerstände als Positionssensoren, um die Bewegungen des Steuergriffes aufzunehmen und zu messen, da sie wenige bewegbare Teile umfassen und sehr genau mechanische Bewegungen des Steuer-5

griffes in entsprechende analoge Signale umzusetzen vermögen. Ein Problem beim Einsatz derartiger variabler Widerstände als Positionssensoren liegt darin, daß mechanische Kontakte zwischen dem unteren Ende des Steuergriffes und der Oberfläche eines jeden variablen Widerstandes erforderlich sind, wenn die Bewegungen des Steuergriffes gemessen werden. Die Reibkraft, die durch solche Kontakte verursacht wird, kann zu Verkratzen oder Beschädigungen der Kontaktoberfläche eines jeden variablen Widerstandes führen. Derartige Kratzer oder Beschädigungen können akkumulieren und

¹^ schließlich Geräusche verursachen, die die analogen Signale überlagern, welche durch die variablen Widerstände erzeugt werden oder es kann zum Funktionsausfall der variablen Widerstände nach einer längeren Benutzungsdauer kommen. All diese Probleme werden durch den direkten Kontakt zwischen dem Steuergriff und den variablen Widerständen verursacht.

Es liegt dementsprechend der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Joystick zur Verfügung zu stellen, der unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile Positionssensoren besitzt, die genau und zuverlässig die Bewegungen eines Steuergriffes zu messen vermögen, ohne daß hierdurch die vorerwähnten Probleme verursacht werden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Joysticks auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Kurz zusammengefaßt umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computer-Joysticks die folgenden Merkmale nämlich:

1) ein Gehäuse mit einer oberen Öffnung,

2) einen vertikalen Steuergriff mit einem Griffteil an seinem oberen Ende, einem drehbaren Knopf im mittleren Abschnitt und einer Nase an dem unteren Ende,

3) eine Knopfhalteeinrichtung, die an der oberen Öffnung des Gehäuses installiert ist, um den Knopf des Steuergriff es drehbar zu halten, so daß die Nase des Steuergriffes bewegt werden kann unter Betätigung des Griffteiles,

4) zwei Gleitelemente, die gleitend innerhalb des Gehäuses installiert sind, wobei jedes eine Gleitöffnung aufweist zur gleitenden Aufnahme der Nase des Steuergriffes und die beiden Gleitelemente in zwei unterschiedlichen Richtungen verschiebbar sind, sowie

5) _ZWei optische Codiereinheiten, die jeweils mit einem entsprechenden Gleitelement in Zusammenwirkung stehen, um die Bewegungen des Gleitelementes in Signale umzusetzen, wodurch jede Bewegung der Nase in den beiden Richtungen gemessen wird durch den Einsatz der Signale, clie _von den beiden optischen Codiereinheiten erzeugt werden.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zwei Gleitelemente zur Verfügung gestellt werden, die gleitend mit der Nase des Steuergriffes in Eingriff stehen zum Messen der Bewegungen des Steuergriffes, so daß ein Beschädigungspro— blem, welches verursacht wird durch den unmittelbaren Kontakt der variablen Widerstände, völlig vermieden werden kann.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung

■·

einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Computer-Joysticks gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Computer-Joystick gemäß ^ Fig. 1 entlang der Schnittlinie 1-1,

Fig. 3 eine Unteransicht der beiden Gleitelemente und der Nase des Steuergriffes entsprechend der Darstellung in Fig. 2,
15

Fig. 4 eine Schnittdarstellung, die der Fig. 2 entspricht mit der Ausnahme, daß sich der Steuergriff in einer gekippten Position befindet und

Fig. 5 eine Unteransicht der beiden Gleitelemente und

der Nase des Steuergriffes entsprechend der Darstellung in Fig. 4.

Die Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Computer-Joysticks 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Joystick 10 umfaßt ein Gehäuse 12 zur Aufnahme der elektronischen und mechanischen Teile sowie einen vertikalen Steuergriff 14, der innerhalb einer oberen Öffnung 16 des Gehäuses 12 installiert ist zur Steuerung der Bewegung eines Cursors oder eines grafischen Objektes auf einem (nicht dargestellten) Monitorbildschirm. Der Steuergriff 14, der in dem Gehäuse 12 installiert ist, kann drehbar im Bereich eines vorbestimmten Winkels 18 bewegt werden zur Ausführung der Steuerbewegungen eines Cursors auf einem Monitorbildschirm.

Es soll nun auf die Figuren 2-5 Bezug genommen werden. Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Computer-Joystick 10 entlang der Schnittlinie 1 - 1 der Fig. 1. Die Fig. 3 ist eine Unteransicht der beiden Gleitelemente 28 und 30 sowie einer Nase 24 des Steuergriffes 14, der in Fig. 2 wiedergegeben ist. Fig. 4 ist eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung mit der Ausnahme, daß der Steuergriff 14 sich in einer gekippten Position befindet. Die Fig. 5 ist eine Unteransicht der beiden Gleitelemente 28 und 30 sowie der Nase 24 des Steu-¹^ ergriffes 14 entsprechend der Darstellung der Fig. 4.

Diese Figuren zeigen, daß der Computer-Joystick 10 ein Gehäuse 12 umfaßt mit einer oberen Öffnung 16 sowie einen vertikalen Steuergriff 14 mit einem Griffteil 20 am oberen Ende, einem drehbaren Knopf 22 im Mittelabschnitt sowie einer Nase am unteren Ende. Ein Knopfhaltemechanismus 26 ist an der oberen Öffnung 16 des Gehäuses 12 installiert, um den Knopf 22 des Steuergriffes 14 drehbar zu halten, so daß die Nase 24 des Steuergriffes 14 drehbar bewegt werden kann unter Betätigung des Griffteiles 20. Ein elastisches Element 64, bei welchem es sich um eine konische Feder handelt, ist zwischen dem Umgebungsbereich 68 der oberen Öffnung 16 des Gehäuses 12 und einer vorspringenden Kante 66 der Nase 24 installiert, um den Steuergriff 14 in einer angenähert aufrechten Position zu halten.

Zwei Gleitelemente 28 und 30 sind gleitend innerhalb des Gehäuses 12 installiert, wobei jedes Element eine Gleitöff— nung 32 bzw. 34 besitzt zum gleitenden Eingriff der Nase 24 des Steuergriffes 14. Diese beiden Gleitelemente 28 und 30 sind in zwei unterschiedlichen Richtungen X und Y verschiebbar, die senkrecht aufeinanderstehen. Zwei optische Codiereinheiten 36 und 38 sind in dem Gehäuse 12 installiert, um die Bewegungen der beiden Gleitelemente 28 und 30 in Signale umzusetzen. Jede der beiden optischen Codiereinheiten 36 bzw. 38 steht drehbar in Eingriff mit einem entsprechenden Gleitelement 28 bzw. 30, wodurch jede Bewegung

-¹ der Nase 24 in den beiden Richtungen X und Y gemessen wird durch den Einsatz der Signale, welche durch die beiden optischen Codiereinheiten 36 und 38 erzeugt werden.

Der Computer-Joystick 10 umfaßt weiterhin zwei Gleitkanäle 48 und 50, die jeweils durch ein Paar von Nuten 40 und 42 definiert sind zur gleitenden Aufnahme der beiden Gleitele— mente 28 und 30. Die beiden Gleitkanäle 48 und 50 sind horizontal in dem Gehäuse 12 installiert und die beiden ¹^ Gleitelemente 28 und 30 sind horizontal innerhalb der beiden Gleitkanäle 48 und 50 verschiebbar. Das Gleitelement 28 trägt zwei Gleitkanten 44 und 46, die gleitend innerhalb der beiden Nuten 42 des Gleitkanals 50 aufgenommen sind. Das Gleitelement 30 besitzt ebenfalls zwei Gleitkanten 52 und 54, die gleitend innerhalb der beiden Nuten 40 des Gleitkanals 48 aufgenommen sind. Das Gleitelement 28 umfaßt weiterhin einen Kontaktmechanismus 56, bei welchem es sich um eine gezahnte Kante in der Nähe der Gleitkante 46 handelt und die Codiereinheit 38 besitzt einen entsprechenden Aufnahmemechanismus 60, bei welchem es sich um ein Zahnrad handelt zum Eingriff mit dem Kontaktmechanismus 56, um die Bewegungen des Gleitelementes 28 zu messen. Jede Bewegung des gezahnten Bereiches 56 des Gleitelementes 28 wird umgesetzt in Rotationen des Zahnrades 60 der Codiereinheit 38, so daß jede Bewegung des Gleitelementes 28 gemessen werden kann durch den Einsatz der Signale, welche von der Codiereinheit 38 erzeugt werden. Die Zahnkante 58 des Gleitelementes 30 und das Zahnrad 62 der Codiereinheit 36 wirken in der gleichen Weise zusammen wie das Gleitelement 28 und die Codiereinheit 38.

Wenn der Steuergriff 14 von einer ersten Position in eine zweite Position überführt wird, etwa entsprechend den Positionen wie sie in den Figuren 2 und 4 wiedergegeben sind, wird die Nase 24 des Steuergriffes 14 von einer Position in eine andere Überführt, wobei eines oder beide der Gleitelemente 28 und 30 verschoben werden, so daß die beiden Co-

diereinheiten 42 und 44 Signale erzeugen. Das Ausmaß und die Richtung einer jeden Bewegung der Nase 24 kann gemessen werden durch den Einsatz der Signale, die von den beiden Codiereinheiten 36 und 38 erzeugt wurden. Durch die Verwendung derartiger Gleitelemente und optischer Codiereinheiten als Ersatz für die variablen Widerstände, die bei herkömmlichen Joysticks eingesetzt werden, kann nicht nur das Problem gelöst werden, welches durch den häufigen Kontakt der variablen Widerstände entsteht, wie zuvor erwähnt, sondern es wird auch eine verläßliche und kostengünstige Lösung Joystick-Benutzern angeboten.

Zusammenfassend umfaßt der Computer—Joystick einen vertikalen Steuergriff mit einem drehbaren Knopf im Mittelabschnitt sowie einer Nase am unteren Ende, die mit zwei Gleitelementen in Eingriff steht, welche in unterschiedlichen Richtungen verschiebbar sind. Der Computer-Joystick umfaßt ein Gehäuse mit einer oberen Öffnung und einem vertikalen Steuergriff, der drehbar in der oberen Öffnung des Gehäuses installiert ist. Der Steuergriff umfaßt ein Griffteil am oberen Ende, einen drehbaren Knopf im mittleren Abschnitt und eine Nase am unteren Ende. Der Computer-Joystick umfaßt weiterhin zwei Gleitelemente, die jeweils eine Gleitöffnung tragen, welche gleitend mit der Nase des St'eu— ergriffes in Eingriff steht sowie zwei optischen Codiereinheiten, die jeweils mit einem entsprechenden Gleitelement in Eingriff stehen zur Umsetzung der Bewegung eines Gleit— elementes in Signale, so daß die Bewegung der Nase in beiden Richtungen gemessen werden kann durch den Einsatz der Signale, die von den beiden optischen Codiereinheiten erzeugt wurden.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung Iediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen mög-

lieh sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1) ein Gehäuse (12) mit einer oberen Öffnung (16),

2) einen vertikalen Steuergriff (14) mit einem Griffteil (20) am oberen Ende, einem drehbaren Knopf (22) im mittleren Abschnitt und einer Nase (24) am unteren

Ende,

3) eine Knopfhalterung (26), die an der oberen Öffnung (16) des Gehäuses (12) installiert ist zur drehbaren Halterung des Knopfes (22) des Steuergriffes (14) derart,

daß die Nase (24) des Steuergriffes (14) durch Betäti— 20

gung des Griffteils (20) verschiebbar ist,

4) zwei Gleitelemente (28, 30), die gleitend innerhalb des Gehäuses (12) installiert sind, wobei jedes Gleitelement (28, 30) eine Öffnung (32, 34) für den Eingriff

der Nase (24) des Steuergriffes (14) aufweist und die beiden Gleitelemente in zwei unterschiedlichen Richtungen verschiebbar sind, sowie

5) zwei optische Codiereinheiten (36, 38), die mit jeweils 30

einem entsprechenden Gleitelement (28, 30) in Eingriff stehen zur Umsetzung der Bewegung der Gleitelemente (28, 30) in Signale, wobei jede Bewegung der Nase (24) in den beiden Richtungen meßbar ist durch Einsatz der von den beiden optischen Codiereinheiten (36, 38) er-

.

zeugten Signale.

2. Computer-Joystick gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die beiden Richtungen der beiden Gleitelemente (28, 30) senkrecht aufeinanderstehen.

3. Computer-Joystick nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Element installiert ist zwischen dem Umgebungsbereich (68) der oberen Öffnung (16) des Gehäuses (12) und der Nase (24) des Steuergriffes (14) zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen aufrechten Position des Steuergriffes (14).

4. Computer-Joystick nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element eine konische Feder (64) ist.

*° 5. Computer-Joystick nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gleitkanäle (48, 50) vorgesehen sind zur gleitenden Aufnahme der beiden Gleitelemente (28, 30).

6. Computer-Joystick nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleitkanäle (48, 50) horizontal innerhalb des Gehäuses (12) installiert sind und die beiden Gleitelemente (28, 30) horizontal innerhalb der beiden Gleitkanäle (48, 50) verschiebbar sind.

7. Computer-Joystick nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Gleitelemente (28, 30) zwei Gleitkanten (44, 46; 52, 54) besitzt und jeder der beiden Gleitkanäle (48, 50) zwei entsprechende Nuten (40, 42) zur gleitenden Aufnahme der Gleitkanten (44, 46; 52, 54) der beiden Gleitelemente (28, 30) aufweist.

8. Computer-Joystick nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Gleitelemente einen Kontaktmechanismus (56) im Bereich einer Gleitkante besitzt und jede der beiden Codiereinheiten (36, 38) einen entsprechenden Aufnahmemechanismus (60)

aufweist, der mit dem Kontaktmechanismus (56) in Eingriff steht zur Messung der Bewegungen des Gleitelementes (28, 30).

9. Computer-Joystick nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktmechanismus (56) als Kontaktkante ausgebildet ist und der Aufnahmemechanismus (60) ein Zahnrad darstellt, welches mit der gezahnten Kante (56) in Eingriff steht, derart, daß die Bewegung der gezahnten Kante (56) eines jeden Gleitelementes (28, 30) übertragbar ist in Rotationen des Zahnrades (60) der entsprechenden Codiereinheit (36, 38).