DE3431523C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Steuersignalgeber zur
Erzeugung eines Paares von Steuersignalen mittels
eines in zwei Richtungen auslenkbaren Steuerhebels,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannte Steuersignalgeber dieser Art weisen an dem
Steuerhebel angelenkte mechanische Übertragungs
glieder auf, über welche die Fühlermittel ange
steuert werden. Durch solche mechanischen Übertra
gungsglieder sind bekannte Steuersignalgeber Ver
schleiß unterworfen oder sogar - bei rauhem Betrieb
z. B. in Baufahrzeugen - der Gefahr einer Beschädi
gung ausgesetzt.
Weiterhin haben die bekannten
Steuersignalgeber aus konstruktiven Gründen relativ
große Abmessungen. Das gilt auch, wenn durch die mechanischen Übertragungsglieder,
was bekannt ist, Stellelemente verstellbar sind, die ihrerseits
berührungslos abgetastet werden (DE-OS 33 28 849).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Steuersignalgeber der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß Verschleiß und die Gefahr einer
Beschädigung im Betrieb weitgehend vermieden wird,
der Aufbau vereinfacht wird und die Abmessungen
verringert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersignalgeber erfolgt
die Signalerzeugung durch berührungslose Abtastung
eines an dem Steuerhebel angebrachten Tellers durch
Näherungssensoren. Es entfallen dann mechanische
Übertragungsglieder zwischen Steuerhebel und
Fühlermitteln. Die Abtastung erfolgt berührungslos
und damit praktisch ohne Verschleiß. Die Gefahr von
mechanischen Beschädigungen, wenn etwa von dem Be
nutzer eine übermäßig große Kraft auf den Steuer
hebel ausgeübt wird, ist vermieden. Der Aufbau wird
einfacher. Durch den Wegfall der mechanischen Über
tragungsglieder ergibt sich eine kürzere Bauweise
für den Steuersignalgeber.
Näherungssensoren sind in verschiedener Form be
kannt. Es können beispielsweise induktive, kapazi
tive oder magnetische Näherungssensoren verwandt
werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Eine Ausführungsbeispiele der Erfindung sind
nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine
erste Ausführungsform eines Steuer
signalgebers.
Fig. 2 zeigt die Anordnung von Induktions
spulen bei dem Steuersignalgeber von
Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine
weitere Ausführungsform eines Steuer
signalgebers.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine
dritte Ausführungsform eines Steuer
signalgebers.
Der Steuersignalgeber enthält einen Steuerhebel 10,
der durch eine Schwenklagerung 12 in Form eines
Kardangelenks um einen Schwenkpunkt 14 allseitig
schwenkbar gegenüber einem Grundteil 16 gelagert
ist. Es sind erste Fühlermittel 18 vorgesehen,
welche auf die Auslenkung des Steuerhebels 10 in
einer ersten Richtung, von links oben nach rechts
unten in Fig. 2, ansprechen und ein erstes Steuer
signal liefern, sowie zweite Fühlermittel 20,
welche auf die Auslenkung des Steuerhebels 10 in
einer zweiten Richtung, von links unten nach rechts
oben in Fig. 2, ansprechen und ein zweites Steuer
signal liefern. Bei dem beschriebenen Steuersignal
geber ist an dem Steuerhebel 10 um die Schwenklage
rung 12 herum ein Teller 22 angebracht. Die Fühler
mittel 18 und 20 sind von Näherungssensoren gebil
det, die in dem Grundteil sitzen und auf die Bewe
gung des Tellers 22 um den Schwenkpunkt 14 an
sprechen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht der
Teller 22 aus unmagnetischem Material. In dem
Teller 22 sind Einsätze 24 aus weichmagnetischem
Material vorgesehen. Die Näherungssensoren 18 und
20 sind von Paaren in bezug auf den Schwenk
punkt 14 diametral einander gegenüberliegenden
Induktionsspulen 26, 28 bzw. 30, 32 gebildet, deren
Streufelder durch die Einsätze 24 veränderbar sind.
Die dadurch bei einer Auslenkung des Steuerhebels
10 und des Tellers 22 hervorgerufenen Änderungen
der Induktivitäten der gegenüberliegenden Induk
tionsspulen kann beispielsweise nach Art der
DE-OS 32 12 149 in ein elektrisches Ausgangssignal
umgesetzt werden. Der Teller 22 weist auf seiner
dem Grundteil 16 zugewandten Seite eine konische
Ringfläche 34 auf, die mit den Näherungssensoren
18, 20 zusammenwirkt und in welche bei der Ausfüh
rung nach Fig. 1 die Einsätze aus weichmagnetischem
Material 24 eingelassen sind. Der Grundteil weist
auf seiner dem Teller 22 zugewandten Oberfläche
einen in Umfangsrichtung gewellten Ringbereich 36
mit vier um jeweils 90° gegeneinander winkelver
setzen Wellentälern 36 auf. Die Näherungssensoren
18 und 20 sind mit den Induktionswicklungen 26, 28
und 30, 32 ebenfalls jeweils um 90° gegeneinander
winkelversetzt zwischen den Wellentälern ange
ordnet. Diese Ausbildung hat folgenden Sinn: Wenn
der Steuerhebel 10, wie im rechten Teil von Fig. 1
durch einen Pfeil angedeutet ist, unmittelbar in
Richtung auf eine der Induktionswicklungen 32
ausgelenkt wird, dann nähert sich die konische
Fläche 34 mit dem Einsatz 24 direkt der Induk
tionswicklung 32, bis die konische Fläche 34 im
wesentlichen tangential im Bereich der Induktions
wicklung 32 an dem Ringbereich 36 anliegt. Wenn der
Ringbereich 36 plan wäre, dann würde bei Auslenkung
des Steuerhebels 10 unter 45° zu den Näherungssen
soren 18 und 20 der Teller 22 mit der konischen
Ringfläche 34 tangential zwischen den Induktions
wicklungen z. B. 26 und 30 anliegen und im Bereich
der Induktionswicklungen 26 und 30 selbst einen
erheblichen Abstand von der Oberfläche des Ring
bereichs 36 haben. Die Signale wären dann ent
sprechend schwächer. Durch die wellige Ausbildung
des Ringbereichs 36 kann sich in dieser 45°-Stel
lung die konische Ringfläche 34 des Tellers 22 in
die Wellentäler einschmiegen, und damit kann eine
größere Annäherung der konischen Ringfläche 34 und
des Einsatzes 24 an die Induktionsspulen, z. B. 26
und 30, der Näherungssensoren 18 und 20 erreicht
werden.
Der Grundteil 16 ist eine Grundplatte aus unmagne
tischem Material, an welcher der Steuerhebel 10
über das Kardangelenk gelagert ist. Die Näherungs
sensoren 18, 20 sind in dem Ringbereich 36 um das
Kardangelenk herum in der Grundplatte angeordnet.
An der Grundplatte ist um den Ringbereich 36 herum
ein Kragen 40 vorgesehen. Eine Gummimanschette 42
von konischer Grundform sitzt mit ihrem weiten Ende
44 auf dem Kragen und ist mit ihrem engen Ende 46
an dem Steuerhebel 10 befestigt. Es ergibt sich auf
diese Weise eine einfache und robuste Konstruktion,
deren bewegliche mechanische Teile nach außen hin
dicht abgeschlossen sind. Die Näherungssensoren 18
und 20 übernehmen gleichzeitig die Funktion einer
Durchführung aus diesem abgeschlossenen Raum. Die
elektrischen Signale der Näherungssensoren 18 und
20 werden in einem unter dem Grundteil 16 sitzenden
Elektronikteil 48 verarbeitet.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. Der
Grundaufbau der Anordnung ist der gleiche wie bei
der Ausführung nach Fig. 2, und entsprechende Teile
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
dort. Bei der Ausführung nach Fig. 3 besteht der
Teller 22 ebenfalls aus unmagnetischem Material.
Statt eines Einsatzes aus weichmagnetischem
Material sind in den Teller 22 Dauermagnete 50
eingesetzt. Die Näherungssensoren sind als magnet
feldempfindliche Sensoren 52 ausgebildet. Bei
spielsweise können die Näherungssensoren als
Feldplatten oder als Hallsensoren ausgebildet sein.
Die Näherungssensoren können auch magnetoresistive
Sensoren sein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, die im übrigen
mit den Ausführungen nach Fig. 1 und 3 im wesent
lichen übereinstimmt, ist ebenfalls der Teller 22
aus unmagnetischem Material hergestellt. In dem
Teller 22 sind Einsätze 54 aus magnetischem oder
weichmagnetischem Material vorgesehen. Die Nähe
rungssensoren 56 sind von Topfkernspulen gebildet.
Statt dessen können die Näherungssensoren auch
kapazitive oder sonstige geeignete Sensoren sein.
Claims (12)
1. Steuersignalgeber zur Erzeugung eines Paares von
Steuersignalen mittels eines in zwei Richtungen
auslenkbaren Steuerhebels, enthaltend:
- (a) einen durch eine Schwenklagerung gegenüber einem Grundteil um einen Schwenkpunkt allseitig schwenkbar gelagerten Steuerhebel,
- (b) erste Fühlermittel in Form von berührungs losen Sensoren, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels in einer ersten Richtung ansprechen und ein erstes Steuersignal liefern, und
- (c) zweite Fühlermittel in Form von berührungs losen Sensoren, welche auf die Auslenkung des Steuerhebels in einer zweiten Richtung ansprechen und ein zweites Steuersignal liefern,
- (d) einen Abtastkörper, der mit dem Steuerhebel verbunden ist und dessen Bewegungen von den Fühlermitteln erfaßt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (e) der Abtastkörper (22) direkt an dem Steuerhebel (10) um die Schwenklagerung (12) herum angeordnet ist und
- (f) die Fühlermittel (18, 20) von Näherungssensoren gebildet sind, die in dem Grundteil (16) sitzen und auf Bewegungen des Abtastkörpers (22) um den Schwenkpunkt (14) ansprechen.
2. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- (a) der Teller (22) aus unmagnetischem Mate rial besteht,
- (b) in dem Teller (22) Einsätze (24) aus weichmagnetischem Material vorgesehen sind und
- (c) die Näherungssensoren (18, 20) von Paaren von in bezug auf den Schwenkpunkt (14) diametral einander gegenüberliegenden In duktionsspulen (26, 28; 30, 32) gebildet sind, deren Streufelder durch die Einsätze (24) veränderbar sind.
3. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- (a) der Teller (22) aus unmagnetischem Mate rial besteht,
- (b) in den Teller Dauermagnete (50) eingesetzt sind und
- (c) die Näherungssensoren als magnetfeld empfindliche Sensoren (52) ausgebildet sind.
4. Steuersignalgeber nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Näherungssensoren als
Feldplatten ausgebildet sind.
5. Steuersignalgeber nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Näherungssensoren als
Hallsensoren ausgebildet sind.
6. Steuersignalgeber nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Näherungssensoren ma
gnetoresistive Sensoren sind.
7. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- (a) der Teller (22) aus unmagnetischem Mate rial hergestellt ist,
- (b) in den Teller (22) Einsätze (54) aus ma gnetischem oder weichmagnetischem Material vorgesehen sind und
- (c) die Näherungssensoren von Topfkernspulen (56) gebildet sind.
8. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Näherungssensoren kapazi
tive Sensoren sind.
9. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Teller auf seiner dem
Grundteil zugewandten Seite eine konische Ring
fläche aufweist, die mit den Näherungssensoren
zusammenwirkt.
10. Steuersignalgeber nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- (a) der Grundteil auf seiner dem Teller zuge wandten Oberfläche einen in Umfangsrichtung gewellten Ringbereich mit vier um jeweils 90° gegeneinander winkelversetzten Wellen tälern aufweist und
- (b) die Näherungssensoren ebenfalls jeweils um 90° gegeneinander winkelversetzt zwischen den Wellentälern angeordnet sind.
11. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- (a) der Grundteil eine Grundplatte ist,
- (b) der Steuerhebel über ein Kardangelenk an der Grundplatte gelagert ist,
- (c) die Näherungssensoren in einem Ringbereich um das Kardangelenk herum in der Grund platte angeordnet sind,
- (d) an der Grundplatte um den Ringbereich herum ein Kragen vorgesehen ist und
- (e) eine Gummimanschette von konischer Grund form mit ihrem weiten Ende auf dem Kragen sitzt und mit ihrem engen Ende an den Steuerhebel befestigt ist.
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EP85107971A EP0175071B1 (de) | 1984-08-28 | 1985-06-27 | Steuersignalgeber |
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