DE3724915A1 - Steuereinrichtung fuer elektrische rollstuehle oder dergl. - Google Patents
Steuereinrichtung fuer elektrische rollstuehle oder dergl.Info
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- G05G2009/04751—Position sensor for linear movement
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für elektrische
Rollstühle oder dergl. Eine solche Steuereinrichtung wird
häufig Joystick genannt.
Durch die Firmenschrift "Rollstühle und Rehabilitations
mittel" der Firma MEYRA in D-4925 Kalletal 1, August 1984,
Seite 79, und die durch diese Firma gelieferten Rollstühle
ist eine Steuereinrichtung der betreffenden Art bekannt, bei
der die mechanisch-elektrischen Stellglieder aus Potentio
metern bestehen, deren Achsen um 90° versetzt in einer Ebene
im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Steuerhebels liegen.
An den Achsen ist jeweils das Ende eines Schenkels eines U-
förmigen Bügels befestigt, in dessen Mittelteil sich jeweils
Schlitze befinden, in die das eine Ende des zweiarmig aus
gebildeten Steuerhebels eingreift. Bei Bewegung des Steuer
hebels in Richtung des einen Schlitzes wird der andere U-
förmige Bügel und damit das damit verbundene Potentiometer
bewegt und umgekehrt, wobei natürlich alle möglichen Zwischen
formen der Bewegungen möglich sind, so daß praktisch eine
4-Quadrantensteuerung gebildet ist.
Die Mittelteile der U-förmigen Bügel, in denen sich
die Schlitze befinden, sind entsprechend der Bewegungsbahn
des Steuerhebels in bezug zu dessen Schwenklager bogenförmig
ausgebildet. Die Herstellung ist damit kompliziert, insbe
sondere die Herstellung des in diesem bogenförmigen Teil an
geordneten Schlitzes. Außerdem ist ein zusätzliches Dreh
lager am Ende des Schenkels des U-förmigen Bügels vorge
sehen, der dem Potentiometer abgewandt ist. Auch dies stellt
einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand dar. Wegen der U-
förmigen Bügel ist die Bautiefe verhältnismäßig groß, was
insbesondere deshalb von Nachteil ist, weil eine Steuerein
richtung der betreffenden Art bei Verwendung in einem Roll
stuhl in oder im Bereich der Armlehne des Rollstuhls unter
gebracht werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer
einrichtung der betreffenden Art zu schaffen, die die Nach
teile der bekannten Steuereinrichtung nicht aufweist, die
also einfach und billig im Aufbau ist und eine geringe Bau
tiefe hat.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß als mechanische Übertragungseinrichtungen Kulissen
getriebe verwendet sind. Bei einem solchen Kulissengetriebe
ergibt sich eine geringe Bautiefe bei gleichzeitig einfachem
Aufwand. Der Steuerhebel greift bei einem derartigen Kulissen
getriebe ganz einfach an eine Kulisse an, die an dem Steuer
hebel anliegt und bei Bewegungen, die nicht entlang der Kon
tur der Kulisse erfolgen, bewegt wird, wobei diese Bewegung
auf das mechanisch-elektrische Stellglied übertragen wird.
Die Kulisse und ihre Führung kann in sehr einfacher Weise
hergestellt werden, so daß sich geringe Herstellungskosten
ergeben. Außerdem ist die Bautiefe sehr gering.
Gemäß einer Ausführungsmöglichkeit der Erfindung können
die Kulissengetriebe zwei Schieber aufweisen, die in gleicher
Richtung verschieblich gehalten sind und jeweils gegensinnig
geneigt zu ihrer Verschieberichtung Kulissenschlitze auf
weisen, in die der Steuerhebel eingreift, wobei die Schieber
mit den mechanisch-elektrischen Stellgliedern verbunden sind.
Dadurch, daß die Schieber in gleicher Richtung verschieblich
sind, kann für sie praktisch die gleiche Führung verwendet
werden, was konstruktiv besonders einfach ist. Die Kulissen
schlitze lassen sich in sehr einfacher Weise und sehr genau
herstellen, beispielsweise durch Ausstanzen, wenn die Schie
ber durch Platten gebildet sind.
Durch die Neigung der Kulissenschlitze läßt sich die
Übertragungsfunktion in sehr weiten Grenzen variieren, so
daß sich entsprechende Variationsmöglichkeiten in der Steuer
charakteristik des Steuerhebels ergeben. Die Kulissenschlitze
können zu der Verschieberichtung um 45° geneigt sein, jedoch
sind auch andere Winkel möglich, wodurch sich eine unter
schiedliche Steuercharakteristik bei Auslenkungen des Steuer
hebels in unterschiedliche Richtungen ergibt. Ein besonderer
Vorteil in der Verwendung der Kulissen besteht darin, daß
sie nicht nur durch Neigung, sondern auch durch Kurvenform
sehr unterschiedliche Steuercharakteristiken ermöglichen.
Die Kulissen bzw. die Kulissenschlitze können also gekrümmt
sein. Zweckmäßig ist dabei insbesondere eine zum Zentrum, das
durch die Ruhestellung des Steuerhebels definiert ist, zentral
symmetrische Krümmung, so daß für die mechanisch-elektrischen
Stellglieder zwar eine nicht-lineare, zu beiden Auslenkungs
richtungen jedoch symmetrische Charakteristik gegeben ist.
Eine besonders zweckmäßige Ausbildungsform der als
Platten ausgebildeten Schieber mit den Kulissenschlitzen ist
in Anspruch 6 angegeben. Die Führung der Platten erfolgt da
bei ganz einfach durch übereinanderliegende Führungsschlitze
in den Platten, in die jeweils ein für beide Platten gemein
samer Führungsstift eingreift, der also beide Platten gleich
zeitig führt. Axial zum Führungsstift sind natürlich Anlage
schultern erforderlich, die die Platten auf den Stiften be
weglich in ihrer Lage halten und führen. Diese Anlageschultern
und die Platten selbst können aus einem passenden Material,
vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt sein, der keine
Schmierung erfordert, so daß eine völlig wartungs- und weit
gehend verschleißfreie Konstruktion gegeben ist.
Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 7 erstreckt sich
durch die sich kreuzenden Schlitze eine Buchse, die mit wenig
stens einem Flansch an einer der Platten anliegt, wobei der
Steuerhebel mit einem wenigstens teilweise kugligen Teil
in die Buchse eingreift. Dadurch ist eine spielfreie Kopplung
des Steuerhebels mit den Kulissenschlitzen erzielt, obwohl
der Steuerhebel bei Auslenkbewegungen senkrecht zu den Schie
bern eine Bewegung ausführt, da sich der Kontaktpunkt des
Steuer hebels auf einer Kreisbahn bewegt, während die Schie
ber bzw. Platten sich auf einer Sekante zu dieser Kreisbahn
bewegen.
Die die Schieber bildenden Platten können dicht, vorzugs
weise unmittelbar aufeinander liegen. Dies ist konstruktiv
zweckmäßig und deshalb möglich, weil die Führungskräfte senk
recht zu den Platten und damit die Auflage - Kräfte der
Platten aufeinander sehr gering sind.
Die Verwendung von Schiebern für die Kulissengetriebe
ermöglicht eine sehr zweckmäßige Weiterbildung, indem die
Anordnung seitlicher Vorsprünge oder Vertiefungen an den
Schiebern möglich ist, die mit einem Betätigungsorgan eines
Schalters zusammenwirken können. Ein solcher Schalter dient
im Falle eines Rollstuhls zur Durchführung bestimmter Schalt
vorgänge, wenn die Bedienungsperson den Steuerhebel losläßt.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind dabei
an beiden Schiebern jeweils Vertiefungen vorgesehen, die in
Ruhestellung des Steuerhebels miteinander fluchten, derart,
daß der Schalter nur in Ruhestellung des Steuerhebels betätigt
ist.
Die mechanisch-elektrischen Stellglieder können in sehr
einfacher Weise Flachbahnwiderstände oder Flachbahnpotentio
meter sein, die unmittelbar oder mittelbar durch kleine Über
tragungsstangen mit den Schiebern verbunden sind. Dadurch
ergeben sich völlig lineare Steuercharakteristiken, während
gleichzeitig die Bautiefe besonders gering ist. Als mechanisch
elektrische Stellglieder können aber auch Drehwiderstände oder
Drehpotentiometer verwendet werden, an deren Achse jeweils
ein Hebel befestigt ist, der mit einem jeweils an dem Schieber
angeordneten Zapfen in Eingriff steht. Die Lage der Dreh
widerstände oder Drehpotentiometer ist dabei völlig frei
bis auf die Bedingung, daß ihre Achse senkrecht zur Ver
schieberichtung der Schieber verlaufen muß. Diese Ausfüh
rungsform ermöglicht daher eine beliebige Anordnung der Dreh
widerstände oder Drehpotentiometer, insbesondere eine solche,
bei der die Bautiefe sehr gering ist. Der für die Drehbewegung
der Drehwiderstände bzw. Drehpotentiometer erforderliche Hebel
ist vorteilhafterweise eine Gabel, in die ein Zapfen an dem
Schieber eingreift. Natürlich ist auch eine Umwandlung der
Linearbewegung der Schieber in die Drehbewegung der Dreh
widerstände oder Drehpotentiometer auch durch andere Über
tragungsgetriebe möglich, beispielsweise durch ein Kurbelge
triebe. Die Stellglieder können auch induktiv arbeiten.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht II von Fig. 1,
Fig. 3 zeigt eine Ansicht III von unten in
Fig. 1, wobei die untere Abdeckkappe
weggelassen ist,
Fig. 4 zeigt einzeln einen unteren Schieber
in Fig. 1 und
Fig. 5 zeigt einzeln einen oberen Schieber
aus Fig. 1.
Ein Steuerhebel 1 weist ein Kugelgelenk 2 auf, dessen
Kugelteil 3 auf dem Steuerhebel 1 sitzt und dessen ortsfester
Teil 4 durch ein Gehäuseteil 5 an einer Platte 6 gehalten ist,
mit der die gesamte Steuereinrichtung beispielsweise durch
Schrauben in der Armlehne eines Rollstuhls befestigbar ist.
Das Gehäuseteil 5 ist mittels Schrauben 7 gehalten, die gleich
zeitig einen Anschlagring 8 halten, dessen Anschlagkante 9
die Auslenkbewegungen des Steuerhebels 1 begrenzt.
Auf einem oberen Arm 10 des als zweiarmiger Hebel aus
gebildeten Steuerhebels 1 ist verschieblich eine Buchse 11
angeordnet, die von einer Druckfeder 12 mit ihrer unteren
Kante 13 gegen eine Scheibe 14 gedrückt wird, die von dem
Anschlagring 8 auf der oberen Fläche der Platte 6 gehalten
ist. Die Druckfeder 12 stützt sich dabei an einem Schraub
ring 15 ab, der auf einem Gewinde 16 des oberen Armes 10
verstellbar ist, um die Druckkraft der Feder 12 und damit
die Anlage der unteren Kante 13 auf der Scheibe 14 und somit
auch die dadurch bedingte Rückstellkraft des Steuerhebels 1
einstellen zu können. Der obere Arm 10 mit der Druckfeder 12
ist durch eine Kappe 17 abgedeckt, die durch eine Kugel 18
gehalten ist, die auf ein Gewindeende 19 des oberen Armes 10
fest aufgeschraubt ist. Zwischen der Buchse 11 und dem An
schlagring 8 erstreckt sich eine Dichtung 20.
Das Gehäuseteil 5 weist einen runden Flansch 21 auf,
in dem sich diametral gegenüberliegend Löcher 22 und 23 be
finden, durch die sich Schrauben 24 und 25 erstrecken, die
Scheiben 26 und 27, Buchsen 28 und 29 sowie Scheiben 30 und
31 halten, die alle durch Muttern 32 und 33 gegen den Flansch
21 gezogen sind.
Zwischen den Scheiben 26, 27 und 30, 31 sind zwei
Platten 34 und 35 verschieblich geführt, wobei die Buchsen
28 und 29 in Schlitzen 36 und 37 in den Platten 34 und 35
spielfrei gleiten. Die Ausbildung der Platten 34 und 35 und
die Anordnung der Schlitze 36 und 37 ist deutlich aus Fig. 3
zu ersehen. Die Platten 34 und 35 sind also in Richtung der
Schlitze 36 und 37 leicht verschieblich und spielfrei geführt.
Im Bereich der Buchse 29 befinden sich in den Platten 34 und
35 Schlitze 38 und 39, in denen die Buchse 29 spielfrei gleitet.
Zwischen den Schlitzen 36, 37 einerseits und 38, 39 an
dererseits befindet sich in der Platte 35 ein in Verschiebe
richtung um 45° geneigter Kulissenschlitz 40 und in der Platte
36 ein Kulissenschlitz 41. Wie aus Fig. 3 in Verbindung mit
Fig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich durch die sich kreuzenden
Kulissenschlitze 40 und 41 eine Buchse 42, die so bemessen
ist, daß sie spielfrei in den Kulissenschlitzen gleiten kann.
An der Buchse 42 befindet sich ein Flansch 43, der gleitend
an der Platte 34 anliegt. Auf der anderen Seite der Buchse 42
ist auf diese eine Scheibe 44 aufgeschoben, die an der Platte
35 anliegt und durch einen Sicherungsring 45 auf der Buchse
gehalten ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich an einem un
teren Arm 46 des Steuerhebels 1 ein teilweise kugeliges Teil
47, das bündig in das Innere der Buchse 42 eingreift und damit
in der Lage ist, die Bewegungen des Steuerhebels 1 spielfrei
auf die Buchse 42 zu übertragen.
An der Platte 35 befindet sich ein Zapfen 48, der spiel
frei in das Maul einer Gabel 49 eingreift, die als Hebel an
einer Achse 50 eines Potentiometers 51 befestigt ist, so daß
bei einer Verschiebung der Platte 35 und damit des Zapfens 48
der Hebel 49 geschwenkt und die Achse 50 des Potentiometers 51
gedreht wird.
In gleicher Weise befindet sich an der Platte 34 ein
Zapfen 52, der in das freie Maul eines als Gabel ausgebildeten
Hebels 53 eingreift, der an einer Achse 54 eines Potentio
meters 55 befestigt ist. Im Bewegungsbereich des Zapfens 52
weist die Platte 35 eine Ausnehmung 56 auf, damit sich der
Zapfen 52 ungestört von der Platte 35 bewegen kann.
Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, befindet sich an
einem Rand 57 der Platte 35 eine Vertiefung 58, während sich
an einem Rand 59 der Platte 34 eine Vertiefung 60 befindet.
Diese Vertiefungen 58, 60 wirken mit einer Steuerrolle 61 an
einem Betätigungsarm 62 eines Mikroschalters 63 zusammen.
In der in Fig. 3 dargestellten Lage ruht die Steuerrolle 61
gerade in den übereinanderliegenden Vertiefungen 58, 60,
so daß der Mikroschalter 63 je nach seiner Ausführung ge
schlossen oder geöffnet ist, während er bei einem Auswandern
der Platten 34 oder 35 öffnet oder schließt.
Gegenüberliegende Kanten 64 und 65 weisen langgestreckte
Vertiefungen auf, die mit einer Steuerrolle 66 an einem
Betätigungsarm 67 eines Mikroschalters 68 zusammenwirken,
wobei die Betätigung dieses Mikroschalters 68 jeweils in
den Endverschiebelagen der Platten 34 und 35 betätigt wird.
Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ist der gesamte,
unterhalb der Platte 6 liegende Teil zum Teil durch das Ge
häuse 5, vollständig jedoch durch eine auf den Flansch 21
aufgesetzte Abdeckkappe 69 vor Feuchtigkeit und Staub geschützt.
Wie aus den Fig. 1 und 3 zu ersehen ist, wird bei einer
Betätigung des Steuerhebels 1 in Richtung des Kulissenschlitzes
40 die Buchse 42 gegen den einen Rand des Kulissenschlitzes 41
gedrückt, so daß die zugehörige Platte 34 verschoben und die
Achse 54 des zugehörigen Potentiometers 55 durch den Zapfen 52
über den Hebel 53 gedreht wird. Wird der Steuerhebel 1 in Richtung
des Kulissenschlitzes 41 bewegt, so drückt die Buchse 42 gegen
den seitlichen Rand des Kulissenschlitzes 40, so daß die zu
gehörige Platte 35 verschoben und die Achse 50 des Potentio
meters 51 über den Zapfen 48 und den Hebel 49 gedreht wird.
Bei Bewegungen in anderen Richtungen werden die beiden Platten
34 und 35 mehr oder weniger gleichzeitig bewegt, so daß auch
die Potentiometer 51 und 55 entsprechend mehr oder weniger
verstellt werden. Statt von Hand kann der Steuerhebel 1 auch
mit dem Fuß betätigt werden.
Claims (13)
1. Steuereinrichtung für elektrische Rollstühle oder dergl.,
mit einem von Hand zu betätigenden Steuerhebel, der mittels
eines Universalgelenks in beliebige Richtungen verschwenkbar
gelagert und mittels einer Feder in eine mittlere Ruhestellung
vorgespannt ist, mit zwei mechanisch-elektrischen Stellgliedern,
deren elektrischer Ausgangswert von ihrer mechanischen Ein
stellung abhängt, und mit zwei mechanischen Übertragungsein
richtungen, die jeweils nur eine von zwei Bewegungen des Steuer
hebels in im wesentlichen senkrecht aufeinanderstehenden Rich
tungen auf die mechanisch-elektrischen Stellglieder übertragen,
dadurch gekennzeichnet, daß die mecha
nischen Übertragungseinrichtungen Kulissengetriebe sind.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kulissengetriebe zwei Schieber
aufweisen, die in gleicher Richtung verschieblich gehalten sind
und jeweils gegensinnig geneigt zu ihrer Verschieberichtung
Kulissenschlitze (40, 41) aufweisen, in die der Steuerhebel (1)
eingreift, und daß die Schieber mit den mechanisch-elektrischen
Stellgliedern verbunden sind.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kulissenschlitze (40, 41)
zu der Verschieberichtung um 45° geneigt sind.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kulissenschlitze (40, 41)
vorzugsweise zentralsymmetrisch zu ihrem Zentrum gekrümmt sind.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schieber durch Platten
(34, 35) gebildet sind.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Platten (34, 35) wenigstens
zwei in Schieberichtung verlaufende, sich deckende und in
Verschieberichtung mit Abstand zueinander angeordnete Füh
rungsschlitze (36, 37; 38, 39) aufweisen, daß in die Führungs
schlitze (36, 37; 38, 39) feste Führungszapfen (24, 28; 25, 29)
eingreifen, die die Platten (34, 35) in Schieberichtung führen,
wobei sich die Kulissenschlitze (40, 41) in Ruhestellung des
Steuerhebels (1) jeweils im wesentlichen in ihrer Mitte kreuzen.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich durch die sich kreuzenden
Kulissenschlitze (40, 41) eine Buchse (42) erstreckt, die
mit wenigstens einem Flansch (43) an einer der Platten (34)
anliegt, und daß der Steuerhebel (1) mit einem wenigstens teil
weise kugeligen Teil (47) in die Buchse (42) eingreift.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Platten (34, 35) dicht,
vorzugsweise unmittelbar aufeinanderliegen.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens eine der Platten
(34, 35) eine Kante (57, 59) aufweist, die einen Vorsprung
oder eine Vertiefung (58, 60) aufweist oder eine Kulisse
bildet, der bzw. die mit einem Betätigungsorgan (61, 62)
eines Schalters zusammenwirkt.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwei miteinander fluchtende
und zur Schieberichtung parallele Kanten (57, 59) jeweils
eine Vertiefung (58, 60) aufweisen, die in Ruhestellung des
Steuerhebels (1) miteinander fluchten, derart, daß der Schalter
(63) nur in Ruhestellung des Steuerhebels (1) betätigt ist.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß mechanisch-elektrischen Stell
glieder Flachbahnwiderstände oder Flachbahnpotentiometer sind,
die unittelbar oder mittelbar mit den Schiebern verbunden
sind.
12. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die mechanisch-elektrischen
Stellglieder Drehwiderstände oder Drehpotentiometer (51, 55)
sind, an deren Achse (50, 54) jeweils ein Hebel (49, 53)
befestigt ist, der mit einem jeweils an dem Schieber ange
ordneten Zapfen (48, 52) in Eingriff steht.
13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Hebel eine Gabel (49, 53)
ist, in die der Zapfen (48, 52) an dem Schieber eingreift.
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