EP0981078A2 - Handbedienungselement - Google Patents

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EP0981078A2
EP0981078A2 EP99115474A EP99115474A EP0981078A2 EP 0981078 A2 EP0981078 A2 EP 0981078A2 EP 99115474 A EP99115474 A EP 99115474A EP 99115474 A EP99115474 A EP 99115474A EP 0981078 A2 EP0981078 A2 EP 0981078A2
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EP
European Patent Office
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control lever
hand control
activation
activation element
hand
Prior art date
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EP99115474A
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English (en)
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EP0981078B1 (de
EP0981078A3 (de
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Dieter Rückert
Tilo Kempf
Jörg Höfle
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Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Publication date
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Publication of EP0981078A3 publication Critical patent/EP0981078A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/005—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for preventing unintentional use of a control mechanism
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G2009/04774—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks with additional switches or sensors on the handle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20012—Multiple controlled elements
    • Y10T74/20201—Control moves in two planes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20396—Hand operated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20576—Elements
    • Y10T74/20582—Levers
    • Y10T74/20612—Hand

Definitions

  • the invention relates to a manual control lever, in particular for the operating platform of a vehicle, with at least an electrical actuation converter for delivering control signals dependent on at least one work function a pivoting of the hand control lever and / or in Dependence on the actuation of at least one on the Hand control lever arranged actuator.
  • a selector lever goes for Motor vehicle transmission, in which to prevent a inadvertent switching to certain speed levels are provided by a backdrop with backdrop levels being represented.
  • Intervenes in the setting levels Locking element usually one in the gear lever rod guided locking rod, which in this way the selector lever locks or prevents another gear can be changed.
  • the locking bar can be over Actuator on the selector lever from the Move the stage steps out and then releases the selector lever. To make a noise after releasing the push button to avoid the return movement of the locking element subdued.
  • the object underlying the invention is seen in a hand control lever of the type mentioned train that the danger of an unwanted triggering of Work functions are avoided in a simple manner and / or that the operation of the work function under certain Circumstances is blocked.
  • the invention is in the region of the operating handle Hand control lever with at least one manually operable at least one electrical switching element in connection standing activation element provided.
  • the switching element works with an electrical locking control unit or a locking logic together in order depending on Actuations of the activation element the at least one Actuating converter of the manual control lever for the delivery of Activate or deactivate control signals.
  • the locking control unit can be designed that control signals from the control element only to the Work function to be forwarded if previously Activation element is operated consciously. Otherwise it is done a suppression of the control signals.
  • the manual control lever is preferably in the manner of a Joysticks trained to be a universal joint in two Can pivot directions and by spring force in his middle neutral position is pushed.
  • actuation converter for every swivel direction is at least one actuation converter for influencing provided at least one associated work function.
  • joystick-like control levers let one easy operation of several work functions.
  • a is particularly advantageous Hand control lever like a joystick for the Operation of a loader, in particular an agricultural loader or industrial work vehicle.
  • a loader in particular an agricultural loader or industrial work vehicle.
  • the Loader boom of the loader can be lowered or raised, and by Lateral movements of the joystick can, for example Bucket or other loader tools.
  • an unintended and unexpected actuation of the loading boom and the tool be avoided as there are people in the area of the loader could stop, so here the present invention Advantages can unfold particularly effectively.
  • At least one rocker element which with at least one designed as a potentiometer Actuating converter for generating one of the rocker position of the Rocker element corresponding control signal is connected.
  • the patentiometer can be used in the invention Interlocking strategy should be included. Usually one is enough Potentiometer, which is responsible for both rocking directions and whose output signal for the rest position of the rocker element as Zero signal is calibrated. However, it can also be used for any of the A potentiometer can be provided for both rocking directions.
  • By pressing the rocker switch for example Oil flow proportional to a hydraulically operated work function adjust to the rocking position.
  • At the work function can be a hydraulic connected to the vehicle Act additional device (gripper, lift, rotating mechanism).
  • Hand control lever results from the fact that the activation element Movable via a swivel axis on the hand control lever is articulated.
  • the at least one actuation converter only then to give control signals to the work functions activated when the activation element by hand from its rest position against a small force (e.g. spring force, Gravity) is deflected.
  • a small force e.g. spring force, Gravity
  • the deflection and holding in deflected position does not require any significant effort, so that the operator is not through the Operation of the activation element feels impaired.
  • this is Activation element formed flap-shaped and in the area the shaft-side end of the operating handle across a cross swivel axis on the hand control lever extending to the longitudinal axis of the lever articulated.
  • the hand control lever such that the activation element has an essentially L-shaped cross section, the end of the first leg on the hand control lever is articulated and the end of the second leg at unactuated activation element near the free end of the Actuating handle ends and does not protrude beyond it.
  • the second leg runs nearby and essentially parallel to the operating handle. For gripping the operating handle the hand between the operating handle and that Activation element are pushed. This is because of the proximity between the second leg and the operating handle only possible if the second leg of the operating handle pivots away, the associated switching element is triggered.
  • the activation element preferably has in the vicinity of it Articulation point, for example a projection Actuator on that with an actuating pin of Switching element cooperates so that when the Activation element from its unactuated rest position that Switching element is actuated to control signals to a Lock control unit to deliver.
  • the control unit contains a lock control unit and gives depending of the signals mentioned taking into account a suitable Interlocking strategy control signals to the associated Delivers work functions.
  • a Electrical control device provided that the signals at least an actuation converter, which is based on a pivoting of the Hand control lever responds, as well as the signals of the at least one in connection with the locking element standing switching element receives and evaluates.
  • the Control unit takes an activation of the at least one Actuating converter, that is, a transmission of signals of the actuation converter to the associated work function, only then when the activation element is triggered (actuated) while the manual control lever is in its neutral position located.
  • the manual control lever is located initially in a position other than its neutral position, so is when the activation element the actuation converter is not activated. The activation is thus only from the neutral position of the hand control lever possible.
  • the safety-relevant advantage that a Movement of the work function (e.g. front loader) only then can be caused when the hand control lever moves will, but not if, for example, with the manual control lever deflected the ignition of the vehicle is switched on.
  • the activated manual control lever comes out of its If the neutral position is pivoted, the activation also remains then maintained when the activation element is in its Resting position returns.
  • the invention provides that the control unit activation cancels when the activation element is in its Is at rest (because it has been released) and the The hand control lever returns to its neutral position and stays there longer than a first predeterminable time interval.
  • the first time interval can for example be up to 2 seconds, preferably about 0.5 seconds.
  • the hand control lever returns to its neutral position, switches the activation off after a short time. Then it is for the delivery of control signals a re-activation, such as described above, required. With a short drive through However, the activation becomes neutral even then not canceled if the activation element is not is operated.
  • the locking philosophy exclude where the operator Activation element by means of aids (adhesive tape) in its actuated position to the manual control lever Keeping it permanently active is a preferred embodiment the invention that the control unit cancels the activation, when the hand control lever is activated returns to neutral and here longer than a second Predeterminable time interval remains.
  • the second time interval is preferably up to 3 minutes, preferably about 1 Minute.
  • the neutral position is only temporary pass through, the activation remains.
  • the hand control lever 10 shown in FIG. 1 acts it is a joystick-like centered by spring force trained lever, which is not closer by means of a shown universal joint 12 in two directions, forward and rear (x) or left and right (y).
  • the hand control lever 10 consists essentially of a Operating handle 14, a middle console 16 and one down to the console 16 adjoining lever shaft 18 the lower end of which is the universal joint 12. in the Area of the lever shaft 18 are not shown Actuating converter (potentiometer) attached, the scan the respective position of the lever 10 in its two directions and convert them into electrical proportional signals (x, y).
  • actuating handle 14 On the upward-facing end face of the actuating handle 14 there are two manually actuable actuating elements 20, 22, which form two pressure switches with associated electrical actuating transducers, not shown. With the actuating elements 20, 22, the operator can trigger control signals (z 1 , z 2 ) in order, for example, to switch between different additional functions.
  • rocker element 24 On the side of the operating handle 14 facing away from the driver is a manually operated rocker element 24 with an upper Rocker arm 26 and a lower rocker arm 28 arranged.
  • the rocker element 24 is a, not shown, as Potentiometer trained actuator transducer assigned to the emits control signals to additional devices that are used for the rocking position are proportional.
  • a flap-shaped Activation element 34 (safety flap) articulated, which by a spring, not shown, with less Spring force pushed into its rest position shown in Fig. 1 becomes.
  • the activation element 34 has an essentially L-shaped one Cross section with two legs 36, 38 on. The free The end of the first leg 36 forms with the pivot axis 32 Articulation point of the activation element 34.
  • the second leg 38 runs towards the longitudinal axis 30 of the lever at an acute angle and ends near the top free end of the Operating handle 14. The free rounded end of the second Leg 38 does not protrude over the end face of the operating handle 14 and therefore offers no possibility of attack for an accidental deflection.
  • a projection 40 which extends downward. This acts with the actuating pin 42 as a microswitch trained switching element 44 together by the force a spring is pushed in the direction of the projection 40. In the shown rest position does not engage the projection 40 on the Actuating bolt 42 so that the latter has no switching signal (s) of the switching element 44 triggers.
  • Toggle switch 45 arranged between ON and OFF can tilt. By the toggle switch 45 can Hand control lever 10 in its operational state switch.
  • Fig. 2 the hand control lever 10 with its Actuation transducers (potentiometer of lever shaft 18, Pressure switch 20, 22, potentiometer of the rocker element 24, Switching element 44) indicated as a block.
  • the signals of the Actuating converters are evaluated by a control unit 46, which according to an evaluation algorithm control signals outputs to actuators 48, 50, 52.
  • the actuators 48, 50, 52 control associated hydraulic valves 54, 56, 58 from Work functions.
  • the valves 54, 56, 58 are for example, electro-hydraulic control valves Front loader.
  • valve 54 affects lifting and lowering a boom, not shown
  • valve 56 the tilting of one articulated at the free end of the loading boom Gripper and the valve 58 opening and closing the Gripper.
  • the control of a hydraulic accessory the rocker element 24 was not shown in detail in FIG. 2.
  • the Pressure switches 20 and 22 can switch between serve various additional functions.
  • the signals are evaluated in the control unit 46 under Application of an algorithm.
  • One to carry out the algorithm suitable for the present invention is as follows explained with reference to the flow chart shown in FIG. 3.
  • step 102 is the manual control lever 10 not yet activated, that is, the control unit 46 sets the Signals of the actuation converter 20, 22, 24, 44 not in Control signals for the work functions around.
  • step 104 there is a query as to whether the manual control lever is Assumes neutral position and whether the activation element 34 is in its rest position. As long as these two Conditions are not met, the algorithm repeats in polling step 104 at regular intervals.
  • step 104 proceeds the algorithm proceeds to step 106, where it is queried whether the activation element 34 has now been operated and his Has left rest position. As long as this is not the case, step 106 repeats its at regular intervals Query. If an operation of the Activation element 34 determined, the steps Algorithm to step 108 through which the manual control lever 10 is activated. The hand control lever 10 is now in its working state in which Dependency of its pivoting control signals to associated Work functions are submitted.
  • step 110 there is a query as to whether the Hand control lever 10 is in its neutral position. Is if this is not the case, the activation of the hand control lever 10 maintained and periodically the query of step 110 is repeated. This remains the manual control lever in its working state, when the activation element is released and into its Resting position returns.
  • step 110 determines whether the Hand control lever 10 is in its neutral position. If the answer of step 112 is positive, the step is taken Algorithm to step 114 where it is checked whether the Activation element 34 during the last full minute was operated continuously. If this is the case, then step 116 the hand control lever 10 deactivated and the algorithm returned to step 104. This has the consequence that at only then a manual control lever 10 in neutral position remains activated when the activation element 34 is no longer than one minute was pressed. Otherwise the Activation canceled. This prevents that Activation element 34 is blocked in an impermissible manner, without the operator using the manual control lever 10 grasps and with her hand the activation element 34 operated.
  • step 114 If the answer in step 114 is negative, i. H. the Activation element was not in the last minute continuously operated while the operating lever 10 in was in its neutral position, the algorithm then turns back Step 110 back and the hand control lever 10 remains activated.
  • Step 118 continues, where it is queried whether during the last half a second the activation element was not actuated. If this is the case, the manual control lever is activated in step 116 10 deactivated and the algorithm to step 104 returned. Otherwise, the algorithm returns to step 110 back. This has the consequence that when the Activation element 34 of the hand control lever 10 only for a short time can be moved through its neutral position without it is automatically deactivated. However, he remains unactuated activation element 34 for a long time (longer than 0.5 seconds) in its neutral position, so it will deactivated. In this case the query loop has to be repeated starting at step 104.

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Abstract

Es wird ein Handbedienungshebel, insbesondere ein Handbedienungshebel (10) für die Bedienungsplattform eines Fahrzeugs beschrieben, der wenigstens einen elektrischen Betätigungswandler zur Abgabe von Steuersignalen an wenigstens eine Arbeitsfunktion (54, 56, 58) in Abhängigkeit eines Verschwenkens des Handbedienungshebels (10) und/oder in Abhängigkeit der Betätigung wenigstens eines auf dem Handbedienungshebels (10) angeordneten Betätigungselements (20, 22, 24) aufweist. Um die Gefahr eines ungewollten Auslösens von Arbeitsfunktionen auf einfache Weise zu vermeiden wird vorgeschlagen, daß im Bereich des Betätigungsgriffs (14) des Handbedienungshebels (10) wenigstens ein von Hand betätigbares mit wenigstens einem Schaltelement (44) in Verbindung stehendes Aktivierungselement (34) vorgesehen ist, welches mit einer Verriegelung zusammenwirkt, um in Abhängigkeit von Betätigungen des Aktivierungselements (34) den wenigstens einen Betätigungswandler zur Abgabe von Steuersignalen zu aktivieren. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Handbedienungshebel, insbesondere für die Bedienungsplattform eines Fahrzeugs, mit wenigstens einem elektrischen Betätigungswandler zur Abgabe von Steuersignalen an wenigstens eine Arbeitsfunktion in Abhängigkeit eines Verschwenkens des Handbedienungshebels und/oder in Abhängigkeit der Betätigung wenigstens eines auf dem Handbedienungshebels angeordneten Betätigungselements.
Zur Betätigung von Arbeitsfunktionen befinden sich auf der Bedienungsplattform von Arbeitsfahrzeugen häufig eine Vielzahl von Handbedienungshebel. Diese Hebel können beispielsweise der Bedienung von Arbeitsgeräten, wie Frontlader, dienen. In zunehmendem Maße wirken diese Hebel nicht mehr über mechanische Gestänge auf die Arbeitsfunktionen ein, sondern enthalten Schalter oder andere elektrische Betätigungswandler, die in Abhängigkeit von Betätigungen des Handbedienungshebels elektrische Steuersignale abgeben, um die Arbeitsfunktionen wunschgemäß anzusteuern. Ein moderner Handbetätigungshebel ist relativ leichtgängig und läßt sich mit geringem Kraftaufwand betätigen. Dadurch nimmt die Gefahr einer ungewollten Betätigung und Ansteuerung der Arbeitsfunktionen zu. Beispielsweise kann eine versehentliche Betätigung dadurch erfolgen, daß die Bedienungsperson mit einem Kleidungsstück an dem Handbetätigungshebel hängen bleibt und diesen unbemerkt verschwenkt. Durch eine ungewollte Betätigung des Handbetätigungshebels können Arbeitsfunktionen unerwartet ausgelöst werden, was Gefahren mit sich bringen kann.
Aus der DE-A-44 27 695 geht ein Wählhebel für Kraftfahrzeuggetriebe hervor, bei dem zur Verhinderung eines unbeabsichtigten Schaltens in bestimmte Fahrstufen Sicherungen vorgesehen sind, die durch eine Kulisse mit Kulissenstufen dargestellt werden. In die Kulissenstufen greift ein Rastelement, in der Regel eine in der Schalthebelstange geführte Raststange ein, die auf diese Weise den Wählhebel verriegelt bzw. verhindert, daß in eine andere Fahrstufe gewechselt werden kann. Die Raststange läßt sich über ein Betätigungselement am Schaltgriff des Wählhebels aus den Kulissenstufen herausbewegen und gibt dann den Wählhebel frei. Um eine Geräuschentwicklung nach dem Loslassen der Drucktaste zu vermeiden, wird die Rückstellbewegung des Rastelements gedämpft.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, einen Handbedienungshebel der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Gefahr eines ungewollten Auslösens von Arbeitsfunktionen auf einfache Weise vermieden wird und/oder daß die Betätigung der Arbeitsfunktion unter bestimmten Umständen gesperrt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß ist im Bereich des Betätigungsgriffs des Handbedienungshebels wenigstens ein von Hand betätigbares mit wenigstens einem elektrischen Schaltelement in Verbindung stehendes Aktivierungselement vorgesehen. Das Schaltelement wirkt mit einer elektrischen Verriegelungssteuereinheit bzw. einer Verriegelungslogik zusammen, um in Abhängigkeit von Betätigungen des Aktivierungselements den wenigstens einen Betätigungswandler des Handbedienungshebels zur Abgabe von Steuersignalen zu aktivieren bzw. deaktivieren.
Die Verriegelungssteuereinheit kann dabei so ausgelegt sein, daß Steuersignale von dem Steuerelement nur dann an die Arbeitsfunktion weitergeleitet werden, wenn zuvor das Aktivierungselement bewußt betätigt wird. Andernfalls erfolgt eine Unterdrückung der Steuersignale.
Die Abgabe von Steuersignalen an Arbeitsfunktionen erfordert somit sowohl eine Betätigung des Handbedienungshebels oder eines Betätigungselements als auch des Aktivierungslements. Mit einer zweckmäßigen Anordnung des Aktivierungselements wird es sehr unwahrscheinlich, daß die beiden genannten Betätigungen zur gleichen Zeit ungewollt und unbewußt erfolgen. Die Gefahr einer versehentlichen Bedienung wird damit praktisch ausgeschlossen.
Vorzugsweise ist der Handbedienungshebel nach Art eines Joysticks ausgebildet, der sich um ein Kreuzgelenk in zwei Richtungen verschwenken läßt und durch Federkraft in seine mittlere Neutralstellung gedrängt wird. Für jede Schwenkrichtung ist wenigstens ein Betätigungswandler zur Beeinflussung wenigstens einer zugehörigen Arbeitsfunktion vorgesehen. Joystickartig ausgebildete Bedienungshebel lassen eine einfache Bedienung mehrerer Arbeitsfunktionen zu.
Als besonders vorteilhaft wird die Verwendung eines Handbedienungshebels nach Art eines Joysticks für die Betätigung eines Laders, insbesondere des Laders eines landwirtschaftlichen oder industriellen Arbeitsfahrzeugs, angesehen. Durch eine Vor- und Rückbewegung des Joysticks kann der Laderbaum des Laders abgesenkt bzw. angehoben werden, und durch seitliche Bewegungen des Joysticks kann beispielsweise eine Schaufel oder ein anderes Werkzeug des Laders verkippt werden. Insbesondere bei dieser Anwendung muß eine unbeabsichtigte und unerwartete Betätigung des Laderbaums und des Werkzeugs vermieden werden, da sich Personen im Bereich des Laders aufhalten könnten, so daß hier die vorliegende Erfindung ihre Vorzüge besonders wirkungsvoll entfalten kann.
Es sind Handbedienungshebel bekannt, die im Bereich des Betätigungsgriffs mit Druckschaltern bestückt sind, welche mit als Schaltelement ausgebildeten Betätigungswandler zusammenwirken. Es ist von Vorteil, diese Druckschalter in die erfindungsgemäße Verriegelungsstrategie einzubeziehen. Solche Druckschalter lassen sich beispielsweise ebenfalls zur Bedienung eines Laders verwenden und können dazu dienen, einen Lifter zum Anheben des Laderwerkzeugs zu betätigen oder einen am Lader montierten Greifer zu schließen bzw. zu öffnen.
Desweiteren kann es von Vorteil sein, im Bereich des Betätigungsgriffs wenigstens ein Wippelement vorzusehen, welches mit wenigstens einem als Potentiometer ausgebildeten Betätigungswandler zur Erzeugung eines der Wippstellung des Wippelements entsprechenden Steuersignals in Verbindung steht. Dabei kann das Patentiometer in die erfindungsgemäße Verriegelungsstrategie einbezogen sein. Gewöhnlich genügt ein Potentiometer, das für beide Wipprichtungen zuständig ist und dessen Ausgangssignal für die Ruhestellung des Wippelements als Nullsignal geeicht wird. Es kann jedoch auch für jede der beiden Wipprichtungen je ein Potentiometer vorgesehen sein. Durch Betätigung des Wippschalters läßt sich beispielsweise der Ölstrom einer hydraulisch betätigten Arbeitsfunktion proportional zur Wippstellung einstellen. Bei der Arbeitsfunktion kann es sich um ein an das Fahrzeug angeschlossenes hydraulisches Zusatzgerät (Greifer, Lift, Drehmechanismus) handeln.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handbedienungshebels ergibt sich dadurch, daß das Aktivierungselement über eine Schwenkachse beweglich am Handbedienungshebel angelenkt ist. Der wenigstens eine Betätigungswandler wird dabei nur dann zur Abgabe von Steuersignalen an die Arbeitsfunktionen aktiviert, wenn das Aktivierungselement mit der Hand aus seiner Ruhelage gegen eine geringe Kraft (z. B. Federkraft, Schwerkraft) ausgelenkt wird. Die Auslenkung und das Halten in ausgelenkter Stellung erfordert keine nennenswerte Kraftanstrengung, so daß die Bedienungsperson sich nicht durch die Betätigung des Aktivierungselements beeinträchtigt fühlt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Aktivierungselement klappenförmig ausgebildet und im Bereich des schaftseitigen Endes des Betätigungsgriffs über eine quer zur Hebellängsachse verlaufende Schwenkachse an dem Handbedienungshebel angelenkt. Es ist von besonderem Vorteil den Handbedienungshebel derart auszubilden, daß das Aktivierungselement einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei das Ende des ersten Schenkels am Handbedienungshebel angelenkt ist und das Ende des zweiten Schenkels bei unbetätigtem Aktivierungelement nahe des freien Endes des Betätigungsgriffs endet und nicht über dieses hinausragt. Der zweite Schenkel verläuft dabei in der Nähe und im wesentlichen parallel zum Betätigungsgriff. Zum Ergreifen des Betätigungsgriffs muß die Hand zwischen den Betätigungsgriff und das Aktivierungselement geschoben werden. Dies ist wegen der Nähe zwischen dem zweiten Schenkel und dem Betätigungsgriff nur möglich, wenn der zweite Schenkel vom Betätigungsgriff wegschwenkt, wobei das zugehörige Schaltelement ausgelöst wird.
Vorzugsweise weist das Aktivierungselement in der Nähe seiner Anlenkstelle ein, beispielsweise als Vorsprung ausgebildetes, Betätigungsglied auf, das mit einem Betätigungsbolzen des Schaltelements zusammenwirkt, so daß bei einem Ausschwenken des Aktivierungselements aus seiner unbetätigten Ruhelage das Schaltelement betätigt wird, um Steuersignale an eine Verriegelungssteuereinheit abzugeben.
Es ist von Vorteil, ein elektrisches Steuergerät vorzusehen, das die Signale des wenigstens einen Betätigungswandlers und des wenigstens einen Schaltelements auswertet. Das Steuergerät enthält eine Verriegelungssteuereinheit und gibt in Abhängigkeit der genannten Signale unter Beachtung einer geeigneten Verriegelungsstrategie Steuersignale an die zugehörigen Arbeitsfunktionen abgibt.
Einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zufolge ist ein elektrisches Steuergerät vorgesehen, das die Signale wenigstens eines Betätigungswandlers, der auf ein Verschwenken des Handbedienungshebels anspricht, sowie die Signale des wenigstens einen mit dem Verriegelungselement in Verbindung stehenden Schaltelements empfängt und auswertet. Das Steuergerät nimmt eine Aktivierung des wenigstens einen Betätigungswandlers, das heißt eine Weiterleitung von Signalen des Betätigungswandler an die zugehörige Arbeitsfunktion, nur dann vor, wenn das Aktivierungelement ausgelöst (betätigt) wird, während sich der Handbedienungshebel in seiner Neutralstellung befindet. Befindet sich der Handbedienungshebel anfangs jedoch in einer anderen Stellung als seiner Neutralstellung, so wird bei einer Betätigung des Aktivierungselements der Betätigungswandler nicht aktiviert. Die Aktivierung ist somit nur von der Neutralstellung des Handbedienungshebels aus möglich. Dies hat den sicherheitsrelevanten Vorteil, daß eine Bewegung der Arbeitsfunktion (z. B. Frontlader) nur dann hervorgerufen werden kann, wenn der Handbedienungshebel bewegt wird, nicht aber, wenn beispielsweise bei ausgelenktem Handbedienungshebel die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Wenn der aktivierte Handbedienungshebel aus seiner Neutralstellung verschwenkt wird, bleibt die Aktivierung auch dann aufrechterhalten, wenn das Aktivierungselement in seine Ruhelage zurückkehrt. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht jedoch vor, daß das Steuergerät die Aktivierung aufhebt, wenn sich das Aktivierungselement in seiner Ruhestellung befindet (weil es losgelassen wurde) und der Handbedienungshebel in seine Neutralstellung zurückkehrt und dort länger als ein erstes vorgebbares Zeitintervall bleibt. Das erste Zeitintervall kann beispielsweise bis zu 2 Sekunden, vorzugsweise ungefähr 0,5 Sekunden, betragen. Wenn also der Handbedienungshebel in seine Neutralstellung zurückkehrt, schaltet die Aktivierung nach kurzer Zeit ab. Es ist dann für die Abgabe von Steuersignalen eine erneute Aktivierung, wie oben beschrieben, erforderlich. Bei einem kurzen Durchfahren der Neutralstellung wird die Aktivierung jedoch selbst dann nicht aufgehoben, wenn das Aktivierungselement dabei nicht betätigt wird.
Um einen Mißbrauch und eine Umgehung der Verrieglungsphilosophie auszuschließen, bei der die Bedienungsperson das Aktivierungselement durch Hilfsmittel (Klebeband) in seiner betätigten Stellung festsetzt, um den Handbedienungshebel dauerhaft aktiv zu halten, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Steuergerät die Aktivierung aufhebt, wenn bei betätigtem Aktivierungselement der Handbedienungshebel in Neutralstellung zurückkehrt und hier länger als ein zweites vorgebbares Zeitintervall verharrt. Das zweite Zeitintervall beträgt vorzugsweise bis zu 3 Minuten, vorzugsweise ungefähr 1 Minute. Wird jedoch die Neutralstellung nur kurzzeitig durchfahren, bleibt die Aktivierung bestehen.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
einen erfindungsgemäßen Handbedienungshebel,
Fig. 2
ein elektrisches Blockdiagramm mit einem erfindungsgemäßen Handbedienungshebel, einem Steuergerät und drei Arbeitsfunktionen und
Fig. 3
ein Flußdiagramm, anhand dessen eine bevorzugte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Handbedienungshebels beschrieben wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Handbedienungshebel 10 handelt es sich um einen durch Federkraft mittenzentrierten joystickartig ausgebildeten Hebel, der sich mittels eines nicht näher dargestellten Kreuzgelenks 12 in zwei Richtungen, nach vorn und hinten (x) bzw. nach links und rechts (y), verschwenken läßt. Der Handbedienungshebel 10 besteht im wesentlichen aus einem Betätigungsgriff 14, einer mittleren Konsole 16 und einem sich nach unten an die Konsole 16 anschließenden Hebelschaft 18, an dessen unteren Ende sich das Kreuzgelenk 12 befindet. Im Bereich des Hebelschaftes 18 sind nicht dargestellte Betätigungswandler (Potentiometer) angebracht, die die jeweilige Lage des Hebels 10 in seinen zwei Richtungen abtasten und in elektrische Proportionalsignale (x, y) umwandeln.
Auf der nach oben weisenden Stirnfläche des Betätigungsgriffs 14 befinden sich zwei von Hand betätigbare Betätigungselemente 20, 22, die mit zugehörigen, nicht näher dargestellten elektrischen Betätigungswandlern zwei Druckschalter bilden. Mit den Betätigungselementen 20, 22 kann die Bedienungsperson Steuersignale (z1, z2) auslösen, um beispielsweise zwischen unterschiedlichen Zusatzfunktionen umzuschalten.
Auf der dem Fahrer abgewandten Seite des Betätigungsgriffs 14 ist ein von Hand betätigbares Wippelement 24 mit einem oberen Wippschenkel 26 und einem unteren Wippschenkel 28 angeordnet. Dem Wippelement 24 ist ein nicht dargestellter, als Potentiometer ausgebildeter Betätigungswandler zugeordnet, der an Zusatzgeräte Steuersignale abgibt, die zur Wippstellung proportional sind.
Im Bereich des schaftseitigen Endes des Betätigungsgriffs 14 ist an der Konsole 16 über eine quer zur Hebellängsachse 30 verlaufende Schwenkachse 32 ein klappenförmig ausgebildetes Aktivierungselement 34 (Sicherheitsklappe) schwenkbar angelenkt, welches durch eine nicht dargestellte Feder mit geringer Federkraft in seine in Fig. 1 dargestellte Ruhelage gedrängt wird. Das Aktivierungselement 34 weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln 36, 38 auf. Das freie Ende des ersten Schenkels 36 bildet mit der Schwenkachse 32 die Anlenkstelle des Aktivierungselements 34. Der zweite Schenkel 38 läuft in einem spitzen Winkel auf die Hebellängsachse 30 zu und endet in der Nähe des oberen freien Endes des Betätigungsgriffs 14. Das freie abgerundete Ende des zweiten Schenkels 38 ragt nicht über die Stirnseite des Betätigungsgriffs 14 hinaus und bietet damit keine Angriffsmöglichkeit für ein versehentliches Auslenken.
An den ersten Schenkel 36 des Aktivierungselements 34 ist ein sich nach unten erstreckender Vorsprung 40 angeformt. Dieser wirkt mit dem Betätigungsbolzen 42 eines als Mikroschalter ausgebildeten Schaltelements 44 zusammen, der durch die Kraft einer Feder in Richtung Vorsprung 40 gedrängt wird. In der dargestellten Ruhestellung greift der Vorsprung 40 nicht an dem Betätigungsbolzen 42 an, so daß letzterer kein Schaltsignal (s) des Schaltelements 44 auslöst.
Zum Ergreifen des Betätigungsgriffs 14 schiebt die Bedienungsperson ihre Finger zwischen das Aktivierungselement 34 und den Betätigungsgriff 14 und drückt das Aktivierungselement 34 aus seiner dargestellten Ruhestellung nach links (bezüglich der Fig. 1). Dabei entfernt sich das freie Ende des zweiten Schenkels 38 von dem Betätigungsgriff 14. Gleichzeitig drückt der Vorsprung 40 gegen den Betätigungsbolzen 42 und löst im Schaltelement 44 eine Schaltfunktion aus. Nimmt die Bedienungsperson ihre Hand von dem Betätigungsgriff 14 weg, so schwenkt das Aktivierungselement 34 infolge Federkraft zurück in seine Grundstellung. Dabei wird das Schaltelement 44 zurückgeschaltet und gibt kein Schaltsignal ab.
Auf der Konsole 16 ist ferner ein in Fig. 2 angedeuteter Kippschalter 45 angeordnet, der sich zwischen EIN und AUS verkippen läßt. Durch den Kippschalter 45 läßt sich der Handbedienungshebel 10 in seinen betriebsbereiten Zustand schalten.
In Fig. 2 ist der Handbedienungshebel 10 mit seinen Betätigungswandlern (Potentiometer des Hebelschafts 18, Druckschalter 20, 22, Potentiometer des Wippelements 24, Schaltelement 44) als Block angedeutet. Die Signale der Betätigungswandler werden von einem Steuergerät 46 ausgewertet, welches entsprechend eines Auswertungsalgorithmus Steuersignale an Aktuatoren 48, 50, 52 abgibt. Die Aktuatoren 48, 50, 52 steuern zugehörige hydraulische Ventile 54, 56, 58 von Arbeitsfunktionen. Bei den Ventilen 54, 56, 58 handelt es sich beispielsweise um elektro-hydraulische Steuerventile eines Frontladers. Beispielsweise beeinflußt das Ventil 54 das Heben und Senken eines nicht dargestellten Laderbaums, das Ventil 56 das Verkippen eines am freien Ende des Laderbaums angelenkten Greifers und das Ventil 58 das Öffnen und Schließen des Greifers. Die Steuerung eines hydraulischen Zusatzgerätes durch das Wippelement 24 wurde in Fig. 2 nicht näher dargestellt. Die Druckschalter 20 und 22 können der Umschaltung zwischen verschiedenen Zusatzfunktionen dienen.
Die Auswertung der Signale erfolgt in dem Steuergerät 46 unter Anwendung eines Algorithmus. Ein zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeigneter Algorithmus wird im Folgenden anhand des in Fig. 3 dargestellten Flußdiagramms erläutert.
Der Algorithmus beginnt beim Einschalten des Kippschalters 45 mit dem Schritt 100. In Schritt 102 ist der Handbedienungshebel 10 noch nicht aktiviert, das heißt das Steuergerät 46 setzt die Signale der Betätigungswandler 20, 22, 24, 44 nicht in Steuersignale für die Arbeitsfunktionen um. In Schritt 104 erfolgt die Abfrage, ob der Handbedienungshebel seine Neutralstellung einnimmt und ob sich das Aktivierungselement 34 in seiner Ruhestellung befindet. Solange diese beiden Bedingungen nicht erfüllt sind, wiederholt der Algorithmus in regelmäßigen Zeitabständen die Abfrage des Schritts 104.
Sind die beiden Bedingungen des Schritts 104 erfüllt, schreitet der Algorithmus zu Schritt 106 weiter, wo abgefragt wird, ob das Aktivierungselement 34 inzwischen betätigt wurde und seine Ruhestellung verlassen hat. Solange dies nicht der Fall ist, wiederholt Schritt 106 in regelmäßigen Zeitabständen seine Abfrage. Wird durch Schritt 106 eine Betätigung des Aktivierungselements 34 festgestellt, so schreitet der Algorithmus zu Schritt 108 weiter, durch den der Handbedienungshebel 10 aktiviert wird. Der Handbedienungshebel 10 befindet sich nun in seinem Arbeitszustand, in dem in Abhängigkeit seines Verschwenkens Steuersignale an zugehörige Arbeitsfunktionen abgegeben werden.
In Schritt 110 erfolgt die Abfrage, ob sich der Handbedienungshebel 10 in seiner Neutralstellung befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird die Aktivierung des Handbedienungshebels 10 aufrechterhalten und in regelmäßigen Zeitabständen die Abfrage des Schritts 110 wiederholt. Hierbei bleibt der Handbetätigungshebel auch dann in seinem Arbeitszustand, wenn das Aktivierungselement losgelassen wird und in seine Ruhestellung zurückkehrt.
Wird in Schritt 110 jedoch festgestellt, daß sich der Handbedienungshebel 10 in seiner Neutralstellung befindet, so schreitet der Algorithmus zu Schritt 112 weiter, in dem abgefragt wird, ab das Aktivierungselement 34 noch betätigt ist. Ist die Antwort des Schritts 112 positiv, so schreitet der Algorithmus zu Schritt 114 weiter, wo geprüft wird, ob das Aktivierungselement 34 während der letzten vollen Minute ununterbrochen betätigt war. Trifft dies zu, so wird in Schritt 116 der Handbedienungshebel 10 deaktiviert und der Algorithmus zum Schritt 104 zurückgeführt. Dies hat zur Folge, daß bei einem Handbedienungshebel 10 in Neutralstellung dieser nur dann aktiviert bleibt, wenn das Aktivierungelement 34 nicht länger als eine Minute betätigt wurde. Andernfalls wird die Aktivierung aufgehoben. Hierdurch wird verhindert, daß das Aktivierungselement 34 auf unzulässige Weise blockiert wird, ohne daß die Bedienungsperson den Handbedienungshebel 10 ergreift und gleichzeitig mit ihrer Hand das Aktivierungselement 34 betätigt.
Ist die Antwort in Schritt 114 negativ, d. h. das Aktivierungselement wurde in der letzten Minute nicht ununterbrochen betätigt, während sich der Bedienungshebel 10 in seiner Neutralstellung befand, dann kehrt der Algorithmus zu Schritt 110 zurück und der Handbedienungshebel 10 bleibt aktiviert.
Wird in Schritt 112 festgestellt, daß das Aktivierungselement 34 nicht mehr betätigt ist, so schreitet der Algorithmus zu Schritt 118 weiter, wo abgefragt wird, ob während der letzten halben Sekunde das Aktivierungselement nicht betätigt wurde. Trifft dies zu, so wird in Schritt 116 der Handbedienungshebel 10 deaktiviert und der Algorithmus zu Schritt 104 zurückgeführt. Andernfalls kehrt der Algorithmus zu Schritt 110 zurück. Dies hat zur Folge, daß bei unbetätigtem Aktivierungselement 34 der Handbedienungshebel 10 nur kurzzeitig durch seine Neutralstellung bewegt werden kann, ohne daß er automatisch deaktiviert wird. Bleibt er jedoch bei unbetätigtem Aktivierungselement 34 längere Zeit (länger als 0,5 Sekunden) in seiner Neutralstellung, so wird er deaktiviert. In diesem Fall muß erneut die Abfrageschleife beginnend bei Schritt 104 durchlaufen werden.
Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen. Beispielsweise können neben den beschriebenen Signalen auch Signale anderer Betätigungswandler, beispielsweise die Signale der Druckschalter 20, 22 und/oder des Wippschalters 24, in die Verriegelung einbezogen werden.

Claims (15)

  1. Handbedienungshebel, insbesondere für die Bedienungsplattform eines Fahrzeugs, mit wenigstens einem elektrischen Betätigungswandler zur Abgabe von Steuersignalen an wenigstens eine Arbeitsfunktion in Abhängigkeit eines Verschwenkens des Handbedienungshebels (10) und/oder in Abhängigkeit der Betätigung wenigstens eines auf dem Handbedienungshebel (10) angeordneten Betätigungselements (20, 22, 24), dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Betätigungsgriffs (14) des Handbedienungshebels (10) wenigstens ein von Hand betätigbares mit wenigstens einem elektrischen Schaltelement (44) in Verbindung stehendes Aktivierungselement (34) vorgesehen ist, welches mit einer elektrischen Verriegelung zusammenwirkt, um in Abhängigkeit von Betätigungen des Aktivierungselements (34) den wenigstens einen Betätigungswandler zur Abgabe von Steuersignalen zu aktivieren.
  2. Handbedienungshebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Handbedienungshebel (10) nach Art eines Joysticks ausgebildet ist und sich um ein Kreuzgelenk (12) in zwei Richtungen verschwenken läßt, und daß jeder Schwenkrichtung wenigstens ein Betätigungswandler zur Beeinflussung wenigstens einer zugehörigen Arbeitsfunktion vorgesehen ist.
  3. Handbedienungshebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Betätigungsgriffs (14) wenigstens ein Druckschalter (20, 22) mit zugehörigem als Schaltelement ausgebildeten Betätigungswandler vorgesehen ist.
  4. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Betätigungsgriffs (14) wenigstens ein Wippelement (24) vorgesehen ist, welches mit wenigstens einem als Potentiometer zur Erzeugung eines der Wippstellung entsprechenden Steuersignals ausgebildeten Betätigungswandler in Verbindung steht.
  5. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungselement (34) über eine Schwenkachse (32) beweglich am Handbedienungshebel (10) angelenkt ist.
  6. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungselement (34) klappenförmig ausgebildet und im Bereich des schaftseitigen Endes des Betätigungsgriff (14) über eine quer zur Hebellängsachse (30) verlaufende Schwenkachse (32) an dem Handbedienungshebel (10) angelenkt ist.
  7. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Aktivierungselements (34) im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei das Ende des ersten Schenkels (36) am Handbedienungshebel (10) angelenkt ist und der zweite Schenkel (38) bei unbetätigtem Aktivierungelement (34) in der Nähe des freien Endes des Betätigungsgriffs (14) endet, derart daß zum Ergreifen des Betätigungsgriffs (14) die Hand zwischen den Betätigungsgriff (14) und das Aktivierungselement (34) geschoben wird, wobei der zweite Schenkel (38) vom Betätigungsgriff (14) weggedrückt wird.
  8. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungselement (34) in der Nähe seiner Anlenkstelle (32) einen Vorsprung (40) aufweist, der mit einem Betätigungsbolzen (42) des Schaltelements (44) zusammenwirkt.
  9. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Steuergerät (46) vorgesehen ist, das die Signale des wenigstens einen Betätigungswandlers und des wenigstens einen Schaltelements (44) auswertet und in Abhängigkeit dieser Signale Steuersignale an die Arbeitsfunktionen (54, 56, 58) abgibt.
  10. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Steuergerät (46) vorgesehen ist, das wenigstens die Signale eines Betätigungswandlers, der auf ein Verschwenken des Handbedienungshebels (10) anspricht, sowie die Signale des wenigstens einen Schaltelements (44) empfängt und auswertet, und daß das Steuergerät (46) eine Aktivierung des wenigstens einen Betätigungswandlers nur dann vornimmt, wenn sich der Handbedienungshebel (10) in Neutralstellung befindet und das Aktivierungselement (34) betätigt wird (Schritt 104 und 106).
  11. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (46) eine Aktivierung aufhebt, wenn sich während eines vorgebbaren Zeitintervalls ununterbrochen der Handbedienungshebel (10) in Neutralstellung und das Aktivierungselement (34) in unbetätigter Ruhestellung befinden (Schritte 110, 112, 118).
  12. Handbedienungshebel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des ersten Zeitintervalls bis zu 2 Sekunden, vorzugsweise ungefähr 0,5 Sekunden, beträgt.
  13. Handbedienungshebel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (46) eine Aktivierung aufhebt, wenn sich bei betätigtem Aktivierungselement (34) der Handbedienungehebel (10) länger als ein zweites vorgebbares Zeitintervall in Neutralstellung befindet (Schritte 110, 112, 116).
  14. Handbedienungshebel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des zweiten Zeitintervalls bis zu 3 Minuten, vorzugsweise ungefähr 1 Minute, beträgt.
  15. Verwendung des Handbedienungshebel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für die Betätigung eines Laders, insbesondere des Laders eines landwirtschaftlichen oder industriellen Arbeitsfahrzeugs.
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