EP3367205A1 - Steuer-vorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP3367205A1
EP3367205A1 EP17157852.9A EP17157852A EP3367205A1 EP 3367205 A1 EP3367205 A1 EP 3367205A1 EP 17157852 A EP17157852 A EP 17157852A EP 3367205 A1 EP3367205 A1 EP 3367205A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
joystick
control stick
receiving sensors
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17157852.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Dürr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rafi GmbH and Co KG
Original Assignee
Rafi GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rafi GmbH and Co KG filed Critical Rafi GmbH and Co KG
Priority to EP17157852.9A priority Critical patent/EP3367205A1/de
Publication of EP3367205A1 publication Critical patent/EP3367205A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
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    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
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    • 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
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    • G05G2009/04703—Mounting of controlling member
    • G05G2009/04714—Mounting of controlling member with orthogonal axes
    • G05G2009/04718—Mounting of controlling member with orthogonal axes with cardan or gimbal type joint
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
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    • G05G2009/0474—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 characterised by means converting mechanical movement into electric signals
    • G05G2009/04755—Magnetic sensor, e.g. hall generator, pick-up coil
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
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    • 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
    • G05G2009/04777—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 push or pull action on the handle

Definitions

  • the invention relates to a control device by which a mechanical or manual movement in electrical switching signals, which are used for process control of an electrically operated device, is converted according to the preamble of claim 1.
  • Such a device may, for example, the EP 1 903 418 B1 be removed.
  • the evaluation is realized by Hall sensors.
  • the joystick is mounted in a housing rotatable or tiltable in several axes, whereby the magnets move when actuated relative to the built-in Hall sensors Hall sensors. Due to the relative motion between the Hall sensors and the magnets, the sensors detect the magnetic field changing at your location and can thus generate electrical switching signals.
  • the device should be able to be used in environments which have increased requirements for electrical components, e.g. regarding climate, such as heat, cold or humidity, or even pollution.
  • the related evaluation principle according to the invention is inductive. Characterized in that the signal generator are wholly or partly made of an electrically conductive material, that the receiving sensors are formed as coils, the windings are energized and generate an electromagnetic field, that the signal transmitter in the unactuated state of the joystick are each arranged adjacent to one of the receiving sensors and that the signal generator and the receiving sensors interact in the actuated state of the joystick in pairs and non-contact electromagnetically, it is achieved that the space of the device can be kept extremely low and at the same time a reliable and simple switching signal generation by the movements of the joystick of the device. In fact, the distance between the signal transmitters and the receiving sensors can be kept very low, so that the installation space of the entire device is extremely low.
  • a control device can be used in areas that are difficult to access and / or provide only a small amount of space available. Accordingly, can For example, the device according to the invention may be arranged adjacent to a handle of a bicycle in order to operate a navigation device or other electrical devices or to control their function with the aid of the device.
  • a tilting plate or one or more radially oriented webs is provided at the free end of the joystick or fastened with this.
  • the tilt plate acts as a signal generator or act the webs due to their electrical conductivity as a signal generator.
  • the shape of the tilt plate and the webs can be designed such that they have a bend which is perpendicular to one of the tilt axes.
  • the tilt plate or the webs facing away from the receiving sensors of these so that the tilt plate and webs in the receiving sensors in the unactuated state of the control stick are further spaced than in the actuated state of the joystick, since by tilting the joystick of the tilt plate or the respective web is moved in the direction of the receiving sensor.
  • the receiving sensors are a winding and to install or integrate them directly in a printed circuit board, as this ensures that the space height of the circuit board is not increased by the windings and that an electromagnetic field is generated by the electrically conductive windings , As soon as an electrically conductive body, for example in the form of the tilting plate or the web, reaches the region of the electromagnetic field of the coil, eddy currents are created in the tilting plate or in the web, which withdraw energy from the electromagnetic field.
  • the changes in the electromagnetic field can be measured or detected by an evaluation device, so that is achieved by a corresponding predetermined programming that a switching value or threshold is adjustable, which corresponds to a predetermined distance between the receiving sensors and the respective signal generator, which exclusively a switching signal can be generated.
  • each of the receiving sensors is arranged in a separate resonant circuit, because this ensures that the changes in the electromagnetic field of each sensor when approaching the signal generator can be detected by the evaluation device to immediately generate a corresponding switching signal. Consequently, the switching signal generation is a fast and reliable switching function.
  • the joystick Since the joystick is tiltably mounted in a universal joint, which has two tilt axes extending perpendicular to each other, the joystick can be deflected into four different tilt positions. Escaping to each of the deflection position of the joystick while one of the receiving sensors is provided, the electromagnetic field is changed upon penetration of an electrical conductor in the form of the tilting plate or the webs, so that an electrical switching signal is formed.
  • the joystick may be held axially displaceable in the housing alone or together with the universal joint, so that the joystick can also be moved in the direction of the receiving sensor arranged immediately below.
  • the tilting disk there are five different pairs of signal transmitters and receiving sensors, which each generate an independent switching signal. It is readily possible to double the tilt axes of the universal joint, so that a total of four tilt axes are present at an angle of 45 ° to each other. Depending on the size of the housing, the tilting axes can be multiplied as required.
  • the signal transmitter and the receiver sensors are arranged in pairs to one another, so that each pair of signal transmitter and receiver sensor in the respective circuit generates an independent switch signal which can be assigned to a switching function as it approaches.
  • a device 1 in the FIGS. 1 and 2 a device 1 can be seen, are to be converted by the mechanical or manual movements 2, 3 in an electrical switching signal for controlling an electrical device 30.
  • the control device 1 consists of a housing 4, in which a control stick 5 is mounted both axially displaceable in the direction of movement 2 and about two axes A, B in the tilting movement 3.
  • the free end of the joystick 5 is denoted by the reference numeral 6 and extends inside the housing 4th
  • the joystick 5 is supported by means of a universal joint 31 about the two mutually perpendicular axes A, B to the housing 4.
  • the joystick 5, as this particular the FIG. 3a can be removed, movably mounted in the direction of a arranged inside the housing 4 printed circuit board 8.
  • a spring 32 is attached, which is connected to the housing 4.
  • a restoring force is created in the spring 32.
  • a restoring moment caused by the correct positioning together with the restoring force of the spring 32 thus the control stick 5 is pushed back to the starting position as soon as the joystick 5 is no longer acted upon by a force.
  • a tilt plate 16 is arranged at the free end 6 of the control stick 5 or connected in a position-oriented manner, which has four mutually perpendicular arms, which are consequently assigned to four different quadrants relative to the printed circuit board 8.
  • Each arm of the tilting plate 16 is provided as a signal generator 11, 12, 13, 14, which consequently consist entirely of an electrically conductive material.
  • a further signal generator 15 is arranged in the center of the tilting plate 16, which is thus aligned in alignment with the longitudinal axis 7 of the housing 4.
  • each of the rinses 21 to 25, which operate as receiving sensors, is integrated into the printed circuit board 8, so that their space height is not changed by the receiving sensors 21 to 25.
  • FIG. 4 shows the geometric arrangement of the receiving sensors 21 to 25.
  • Each sensor is designed as a resonant circuit (the associated capacitors are not shown in the schematic drawing).
  • Each circuit 9 is connected to a power source 20, so that the respective receiving sensors 21 to 25 are energized.
  • the windings of the coils are thus designed to be electrically conductive and generate by the energization of an outwardly directed electromagnetic field.
  • the tilting plate 16 carries corresponding inserts made of an electrically conductive material, which are associated with the respective receiving sensor 21 to 25 in alignment.
  • the tilting plate 16 may also be replaced by radially oriented webs.
  • the signal generator 11 to 15 isolated in one of the electromagnetic fields of the receiving sensors Immerse 21 to 25 and cause an energy drop there, which is detected by an electrical evaluation device 10.
  • the evaluation device 10 namely constantly monitors the respective circuit 9 and thus recognizes immediately when a frequency change occurs in one of the circuits 9.
  • the signal generator 11 to 15 and the receiving sensors 21 to 25 are connected in pairs. Due to the mechanical design, only one pair 11 and 21, 12 and 22, 13 and 23 or 14 and 24 move towards each other during tilting movements, and thus the corresponding change of the electromagnetic field can be unambiguously assigned to a pair. In the case of axial central actuation, this applies to the pair 15 and 25.
  • control stick 5 is axially displaceable in the direction of the reception sensor 25 arranged in the center, so that one of the electrical switching signals is produced by depressing the control stick 5.
  • FIG. 3b it is shown that the joystick 5 is deflected about one of the axes A or B.
  • the tilt plate 16 is provided with a bend 28.
  • the bend 28 in this case runs perpendicular to one of the respective axes A or B.
  • the bend 28 with respect to the receiving sensors 21 to 14 is designed such that it rises from the receiving sensors 21 to 24. Only when the joystick 5 is tilted about one of the axes A or B, one of the signal transmitter 11 to 14 is moved to a receiving sensors 21 to 24 associated therewith.
  • pairs of signal transmitters 11 to 14 and receiving sensors 21 to 24, which interact with one another without contact in the actuated state of the control stick 5, are produced.
  • a link 33 is provided, which is arranged between the receiving sensors 21 to 25 and the tilting plate 16 or the signal transmitters 11 to 15.
  • the backdrop 33 is configured as a rectangular frame and connected with four feet firmly to the circuit board 8.
  • the inner edges 34 of the link 33 center the joystick 5, so that this and the tilt plate 16 are arranged exactly in alignment with the receiving sensors 21 to 25.
  • a passage 27 is incorporated in the housing 4, on the inner wall of the control stick 5 is supported.
  • the outer edge 35 of the link 33 serves as a limit or stop for the respective tilting movement 3 of the joystick 5.
  • the joystick 5 in a ring 18 made of a stable material, in which a ball 19 is inserted, guided, such that the joystick 5 both axially displaced and in one of the axes A, B is tilted or deflected.
  • a through hole 27 is incorporated to support the joystick 5, through which it is passed.
  • FIG. 5 is an application example of a device 1 according to the invention, which can be arranged in the range of a handle for a bicycle, so that the user can operate the device 1 and its control stick 5 by means of a finger, without the handrail of the bicycle is let go ,
  • a cover plate 26 is provided, which is attached to the joystick 5 and consequently participates its movements and on the other hand, the circuit board 8 serves as a lid through which the interior of the housing 4 is closed.

Landscapes

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Abstract

Bei einer Steuer-Vorrichtung (1) zur Umwandlung mechanischer oder manueller Bewegungen (2, 3) in elektrische Schaltsignale, die zur Prozesssteuerung eines elektrisch betriebenen Gerätes dienen, - mit einem Gehäuse (4),- mit einem in dem Gehäuse (4) gelagerten Steuer knüppel (5) zur Aufnahme und Übertragung der Bewegungen (2, 3), der in mindestens einer Achse (A, B) gegenüber der vom Gehäuse (4) gebildeten Ebene kippbar ist und/oder der zu dem Gehäuse verschiebbar gelagert ist, - mit mindestens einem dem Steuerknüppel (5) zugeordneten Signalgebern (11, 12, 13, 14, 15), die mit oder an dem Steuerknüppel (5) im Inneren des Gehäuses (4) verbunden bzw. befestigt sind, - mit mindestens einem mit dem oder den Signalgebern (11 - 15) jeweils zusammenwirkenden Empfangssensoren (21 - 25), die unmittelbar im Bereich der Signalgeber (11 - 15) im Inneren des Gehäuses (4) vorgesehen sind, soll die Steuer-Vorrichtung (1) einen äußerst gering bemessenen Bauraum einnehmen und die Bewegungen des Steuerknüppels (5) der Vorrichtung (1) exakt einem der vorgesehenen Empfangssensoren (21-25) zugeordnet sein. Dies ist dadurch erreicht, - dass die Signalgeber (11 bis 15) ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt sind, - dass die Empfangssensoren (21 bis 25) als Spulen mit elektrisch leitfähigen Wicklungen ausgebildet sind, - dass die jeweilige Wicklung bestromt ist und ein elektromagnetisches Feld erzeugt, - dass die Signalgeber (11 bis 15) im unbetätigten Zustand des Steuerknüppels (3) jeweils benachbart zu einem der Empfangssensoren (21 bis 25) angeordnet sind, - und dass die Signalgeber (11 bis 15) und die Empfangssensoren (21 bis 25) im betätigten Zustand des Steuerknüppels (5) paarweise und berührungslos elektromagnetisch zusammenwirken.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer-Vorrichtung, durch die eine mechanische oder manuelle Bewegung in elektrische Schaltsignale, die zur Prozesssteuerung eines elektrisch betriebenen Gerätes dienen, umgewandelt ist nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise der EP 1 903 418 B1 entnommen werden. Bei diesem Stand der Technik wird die Auswertung über Hallsensoren realisiert. Der Steuerknüppel ist in einem Gehäuse in mehrere Achsen drehbar bzw. kippbar gelagert, wodurch sich die Magnete bei Betätigung relativ zu den fest im Gehäuse eingebauten Hallsensoren bewegen. Aufgrund der Relativbewegungen zwischen den Hallsensoren und den Magneten erkennen die Sensoren das sich an Ihrem Ort ändernde Magnetfeld und können so elektrische Schaltsignale erzeugen.
  • Solche Vorrichtungen haben sich in der Praxis zwar bewährt, weisen jedoch den Nachteil auf, dass der Bauraum groß zu bemessen ist, da die Hallsensoren bereits einen entsprechenden Platzbedarf einnehmen.
  • Darüber hinaus ist es nachteilig, solche Steuer-Vorrichtungen mit Magneten als Signalgeber und Hallsensoren als Empfänger auszurüsten, da die Bewegungen der Magnete bzgl. der Positionen der Hallsensoren exakt aufeinander abgestimmt sein müssen, denn anderenfalls entstehen Messfehler. Folglich ist die Lagerung des Steuerknüppels an dem Gehäuse konstruktiv äußerst aufwändig und die Veränderungen des Magnetfeldes bei der Bewegung des Steuerknüppels sind an sämtlichen Hallsensoren gleichzeitig zu erfassen, um entsprechende Steuersignale generieren zu können.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Steuer-Vorrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass diese zum einen einen äußerst gering bemessenen Bauraum einnimmt und dass zum anderen die Bewegungen des Steuerknüppels der Vorrichtung exakt einen der vorgesehenen Empfangssensoren zugeordnet ist, um die Auswertung der Steuerknüppel-Bewegungen einfach und eindeutig erfassen zu können. Darüber hinaus soll die Vorrichtung in Umgebungen einsetzbar sein, die für elektrische Bauteile erhöhte Anforderungen, z.B. bzgl. Klima, wie Hitze, Kälte oder Luftfeuchte, oder auch Verschmutzung darstellen.
  • Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße verwandte Auswerteprinzip ist induktiv. Dadurch, dass die Signalgeber ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt sind, dass die Empfangssensoren als Spulen ausgebildet sind, deren Wicklungen bestromt sind und ein elektromagnetisches Feld erzeugen, dass die Signalgeber im unbetätigten Zustand des Steuerknüppels jeweils benachbart zu einem der Empfangssensoren angeordnet sind und dass die Signalgeber und die Empfangssensoren im betätigten Zustand des Steuerknüppels paarweise und berührungslos elektromagnetisch zusammenwirken, ist erreicht, dass der Bauraum der Vorrichtung äußerst gering gehalten werden kann und gleichzeitig eine zuverlässige und einfache Schaltsignal-Generierung durch die Bewegungen des Steuerknüppels der Vorrichtung erfolgt. Der Abstand zwischen den Signalgebern und den Empfangssensoren kann nämlich sehr gering gehalten sein, so dass der Bauraum der gesamten Vorrichtung äußerst niedrig ausfällt. Folglich kann eine erfindungsgemäße Steuer-Vorrichtung in Bereichen eingesetzt werden, die schwer zugänglich sind und/oder lediglich einen geringen Bauraum zur Verfügung stellen. Demnach kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise benachbart zu einem Handgriff eines Zweirades angeordnet sein, um mit Hilfe der Vorrichtung ein Navigationsgerät oder andere elektrische Geräte zu betreiben bzw. deren Funktion zu steuern.
  • Um die Auslenkungen bzw. die axiale Zustellbewegungen des Steuerknüppels in elektrische Schaltsignale umzuwandeln, ist an dem freien Ende des Steuerknüppels ein Kippteller oder einer oder mehrere strahlenförmig ausgerichtete Stege vorgesehen bzw. mit diesem befestigt. Der Kippteller fungiert als Signalgeber bzw. wirken die Stege aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit als Signalgeber. Die Form des Kipptellers und der Stege kann dabei derart gestaltet sein, dass diese eine Biegung aufweisen, die senkrecht zu einer der Kippachsen verläuft. Dabei ist der Kippteller bzw. die Stege bezogen auf die Empfangssensoren von diesen abgewandt, so dass der Kippteller und Stege im Bereich der Empfangssensoren im unbetätigten Zustand des Steuerknüppels weiter beabstandet sind als im betätigten Zustand des Steuerknüppels, da durch das Verkippen des Steuerknüppels der Kippteller bzw. der jeweilige Steg in Richtung des Empfangssensors bewegt ist.
  • Es ist besonders zweckmäßig, die Empfangssensoren als Wicklung auszubilden und diese unmittelbar in einer Leiterplatte einzubauen bzw. zu integrieren, denn dadurch ist gewährleistet, dass die Bauraumhöhe der Leiterplatte durch die Wicklungen nicht vergrößert ist und dass durch die elektrisch leitfähigen Wicklungen ein elektromagnetisches Feld erzeugt ist. Sobald ein elektrisch leitfähiger Körper, beispielsweise in Form des Kipptellers oder des Steges, in den Bereich des elektromagnetischen Feldes der Spule gelangt, entstehen im Kippteller oder im Steg Wirbelströme, die dem elektromagnetischen Feld Energie entziehen. Die Änderungen des elektromagnetischen Feldes können von einer Auswerteeinrichtung gemessen bzw. erfasst sein, so dass durch eine entsprechend vorgegebene Programmierung erreicht ist, dass ein Schaltwert oder Schwellwert einstellbar ist, der einem vorgegebenen Abstand zwischen dem Empfangssensoren und dem jeweiligen Signalgeber entspricht, womit ausschließlich ein Schaltsignal generierbar ist.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn jeder der Empfangssensoren in einem eigenständigen Schwingkreis angeordnet ist, denn dadurch ist sichergestellt, dass die Änderungen des elektromagnetischen Feldes eines jeden Sensors bei Annäherung des Signalgebers durch die Auswerteeinrichtung erfasst werden kann, um unverzüglich ein entsprechendes Schaltsignal zu generieren. Folglich handelt es sich bei der Schaltsignal-Generierung um eine schnelle und zuverlässige Schaltfunktion.
  • Da der Steuerknüppel in einem Kardangelenk kippbar gelagert ist, das zwei senkrecht zueinander verlaufende Kippachsen aufweist, kann der Steuerknüppel in vier unterschiedliche Kippstellungen ausgelenkt werden. Fluchtend zu jeder der Auslenkposition des Steuerknüppels ist dabei einer der Empfangssensoren vorgesehen, dessen elektromagnetisches Feld beim Eindringen eines elektrischen Leiters in Form des Kipptellers oder der Stege verändert ist, so dass ein elektrisches Schaltsignal entsteht. Darüber hinaus kann der Steuerknüppel alleine oder gemeinsam mit dem Kardangelenk axial verschiebbar in dem Gehäuse gehalten sein, so dass der Steuerknüppel auch in Richtung des unmittelbar darunter angeordneten Empfangssensors bewegt werden kann. Demnach sind, bei beispielsweise vier vorhandenen Stegen des Kipptellers, fünf unterschiedliche Paare von Signalgebern und Empfangssensoren vorhanden, die jeweils ein eigenständiges Schaltsignal generieren. Es ist ohne weiteres möglich, die Kippachsen des Kardangelenkes zu verdoppeln, so dass insgesamt vier Kippachsen in einem Winkel von 45° zueinander vorhanden sind. Je nach Bauraumgröße des Gehäuses können die Kippachsen beliebig vervielfältigt sein.
  • Die Signalgeber und die Empfangssensoren sind paarweise zueinander angeordnet, so dass jedes Paar von Signalgeber und Empfangssensor in dem jeweiligen Schaltkreis ein eigenständiges und eindeutig einer Schaltfunktion zuordnungsbares Schaltsignal bei dessen Annäherung generiert.
  • In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt, das nachfolgend näher erläutert ist. Im Einzelnen zeigt:
    • Figur 1
    eine Vorrichtung mit einem Gehäuse, in dem ein Steuerknüppel mit Hilfe eines Kardangelenkes um zwei Achsen kippbar gelagert ist, mit fünf einer Leiterplatte zugeordneten Empfangssensoren und mit einem an dem Steuerknüppel befestigten Kippteller, der fünf Signalgeber trägt, in Explosionsdarstellung und in perspektivischer Ansicht,
    Figur 2
    die Vorrichtung gemäß Figur 1, im zusammengebauten und unbetätigten Zustand, im Schnitt,
    Figur 3a
    die Vorrichtung gemäß Figur 2, im betätigten Zustand, mit einer axialen Verstellbewegung des Steuerknüppels,
    Figur 3b
    die Vorrichtung gemäß Figur 2, im betätigten Zustand, gekippt um eine der Kippachsen,
    Figur 4
    fünf elektrische Schaltkreise für die Bestromung und Auswertung der jeweiligen Empfangssensoren gemäß Figur 1, mit einer Auswerteeinrichtung und
    Figur 5
    die Anordnung der Vorrichtung gemäß Figur 1 an dem Handgriff eines Zweirades.
  • In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 zu entnehmen, durch die mechanische oder manuelle Bewegungen 2, 3 in ein elektrisches Schaltsignal zur Steuerung eines elektrischen Gerätes 30 umgewandelt werden sollen. Die Steuer-Vorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 4, in dem ein Steuerknüppel 5 sowohl axial verschiebbar in die Bewegungsrichtung 2 als auch um zwei Achsen A, B in die Kippbewegung 3 gelagert ist. Das freie Ende des Steuerknüppels 5 ist mit der Bezugsziffer 6 gekennzeichnet und verläuft im Inneren des Gehäuses 4.
  • Der Steuerknüppel 5 ist mittels eines Kardangelenkes 31 um die zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen A, B an den Gehäuse 4 abgestützt. Darüber hinaus ist der Steuerknüppel 5, wie dies insbesondere der Figur 3a entnommen werden kann, in Richtung einer im Inneren des Gehäuses 4 angeordneten Leiterplatte 8 beweglich gelagert. An dem Steuerknüppel 5 ist eine Feder 32 angebracht, die mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Sobald demnach der Steuerknüppel 5 entweder in die axiale Bewegungsrichtung 2 oder um eine der beiden Achsen A, B in eine der Kippbewegungen 3 überführt ist, entsteht in der Feder 32 eine Rückstellkraft. Desweiteren entsteht ein Rückstellmoment verursacht über die richtige Positionierung der Kulisse 33 und dem damit ideal eingestellten Drehpunkt am Kippteller 16. Zusammen mit der Rückstellkraft der Feder 32 wird somit der Steuerknüppel 5 in die Ausgangsstellung zurück gedrückt, sobald der Steuerknüppel 5 nicht mehr mit einer Kraft beaufschlagt ist.
  • Des Weiteren ist an dem freien Ende 6 des Steuerknüppels 5 ein Kippteller 16 angeordnet oder mit diesem lageorientiert verbunden, der vier senkrecht zueinander verlaufende Arme aufweist, die folglich vier unterschiedlichen Quadranten bezogen auf die Leiterplatte 8 zugeordnet sind. Jeder Arm des Kipptellers 16 ist als Signalgeber 11, 12, 13, 14 vorgesehen, die folglich ganz teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff bestehen. Ferner ist im Zentrum des Kipptellers 16 ein weiterer Signalgeber 15 angeordnet, der demnach fluchtend zu der Längsachse 7 des Gehäuses 4 ausgerichtet ist.
  • Auf der Leiterplatte 8 sind fünf Empfangssensoren 21 bis 25 vorgesehen, die in Form einer Spule ausgestaltet sind. Jede der Spülen 21 bis 25, die als Empfangssensoren arbeiten, ist dabei in die Leiterplatte 8 integriert, so dass deren Bauraumhöhe durch die Empfangssensoren 21 bis 25 nicht verändert ist.
  • Figur 4 zeigt die geometrische Anordnung der Empfangssensoren 21 bis 25. Jeder Sensor ist dabei als Schwingkreis ausgestaltet (die zugehörigen Kondensatoren sind in der schematischen Zeichnung nicht dargestellt). Jeder Schaltkreis 9 ist mit einer Stromquelle 20 verbunden, so dass die jeweiligen Empfangssensoren 21 bis 25 bestromt sind. Die Wicklungen der Spulen sind somit elektrisch leitfähig ausgestaltet und erzeugen durch die Bestromung ein nach außen gerichtetes elektromagnetisches Feld.
  • Es ist auch vorstellbar, dass der Kippteller 16 entsprechende Einsätze aus einem elektrisch leitfähigen Material trägt, die den jeweiligen Empfangssensor 21 bis 25 fluchtend zugeordnet sind. Der Kippteller 16 kann auch durch strahlenförmig ausgerichtete Stege ersetzt sein.
  • Für die Funktionsweise der Vorrichtung 1 ist es zwingend erforderlich, dass die Signalgeber 11 bis 15 vereinzelt in einem der elektromagnetischen Felder der Empfangssensoren 21 bis 25 eintauchen und dort einen Energieabfall bewirken, welcher von einer elektrischen Auswerteeinrichtung 10 erfasst ist. Die Auswerteeinrichtung 10 überwacht nämlich permanent den jeweiligen Schaltkreis 9 und erkennt folglich unverzüglich, wann sich in einem der Schaltkreise 9 eine Frequenzänderung einstellt. Die Signalgeber 11 bis 15 und die Empfangssensoren 21 bis 25 sind paarweise zusammengeschaltet. Aufgrund der mechanischen Gestaltung bewegen sich bei Kippbewegungen jeweils immer nur ein Paar 11 und 21, 12 und 22, 13 und 23 oder 14 und 24 aufeinander zu und somit kann die entsprechende Änderung des elektromagnetischen Feldes eindeutig einem Paar zugeordnet werden. Bei axialer zentraler Betätigung gilt dies für das Paar 15 und 25.
  • Aus Figur 3a ist ersichtlich, dass der Steuerknüppel 5 in Richtung des im Zentrum angeordneten Empfangssensors 25 axial verschiebbar ist, so dass durch ein Herunterdrücken des Steuerknüppels 5 eines der elektrischen Schaltsignale entsteht.
  • In Figur 3b ist gezeigt, dass der Steuerknüppel 5 um eine der Achsen A oder B ausgelenkt ist. Um den Abstand zwischen den Empfangssensoren 21 bis 24 und den vier äußeren Signalgebern 11 bis 14 möglichst groß ausgestalten zu können, ist der Kippteller 16 mit einer Biegung 28 versehen. Die Biegung 28 verläuft dabei senkrecht zu einer der jeweiligen Achsen A oder B. Des Weiteren ist die Biegung 28 bezogen auf die Empfangssensoren 21 bis 14 derart ausgestaltet dass diese von den Empfangssensoren 21 bis 24 ansteigt. Erst wenn der Steuerknüppel 5 um eine der Achsen A oder B gekippt ist, wird einer der Signalgeber 11 bis 14 zu einem diesem zugeordneten Empfangssensoren 21 bis 24 bewegt. Somit entstehen durch die Verkippung des Steuerknüppels 5 jeweils Paare von Signalgebern 11 bis 14 und Empfangssensoren 21 - 24, die im betätigten Zustand des Steuerknüppels 5 berührungslos miteinander zusammenwirken.
  • Um die Kippbewegungen des Steuerknüppels 5 zu führen und zu begrenzen, ist eine Kulisse 33 vorgesehen, die zwischen den Empfangssensoren 21 bis 25 und dem Kippteller 16 bzw. den Signalgebern 11 bis 15 angeordnet ist. Die Kulisse 33 ist als rechteckförmiger Rahmen ausgestaltet und mit vier Füßen fest mit der Leiterplatte 8 verbunden. Die inneren Kanten 34 der Kulisse 33 zentrieren den Steuerknüppel 5, so dass dieser und der Kippteller 16 exakt fluchtend zu den Empfangssensoren 21 bis 25 angeordnet sind.
  • Zur Zentrierung und Führung des Steuerknüppels 5 ist in das Gehäuse 4 eine Durchgangsöffnung 27 eingearbeitet, an deren Innenwand der Steuerknüppel 5 abgestützt ist.
  • Die äußere Kante 35 der Kulisse 33 dient als Begrenzung oder Anschlag für die jeweilige Kippbewegung 3 des Steuerknüppels 5. Ferner ist der Steuerknüppel 5 in einem Ring 18 aus einem stabilen Werkstoff, in die eine Kugel 19 eingesetzt ist, geführt, derart, dass der Steuerknüppel 5 sowohl axial verschoben als auch in eine der Achsen A, B kippbar bzw. auslenkbar ist.
  • In die Kugel 19 ist zur Abstützung des Steuerknüppels 5 eine Durchgangsöffnung 27 eingearbeitet, durch die dieser hindurchgeführt ist.
  • In Figur 5 ist ein Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zu entnehmen, die nämlich im Bereich eines Handgriffes für ein Zweirad angeordnet sein kann, so dass der Benutzer die Vorrichtung 1 bzw. deren Steuerknüppel 5 mittels eines Fingers betätigen kann, ohne dass der Handlauf des Zweirades loszulassen ist.
  • Um das Gehäuse 4 und damit sämtliche in diesem eingeschlossene elektrische Bauteile wasser- und/oder luftdicht zu kapseln, ist zum einen eine Abdeckplatte 26 vorgesehen, die an dem Steuerknüppel 5 befestigt ist und folglich dessen Bewegungen mitmacht und zum anderen dient die Leiterplatte 8 als Deckel, durch den das Innere des Gehäuses 4 verschlossen ist.

Claims (12)

  1. Steuer- Vorrichtung (1) zur Umwandlung mechanischer oder manueller Bewegungen (2, 3) in elektrische Schaltsignale, die zur Prozesssteuerung eines elektrisch betriebenen Gerätes dienen,
    - mit einem Gehäuse (4),
    - mit einem in dem Gehäuse (4) gelagerten Steuerknüppel (5) zur Aufnahme und Übertragung der Bewegungen (2, 3), der in mindestens einer Achse (A, B) gegenüber der vom Gehäuse (4) gebildeten Ebene kippbar ist und/oder der zu dem Gehäuse verschiebbar gelagert ist,
    - mit mindestens einem dem Steuerknüppel (5) zugeordneten Signalgebern (11, 12, 13, 14, 15), die mit oder an dem Steuerknüppel (5) im Inneren des Gehäuses (4) verbunden bzw. befestigt sind,
    - mit mindestens einem mit dem oder den Signalgebern (11 - 15) jeweils zusammenwirkenden Empfangssensoren (21 - 25), die unmittelbar im Bereich der Signalgeber (11 - 15) im Inneren des Gehäuses (4) vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Signalgeber (11 bis 15) ganz oder teilweise aus einem elektrisch lei
    tenden Werkstoff hergestellt sind,
    - dass die Empfangssensoren (21 bis 25) als Spulen mit elektrisch leitfähigen Wicklungen ausgebildet sind,
    - dass die jeweilige Wicklung bestromt ist und ein elektromagnetisches Feld erzeugt,
    - dass die Signalgeber (11 bis 15) im unbetätigten Zustand des Steuerknüppels (3) je
    weils benachbart zu einem der Empfangssensoren (21 bis 25) angeordnet sind,
    - und dass die Signalgeber (11 bis 15) und die Empfangssensoren (21 bis 25) im
    betätigten Zustand des Steuerknüppels (5) paarweise und berührungslose elektromagnetisch zusammenwirken.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass an dem im Inneren des Gehäuses (4) verlaufenden freien Ende (6) des Steuerknüppels (5) ein Kippteller (16) oder ein bzw. mehrere strahlenförmig abstehende Stege angeordnet oder befestigt ist oder sind, der oder die ganz oder teilweise zur Herstellung der Signalgeber (11 bis 15) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht bzw. bestehen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass der Kippteller (16) oder jeweilige Steg eine Biegung (28) aufweist, die senkrecht zu einer der Kippachsen (A , B) verläuft.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass die Biegung (28) bezogen auf den Empfangssensor aus (21 bis 24) ansteigt bzw. von dieser abgewandt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass der Kippteller (16) im Querschnitt dom- oder kuppelförmig ausgestaltet
    ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass jeder der Empfangssensoren (21 bis 25) unmittelbar auf einer Leiterplatte (8) angeordnet oder mit dieser verbunden oder in dieser integriert ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass jeder Empfangssensor (21 bis 25) in einem Schwingkreis (9) angeordnet ist und dass die Frequenz des jeweiligen Schwingkreises (9) mittels einer Auswerteeinrichtung (10) permanent erfasst ist und dass durch die Auswerteeinrichtung (10) bei einem Energieabfall des jeweiligen Schwingkreises (9) das elektrische Schaltsignal an das zu betreibende elektrische Gerät (30) weitergegeben ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass das Gehäuse (4) wasser- und/oder luftdicht gekapselt oder verschlossen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch ge kennzeichnet,
    dass der Steuerknüppel (5) mittels mindestens eines in dem Gehäuse (4) angeordneten Kardangelenkes (31) gehalten ist und dass der Steuerknüppel (5) und/oder das Kardangelenk (3) axial verschiebbar in Richtung der Empfangssensoren (21 bis 25) gelagert ist bzw. sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Steuerknüppel (5) und dem Gehäuse (4) mindestens eine Feder (32) angeordnet ist, in der bei der Auslenkung des Steuerknüppels (5) eine Vorspannkraft erzeugt ist, und dass durch die Vorspannkraft der Feder (32) eine selbsttätige Rückstellung des Steuerknüppels (5) erfolgt, derart, dass der Steuerknüppel (5) in die Ausgangsposition des unbetätigten Zustandes zurückgedrückt und in diesem durch die Feder (32) gehalten ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den Signalgebern (11 bis 15) und den Empfangssensoren (21 bis 25) eine Kulisse (33) angeordnet ist, durch die die Kipp-Bewegungen (3) des Steuerknüppels (5) zentriert, geführt und begrenzt ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kulisse (33) als mehreckiger Rahmen ausgestaltet ist, dass die Innenkante (34) des Rahmens als Anlage- und Zentrierfläche für den Steuerknüppel (5) und die Außenkante (35) der Kulisse (33) als Kippkante bei der Auslenkung des Steuerknüppels (5) dient, durch die zusammen mit der Biegung (28) des Kipptellers (16) ein Rückstellmoment erzeugt ist, durch das der Steuerknüppel (5) in die Ausgangsposition zurückbewegt ist.
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