Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Verkippung eines Schwenkhebels mit einem um einen Drehpunkt relativ zu einer vorgegebenen Achse verkippbaren Schwenkhe bel mit einer an dem Schwenkhebel angeordneten und mit die sem bewegbaren Magneteinrichtung, mit einer zum Schwenkhebel beabstandeten und zur Erfassung eines Magnetfeldes ausgebil deten Sensoreinrichtung, sowie mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Kippwinkels in Abhängigkeit des erfassten Magnetfeldes, wobei die Magneteinrichtung zumindest einen Dauermagneten mit zylinderartiger Gestalt und axialer Magne tisierung aufweist.

Derartige Vorrichtungen sind auf dem Gebiet wohlbekannt, beispielsweise bei der Gestaltung eines Joysticks oder einer Steuervorrichtung für eine Arbeitsmaschine. Durch die Ver kippung des Schwenkhebels um die vorgegebene Achse aus sei ner Ruhelage, d.h. ausgehend von einem Polarwinkel von Null, bei welchem die Achse des Schenkhebels koaxial zur vorgege benen Achse verläuft, wird bei diesen Vorrichtungen der mit dem Schwenkhebel verbundene und mit diesem bewegte zylinder artige, insbesondere zylindrische Dauermagnet relativ zur Sensoreinrichtung mit verkippt, was sich durch eine Verände rung der Magnetfeldkomponenten senkrecht und lateral zur vorgegebenen Achse und damit in einer Veränderung des ent sprechenden Sensorsignals widerspiegelt. Die Auswerteein richtung ermittelt aus dem Sensorwert den gesuchten Kippwin kel, der auch als Polarwinkel bezeichnet wird, z.B. in einem hier zweckmäßigen Kugelkoordinatensystem.

Zur Erweiterung der Funktionalität des Schwenkhebels in sol chen Steuerungsvorrichtungen bzw. Joysticks besteht der Be darf, den Schwenkhebel nicht nur azimutal und polar um einen vorgegebenen Drehpunkt zu bewegen, sondern zusätzlich trans versal in eine Richtung koaxial zu der Achse des Schwenkhe bels. Die beschriebene Detektion des Polarwinkels unabhän gig von der azimutalen Kreisposition des Schwenkhebels zwi schen 0 und 360° wird durch den zusätzlichen Freiheitsgrad des Hebelarms massiv gestört, da das am Sensorort herrschen de Magnetfeld sowohl vom eingestellten Polarwinkel als auch von der translatorischen Auslenkung des Kipphebels koaxial zu dessen Achse aus seiner Ruhelage abhängt.

Insofern liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine herkömmliche Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels eines Schwenkhebels so weiterzubilden, dass der Kippwinkel durch einfache Auswertung eines erfassten Magnet feldes ermittelbar ist, im Wesentlichen unabhängig von einer translatorischen, koaxial zu dessen Achse ausgeführten Aus lenkung des Schwenkhebels über einen vorgegebenen Auslenkbe reich. Vorzugsweise sollte diese Ermittlung des Kippwinkels auch über übliche Winkelbereiche des Kipp- bzw. Polarwinkels im Bereich zwischen etwa 0 und 25° ermöglicht werden.

Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung schon mit einer Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels eines Schwenkhe bels mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass der Schwenkhebel koaxial zu seiner Achse in Rich tung zur Sensoreinrichtung translatorisch auslenkbar gehal ten bzw. gelagert ist und der Dauermagnet sich an seiner der Sensoreinrichtung zugewandten Stirnseite über einen vorgege benen axialen Endabschnitt in der Art eines Zylinders radial verjüngt.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die grundlegende Idee zugrunde, eine einfache Ermittlung des Kippwinkels des Schwenkhebels bei einer Vorrichtung mit erweiterter Funktio nalität dadurch bereitzustellen, dass der zylinderartige Dauermagnet mit uniaxialer Magnetisierung in einem axialen Endabschnitt, welcher der Sensoreinrichtung zugewandt ist, eine spezifische Gestaltung aufweist zur Einstellung eines vorgegebenen Zusammenhangs zwischen dem am Ort der Sen soreinrichtung erfassten Magnetfeldes und dem Kipp- bzw. Polarwinkel, sodass die Ermittlung des Kippwinkels im We sentlichen unabhängig von der Kreisposition des Hebels (Azi mutwinkel) und/oder der translatorischen Auslenkung des Schwenkhebels koaxial zu dessen Achse ist. Die erfindungsge mäße Vorrichtung mit erweiterter Funktionalität kann damit neben der Beweglichkeit in Bezug auf einen Drehpunkt zur Einstellung eines vorgegebenen Polarwinkels und gleichzeitig eines vorgegebenen Azimutwinkels auch eine translatorische Beweglichkeit in Richtung einer Achse des Schwenkhebels auf weisen und eingerichtet sein, die Position des Schwenkhebels in Bezug auf einen Polarwinkel und unabhängig von einem ein gestellten Azimutwinkel sowie unabhängig von einer transla torische Auslenkung des Schwenkhebels mittels der Erfassung des an einem stationären Ort herrschenden Magnetfeldes des mit dem Schwenkhebel bewegten Dauermagneten zu ermitteln.

Die Angabe „in der Art eines Zylinders radial verjüngt" meint eine radiale Verjüngung, die nicht in jedem Fall kreisförmig, insbesondere kreisförmig entsprechend eines Kegelstumpfes, zur Achse des Dauermagneten ausgebildet sein muss. Eine Krümmung an der Oberfläche des Dauermagneten in dem Verjüngungsbereich kann beispielsweise auch konkave oder konvexe Abschnitte bzw. konkave oder konvexe Abweichungen von der idealen Kreisform aufweisen. Die Angabe der Schwenkhebel ist ... in Richtung zur Sensoreinrichtung trans latorisch auslenkbar gehalten bzw. gelagert" meint, dass der Schwenkhebel zumindest mit einer Bewegungskomponente in die vorgegebene Richtung translatorisch bewegt werden kann. Bei unverkipptem Schwenkhebel liegt die Schwenkhebelachse paral lel zur vorgegebenen Achse, sodass dann die translatorische Bewegung parallel bzw. koaxial zur vorgegebenen Achse erfol gen kann. Die Angabe „uniaxiale Magnetisierung des Dauermag neten" kann eine einachsige Magnetisierung des Dauermagneten bezeichnen, die parallel zur Achse des Dauermagneten liegt, der beispielsweise zylinderartig sein kann. „Zylinderartige Gestalt" kann dabei meinen, dass in axialer Richtung zumin dest ein zylindrischer Abschnitt umfasst ist und/oder dass eine Rotationssymmetrie zumindest über einen axialen Ab schnitt vorliegt.

Weiterbildungen der Erfindung sowie weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprü chen angegeben.

Zweckmäßigerweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen stationären Teil, insbesondere ein Gehäuse, an welchem die Sensoreinrichtung angeordnet bzw. befestigt sein kann sowie einen hierzu beweglichen Teil, namentlich den Schwenk hebel, der zum stationären Teil so gelagert sein kann, dass er in Bezug auf einen Drehpunkt zur Einstellung eines vorge gebenen Polarwinkels und eines vorgegebenen Azimutwinkels verdreh- und verkippbar gelagert ist, wobei darüber hinaus der Schwenkhebel koaxial zu seiner Achse, die vorzugsweise durch den Drehpunkt verläuft, translatorisch bewegbar gela gert sein kann.

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Sensorein richtung, die zur Bereitstellung von Messwerten für die Er mittlung des Kippwinkels in einer Auswerteeinrichtung ausge bildet ist, eingerichtet ist, sowohl eine axiale magnetische Flussdichte, d.h. eine magnetische Flussdichte parallel zur vorgegebenen Richtung als auch eine hierzu laterale, d.h. radiale magnetische Flussdichte zu erfassen. Um eine latera le magnetische Flussdichte unabhängig von der jeweiligen Kreisposition des Schwenkhebels zu erfassen, kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung als dreikomponentiger Sen sor ausgebildet ist, welcher die magnetische Flussdichte in drei zueinander senkrechte Richtungen ermitteln kann. Vor zugsweise kann vorgesehen sein, die Sensoreinrichtung als Hallsensor auszubilden. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfin dung, auch andere Magnetfeldsensoren einzusetzen, beispiels weise magnetoresistive Sensoren.

Die Auswerteeinrichtung kann zur Ermittlung des Kippwinkels eingerichtet sein, ein Verhältnis von Messsignalwerten der Sensoreinrichtung zu bilden, wobei die ins Verhältnis ge setzten Messsignale eine jeweilige magnetische Flussdichte in zueinander unterschiedliche, insbesondere zueinander senkrechte Richtungen angeben. Beispielsweise kann vorgese hen sein, dass ein Messignalwert, welcher die magnetische Flussdichte in radialer Richtung angibt, ins Verhältnis ge setzt wird zu einem Messsignal einer magnetischen Flussdich te in senkrechter Richtung hierzu, d.h. in die vorgegebene Richtung. Diese vorgegebene Richtung entspricht der Achse des verkippbaren Schwenkhebels bzw. der Achse des Dauermag neten bei Nullstellung des Schwenkhebels in Bezug auf den Polarwinkel. Das so ermittelte Verhältnis kann in einer Aus führungsform proportional zum gesuchten Kippwinkel sein, wobei durch die Bildung des Verhältnisses Änderungen des radialen bzw. lateralen Magnetfeldes, die durch eine trans latorische Verschiebung des Schwenkhebels erzeugt werden, durch entsprechende Änderungen des axialen Magnetfeldes, die durch die translatorische Bewegung des Schwenkhebels erzeugt werden, aufgrund der spezifischen Gestaltung des Dauermagne ten im Wesentlichen kompensiert werden. Erfindungsgemäß wird damit der Einfluss einer translatorischen Bewegung des Schwenkhebels auf die Ermittlung des Kippwinkels vernachläs sigbar innerhalb üblicher Kippwinkelbereiche zwischen etwa +/- 30°. Die beschriebene Gestaltung des über die Erstre ckung des vorgegebenen axialen Endabschnittes des Dauermag neten in Form eines sich radial verjüngenden Zylinders bzw. in der Art eines Kegelstumpfes kann in dieser Ausführungs form so ausgebildet sein, dass das beschriebene Verhältnis der beiden Messsignalwerte proportional zum gesuchten Kipp winkel bzw. Polarwinkel und darüber hinaus zumindest über übliche Kippwinkelbereiche zwischen etwa +/-30° unabhängig von einer eventuellen transversalen Auslenkung des Schwenk hebels in Richtung zu dessen Achse ist.

Darüber hinaus können mit der Bildung des Verhältnisses von Messignalwerten eventuell vorhandene magnetische Material- Schwankungen im Dauermagneten und/oder durch Temperaturände rungen verursachte Variationen des magnetischen Feldes kom pensiert bzw. zumindest teilweise aufgehoben werden. Insbe sondere kann mit der beschriebenen Ermittlung des Kippwin kels und der obenstehend erläuterten Gestaltung des Dauer magneten erreicht werden, dass die ermittelten Verhältnisse der Messsignalwerte direkt - unter Umständen bis auf einen Proportionalfaktor - den Kippwinkel angeben, sodass ein ein facher linearer Bezug zwischen dem Quotienten der Messignal- werte und dem gesuchten Kippwinkel bereitgestellt ist.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann der Dauermagnet der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen rein zylindrischen Abschnitt in Achsenrichtung aufweisen, an den sich über ei nen vorgegebenen axialen Endabschnitt in der Art eines Zy linders ein radial verjüngender Abschnitt anschließt. Insbe sondere kann vorgesehen sein, dass der Dauermagnet an seiner der Sensoreinrichtung zugewandten Stirnseite kegelstumpfar tig, insbesondere als reiner Kegelstumpf ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Dauermagnet ein stückig hergestellt ist, umfassend zumindest die beiden ge nannten axial sich anschließenden Abschnitte, sodass die Grundfläche des Kegelstumpfabschnitts identisch sein kann zu der Grundfläche des Zylinderabschnitts. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch einen solchen Dauermagnet in aufwei sen, der eine axiale Bohrungen umfasst, beispielsweise zur abschnittsweisen Aufnahme des Schwenkhebels.

Es sei klargestellt, dass sich die Angabe „axial sich an schließenden Abschnitte des Dauermagneten" bzw. kann der Dauermagnet .... einen rein zylindrischen Abschnitt in Achsen richtung aufweisen, an den sich über einen vorgegebenen axi alen Endabschnitt in der Art eines Zylinders ein radial ver- jüngender Abschnitt anschließt" auf die Gestalt des Dauer magneten bezieht und hierzu die gleichen Begriffe axial bzw. radial in Bezug auf den magnetischen Fluss an der Sensorein richtung unterschiedliche Richtungen bezeichnen können. Eine Identität der Richtungen liegt in solchen Betriebssituatio nen vor, bei welchen sich der Schwenkhebel in seiner Null stellung in Bezug auf den Polarwinkel befindet.

Es kann vorgesehen sein, die Höhe und die Planfläche (Deck fläche) des Kegelstumpfs so an den Durchmesser und die Ge samthöhe des zylinderartigen Dauermagneten sowie an den Be reich des Sensorabstandes zum Dauermagneten anzupassen, dass eine obenstehend beschriebene lineare Abhängigkeit zwischen dem gesuchten Kippwinkel und einem Verhältnis bzw. Quotien ten zweier Magnetfeldmesswerte in zueinander senkrechte Richtungen vorliegt, wobei vorzugsweise die beiden Magnet feldkomponenten die axiale Magnetfeldkomponente und die ra diale Magnetfeldkomponente sind in Bezug auf die vorgegebene Achse, d.h. auf die Achse des Dauermagneten bei Nullstellung des Schwenkhebels bezüglich des Polarwinkels.

Zweckmäßigerweise kann die Magneteinrichtung einen einzelnen Dauermagneten aufweisen, der rotationssymmetrisch ausgebil det sein kann. Die relative Anordnung des Schwenkhebels zum Dauermagneten kann derartig ausgeführt sein, dass bei der die Pollage des Schwenkhebels, d.h. einer Nichtverkippung des Schwenkhebels, die vorgegebene Achse des Schwenkhebels parallel zur Achse des Dauermagneten, insbesondere koaxial zu dieser verläuft.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Drehpunkt des Schwenkhebels auf der vorgegebenen Achse des Schwenkhebels innerhalb der axialen Erstreckung des Dauermagneten angeord- net ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass dieser Drehpunkt innerhalb des reinen Zylinderabschnitts des Dauer magneten, d.h. axial außerhalb des sich radial verjüngenden axialen Endabschnitts des Dauermagnetes angeordnet ist. Ins besondere kann vorgesehen sein, dass der Drehpunkt axial mittig innerhalb des Zylinderabschnitts des Dauermagneten angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht auf Aus führungsformen beschränkt, bei welchen der Drehpunkt des Schwenkhebels innerhalb des Dauermagneten angeordnet ist. Insofern kann vorgesehen sein, dass der Drehpunkt des Schwenkhebels auf der vorgegebenen Achse oberhalb des Dauer magneten angeordnet ist.

Als Dauermagnet für die erfindungsgemäße Vorrichtung sind prinzipiell Magnete einsetzbar, die in Bezug auf ihre Ge stalt wie beschrieben ausbildbar und uniaxial magnetisierbar sind. Beispielsweise kann zur Gestaltung eines für die er findungsgemäße Vorrichtung einsetzbaren Dauermagneten ein kunststoffgebundener Magnet eingesetzt werden, insbesondere ein gespritzter oder gepresster Magnet. Gepresste kunst stoffgebundene Magnete können beispielsweise ein NgFeB- Pulver umfassen, das in einer duroplastischen Epoxidharz- Matrix eingebettet ist, wobei diese Magnete axial in Werk zeugen gepresst werden können. Gespritzte Magnete können beispielsweise durch Einbettung von Hartferrit- oder Selten erdmagnetpulver in thermoplastischen Kunststoffen herge stellt werden. Zur Bereitstellung von Dauermagneten mit ho her Remanenz sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Dauermagnete einsetzbar, die als gesinterte Magnete herge stellt sind. Ein typischer Grundwerkstoff kann auch hier NdFeB sein. Da die gesinterten Magnete eine höhere Herstel- lungstoleranz als kunststoffgebundene, gespritzte Magnete aufweisen, sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weiteres gesinterte Magnete einsetzbar, da die Bestimmung des Kippwinkels in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ver gleichsweise unempfindlich in Bezug auf Herstellungstoleran- zen ist.

Die Beabstandung des mit dem Schwenkhebel bewegten Dauermag neten relativ zur Sensoreinrichtung in Nulllage des Schwenk hebels in Bezug auf den Polarwinkel kann je nach Ausfüh rungsform etwa zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwi schen 5 mm bis 8 mm betragen, wobei dieser Abstand sich auf eine Betriebssituation mit nicht transversal ausgelenktem Schwenkhebel beziehen kann. Dabei kann vorgesehen sein, die transversale Auslenkung des Schwenkhebels zu dessen Achse auf einen Wert zwischen 1 mm bis 3 mm, insbesondere einen Wert zwischen 1 mm und 2 mm einzustellen. Beispielsweise kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass der Schwenk hebel über die vorgegebene Strecke transversal an einem An schlag bewegbar ist, beispielsweise um einen elektrischen Kontakt auszulösen.

Die weitere Gestaltung des Dauermagneten für die erfindungs gemäße Vorrichtung kann von vorgegebene Randbedingungen in der Konstruktion der Vorrichtung, insbesondere des Joy sticks, abhängen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser des rein zylinderförmigen Abschnittes einen Wert aufweist, der zwischen 4 mm und 5 mm liegt, insbesonde re etwa 4 mm beträgt. Die axiale Höhe des rein zylinderför migen Abschnitts des Dauermagneten kann z.B. auf einen Wert eingestellt sein, der zwischen 1,5 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 1,8 mm und 2,8 mm liegt. Ferner kann die axiale Höhe des sich radial verjüngenden Endabschnitts des Dauer- magneten z.B. auf einen Wert eingestellt sein, der zwischen 1,2 mm und 1,6 mm liegt. Der Durchmesser der Deckfläche des sich verjüngenden Abschnittes kann z.B. einen Wert aufwei sen, der je nach Ausführungsform zwischen 0,9 mm und 3 mm liegt.

Insbesondere in solchen Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen der Drehpunkt des Schwenkhebels auf der vorgegebenen Achse des Schwenkhebels oberhalb der axialen Erstreckung des Dauermagneten angeordnet ist, z.B. mit einem Abstand > 0 mm und < 1 mm zum Dauermagneten, kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser des rein zylinderförmigen Abschnittes einen Wert aufweist, der zwischen 5 mm und 7 mm liegt, insbesondere etwa 6 mm beträgt. Bei solchen Ausführungsformen kann die axiale Höhe des rein zylinderförmigen Abschnitts des Dauer magneten auf einen Wert eingestellt sein, der zwischen 1,5 mm und 2,5 mm liegt, insbesondere 2,0 mm betragen. Ferner kann die axiale Höhe des sich radial verjüngenden Endab schnitts des Dauermagneten bei solchen Ausführungsformen auf einen Wert eingestellt sein, der zwischen 0,75 mm und 1,4 mm liegt, insbesondere 1 mm beträgt. Der Durchmesser der Deck fläche des sich verjüngenden Abschnittes kann bei solchen Ausführungsformen einen Wert aufweisen, der zwischen 0,75 mm und 1,5 mm liegt, insbesondere 1 mm beträgt. Bei den angege benen, solchen Ausführungsformen, bei welchen wie beschrie ben der Drehpunkt des Schwenkhebels auf der vorgegebenen Achse des Schwenkhebels oberhalb der axialen Erstreckung des Dauermagneten angeordnet ist, z.B. mit einem Abstand > 0 mm und < 1 mm zum Dauermagneten, kann der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Dauermagneten im nicht translato risch ausgelenkten Zustand in die vorgegebene Z-Richtung zwischen 5,5 mm und 8 mm liegen, insbesondere 6,1 mm betra gen, während durch die translatorische Auslenkungen des Schwenkhebels in Z-Richtung bei Nulllage des Schwenkhebel in Bezug auf den Polarwinkel sich dieser Abstand auf einen Wert zwischen etwa 4,5 mm und 6,5 mm vermindern kann, insbesonde re auf einen Wert von 4,8 mm.

Besonders vorteilhafte Gestaltungen eines Dauermagneten für die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere in Bezug auf die beschriebene Linearität des Quotienten der Magnetfeld komponenten und des gesuchten Kippwinkels sind realisierbar, wenn das Verhältnis des Durchmessers des rein zylinderförmi gen Abschnittes des Dauermagneten zur Gesamthöhe des Dauer magneten zwischen etwa 1,2 und 1,3 liegt. Das Verhältnis der Höhe des rein zylinderförmigen Abschnittes des Dauermagneten zur axialen Höhe des sich verjüngenden Abschnittes des Dau ermagneten kann insbesondere zwischen 1,45 und 1,65 liegen. Das Verhältnis des Durchmessers der Deckfläche des sich ver jüngenden Abschnittes zur axialen Höhe des sich verjüngenden Abschnittes kann insbesondere zwischen 0,7 und 2 liegen.

Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben eini ger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei

Figur 1 in einer skizzenhaften Darstellung eine er findungsgemäße Vorrichtung mit verkipptem Schwenkhebel ,

Figur 2 in einer skizzenhaften Darstellung die erfin dungsgemäße Vorrichtung der Fig. 1 bei einer Polstellung des Schwenkhebels, jedoch in zwei translatorisch unterschiedlichen Auslenkungs positionen, und Figur 3 den Verlauf eines Quotienten zweier Magnet feldkomponenten in Abhängigkeit des Kippwin kels bei zwei unterschiedlichen translato rischen Auslenkungen des Schwenkhebels zeigt.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Gestaltung eines Joysticks beschrieben, wie er beispielsweise bei Com puterspielen Verwendung finden kann. Figur 1 zeigt eine skizzenhafte Darstellung eines solchen Joysticks 1, welcher einen Schwenkhebel 2 sowie einen daran befestigten Dauermag neten 3 umfasst, der zylinderartig ausgebildet ist und eine uniaxiale Magnetisierung 4 parallel zur Achse des Dauermag neten aufweist. Der Schwenkhebel 2 ist um einen Drehpunkt S drehbar gelagert, wobei der in Figur 1 angegebene Kippwinkel den Polarwinkel darstellt, um welchen der Schwenkhebel 2 um eine vorgegebene Achse, hier die Z-Achse, die in der be schriebenen Ausführungsform koaxial zur Symmetrieachse des Dauermagneten 3 bei einem Kippwinkel a = 0 verläuft, ausge lenkt ist. Insofern ist der Schwenkhebel 2 mit daran ange brachtem Magneten 3 bewegbar gelagert relativ zu einem sta tionären Teil der Vorrichtung, beispielsweise einem Gehäuse des Joysticks 1, der bzw. das in der Figur 1 nicht darge stellt ist. Am stationären Teil der Vorrichtung 1 angeordnet ist ein dreikomponentiger Hallsensor 5, der ausgebildet ist, das vom Magneten ausgehende Magnetfeld bezüglich seiner Mag netfeldkomponenten Bz, By, Bx zu erfassen. Beispielhafte Magnetfeldlinien sind in der Figur mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet. In der beschriebenen Ausführungsform ist der Schwenkhebel 2 um den Drehpunkt S sowohl um einen Polarwin kel verkippbar als auch in der zur vorgegebenen Achse bzw. Richtung Z senkrechten X-Y-Ebene schwenkbar. Diese Ver- Schwenkung bezüglich der Kreisposition des Hebels ist durch Angabe eines Azimutwinkels (p angebbar, siehe das in Figur 1 angegebene Koordinatensystem der Magnetfeldkomponenten Bx,

By und Bz, das hier ortsfest zur Sensoreinrichtung zu be trachten ist im Unterschied zum wie beschriebenen bewegbaren Schwenkhebel. Wie dargestellt, wird die radiale bzw. latera le Feldkomponente Brad durch die beiden Komponenten Bx und By festgelegt. Die Erfassung der Magnetfeldkomponenten Bx, By, Bz über den dreikomponentigen Sensor 5 ermöglicht in einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung die Bestimmung der Auslenkung um den Polarwinkel des Schwenkhebels 2 zur vorgegebenen Achse Z und darüber hinaus auch die Bestimmung des Azimutwinkels (p in der Kreisebene X, Y.

Die Lagerung des Schwenkhebels 2 der erfindungsgemäßen Vor richtung ist in der beschriebenen Ausführungsform so reali siert, dass der Schwenkhebel koaxial zu seiner Achse in Richtung zum stationär gelagerten dreikomponentigen Sensor 5 über eine vorgegebene Erstreckung translatorisch bewegbar ist, in einer Ausführungsform beispielsweise um 1,3 mm. Die se translatorische Bewegung des Schwenkhebels 2, 2' und da mit des Magneten 3, 3' in Richtung der Achse des Schwenkhe bels um die Strecke (zO - zl) ist in Figur 2 skizziert, wo bei zur Vereinfachung der Darstellung der Kippwinkel gleich null eingestellt ist. In dieser speziellen Betriebs situation liegt insofern die Achse des Schwenkhebels koaxial zur vorgegebenen Achse (z-Richtung).

Um auch bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Vorrichtung 1 eine vergleichsweise einfache Ermittlung des Kippwinkels und einen einfachen Zusammenhang zwischen dem gemessenen Magnetfeld und dem gesuchten Kippwinkel bereitzustellen, ist der Dauermagnet 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in spezifischer Weise gestaltet. Wie aus den Figuren 1, 2 her vorgeht, weist dieser über seine axiale Höhe hg eine rein zylinderförmige Gestalt auf, während er über eine sich an den erstgenannten Abschnitt des Magneten 3 anschließenden zweiten Abschnitt eine axialen Erstreckung hs aufweist. Die ser zweite Abschnitt ist in der beschriebenen Ausführungs form kegelstumpfartig mit kreisförmigem Durchmesser ausge bildet mit einem Deckflächendurchmesser ds, während die Grundfläche des zylinderförmigen Abschnittes als auch des sich daran anschließenden radial verjüngenden Abschnittes einen Durchmesser dg aufweist.

In der bislang beschriebenen Ausführungsform kann der Durch messer dg des rein zylinderförmigen Abschnittes des Dauer magneten 4,1 mm, die axiale Höhe hg des zylinderförmigen Abschnittes 2 mm, die axiale Höhe hs des Kegelstumpfs 1,3 mm und der Durchmesser ds der Deckfläche des Kegelstumpfs 0,95 mm betragen. In dieser Ausführungsform kann der Abstand zwi schen der Sensoreinrichtung und dem Dauermagneten 3 im nicht translatorisch ausgelenkten Zustand in die vorgegebene Rich tung Z 6,1 mm betragen, während durch die translatorische Auslenkungen des Schwenkhebels in Z-Richtung bei Nulllage des Schwenkhebels in Bezug auf den Polarwinkel sich der Ab stand auf 4,8 mm vermindert.

Durch die beschriebene Anordnung des zum stationären Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 beweglichen Schwenkhe bels mit dem von diesem mitbewegten Dauermagneten und durch die beschriebene beispielhafte geometrische Gestaltung des Dauermagneten 3 vereinfacht sich insbesondere die Ermittlung des Kippwinkels entsprechend dem Polarwinkel, um welchen der Schwenkhebel zur vorgegebenen Achse, d.h. der Z-Achse verschwenkt ist. Diese Ermittlung kann mit der erfindungsge mäßen Vorrichtung unabhängig von einer möglichen transversa len Verschiebung des Schwenkhebels in Richtung seiner Achse erfolgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist zur Er mittlung des gesuchten Kippwinkels eine Auswerteeinrichtung auf, die eingangsseitig mit dem Ausgang der Sensoreinrich tung verbunden ist und Messsignale empfängt, welche die Mag netfeldkomponenten der drei Raumrichtungen Bx, By, und Bz angeben, siehe Fig. 1. Die Auswerteeinrichtung, beispiels weise in Form eines Mikroprozessors mit Schnittstellen zum Empfangen und Umwandlung der Sensorsignale, ist in der er findungsgemäßen Vorrichtung eingerichtet, ein Verhältnis (Quotient) zu bilden zwischen einem Wert für die laterale (radiale) magnetische Flussdichte Brad und einem Wert für die gemessene axialen magnetischen Flussdichte Bz, wobei sich die radiale magnetische Flussdichte Brad aus den zur axialen Richtung senkrechten Magnetkomponenten Bx, By zusam mensetzt, siehe Figur 1. Es sei nochmals bemerkt, dass die axiale Richtung der magnetischen Flussdichte mit der Achse des Schwenkhebels bzw. des Dauermagneten zusammenfällt, wenn der Schwenkhebel seine Nulllage in Bezug auf den Polwinkel einnimmt.

Figur 3 zeigt das bezeichnete Verhältnis Brad/Bz in Abhän gigkeit des Kippwinkels für den Abstand ZI in dem Kurven verlauf Kl und für den Abstand Z0 mit dem Kurvenverlauf K2. Erkennbar ergibt sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Vorrichtung ein linearer Zusammenhang zwischen dem Ver hältnis Brad/Bz unabhängig von der translatorischen Auslen kung des Schwenkhebels in Richtung der Achse des Schwenkhe bels. Neben der Bereitstellung des angegebenen linearen Zu sammenhangs zwischen dem Quotienten Brad/Bz ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung ferner eine einfache Ermittlung des Kippwinkels, da dieser ohne besondere komplexe Berech nungen allein aus dem Bilden des Verhältnisses der von der Sensoreinrichtung ausgegebenen Signalwerten bestimmt werden kann.

In der beschriebenen Ausführungsform ist der Dauermagnet der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 als gesinterter Magnet mit einem NgFeB-Grundwerkstoff hergestellt. In einer anderen Ausführungsform kann der Dauermagnet auch als kunststoffge- bundener Magnet hergestellt sein.

Der Fachmann erkennt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit anderen geometrischen Gestaltungen des Dauermagne ten im Rahmen der Ansprüche umsetzbar ist. Beispielhafte Ausführungsformen sind untenstehend mit den diskutierten Gestaltungsparametern der Vorrichtung angegeben.

Die unter Pos. 1 bis Pos. 5 angegebenen erfindungsgemäß ge- stalteten Vorrichtungen können bis auf die tabellarisch an gegebenen Parameter identisch aufgebaut sein und zeigen alle einen linearen Verlauf des Quotienten Brad/Bz zum gesuchten Kippwinkel . Bezugszeichenliste

1 Joystick

2, 2' Schwenkhebel

3, 3' Magnet, Dauermagnet

4 Magnetisierung

5 Dreikomponentiger Sensor, Sensoreinrichtung 8 Magnetfeldline S Drehpunkt

Polarwinkel

Bx, By, Bz, Brad Magnetfeldkomponenten B Magnetfeld dg Durchmesser ds Durchmesser hg Axiale Höhe hs Axiale Höhe

Kl, K2 Kurvenverlauf