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Patent Searching and Data


Title:
MANUAL CONTROLLER WITH CONTROL LEVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/019735
Kind Code:
A1
Abstract:
In a manual controller with a control lever mounted in a housing and held in a bearing so as to swivel around two orthogonal axes around a fixed point, the bearing is designed as an elastomer joint whose elastic restoring force is directed towards the zero position of the control lever from all deflected positions of the control lever. This elastomer joint ensures an accurate bearing and remplaces by a single piece several mechanical components of previous devices. By appropriate dimensioning, additional restoring elements for returning the control lever to its zero position may either be completely dispensed with or have smaller dimensions. In addition, rubber or a corresponding plastic material for the elastomer joint also prevents humidity from entering the housing and thus has an additional sealing function. The elastomer joint, as an easy-to-produce, single-piece component, thus replaces several bearing, restoring and sealing components required in the state-of-the-art, or simplifies their design and production.

Inventors:
WUESTENBERG DIETER (DE)
MOHRBACH RAYMOND (LU)
BREDOW WOLFGANG (DE)
BURCHARD THOMAS (DE)
FAZLER ROLF (DE)
HAUG THOMAS (DE)
ELSAESSER FABIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE1994/000195
Publication Date:
September 01, 1994
Filing Date:
February 17, 1994
Export Citation:
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Assignee:
NBB NACHRICHTENTECH GMBH (DE)
WUESTENBERG DIETER (DE)
MOHRBACH RAYMOND (LU)
BREDOW WOLFGANG (DE)
BURCHARD THOMAS (DE)
FAZLER ROLF (DE)
HAUG THOMAS (DE)
ELSAESSER FABIAN (DE)
International Classes:
B66C13/56; G05G5/06; G05G9/047; G06F3/033; H01H25/04; (IPC1-7): G05G9/047; H01H25/04; B66C13/56
Foreign References:
DE895869C1953-11-05
FR2559305A11985-08-09
US4470320A1984-09-11
US5043709A1991-08-27
US5068498A1991-11-26
FR2505064A11982-11-05
DE654375C1937-12-17
DE1217481B1966-05-26
GB1350073A1974-04-18
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Handsteuergerät mit einem Steuerknüppel, mit einem Gehäuse, in dem der Steuerknüppel um zwei orthogonale Achsen um einen Fixpunkt verschwenkbar in einem Lager gehalten ist, und mit Wandlereinrichtungen, die die Auslenkung des Steuerknüppels aus seiner Nullposition in ein elektrisches Signal umsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager als randseitig im Gehäuse (10) gehaltenes Elastomergelenk (30) ausgebildet ist, das in seinem Mittelbereich den Steuerknüppel (20) manschettenartig umschließt und fixiert, und dessen Material und Querschnitts¬ gestaltung so gewählt sind, daß eine elastische Rückstellkraft mit der gewünschten RückstellCharakteristik aus allen Auslenkungspositionen zur Nullposition des Steuerknüppels (20) hin gerichtet ist, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der räumlichen Lage des Fixpunktes (X).
2. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerknüppel (20) das Elastomergelenk (30) mittig durchsetzt oder auf diesem senkrecht aufsitzt.
3. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomergelenk (30) auf seiner Ober und/oder Unterseite eine Ringnut (32, 33) aufweist.
4. Handsteuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomergelenk (30) rotationssymmetrisch in Form einer Scheibe (31) ausgebildet ist.
5. Handsteuergerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (32,33) bogenförmigen Querschnitt aufweist und unmittelbar an den manschettenartigen Mittelbereich (34) anschließt.
6. Handsteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomergelenk (30) hinsichtlich seiner Mittelebene (EE) symmetrisch ausgebildet ist.
7. Handsteuergerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengestalt des Elastomergelenks (30) mit Ringnuten (32,33) und manschettenartigem Mittelbereich (34) derart vorgegeben ist, daß bei maximaler Auslenkung des Steuerknüppels (20) eine im wesentlichen geradlinige OberflächenSchnittlinie im Bereich größter Dehnung entsteht, bei zunehmender Vertiefung der auf Stauchung beanspruchten Bereiche der Ringnuten (32,33).
8. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomergelenk (30) randseitig in einen Metallring (31B) ein¬ vulkanisiert ist, der seinerseits im Gehäuse (10) gehalten ist.
9. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomergelenk (30) mit seinem manschettenartig ausgebildeten Mittelbereich (34) auf den Steuerknüppel (20) vulkanisiert ist.
10. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Rückstellelement (40) die Rückstellwirkung des Elastomergelenks (30) unterstützt.
11. Handsteuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (40) eine den Schaft des Steuerknüppels (20) konzentrisch umschließende Spiralfeder (41) ist, deren eines Ende sich an einer Ringschulter (ZcΛ) des Steuerknüppels (20) und deren anderes Ende sich an einem Stellglied (22) abstützt, das am Schaft des Steuerknüppels (20) verschiebbar derart im Gehäuse (10) gelagert ist, daß sein Abstand (A) von der Ringschulter (20A) um¬ gekehrt proportional zum Auslenkwinkel ( ζ>C, ) des Steuerknüppels (20) aus dessen Nullposition ist.
12. Handsteuergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (22) eine kegelstumpfartige Ringschulter (22A) beinhaltet, die in der Nullposition des Steuerknüppels (20) in einer randseitig korrespondierend ausgebildeten Öffnung (11) des Gehäuses (10) oberhalb des Elastomergelenks (30) sitzt, und das bei Auslenkung des Steuerknüppels (20) über die Oberseite (12) des Gehäuses (10) unter Zusammendrückung der Spiralfeder (41) gleitend geführt ist.
13. Handsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Steuerknüppels (20) mit einer Rasteinrichtung zusammenwirkt, die eine stufige Einteilung des Anlenkbereichs bewirkt.
14. Handsteuergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasteinrichtung ein Formteil (10A) beinhaltet, dessen mit dem Steuerknüppel (20) zusammenwirkende Oberfläche eine zumindest im wesentlichen kugelabschnittförmige Gestalt hat und zumindest über ihren wesentlichen Teil mit entsprechend den beiden HauptAuslenk¬ richtungen (x,y) gitterartig angeordneten Rastnuten (RX,RY) über¬ zogen ist.
15. Handsteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Formteil (10A) den Boden des Gehäuses (10) bildet.
16. Handsteuergerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (10A) einen umlaufenden Rand (HA) besitzt, auf dem die Wandung des Gehäuses (10) aufsitzt.
17. Handsteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (10A) aus Kunststoff, SinterKeramik oder SinterMetall besteht.
18. Handsteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Bestandteil der Rasteinrichtung im unteren Ende des Steuerknüppels (20) ein federbeaufschlagter Stößel (21) gelagert ist, dessen untere Stütze (22) in seinen Rastlagen in die Rast¬ nuten (RX,RY) eingreift.
19. Handsteuergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung der unteren Spitze (22) des Stößels (21) und der Rast¬ nuten (RX,RY) sowie die Federcharakteristik der Feder (23) des Stößels aufeinander derart abgestimmt und/oder einstellbar sind, daß die erzeugten Schaltstufen bei der Handhabung wahrnehmbar sind, ohne die Funktion zu beeinträchtigen.
20. Handsteuergerät nach Anspruch 14 oder 19, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Rastnuten (RX,RY) im wesentlichen Vförmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
21. Handsteuergerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (22) des Stößels (21) im wesentlichen kugelabschnittartig ausgebildet ist.
22. Handsteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mittleren, quadratischen Bereich der Oberfläche das Gitter der Rastnuten (RX,RY) die Oberfläche in quadratische Teilflächen (q) unterteilt, und daß außerhalb dieses mittleren Bereichs ein umlaufender Randbereich definiert ist, in dem die Rastnuten (RX,RY) die Oberfläche in rechteckige Teilflächen (r) unterteilt, deren Längsachse zur Mitte des Formteils (10A) zeigt.
23. Handsteuergerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ecken des umlaufenden Randbereichs die kugelabschnittförmige Gestalt der Oberfläche in im wesentlichen dreieckige Eckflächen (D) übergeht, die parallel zur Grundfläche (G) des Formteils (10A) verlaufen.
Description:
Handsteuergerät mit einem Steuerknüppel.

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Handsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Handsteuergeräte sind ein aus vielen Anwendungsgebieten bekanntes Steuerglied; am bekanntesten dürften sie durch die Bedienung von Computern sein (hier als "Joystick" bezeichnet), sie werden aber auch zum Steuern und Lenken, insbesondere Fernsteuern von realen Körpern eingesetzt, wie z.B. Kränen, Hebezeugen, usw.

Das Handsteuergerät weist einen Steuerknüppel als einziges Betäti¬ gungsorgan auf, das in zwei unabhängige Richtungen beweglich ist und dessen Bewegung in jeder einzelnen Hauptrichtung (x oder y) auf ein Übertragungsglied wirkt. Zwei Übertragungsglieder sind folglich Bestandteile von Wandlereinrichtungen, die die Auslenkung des Steuerknüppels in ein elektrisches Signal umsetzen; hierbei kann das Handsteuergerät sowohl als Ein/Aus-Schalter als auch als proportio¬ nales Stellglied verwendet werden, bei dem die elektrischen Ausgangs¬ signale in beiden Hauptrichtungen proportional zur jeweiligen Aus¬ lenkung des Steuerknüppels in der zugehörigen Hauptrichtung ist.

Um eine solche Verschwenkung des Steuerknüppels zu erreichen, muß dieser in einem Gehäuse verschwenkbar gelagert und gehalten sein; es muß einerseits eine ausreichende Auslenkung (Auslenkewinkel) gewähr¬ leistet sein, andererseits aber eine möglichst präzise Definition einer Nullstellung, d.h. eines Raumpunktes, in dem die Wandlerein¬ richtungen kein elektrisches Signal abgeben.

Derartige Lagerungen sind in vielen konstruktiven Varianten bekannt, in der Regel wird entweder ein Kardangelenk oder ein Kugelgelenk oder Schwenkbügel eingesetzt, oder Kombinationen dieser Bauteile, von denen dann jeweils eines einer Hauptrichtung (x oder y) hinsichtlich der Verschwenkung zugeordnet ist.

Derartige Schwenklager sind zwar mit großer Präzision ausführbar, erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand hinsichtlich Fertigungs¬ präzision und Montage, so daß Schwenklagerungen einen beträchtlichen Kostenfaktor bei Handsteuergeräten ausmachen.

Darüber hinaus sind derartige Schwenklager auch relativ platzauf¬ wendig und vergrößern dadurch den Raumbedarf und das Gewicht des gesamten Handsteuergerätes, wiederum auch mit der Folge zusätzlicher Materialkosten.

Stand der Technik

Ein Beispiel für die aufwendige Gestaltung des Schwenklagers bei einem Handsteuergerät zeigt die DE 32 36 481 AI; der Schwenkpunkt 17 wird mittels einer Kardanaufhängung 13 definiert. Eine elastische Scheibe 40 ist horizontal gleitverschiebbar im Abstand zum Drehpunkt 17 gelagert und dient als Kontaktelement für seitlich angeordnete Arbeitskontakte 45, wenn sie seitlich verschoben wird aufgrund einer Auslenkung des Steuerhebels 11.

Der Einsatz von elastischen Zusatzelementen in Verbindung mit einem Gelenk ist auch aus der Automobiltechnik bekannt:

Die DE 25 30 802 AI zeigt eine Ringscheibe 10 für den Schalthebel eines Kraftfahrzeuges, deren Rückstellkraft entgegen der Tauch¬ bewegung des Schalthebels 3 gerichtet ist, in Richtung zu dem oberhalb angeordneten Lager 6, in dem eine kugelförmige Verdickung 5 des Schaltknüppels 3 gehalten ist. Auch hier liegt der Drehpunkt der Gesamtanordnung außerhalb der elastischen Ringscheibe 10.

Schließlich zeigt die US-PS 1,874,557 auf dem gleichen technischen Gebiet ebenfalls einen Schalthebel, dessen Gelenk aus einem bogen¬ förmigen Führungselement 12 besteht, das den Schaft 3 des Schalt¬ hebels durchsetzt und die Schwenkbewegung vorgibt und definiert. Zur Fixierung des Führungselementes 12 ist eine zylindrische Gummi¬ dichtung 7 zwischen dem Schaft 3 und dem Schaltgehäuse 1 eingepreßt, die eine Verschwenkung des Schaftes 3 um einen geringen Winkelbereich zuläßt.

Gegenstand der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Schwenklager eines Hand¬ steuergerätes konstruktiv einfach und platzsparend auszubilden, so daß bei Herstellung und Montage wesentliche Kosteneinsparungen erzielbar sind.

Darüber hinaus sollte auch eine weitgehende Wartungsfreiheit und Bedienungssicherheit des Schwenklagers gewährleistet sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es hat sich herausgestellt, daß ein Elastomergelenk als einziges Gelenkbauteil, d.h. ein Gelenkelement aus elastischem Stoff, beispielsweise Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen, bei geeigneter Dimensionierung einerseits eine präzise Lagerung im oben erläuterten Sinne ergibt, andererseits durch seine Einstückigkeit mehrere mechanische Bauelemente gegenüber den bisherigen Lösungen einspart und darüber hinaus die bei den meisten Handsteuergeräten gewünschte Rückstellwirkung zumindest teilweise erzeugt, so daß auf separate Rückstellelemente zur Rückführung des Steuerknüppels in seine vertikale Nullposition entweder vollständig verzichtet werden kann, oder diese entsprechend kleiner dimensioniert werden können.

Darüber hinaus weist Gummi oder ein entsprechender Kunststoff auch eine Dichtfunktion insbesondere gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen von außen auf, gegenüber denen das Innere des Gehäuses geschützt werden muß, da sich dort in der Regel die elektro-mechanischen Wandlerein¬ richtungen befinden, deren Funktionssicherheit durch Eindringen von Feuchtigkeit naturgemäß beeinträchtigt würde.

Bei den vorbekannten Lösungen sind bei solchen Handsteuergeräten, die insbesondere auch im Freien zum Einsatz kommen könn p n, in der Regel besondere Abdeckungen wie z.B. Dichtmanschetten vorgesehen, die wiederum eine Erhöhung des Bauvolumens und der Kosten mit sich bringen.

Das erfindungsgemäße Elastomergelenk als einfach zu fertigendes, einstückiges Bauteil ersetzt somit eine ganze Reihe von bisher erforderlichen Bauteilen für Lagerung, Rückstellung und Abdichtung oder vereinfacht zumindest deren konstruktive Ausgestaltung.

Besonders vorteilhaft kommen diese Eigenschaften zum Tragen, wenn das Elastomergelenk entsprechend den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.

Grundsätzlich ist hierzu anzumerken, daß natürlich durch eine spezielle Formgebung des Elastomergelenkes auch dessen Dicht- und insbesondere Federungseigenschaften vorgegeben werden können, beispielsweise kann eine bestimmte Rückstellcharakteristik des Steuerknüppels zumindest näherungsweise durch geeignete Formung des Elastomergelenks erreicht werden. Hierbei sind mannigfache Variationen denkbar, beispielsweise unterschiedliche Rückstell- charakteristiken in den beiden orthogonalen Hauptrichtungen durch asymmetrische Ausbildung der Gelenkscheibe. Es ist beispielsweise auch ohne weiteres einsichtig, daß ein "straffes" Ansprechen oder eine eher "weiche" Rückstellcharakteristik beispielsweise durch eine geeignete Querschnittsvariation von der Längsachse des Steuerknüppels hin zum Gehäuse erfolgen kann, in dem die Elastomerscheibe umfangs- seitig gelagert ist.

Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Rückstellwirkung des Elastomergelenkes durch ein zusätzliches Rückstellelement zu unterstützen bzw. die angestrebte "Rückstellkennlinie" durch Hinzufügen eines solchen zusätzlichen Rückstellele entes im Zusammenwirken mit dem Elastomer¬ gelenk zu erreichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines solchen zusätzlichen Rück¬ stellelementes ist in den Unteransprüchen angegeben.

Diese bevorzugte Lösung hat den Vorteil, daß sie oberhalb des Elastomergelenkes sich befindet und somit im Gehäuse-Innern keinen Platz beansprucht.

Weitere Ausgestaltungen betreffen die Ausbildung von Rasteinrich¬ tungen und von Wandlereinrichtungen zur Umsetzung der Auslenkung des Steuerknüppels in elektrische Signale, die hier ohne weiteres derart klein bauen, daß sie auch bei einem verkleinerten Gehäuse, wie es die Erfindung ermöglicht, ohne Schwierigkeiten eingesetzt werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Handsteuergerätes wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, die zur Verdeutlichung der Funktion lediglich die erfindungswesentlichen Bauteile des Handsteuergerätes enthalten, insbesondere sind bekannte Einrichtungsteile wie Handgriff und Wandlerelemente nicht dargestellt. Grundsätzlich kann hier eine Vielzahl von an sich bekannten Einrichtungen auch beim erfindungsgemäßen Handsteuergerät verwendet werden, so daß auch hier auf eine detaillierte Beschreibung dieser Bestandteile verzichtet werden kann.

Es zeigen:

Figur 1: einen schematischen Schnitt durch ein Handsteuer¬ gerät,

Figur 2: einen weiteren Schnitt zur Darstellung eines Elastomergelenks 30 nach der Erfindung,

Figur 3: eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführung des Elastomergelenks 30,

Figur 4: eine perspektivische Gesamtansicht eines eine Rasteinrichtung bildenden Formteils 10A,

Figur 5: eine schematische Funktionsdarstellung des Form¬ teils 10A (Schnitt A-A der Figur 4) im Zusammen¬ wirken mit dem Steuerknüppel,

Figur 6: eine Aufsicht auf das Formteil 10A der Figur 4 mit Bemaßungsbeispielen,

Figur 7: einen Querschnitt durch das Formteil 10A in der Vertikalebene A-A bzw. B-B der Figur 6 und

Figur 8: Schnittdarstellung des Details X der Figur 7.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die wesentlichen Bestandteile des Handsteuergerätes (Figur 1) sind ein Gehäuse 10 mit einem Formteil 10A als Boden, ein in dieses Gehäuse 10 ragender Steuerknüppel 20, ein Gelenk 30, das als Lagerelement des Steuerknüppels 20 im Gehäuse 10 dient, und ein separates Rückstellele ent 40, das in kontrollierter Weise die Rückstellwirkung des Elastomergelenks 30 unterstützt.

In der Querschnittsdarstellung der Figur 2 ist die Null-Lage des Steuerknüppels in seiner vertikalen Position beim Auslenkwinkel * »0 n durchgezogenen Linien dargestellt, die um den Winkel © >0 verschwenkte Lage in einer Auslenkungsposition des Steuerknüppels 20 mit gestrichelten Linien angedeutet.

Das in bekannter Weise topfähnlich ausgebildete Gehäuse 10 weist an seiner Oberseite 12 eine runde Öffnung auf, an die sich nach unten, zum Inneren des Gehäuses hin ein zylindrischer Fortsatz 13 anschließt. In der Innenwandung dieses zylindrischen Fortsatzes 13 befindet sich eine Ringnut oder Ausnehmung, in der eine um die Längs¬ achse L des Steuerknüppels 20 rotationssymmetrisch ausgebildete Elastomerscheibe 31 als Gelenk gehalten ist, die im übrigen auch symmetrisch zu ihrer Mittelebene E-E ausgeführt ist. Diese Elastomerscheibe 31 ist in ihrem Mittelbereich, in dem sie den Steuerknüppel 20 umschließt, manschettenartig an diesem nach oben und nach unten fortgesetzt, so daß eine sichere Umschließung und Fixierung des Steuerknüppels 20 in der einmal eingestellten Position gewährleistet ist. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die angestrebte RückstellWirkung vergrößert wird, da zumindest ein Teil der

Rückstellkräfte bzw. Drehmomente vom Drehpunkt X weiter entfernt angreifen.

Unmittelbar nach außen anschließend an diesen manschettenartigen Mittelbereich 34 befinden sich auf der Ober- und Unterseite der Elastomerscheibe zwei Ringnuten 32,33 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt. Diese Zuordnung von Manschette einerseits und Ringnuten andererseits erhöht den praktisch wirksamen Verformungsbereich des Elastomergelenkes und entlastet die Manschette von zu starken Verformungen, die durch die Ringnut bewirkte Verringerung des Materialquerschnittes erleichtert auch die Verschwenkung des Steuerknüppels, da sie sowohl definierte Dehnungsbereiche, als auch definierte Stauchbereiche auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Elastomerscheibe auszubilden gestatten. Die Wahl von Materialstärke und Querschnitt der Elastomerscheibe ist somit in großen Grenzen abstimmbar auf die gewünschte Rückstellcharakteristik bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer möglichst exakten Fixierung des Schwenkpunktes X. Hierbei muß natürlich eine Opti¬ mierung dieser beiden Funktionsparameter angestrebt werden, da diese gegensinnige Anforderungen an die Konzeption der Elastomerscheibe stellen können.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Gummi-Elastomer¬ scheibe. Die Ringnuten 32,33 sind spiegelbildlich zur Mittelebene E-E ausgebildet. Die ringförmige Außenseite 31A ist auf einem Metallring 31B vulkanisiert, der als Lagerring im zylindrischen Fortsatz 13 des Gehäuses 10 dient.

Die Ringnuten 32,33 sind relativ flach ausgebildet, schließen an ihrer Außenwand an den Metallring 31B an, und gehen zum Schaft 20 hin in einen manschettenartigen Bereich über.

Die Dicke F der Elastomerscheibe hat ihr Minimum F^ j ^ | bei etwa 2/3 ihres Durchmessers D, bezogen auf die Dicke FR, am Rand der Elastomerscheibe beträgt die "Tiefe" der Ringnuten 32,33 etwa 10% der Dicke FR am Rand.

Diese Dimensionierung führt bei Auslenkungen des Schaftes 20 um 30°- 40° zu einer Verformung der Elastomerscheibe 31, wie sie schematisch gestrichelt angedeutet ist: Der auf Zug beanspruchte Bereich streckt sich nahezu linear, der auf Druck beanspruchte Bereich wird gestaucht, wobei im ersteren Fall die Ringnut praktisch aufgehoben wird, im letzteren Fall die Ringnut Beginn und Ablauf des Stauchungsprozesses definiert und sich vertieft. Entscheidend ist, daß die hierbei entstehenden Oberflächenkräfte (Kräfte tangential zur Oberfläche der Elastomerscheibe) möglichst homogen verteilt werden, um extreme lokale Beanspruchungen der Oberfläche bei der Auslenkung des Schaftes 20 zu vermeiden, die die Lebensdauer des Gelenks verkürzen könnten.

Mit der in Figur 3 dargestellten Gestaltung der Elastomerscheibe 31 ist diese Bedingung erfüllbar.

Je nach Anwendungsbereich kann mit der Elastomerscheibe weiterin sowohl eine ausreichend präzise Lagerung, als auch eine definierte Verschwenkbarkeit mit reproduzierbaren Rückstellkräften, als auch eine Abdichtung des Gehäuse-Inneren mit einem einzigen Bauelement erreicht werden.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß eine besonders starke Rückstellung erzielt werden soll, wozu das separate Rückstellelement 40 vorgesehen ist, das die Rückstellwirkung des Elastomergelenks unterstützt.

Dieses Rückstellelement beinhaltet im wesentlichen eine Ringschulter 2θA,die fest am oberen Teil des Steuerknüppels 20 angebracht ist (beispielsweise durch die Unterseite eines entsprechenden Ringes), ein verschiebbares Stellglied 22, das auf der Oberseite 12 des Gehäuses 10 aufsitzt und eine zwischen Ringschulter2DAund Stellglied 22 gehaltene Spiralfelder 41, die sich an diesen beiden Bauelementen abstützt. Das Stellglied 22 ist so konzipiert, daß es in der Null- Lage des Steuerknüppels 20 mit konisch verlaufenden Außenflanken am entsprechenden Innenrand der Öffnung 11 des Gehäuses 10 aufsitzt, wodurch ein gewisser Rast- und Zentriereffekt des Steuerknüppels 20 in seiner Null-Lage erreicht wird, der in dieser Schärfe vom

Elastomergelenk alleine nicht darstellbar ist. In dieser Null-Lage befinden sich Ringschulter -OA und Oberseite des Stellgliedes 11 in einem Abstand AQ, entsprechend der Längenausdehnung der Feder 41.

Bei einer Verschwenkung des Steuerknüppels um den Schwenkwinkel o . wird das Stellglied 22 aus seinem Sitz auf der Oberseite 12 des Gehäuses 10 herausgedrängt und mit zunehmendem Auslenkwinkel <---C verkürzt sich folglich der Abstand zwischen Ringschulter20A und Stellglied 22 auf einen Wert A < AQ, mit der Folge, daß mit zunehmender Auslenkung die Feder 41 immer weiter zusammengepreßt wird und somit eine Rückstellkraft erzeugt wird, die proportional zum Auslenkwinkel <- ist. Hierbei ist zunächst davon ausgegangen, daß die Ebene F-F der Oberseite 12 des Gehäuses 10 parallel zur Mittel¬ ebene E-E des Elastomergelenks verläuft; es ist jedoch ohne weiteres auch vorstellbar, daß durch eine Profilierung oder Formung der Oberfläche 12 durch entsprechendes "Ansprechen" des Stellgliedes 22 eine spezifisch gewünschte Rückstellcharakteristik erreichbar ist.

Innerhalb des Gehäuses und unterhalt des Elastomergelenks 30 ist genügend Raum zur Verfügung, um dort Rasteinrichtungen zur Unter¬ teilung der Schwenkbewegung des Steuerknüppels in Rastschritte unterzubringen, als auch an sich bekannte Wandlerelemente, wie beispielsweise Bügel, die ein Langloch aufweisen, das vom Steuer¬ knüppel durchsetzt wird und in die beiden Hauptrichtungen x und y verschiebbar sind, wobei sie an der Innenwandung des Gehäuses so gelagert sind, daß sie dort beispielsweise entsprechend ihrer Position proportional elektrische Signale erzeugen. Hier sind mehrere Varianten solcher Einrichtungen denkbar, die auch in einem kleinen und kompakten Gehäuse 10 ausreichend Platz finden und das Gesamt¬ gewicht des Handsteuergerätes nicht unnötig erhöhen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer solchen Rasteinrichtung ist in der Querschnittsdarstellung der Figur 1 und den Figuren 4 bis 8 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Bei dem Einsatz des Handsteuergerätes ist es oft wünschenswert, bei der Auslenkung des Steuerknüppels einen Rasteffekt zu erzielen,

ähnlich wie beispielsweise bei einem als Regler vorgesehenen Potentiometer, bei dem eine gewisse Anzahl von vorgegebenen Raststellungen dem Benutzer eine zusätzliche Information über die jeweilige Stellposition des Stellgliedes vermittelt. Insbesondere bei Handsteuergeräten, wie sie zur Fernsteuerung beispielsweise von Kränen oder ähnlichem eingesetzt werden, ist eine solche zusätzliche Information, die über die Empfindung der Hand vermittelt wird, von besonderer Bedeutung, da der Blick der Bedienerperson auch schon aus Sicherheitsgründen in der Regel auf das fernzubedienende Gerät gerichtet sein muß und somit beispielsweise optische Anzeigen am Handsteuergerät die Aufmerksamkeit des Bedieners nur ablenken würden.

Es sind eine Vielzahl von Rasteinrichtungen in verschiedenen kon¬ struktiven Varianten bekannt, bei denen in der Regel eine Wechsel¬ wirkung mit dem unteren Ende des Steuerknüppels besteht, derart, daß die Spitze des Steuerknüppels bei ihrer Auslenkbewegung auf unter¬ schiedlichen Widerstand stößt, was sich dem Benutzer dann durch entsprechende Stellinformation mitteilt.

Meistens sind für die Rasteinrichtungen separate Bauteile vorgesehen, die mehr oder weniger aufwendig konstruiert sind und separat in das Gehäuse des Handsteuergerätes eingepaßt werden müssen, wobei auch eine erhebliche Justierarbeit anfällt; insgesamt stellen derartige Rasteinrichtungen dann ebenfalls einen Kostenfaktor bei Hand¬ steuergeräten dar, der möglichst gering sein sollte.

Der Grundgedanke der gezeigten Ausführungsform besteht darin, daß lediglich ein einziges Formteil 10A vorgesehen ist und daß die Rastpositionen und die gewünschte stufige Auslenkcharakteristik einfach dadurch erreicht wird, daß die kugelabschnittförmige Oberfläche des Formteils 10A netzartig mit Rastnuten überzogen ist.

Zweckmäßigerweise ist der Außenquerschnitt dabei angepaßt an den Innenquerschnitt des Gehäuses des Handsteuergerätes, so daß gemäß einer vorteilhaften Ausbildung ein solches einstückiges Rastein- richtungs-For teil auch gleichzeitig den Boden des Gehäuses des Handsteuergerätes bilden kann, mit anderen Worten, für die Rast-

einrichtung als solche sind überhaupt keine separaten Bauteile erforderlich, sondern bei dieser Ausgestaltung wird die Rastwirkung durch eine spezifische Gestaltung des Bodenteils des Gehäuses des Handsteuergerätes erreicht.

Wenn das Formteil dazu noch einen umlaufenden Rand an seiner Unterkante aufweist, wird dadurch auch eine Lagefixierung des For teils in der Richtung der Längsachse des Gehäuses erreicht, da ein solcher umlaufender Rand dann als Anschlagschulter wirkt, auf dem die Wandung des Gehäuses aufsitzt. Bei einem an den Innenquerschnitt des Gehäuses angepaßten Außenquerschnitt des Formteils einerseits und der erwähnten Randschulter andererseits ist somit eine genaue Positionierung des Formteils im Handsteuergerät erreicht, zusätzliche Justiervorgänge sind nicht erforderlich, die mit den Rastnuten versehene Oberfläche des Formteils befindet sich dann zwangsläufig in genau der Position, die für die Zusammenwirkung mit dem Steuerknüppel einmal vorgegeben und definiert ist.

Die Anzahl der Rastnuten in den beiden Hauptrichtungen (x und y) entspricht dann den vorgegebenen Schaltstufen, wobei die Formgebung des Querschnittes der Rastnuten in Zusammenwirken mit der Gestaltung des unteren Endes des Steuerknüppels die "Schaltcharakteristik" im Sinne einer mehr oder weniger harten oder weichen Stufencharak¬ teristik bei der Auslenkung des Steuerknüppels bestimmt.

Das Formteil 10A besteht im wesentlichen aus einem plattenförmigen Teil, dessen Querschnitt an den Innenquerschnitt des Gehäuses 30 des Handsteuergerätes so angepaßt ist, daß es den Boden des Gehäuses 30 bildet, dessen Wandungen dann auf einem umlaufenden Rand HA aufsitzen. Die obere, d.h. zum Innenraum des Gehäuses 30 zugewandte Fläche dieses Formteils 10 ist kugelabschnittför ig ausgebildet, wobei der Radius der zugehörigen Kugel im wesentlichen dem Radius der KugelOberfläche entspricht, auf dem sich das Ende des Steuerknüppels 20 bei der Auslenkbewegung bewegt (Radius R in Figur 2).

Ein solches Formteil 10A kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen (beispielsweise spritzgegossen), es kann jedoch auch aus Keramikwerk¬ stoffen oder Metall sein.

Diese kugelabschnittförmige Oberfläche ist mit einem Netz oder Gitter von Rastnuten RX,RY überzogen, die in den beiden Hauptrichtungen x und y des Steuerknüppels 20 verlaufen. Im Mittelteil dieser Ober¬ fläche entstehen durch diese Rastnuten RX,RY quadratische Teilflächen q, die in Figur 4 mit einem Punkt auf ihrer Oberseite gekennzeichnet sind. Dieser mittlere, quadratische Bereich wird von einem umlaufenden Randbereich umschlossen, in dem die Rastnuten RX,RY die Oberfläche in rechteckige Teilflächen r unterteilt, deren Längsachse zur Mitte des Formteils 10A hin zeigen.

In den Ecken des Randbereichs geht die kugelabschnittförmige Gestalt der Oberfläche in im wesentlichen dreieckige Endflächen D über, die parallel zur Grundfläche G des Formteils verlaufen, und die beispielsweise den "Rest" der ursprünglich planen Oberfläche des Formteils 10 bilden, vor der Ausformung der kugelabschnittför igen Oberfl che.

Dieses, den Boden des Gehäuses 30 bildende Formteil 10A stellt somit den einen Teil der Rasteinrichtung dar.

Der andere Teil der Rasteinrichtung befindet sich im Steuerknüppel 20 und besteht aus einem im Steuerknüppel 20 gelagerten und federbe¬ aufschlagten Stößel 21, dessen unteres Ende 23 mit den Rastnuten RX,RY zusammenwi kt, wobei dann im Bereich jeder Rastnut infolge der Feder 23 der Stößel in die Nut je nach deren Formgebung und der Formgebung des unteren Endes 22 mehr oder weniger tief eintaucht und somit ein mehr oder weniger ausgeprägtes "Rastgefühl" bei der Bedienung des Handsteuergerätes hervorruft.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rastnuten hinsicht¬ lich ihres Querschnitts im wesentlichen V-förmig (Figur 8), wobei die Übergangsbereiche abgerundet sind, um eine all zu harte Rastcharak¬ teristik zu vermeiden.

Das Formteil 10A kann ohne Schwierigkeiten in das Gehäuse 30 von unten eingeschoben werden und dort beispielsweise mit zwei diagonal gegenüberliegender Bolzenverbindungen B1,B2 fixiert werden (Figur 6).