DE19642994A1 - Multifunktionssteuerknüppel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Multifunktionssteuerknüppel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Multifunktionssteuerknüppel werden zur Einhandbedienung un­ terschiedlicher Funktionen bei Arbeitsmaschinen, z. B. Bauma­ schinen, Förderfahrzeugen, Hebezeugen, Erntemaschinen aber auch bei Spielgeräten eingesetzt. In Verbindung mit hydrauli­ schen Vorsteuerventilen werden sie auch als Meisterschalter bezeichnet.

Gerade bei Arbeitsmaschinen muß der Bediener die einzelnen Funktionen präzise aktivieren können, damit auch gute Arbeit Ergebnisse erzielt werden können und Unfälle vermieden wer­ den. Bekannte Multifunktionssteuerknüppel sind nicht ausrei­ chend ergonomisch gestaltet, so daß das Erreichen der Bedie­ nungselemente teilweise nur mit Mühe möglich ist und durch die damit verbundene erhöhte Konzentration und des Bewegungs­ ablaufs schnell eine Ermüdung und/oder Verkrampfung der be­ treffenden Hand des Bedieners eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Multifunkti­ onssteuerknüppel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Bedienungselemente so angeordnet sind, daß sie die Ruhestellung der Hand und der Finger nicht stö­ ren, aber von den Fingern leicht und zielgenau erreicht wer­ den können, ohne daß bei häufiger Betätigung Verkrampfungen auftreten.

Diese Aufgabe wird bei einem Multifunktionssteuerknüppel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen und vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Tastenfeld ist dabei so angeordnet, daß der Daumen aus der Ruhelage der zur Faust gekrümmten Hand ohne Hindernis durch eine einfache Schwenkbewegung innerhalb eines Frei­ heitsgrades zu den Tasten gelangen kann. Die Anordnung der Mittelpunkte der Tasten als ein auf der Spitze stehendes Po­ lygon erleichtert die eindeutige Auffindung der Tasten. So ist im Bereich der linken und rechten Taste keine weitere Ta­ ste mehr vorhanden, so daß hier keine gleichzeitige mehrfache Betätigung stattfinden kann. In der Mitte befindet sich zwar mehr als eine Taste, diese sind aber zueinander so positio­ niert, daß einige Tasten mit dem äußeren Daumenglied und an­ dere Tasten mit dem inneren Daumenglied betätigt werden kön­ nen.

Da die Tasten ohne anstrengende Verrenkungen betätigt werden können, ist ein unverkrampftes, ermüdungsfreies Arbeiten auch im Dauereinsatz möglich.

Vorzugsweise schließt die Längsmittelachse des Multifunkti­ onssteuerknüppels in der Neutralstellung zur Waagerechten ei­ nen Winkel von 60° +- 10° ein. Das im Kopfbereich (12) ange­ ordnete Tastenfeld schließt in der Neutralstellung zu einer gedachten waagerechten Gerade in Längsrichtung bezogen auf den Bediener einen Winkel von 35° +- 10° ein und zu einer waagerechten Gerade in Querrichtung bezogen auf den Bediener einen Winkel von 45° +- 10° ein.

Ein nach diesen Angaben bemessener Multifunktionssteuerknüp­ pel hat sich als besonders geeignet für eine einfache und er­ müdungsfreie Bedienung erwiesen.

Die Mittelpunkte der Tasten im Tastenfeld können einen Ab­ stand von 1,5 cm - 0,5 cm + 1 cm aufweisen. Innerhalb dieses Bereichs ist eine eindeutige Unterscheidung der Tasten bei guter Erreichbarkeit möglich.

Der Handgriffbereich kann in seinem unteren Teil einen Über­ gangsbereich aufweisen, der nach unten mit senkrechter Ten­ denz gekrümmt ist. Durch diese Maßnahme wird die Kontur des Handgriffbereichs besser an die Innenseite der zur Faust ge­ krümmten Hand angepaßt, so daß keine Druckstellen nach länge­ rem Betrieb auftreten können.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Handgriffbereich ein wei­ teres Tastenfeld auf, das im Bereich der Fingerspitzen von Zeige-, Mittel-, Ring- und kleiner Finger angeordnet ist. Hierdurch kam zusätzlich zu dem vom Daumen bestätigten Ta­ stenfeld ein unabhängiges Tastenfeld geschaffen werden, das ebenfalls eine eindeutige Betätigung der Tasten ermöglicht und den Funktionsumfang des Multifunktionssteuerknüppels er­ weitert.

Bei einem Multifunktionssteuerknüppel für die Rechte-Hand- Bedienung zur Steuerung einer Baumaschinen hat sich folgende Zuordnung der Tasten als besonders geeignet erwiesen. Bei ei­ ner ersten Ausführung ist die linke Taste der Funktion "Vorwärtsfahrt", die untere Taste der Funktion "Getriebe Leerlauf", die obere Taste der Funktion "Rückwärtsfahrt" und die rechte Taste der Funktion "Getriebestufe beibehalten" zu­ geordnet. Alternativ kann auch die linke Taste der Funktion "Getriebe Leerlauf", die untere Taste der Funktion "Vorwärtsfahrt", die obere Taste der Funktion "Rückwärtsfahrt" und die rechte Taste der Funktion "Getriebestufe beibehalten" zugeordnet werden.

Bei dieser Anordnung lassen sich die Tasten mit den Funktio­ nen, die am häufigsten benutzt werden und zwischen denen häu­ fig gewechselt werden muß, so anordnen, daß sie einfach im Wechsel betätigt werden können und dabei nach kurzer Gewöh­ nungszeit schnell und eindeutig auffindbar sind.

Bei einem Multifunktionssteuerknüppel für Linke-Hand- Bedienung zur Steuerung einer Baumaschine sind die Tasten­ funktionen entsprechend spiegelbildlich zur Rechte-Hand- Bedienung zugeordnet.

Eine zusätzliche Ausgestaltung sieht vor, das den Tasten "Vorwärtsfahrt" und "Rückwärtsfahrt" bei zweifacher Betäti­ gung zusätzlich die Funktionen "Vorwärtsfahrt maximale Lei­ stung" und "Rückwärtsfahrt maximale Leistung" zugewiesen wer­ den. Die zusätzliche Funktion wird dabei in logischer Ver­ knüpfung mit den ohnehin den Fahrtrichtungen zugewiesen Ta­ sten erreicht, wodurch Schwierigkeiten vermieden werden, die durch die Anordnung zusätzlicher Tasten entstehen könnten.

Ferner können die Tasten über eine Sicherheitsschaltung mit Stellgliedern zum Einstellen der zugeordneten Funktionen ver­ bunden sein. Die Sicherheitsschaltung kann vor oder beim Ein­ schalten der Zündung und/oder Betriebsspannung zuerst automa­ tisch die Funktion "Getriebe Leerlauf" schalten oder das Ein­ schalten der Zündung und/oder Betriebsspannung nur in der Funktion "Getriebe Leerlauf" freigeben. Es werden auf diese Weise gefährliche Zustände durch vorangegangene Tastenbetäti­ gungen vermieden.

Außerdem kann im Handgriffbereich ein Sensor einer Licht­ schranke angeordnet sein, der bei Umfassen des Handgriffbe­ reichs über eine Sicherheitsschaltung Steuerfunktionen frei­ gibt und bei Lösen der Hand eine Notabschaltung oder einen Nothalt auslöst. Diese Sicherheitsfunktion dient dazu, akti­ vierte Funktionen abzuschalten, wenn der Bediener die Kon­ trolle über die Maschine verloren und den Multifunktionssteuer­ knüppel losgelassen hat, z. B. bei einem Unfall, Bewußtlo­ sigkeit oder Tod.

Schließlich können in von der Bedienerhand unbedeckten Berei­ chen des Handgriffbereichs und/oder Kopfbereichs Anzeigeele­ mente zur Anzeige von Schaltzuständen oder Störungen angeord­ net sein. So kann z. B. die Zahl der jeweiligen Getriebestufe oder auch eine Belastungsgröße oder Überlast angezeigt wer­ den. Auch der Ausfall von Funktionen läßt sich signalisieren.

Die für die Sicherheitsschaltung ohnehin benötigte elektroni­ sche Schaltung kann auch so ausgebildet sein, daß sie die Ak­ tivierung von Funktionen logisch auf Zulässigkeit überwacht und verbotene Schaltzustände, wie z. B. gleichzeitig Leerlauf und Vorwärtsfahrt, gleichzeitig Vorwärts- und Rückwärtsfahrt oder das Wählen höherer Getriebestufen bei Rückwärtsfahrt un­ terdrückt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiels der Erfindung be­ schrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfin­ dungsgemäßen Multifunktionssteuerknüppels. Der Multifunkti­ onssteuerknüppel befindet sich am Ende eines Betätigungshe­ bels 24 für eine Zwei-Achsen-Potentiometer-Anordnung oder für eine Zwei-Achsen-Vorsteuerventil-Anordnung. Der Betätigungs­ hebel 24 ist gestrichelt dargestellt und mit einem Gummibalg 26 verkleidet. Der Multifunktionssteuerknüppel umfaßt einem Handgriffbereich 10, einen Flanschbereich 28 und einen Kopf­ bereich 12. Der Flanschbereich 28 begrenzt den Handgriffbe­ reich 10 zum Gummibalg. Der Kopfbereich 12 schließt sich an den Handgriffbereich 10 unmittelbar an und bildet das freie Ende des Multifunktionssteuerknüppels.

Der Kopfbereich 12 trägt ein Tastenfeld 14, das vier Tasten 16, 18, 20, 22 umfaßt. Die Tasten 16, 18, 20, 22 sind so an­ geordnet, daß die gedachten Verbindungslinien ihrer Mittelpunkte ein bezüglich der Längsmittelachse A des Multifunkti­ onssteuerknüppels auf der Spitze stehendes Quadrat bilden. Es ist hier eine Ausgestaltung für eine Bedienung mit der rech­ ten Hand dargestellt. Das Tastenfeld 14 liegt parallel zur natürlichen Schwenkebene des Daumens bezüglich einer auf den Zeigefinger hin und von diesem weg gerichteten Schwenkbewe­ gung der den Handgriffbereich 10 umgreifenden Hand.

Im Ausführungsbeispiel wurden folgende Ausrichtungen im Raum für den Handgriffbereich 10 und das Tastenfeld 14 gewählt: Zu einer gedachten waagerechten Geraden WL in Längsrichtung be­ zogen auf den Bediener ist die Längsmittelachse A des Hand­ griffbereichs 10 des Multifunktionssteuerknüppels in einem Winkel (α) von 60° geneigt. Zu derselben Geraden WL liegt das Tastenfeld 14 in einem Winkel (β) von 35°. Zu einer gedachten waagerechten Geraden WQ in Querrichtung bezogen auf den Be­ diener liegt das Tastenfeld 14 in einem Winkel (γ) von 45° Zwischen dem Handgriffbereich 10 und dem Tastenfeld 14 sind keinerlei Hindernisse in Form von Wülsten oder Flanschen vor­ handen, so daß der Daumen bequem aus der Ruhelage zu den ent­ sprechenden Tasten 16, 18, 20, 22 des Tastenfeldes 14 ge­ schenkt werden kann.

Der Multifunktionssteuerknüppel als Ganzes kann um zwei senk­ recht aufeinander stehende Achsen geschenkt werden, und zwar von einer neutralen Stellung aus bezogen auf den Bediener nach vorn, zurück, nach links und nach rechts. Bei einem Mul­ tifunktionssteuerknüppel für einen Radlader entspricht dies in derselben Reihenfolge den Funktionen Senken, Heben, Ein­ schwenken, Ausschwenken der Schaufel. Den Tasten 16, 18, 20, 22 sind Getriebefunktionen zugeordnet, und zwar ist die linke Taste 16 der Funktion "Vorwärtsfahrt", die untere Taste 20 der Funktion "Getriebe Leerlauf", die obere Taste 18 der Funktion "Rückwärtsfahrt", und die rechte 22 Taste der Funk­ tion "Getriebestufe beibehalten" zugeordnet.

Zusätzlich kann auch im Handgriffbereich 10 ein weiteres Ta­ stenfeld angeordnet sein, das mit den weiteren Fingerspitzen erreicht und betätigt werden kann. Außerdem ist es möglich, einen Aktuator im Handgriffbereich 10 unterzubringen, der den Bediener z. B. durch Vibrationen auf eine drohende Überlastung einer Funktion hinweist.

Claims (12)

1. Multifunktionssteuerknüppel, welcher bezogen auf einen Bediener in der Neutralstellung nach vorn geneigt und in we­ nigstens zwei senkrecht aufeinander stehenden Achsen ver­ schwenkbar ist und einen Handgriffbereich (10) sowie einen Kopfbereich (12) aufweist, wobei der Handgriffbereich (10) von der zur Faust gekrümmten Hand des Bedieners umgreifbar ist und der Kopfbereich (12) oben unmittelbar an den Hand­ griffbereich (10) angrenzt und ein Schalter- und/oder Tasten­ feld (14) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastenfeld (14) mehrere Tasten (16, 18, 20, 22) umfaßt, deren Mittel­ punkte die Ecken eines bezüglich der Längsmittelachse (A) des Multifunktionssteuerknüppels auf der Spitze stehendes Polygon bilden und daß das Tastenfeld (14) parallel zur natürlichen Schwenkebene des Daumens bezüglich einer auf den Zeigefinger hin und von diesem weg gerichteten Schwenkbewegung der den Handgriffbereich (10) umgreifenden Hand liegt.

2. Multifunktionssteuerknüppel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Längsmittelachse (A) des Multifunkti­ onssteuerknüppels in der Neutralstellung zur Waagerechten (WL) einen Winkel (α) von 60° +- 10° einschließt, daß das im Kopfbereich (12) angeordnete Tastenfeld (14) in der Neutral­ stellung zu einer gedachten waagerechten Gerade (WL) in Längsrichtung bezogen auf den Bediener einen Winkel (β) von 35° +- 10° einschließt und zu einer gedachten waagerechten Gerade (WQ) in Querrichtung bezogen auf den Bediener einen Winkel (γ) von 45° +- 10° einschließt.

3. Multifunktionssteuerknüppel nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Tasten (16, 18, 20, 22) im Tastenfeld (14) einen Abstand von 1,5 cm - 0,5 cm + 1 cm aufweisen.

4. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriffbereich (10) in seinem unteren Teil einen Übergangsbereich aufweist, der nach unten mit senkrechter Tendenz gekrümmt ist.

5. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriffbereich (10) ein weiteres Tastenfeld aufweist, das im Bereich der Finger­ spitzen von Zeige-, Mittel-, Ring- und kleiner Finger ange­ ordnet ist.

6. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für Rechte-Hand-Bedienung zur Steuerung einer Baumaschine die linke Taste (16) der Funktion "Vorwärtsfahrt", die untere Taste (20) der Funktion "Getriebe Leerlauf", die obere Taste (18) der Funktion "Rückwärtsfahrt", und die rechte Taste (22) der Funktion "Getriebestufe beibehalten" zugeordnet sind.

7. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für Rechte-Hand-Bedienung zur Steuerung einer Baumaschine die linke Taste (16) der Funktion "Getriebe Leerlauf", die untere Taste (20) der Funk­ tion "Vorwärtsfahrt", die obere Taste (18) der Funktion "Rückwärtsfahrt", und die rechte Taste (22) der Funktion "Getriebestufe beibehalten" zugeordnet sind.

8. Multifunktionssteuerknüppel nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß für Linke-Hand-Bedienung zur Steue­ rung einer Baumaschine die Tastenfunktionen spiegelbildlich zur Rechte-Hand-Bedienung zugeordnet sind.

9. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Tasten "Vorwärtsfahrt" und "Rückwärtsfahrt" bei zweifacher Betätigung zusätzlich die Funktionen "Vorwärtsfahrt maximale Leistung" und "Rückwärtsfahrt maximale Leistung" zugewiesen sind.

10. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten über eine Si­ cherheitsschaltung mit Stellgliedern zum Einstellen der zuge­ ordneten Funktionen verbunden sind und die Sicherheitsschal­ tung vor oder beim Einschalten der Zündung und/oder Betriebs­ spannung zuerst automatisch die Funktion "Getriebe Leerlauf" schaltet oder das Einschalten der Zündung und/oder Betriebs­ spannung nur in der Funktion "Getriebe Leerlauf" freigibt.

11. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Handgriffbereich (10) ein Sensor einer Lichtschranke angeordnet ist, der bei Umfas­ sen des Handgriffbereichs (10) über eine Sicherheitsschaltung Steuerfunktionen freigibt und bei Lösen der Hand eine Notab­ schaltung oder einen Nothalt auslöst.

12. Multifunktionssteuerknüppel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in von der Bedienerhand unbedeckten Bereichen des Handgriffbereichs (10) und/oder Kopfbereichs (12) Anzeigeelemente zur Anzeige von Schaltzu­ ständen oder Störungen angeordnet sind.