DE20118980U1 - Kraftrückkopplungsmechanismus mit Antrieb durch umgebogenes Zahnrad und mit Sensoren mit direkter Ansteuerung - Google Patents

Description

LOGITECH, INC. Anwaltsakte: 26443

Gebrauchsmusterabzweigung aus
DE-Patentanmeldung 101 05 512.9

KRAFTRÜCKKOPPLUNGSMECHANISMUS MIT ANTRIEB DURCH
UMGEBOGENES ZAHNRAD UND MIT SENSOREN MIT DIREKTER

ANSTEUERUNG

RÜCKVERWEISUNGEN AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Diese Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Patentanmeldung, Seriennr. 09/273 894, eingereicht am 22. März 1999, deren gesamte Offenbarung durch den Hinweis hierin aufgenommen wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Zeigevorrichtungen und insbesondere eine Zeigevorrichtung mit Sensoren mit direkter Ansteuerung zur Positionsabtastung und einem Getriebesystem zur Räderuntersetzung in einem Kraftrückkopplungsmechanismus der Zeigevorrichtung.

Eine Art von Zeigevorrichtungen beinhaltet ein Kraftrückkopplungsmerkmal. SoI-ehe Vorrichtungen werden üblicherweise in einem dialogorientierten System verwendet, das typischerweise eine visuelle Umgebung für einen Benutzer auf einem Bildschirm anzeigt. Der Benutzer kann durch die Verwendung eines vom Benutzer bedienbaren Objekts oder einer Benutzerschnittstellenvorrichtung, wie z.B. eines Steuerhebels, einer Steuerschalttafel-Tastensteuereinheit, einer Maus, einer RoII-0 kugel, einer Schreibnadel und eines Tabletts oder dergleichen, mit der angezeigten Umgebung in Dialogverkehr treten, um ein Spiel zu spielen. Die Schnittstellenvorrichtung ist mit dem Computersystem verbunden, das die angezeigte Umgebung steuert. Der Computer aktualisiert die Simulation oder das Spiel als Reaktion

• · · a

auf die Benutzerbedienung des vom Benutzer bedienbaren Objekts und sieht eine Rückkopplung für den Benutzer vor. Einige Schnittstellenvorrichtungen erzeugen eine taktile oder Kraftrückkopplung für den Benutzer durch Vorsehen von physischen Empfindungen für den Benutzer. Typischerweise sind Motoren oder andere Stellglieder mit dem vom Benutzer bedienbaren Objekt gekoppelt und werden vom Computersystem gesteuert. Positionssensoren überwachen die Position des vom Benutzer bedienbaren Objekts und liefern die Meßdaten zum Computersystem, das die Daten verarbeitet. Auf der Basis der Daten erzeugt das Computersystem Steuersignale zum Steuern der Motoren, um Rückkopplungskräfte für das vom Benutzer bedienbare Objekt zu erzeugen, wodurch zusätzlich zur visuellen Stimulation physische Empfindungen an den Benutzer übertragen werden.

Zeigevorrichtungen wie z.B. Steuerhebelvorrichtungen weisen gewöhnlich weitläufige Gestänge auf, die beispielsweise Kardanrahmen oder andere Montagekomponenten umfassen. Positionsmeßsensoren sind typischerweise fern von dem vom Benutzer bedienbaren Objekt, wie z.B. einem Steuerhebelgriff, wo die Bewegung stattfindet, angeordnet. Folglich verringern Spielräume zwischen den Gestängekomponenten (beispielsweise den verschiedenen Teilen der Kardanrahmen und der Montagestruktur für die Sensoren) die Präzision des Positionsmeßsy-0 stems. Dies vermindert wiederum die Qualität für das Spielen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Positionsabtastvorrichtung für ein vom Benutzer bedienbares Objekt in einer Zeigevorrichtung, wie z.B. einem Steuerhebel. Die Positionsabtastvorrichtung verwendet Sensoren, die direkt oder im wesentlichen direkt mit dem vom Benutzer bedienbaren Objekt verbunden sind, um den toten Gang zu verringern, und derart montiert sind, daß eine außeraxiale Belastung an den Sensoren im wesentlichen beseitigt wird. Die Verringerung des 0 toten Gangs erzeugt genauere Positionsmessungen, um das Spielen zu verbessern, während die Beseitigung der außeraxialen Belastung die Sensoren vor einer Beschädigung an deren internem Mechanismus schützt.

Bei einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet die Zeigevorrichtung einen Kraftrückkopplungsmechanismus, der ein Räderuntersetzungssystem umfaßt, das einen ringförmigen Untersetzungsgetriebeteil zur Kraftübertragung vom Kraftrückkopplungsstellglied auf das vom Benutzer bedienbare Objekt der Zeigevorrichtung verwendet. Der ringförmige Untersetzungsgetriebeteil erzeugt eine größere Räderuntersetzung als ein herkömmliches Getriebe in einem gegebenen Raum und daher kann ein kleineres Stellglied verwendet werden. Das Räderuntersetzungssystem ist dazu ausgelegt, weniger Raum einzunehmen. Folglich ist die Zeigevorrichtung kompakt und genau und kann wirtschaftlich hergestellt werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Kraftrückkopplungsmechanismus ein vom Benutzer bedienbares Objekt und ein Stellglied zum Antreiben des vom Benutzer bedienbaren Objekts zu einer Rotation um eine Achse. Ein Getriebesystem ist zwischen das Stellglied und das vom Benutzer bedienbare Objekt gekoppelt. Das Getriebesystem sieht eine Räderuntersetzung vom Stellglied zum vom Benutzer bedienbaren Objekt vor. Das Getriebesystem umfaßt mindestens einen ringförmigen Zahnradteil, der Zähne auf einer konkaven Seite umfaßt, die mit Zähnen eines Ritzels zum Antreiben des ringförmigen Zahnradteils in Eingriff stehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine Steuerhebelvorrichtung einen Steuerhebel. Ein erster Kardanarm ist mit dem Steuerhebel gekoppelt und umfaßt einen ersten ringförmigen Zahnradteil mit Zahnradzähnen auf einer konkaven Seite desselben. Ein erstes Getriebesystem ist mit dem ersten ringförmigen Zahnradteil des ersten Kardanarms gekoppelt. Ein erstes Stellglied ist mit dem ersten Getriebesystem zum Antreiben des Steuerhebels zu einer Rotation um eine erste Achse gekoppelt. Die Rotation um die erste Achse erzeugt typischerweise eine Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Steuerhebels. Ein zweiter Kardanarm ist mit dem Steuerhebel gekoppelt und umfaßt einen zweiten ringförmigen Zahn-0 radteil mit Zahnradzähnen auf einer konkaven Seite desselben. Ein zweites Getriebesystem ist mit dem zweiten ringförmigen Zahnradteil des zweiten Kardanarms gekoppelt. Ein zweites Stellglied ist mit dem zweiten Getriebesystem zum Antreiben des Steuerhebels zu einer Rotation um eine zweite Achse gekop-

pelt. Die Rotation urn die zweite Achse erzeugt typischerweise eine Links-Rechts-Bewegung des Steuerhebels.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine Steuerhebelvorrichtung einen Steuerhebel mit einer Steuerhebelachse, der gelagert ist, um sich bezüglich einer ersten Achse zu drehen, die zur Steuerhebelachse nicht parallel ist, und sich bezüglich einer zweiten Achse zu drehen, die zur Steuerhebelachse und zur ersten Achse nicht parallel ist. Die Rotation um die erste Achse erzeugt typischerweise eine Vorwärts-Rückwärts-Bewegung und die Rotation um die zweite Achse erzeugt typischerweise eine Links-Rechts-Bewegung des Steuerhebels.

Ein erster Sensor weist einen ersten Sensorkörper auf, der mit einer ersten Sensorwelle gekoppelt ist. Die erste Sensorwelle ist im wesentlichen unbeweglich mit dem Steuerhebel verbunden, um sich mit dem Steuerhebel zu bewegen. Die erste Sensorwelle ist relativ zum ersten Sensorkörper im allgemeinen um die erste Achse drehbar. Ein erster Montagemechanismus ist mit dem ersten Sensorkörper gekoppelt, um zu ermöglichen, daß sich der erste Sensorkörper außer bei der Rotation um die erste Achse mit der ersten Sensorwelle bewegt.

Ein zweiter Sensor weist einen zweiten Sensorkörper auf, der mit einer zweiten Sensorwelle gekoppelt ist. Die zweite Sensorwelle ist im wesentlichen unbeweglich mit dem Steuerhebel verbunden, um sich mit dem Steuerhebel zu bewegen, außer daß die zweite Sensorwelle relativ zum Steuerhebel zu einer Rotation um die Steuerhebelachse beweglich ist. Die zweite Sensorwelle ist relativ zum zweiten Sensorkörper im allgemeinen um die zweite Achse drehbar. Ein zweiter Montagemechanismus ist mit dem zweiten Sensorkörper gekoppelt, um zu ermöglichen, daß sich der zweite Sensorkörper außer bei der Rotation um die zweite Achse mit der zweiten Sensorwelle bewegt.

0 Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel ist eine Nabe in einen Schlitz im Steuerhebel eingesetzt. Der Schlitz ist dazu ausgelegt, eine Bewegung der Nabe relativ zum Steuerhebel im wesentlichen nur bei einer Rotation um die Steuerhebelachse zu ermöglichen. Die zweite Sensorwelle ist im wesentlichen unbeweglich

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mit der Nabe verbunden, so daß die zweite Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit dem Steuerhebel verbunden ist, um sich außer bei der Rotation um die Steuerhebelachse mit dem Steuerhebel zu bewegen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer früheren Steuerhebelvorrichtung;
Fig. 2A und 2B zeigen einen herkömmlichen veränderbaren Widerstand;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Steuerhebelvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine Darstellung der Steuerhebelvorrichtung von Fig. 3 in auseinandergezogener Anordnung;

Fig. 5A ist eine perspektivische Ansicht eines Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5B ist eine perspektivische Ansicht eines Positionssensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine diagonale Bewegung der Steuerhebelvorrichtung von Fig. 3 darstellt;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Räderuntersetzungssystems unter Verwendung eines Standard-Außenzahnradabschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 ist eine teilweise Schnittansicht eines Räderuntersetzungssystems unter Verwendung eines ringförmigen Zahnradabschnitts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Räderuntersetzungssystems von Fig. 8. BESCHREIBUNG DER SPEZIELLEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf einen Kraftrückkopplungsmechanismus und eine Positionsabtastvorrichtung für ein vom Benutzer bedienbares Objekt in einer Zeigevorrichtung, wie z.B. einem Steuerhebel. Der Kraftrückkopplungsmechanismus umfaßt ein Räderuntersetzungssystem, das einen ringförmigen Zahnradteil verwendet, der eine größere Räderuntersetzung ermöglicht. Das Räderuntersetzungssystem ist dazu ausgelegt, weniger Platz einzunehmen, was die Zeigevorrichtung kompakter macht. Die Positionsabtastvorrichtung verwendet Sensoren, die direkt oder im wesentlichen direkt an der Steuerhebelwelle oder einem anderen vom Benutzer bedienbaren Objekt montiert sind, um den toten Gang zu verringern und eine außeraxiale Belastung an den Sensoren zu beseitigen.

Fig. 1 zeigt eine frühere Kraftrückkopplungsvorrichtung in einer Steuerhebelvorrichtung 20 für einen Steuerhebelgriff 22, der an einer Kardanaufhängung gelagert ist, um sich in zwei Freiheitsgraden entlang der Vorwärts-Rückwärts-Achse 24 und der Links-Rechts-Achse 26 zu bewegen. Der Steuerhebelgriff 22 umfaßt einen Sockel 28. Ein erster Kardanarm 3OA verbindet mit dem Sockel 28 an einem im allgemeinen kreisförmigen Gelenk 32A. Der Steuerhebelgriff 22 umfaßt ein Schlitz- und Bolzenmerkmal, in das ein zweites Rotationsstück 32C eingesetzt ist. Dieses Rotationsstück ermöglicht eine sphärische Bewegung des Befestigungspunkts 32B durch Bewegen in einer zur Achse des Griffs 22 senkrechten Ebene.

Ein zweiter Kardanarm 3OB verbindet mit dem Sockel 28 über das Rotationsstück 32C, das ein im allgemeinen kreisförmiges Gelenk 32B vorsieht. Ein weiteres Gelenk 32D ist am Schlitz- und Bolzenmerkmal des Steuerhebelgriffs 22 ausgebildet. Das Gelenk 32A ermöglicht eine relative Rotation zwischen dem Steuerhebelgriff 22 und dem Arm 3OA, die durch die Bewegung des Griffs 22 entlang der 0 Vorwärts-Rückwärts-Achse 24 bewirkt wird, während das Gelenk 32B eine relative Rotation zwischen dem Steuerhebelgriff 22 und dem Arm 3OB ermöglicht, die durch die Bewegung des Griffs 22 entlang der Links-Rechts-Achse 26 bewirkt wird.

Die gezeigten Arme 3OA, 3OB sind L-förmig. Der Arm 3OA ist mit einem Getrieberahmen 34A verbunden, der ein Getriebesystem 36A trägt, das von einem Motor 38A angetrieben wird. Ebenso ist der Arm 3OB mit einem Getrieberahmen 34B verbunden, der ein Getriebesystem 36B trägt, das von einem Motor 38B angetrieben wird. Ein Potentiometer 40A ist am Getrieberahmen 34A montiert, um eine Links-Rechts-Bewegung 26 des Steuerhebelgriffs 22 abzutasten, welche durch den Arm 3OA über das Gelenk 32A zum Potentiometer 4OA übertragen wird. Ein weiteres Potentiometer 4OB ist am Getrieberahmen 34B montiert, um eine Vorwärts-Rückwärts-Bewegung 24 des Steuerhebelgriffs 22 abzutasten, welche durch den Arm 3OB über das Gelenk 32B zum Potentiometer 4OB übertragen wird.

Bei der Vorrichtung 20 von Fig. 1 bewirkt die Links-Rechts-Bewegung 26 des Steuerhebelgriffs 22, daß sich der Arm 3OA dreht und das Potentiometer 40A, das am Getrieberahmen 34A montiert ist, aktiviert. Die Vorwärts-Rückwärts-Bewegung 24 bewirkt, daß sich der Arm 3OB dreht und das Potentiometer 4OB, das am Getrieberahmen 34B montiert ist, aktiviert. Der Spielraum im Gelenk 32A muß bei der Rotation durch die Links-Rechts-Bewegung 26 des Steuerhebelgriffs 22 zuerst aufgenommen werden, bevor das Potentiometer 40A aktiviert wird. Ebenso muß der Spielraum in den Gelenken 32B und 32D bei der Rotation durch die Vorwärts-Rückwärts-Bewegung 24 des Steuerhebelgriffs 22 zuerst aufgenommen werden, bevor das Potentiometer 4OB aktiviert wird. Diese Spielräume erzeugen einen toten Gang in der Zeigevorrichtung 20, was die Meßgenauigkeit verringert und die Qualität des Spielens vermindert. Da die Potentiometer 4OA, 40B an den Getrieberahmen 34A, 34B montiert sind, sind überdies die Motoren 38A, 38B außen an der Seite angeordnet, was zu einer relativ großen Montagefläche und somit einer physisch großen Steuerhebelvorrichtung 20 führt.

Ein weiteres Problem, das mit der Verwendung von Potentiometern oder ähnlichen Sensoren in der Steuerhebelvorrichtung 20 verbunden ist, kann durch eine außeraxiale Belastung verursacht werden. Dies ist für ein Beispiel eines typischen Potentiometers in Fig. 2A und 2B dargestellt. Die Rotation der Welle S, wie durch

den Pfeii 1 angegeben, ändert den Widerstand des Potentiometers, um eine Positionsabtastung vorzusehen. Während des Spielens muß eine Spielsteuereinheit, die typischerweise eine Computersteuereinheit wie z.B. ein Steuerhebel ist, auf eine Vielzahl von plötzlichen und unvorhersagbaren Bewegungen vom Benutzer entlang einer Vielzahl von Achsen reagieren. Diese Art Bewegung kann außeraxiale oder radiale Lasten auf die Sensoren, die in der Spielsteuereinheit verwendet werden, übertragen.

Wie in Fig. 2B gezeigt, können außeraxiale Kräfte, wie durch die Pfeile 2 und 4 angegeben, eine bleibende Verformung des Kontaktarms W über die Zeit verursachen, welche den Arm W von dem Widerstandsmaterial R wegbiegt, selbst wenn die Welle S des veränderbaren Widerstandes nachgerichtet wird. Der veränderbare Widerstand funktioniert, indem der Arm W über das Widerstandsmaterial R streichen lassen wird, um den Widerstandswert des veränderbaren Wider-Standes auf der Basis der Drehposition des Arms W zu ändern. Das "Abheben" des Arms W zerstört schließlich die Funktionalität des veränderbaren Widerstandes, da der Arm W nicht mehr mit dem Widerstandsmaterial R in Kontakt steht. Wenn der Arm W abgehoben ist, wird die Bewegung der Welle S nicht vom veränderbaren Widerstand registriert, und somit registriert der Computer nicht die Hand- oder andere Bewegungen des Benutzers an dem Steuerhebel oder einer anderen Spielsteuereinheit.

Herkömmliche Sensoren weisen keine Mechanismen zum Kompensieren oder Dämpfen dieser Belastungen an den Sensoren auf und sind außerstande, großen Schwankungen der radialen Belastung und anderer außeraxialer Kräfte, die während heftigem Spielen auf die internen Mechanismen des veränderbaren Widerstandes verteilt werden, standzuhalten. Ferner sind herkömmliche Potentiometer und veränderliche Widerstände typischerweise starr in den Computersteuereinheiten montiert und übertragen schließlich diese Belastungen auf die internen Me-0 chanismen. Folglich fehlt es diesen Sensoren sowohl an der Unempfindlichkeit als auch der Genauigkeit über die Zeit, um der Härte beim Computerspielen standzuhalten.

Ein Ausführungsbeispiel einer Zeigevorrichtung 50, die diese Probleme überwindet, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Zeigevorrichtung 50 umfaßt einen Steuerhebelgriff 52, der an einer Kardanaufhängung gelagert ist, um sich in zwei Freiheitsgraden entlang der Vorwärts-Rückwärts-Achse 54 und der Links-Rechts-Achse 56 zu bewegen. Ein erster Kardanarm 6OA verbindet mit dem Sockel 58 des Steuerhebelgriffs 52 an einem Gelenk 62A. Ein zweiter Kardanarm 6OB verbindet mit dem Sockel 58 über ein Rotationsstück 62C, das ein im allgemeinen kreisförmiges Gelenk 62B bereitstellt. Der Links-Rechts-Arm 6OA ist mit einem Getrieberahmen 64A verbunden, der ein Getriebesystem 66A trägt, das durch einen Links-Rechts-Motor 68A angetrieben wird. Der Vorwärts-Rückwärts-Arm 6OB ist mit einem Getrieberahmen 64B verbunden, der ein Getriebesystem 66B trägt, das von einem Vorwärts-Rückwärts-Motor 68B angetrieben wird.

A. Sensoren mit direkter Ansteuerung

In der Zeigevorrichtung 50 von Fig. 3 ist ein Rotationssensor, wie z.B. ein Links-Rechts-Potentiometer 7OA, im wesentlichen direkt mit dem Sockel 58 der Steuerhebelwelle 52 verbunden, um eine Links-Rechts-Bewegung 56 des Steuerhebelgriffs 22 abzutasten. Ein weiterer Rotationssensor 7OB ist ein Vorwärts-Rückwärts-Potentiometer, das direkt mit dem Sockel 58 verbunden ist, um eine Vorwärts-Rückwärts-Bewegung 24 des Steuerhebelgriffs 22 abzutasten.

Wie in der Darstellung in auseinandergezogener Anordnung von Fig. 4 gezeigt, umfaßt der Steuerhebelgriff 52 eine Nabe 73, die sich vom Sockel 58 erstreckt und wünschenswerterweise einteilig mit dem Griff 52 ausgebildet ist. Die Nabe 73 ist im allgemeinen entlang der Links-Rechts-Achse 56 orientiert. Eine weitere Nabe 74 umfaßt einen Vorsprung oder Stecker 75, der in einen Schlitz 76 eingesetzt wird, welcher im Sockel 58 des Steuerhebelgriffs 52 vorgesehen ist. Die Nabe 74 ist im allgemeinen entlang der Vorwärts-Rückwärts-Achse 54 orientiert. Der Stek-0 ker 75 wird wünschenswerterweise in den Schlitz 76 eingepreßt und ist gegen eine Auf- oder Abbewegung oder Rotation um die Vorwärts-Rückwärts-Achse 54 bezüglich des Griffs 52 eingeschränkt. Dies erzeugt eine Kopplung der Nabe 74 mit dem Griff 52. Der Stecker 75 ist vorteilhafterweise dazu ausgelegt, eine Be-

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&iacgr;&ogr;

wegung der Nabe 74 zu einer kleinen Rotation um die Achse des Griffs 52 zuzulassen, um eine sphärische Bewegung des Steuerhebel-Kardanmechanismus zu verfolgen.

Der Sensor 7OB weist eine Sensorwelle 77 auf, die sich von einem Sensorkörper 78 erstreckt und dazu ausgelegt ist, in eine Öffnung in der Nabe 73 eingesetzt zu werden. Die Achse der Sensorwelle 77 ist im allgemeinen auf die Links-Rechts-Achse 56 ausgerichtet. Der Arm 6OA weist eine Öffnung 79 auf, die ermöglicht, daß die Verbindung zwischen der Nabe 73 und der Sensorwelle 77 durch diese hindurch hergestellt wird. Die Sensorwelle 77 ist wünschenswerterweise über eine Preßpassung oder einen Preßsitz mit der Nabe 73 verbunden, um eine Verbindung mit direkter Ansteuerung auszubilden, um den toten Gang zu beseitigen und die Sensorgenauigkeit zu verbessern. Wie in Fig. 3 gezeigt, bildet das Einsetzen der Nabe 73 durch die Öffnung 79 das Kardangelenk 62A zwischen dem Steuerhebeigriff 52 und dem Arm 6OA.

Wie am besten in Fig. 5A zu sehen ist, umfaßt der Vorwärts-Rückwärts-Sensor 7OB einen seitlichen Vorsprung 80, der sich im allgemeinen radial von dem Sensorkörper 78 von der Achse der Sensorwelle 77 wegerstreckt. Am Ende des seitü-&ogr; chen Vorsprungs 80 befindet sich ein fernes Ende 82, das wünschenswerterweise kugelförmig ist. Das ferne Ende 82 enthält wünschenswerterweise einen Schlitz oder Spalt 84. Wenn es montiert ist, ist das ferne Ende 82 zwischen einem Paar von Kontaktrippen oder -flächen 86, 88 angeordnet, die am Arm 6OA vorgesehen sind, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Kontaktflächen 86, 88 können im allgemeinen radial von der Achse der Sensorwelle 77 angeordnet sein oder sie können seitlich von der Achse der Sensorwelle 77 angeordnet sein und im allgemeinen parallel zueinander positioniert sein, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt.

Die Kontaktflächen 86, 88 berühren das ferne Ende 82, um eine Rotation des Sensorkörpers 78 relativ zur Achse der Sensorwelle 77 zu verhindern. Das im allgemeinen kugeiförmige ferne Ende 82 stellt eine wesentliche Freiheit in anderen Bewegungsgraden bereit, die nicht eingeschränkt sind. Abgesehen von der Rotation relativ zur Achse der Sensorwelle 77 bewegt sich der Sensorkörper 78 bei-

spielsweise mit der Steuerhebelwelle 52 in fünf Freiheitsgraden, die Vorwärts-Rückwärts 54, Links-Rechts 56, Auf-Ab 92, Rudern 94 relativ zur Vorwärts-Rückwärts-Achse 54 und Gierung 96 relativ zur Auf-Ab-Achse 92 umfassen, wie in Fig. 3 gezeigt. Durch Ermöglichen, daß sich der Sensorkörper 78 mit der Steuerhebeiweile 52 in den fünf Freiheitsgraden bewegt, erzeugt der Montagemechanismus für den Sensor 7OB keine Biegekräfte zwischen der Sensorwelle 77 und dem Sensorkörper 78. Da das Drehmoment zum Drehen der Sensorwelle 77 relativ zum Sensorkörper 78 sehr gering ist, ist die Kraft am seitlichen Vorsprung 80 sehr gering und es tritt keine Beschädigung auf. Auf diese Weise sind die einzigen Kräfte, die die internen Mechanismen des Sensors 7OB empfinden, jene, die den mit der Welle 77 im Sensor 7OB gekoppelten Arm W drehen. Folglich schließt der Montagemechanismus für den Sensor 7OB im wesentlichen aus, daß außeraxiale Kräfte (d.h. andere Kräfte als die Rotation um die Achse der Sensorwelle 77) eine Beanspruchung in den internen Mechanismen des Sensors 7OB verursachen, wodurch die Verbesserung der Sensorleistung durch Beseitigen des toten Gangs erleichtert wird, ohne eine Beschädigung am Sensor 7OB zu verursachen.

Der Schlitz 84 im fernen Ende 82 des Sensors 70B, der in Fig. 5A gezeigt ist, ist zu den Kontaktflächen 86, 88 im allgemeinen parallel und erstreckt sich typischerweise durch das ferne Ende 82. Der Schlitz 84 läßt eine Streuung der Herstellungstoleranzen des fernen Endes 82 zu, während er eine leichte Montage zwischen den Kontaktflächen 86, 88 sicherstellt. Der Schlitz 84 ermöglicht vorteilhafterweise, daß das ferne Ende 82 geringfügig zusammengedrückt wird, um eine enge Passung zwischen den Kontaktflächen 86, 88 vorzusehen. Das im aligemeinen kugelförmige ferne Ende 82 kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 3,15 mm aufweisen, während der Spalt zwischen den Kontaktflächen 86, 88 eine Größe von etwa 3 mm aufweist. Typischerweise weist das ferne Ende 82 einen Durchmesser zwischen etwa 2 und etwa 4 mm auf. Der Vorsprung 80 weist eine Gesamtlänge zwischen etwa 3 mm und etwa 20 mm, typischerweise von et-0 wa 14 mm auf.

Das ferne Ende 82 besteht typischerweise aus einem Kunststoff- oder Polymermaterial, das einen gewissen Grad an Biegsamkeit und Elastizität vorsieht. Die

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Kontaktflächen 86, 88 berühren wünschenswerterweise das ferne Ende 82 an zwei Kontaktpunkten mit einem Preßsitz, der verhindert, daß sich der Sensorkörper 78 relativ zur Achse der Sensorwelle 77 dreht, während eine im wesentlichen uneingeschränkte Bewegung in den restlichen fünf Freiheitsgraden bereitgestellt wird. Da Kunststoffe und harte Polymere zum Kriechen neigen, kann die durch den Preßsitz erzeugte Spannung schließlich einen Punkt auf der Spannungskurve des Materials erreichen, wo das Kriechen stoppt, aber es besteht wünschenswerterweise dennoch kein Zwischenraum zwischen den Kontaktflächen 86, 88 und dem fernen Ende 82, um eine enge Passung zwischen diesen sicherzustellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Schlitz 84 im fernen Ende 82 ein Vorspannungselement, wie z.B. eine Feder oder ein zusammendrückbares Material, enthalten, welches das ferne Ende 82 vorspannt, um den Kontakt mit den Kontaktflächen 86,88 aufrechtzuerhalten.

Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt der Links-Rechts-Sensor 7OA eine Sensorwelle 107, die sich von einem Sensorkörper 108 erstreckt und dazu ausgelegt ist, in eine Öffnung in der Nabe 74 eingesetzt zu werden. Die Achse der Sensorwelle 107 ist im allgemeinen auf die Vorwärts-Rückwärts-Achse 54 ausgerichtet. Der Arm 6OB weist eine Öffnung 109 auf, die ermöglicht, daß die Verbindung zwischen der Nabe 74 und der Sensorwelle 107 durch diese hindurch hergestellt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, bildet das Einsetzen der Nabe 74 durch die Öffnung 109 das Kardangelenk 62B zwischen dem Steuerhebelgriff 52 und dem Arm 6OB.

Die Sensorwelle 107 ist wünschenswerterweise mit der Nabe 74 über eine Preßpassung oder einen Preßsitz verbunden, um eine Verbindung mit direkter Ansteuerung auszubilden, um den toten Gang im wesentlichen zu beseitigen und die Sensorgenauigkeit zu verbessern. Da sich die Nabe 74 bei der Rotation um die Achse des Steuerhebelgriffs 52 geringfügig bewegen kann, ist der Sensor 70A ein beweglicher Sensor. Es kann ein gewisser töter Gang an der Verbindung zwi-0 sehen dem Stecker 75 der Nabe 74 und dem Schlitz 76 des Griffsockels 58 vorhanden sein, aber das Gesamtausmaß des toten Gangs ist im Vergleich zur früheren Steuerhebelvorrichtung 20 von Fig. 1
wesentlich verringert.

Der Links-Rechts-Sensor 7OA kann zum Vorwärts-Rückwärts-Sensor 7OB, der in Fig. 5A gezeigt ist, identisch sein. Fig. 5B zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für den Sensor 7OA, der einen seitlichen Vorsprung 120 umfaßt, der sich im allgemeinen radial vom Sensorkörper 108 von der Achse der Sensorwelle 107 wegerstreckt. Am Ende des seitlichen Vorsprungs 120 befindet sich ein fernes Ende 122, das typischerweise im allgemeinen kugelförmig ist. Das ferne Ende 122 enthält wünschenswerterweise einen Schlitz oder Spalt 124. In dem alternativen Ausführungsbeispiel von Fig. 5B ist der seitliche Vorsprung 120 ein separates Element, das am Sensorkörper 108 befestigt ist, während der seitliche Vorsprung 80 im Ausführungsbeispiel von Fig. 5A einteilig mit dem Sensorkörper 78 ausgebildet ist. Der seitliche Vorsprung 120 in diesem Ausführungsbeispiel kann ausgetauscht werden, um den Sensor 7OA nach Wunsch an verschiedene Größen und Konfigurationen anzupassen. Natürlich können beide Sensoren 7OA, 70B dieselbe Struktur, die in Fig. 5B gezeigt ist, aufweisen.

Wenn es montiert ist, ist das ferne Ende 122 des Sensors 7OA zwischen einem Paar von Kontaktrippen oder -flächen 126,128, die am Arm 6OB vorgesehen sind, angeordnet, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Kontaktflächen 126, 128 können im allgemeinen radial von der Achse der Sensorwelle 107 angeordnet sein oder sie können seitlich von der Achse der Sensorwelle 107 angeordnet sein und im allgemeinen parallel zueinander positioniert sein, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt.

Die Kontaktflächen 126, 128 berühren das ferne Ende 122, um eine Rotation des Sensorkörpers 108 relativ zur Achse der Sensorwelle 107 zu verhindern. Das im allgemeinen kugelförmige ferne Ende 122 sieht eine wesentliche Freiheit in anderen Bewegungsgraden vor, die nicht eingeschränkt sind. Abgesehen von der Rotation relativ zur Achse der Sensorwelle 107 bewegt sich der Sensorkörper 108 beispielsweise mit der Steuerhebelwelle 52 in fünf Freiheitsgraden, die Vorwärts-Rückwärts 54, Links-Rechts 56, Auf-Ab 92, Gierung 96 relativ zur Auf-Ab-Achse 92 und Wälzung 123 relativ zur Links-Rechts-Achse 56 umfassen, wie in Fig. 3 gezeigt. Durch Ermöglichen, daß sich der Sensorkörper 108 mit der Steuerhebelwelle 52 in den fünf Freiheitsgraden bewegt, erzeugt der Montagemechanismus

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für den Sensor 7OA keine Biegekräfte zwischen der Sensorwelle 107 und dem Sensorkörper 108, wodurch im wesentlichen ausgeschlossen wird, daß außeraxiale Kräfte (d.h. andere Kräfte als die Rotation um die Achse der Sensorwelle 107) eine Beanspruchung in den internen Mechanismen des Sensors 7OA verur-Sachen. Die Größe, das Material und die Funktion des Sensors 7OA sind im wesentlichen dieselben wie jene, die vorstehend für den Sensor 70B beschrieben wurden.

Die Verbindungen mit direkter Ansteuerung zum Koppeln der Sensoren 7OA, 7OB mit dem Steuerhebelgriff 52 bewirken, daß sich die Sensoren 70A, 7OB mit dem Griff 52 bewegen, der an einer Kardanaufhängung gelagert ist. Fig. 6 stellt die Bewegung der Sensoren 70A, 7OB dar, wenn der Griff 52 diagonal in einer außeraxialen Weise zwischen der Vorwärts-Rückwärts-Achse 54 und der Links-Rechts-Achse 56 bewegt wird. Da sich die Sensoren 7OA, 70B abgesehen von den Einschränkungen gegen die Rotation um die Achsen ihrer jeweiligen Sensorwellen 77, 107 mit dem Griff 52 bewegen, werden außeraxiale Kräfte im wesentlichen beseitigt.

B. Räderuntersetzunqssvstem

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 3 sehen die Getriebesysteme 66A, 66B eine Räderuntersetzung zwischen den jeweiligen Motoren 68A, 68B und dem Steuerhebelgriff 52 vor. Je höher das Untersetzungsverhältnis ist, desto kleiner und preisgünstiger sind die Motoren 68A, 68B, die verwendet werden können. Große Untersetzungen erfordern typischerweise große Zahnräder, die jedoch die Größe der Steuerhebelvorrichtung 50 erhöhen würden. Alternativ können große Untersetzungen unter Verwendung von mehreren Räderuntersetzungen erreicht werden, aber dies würde zu einer Erhöhung des toten Gangs führen. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet einen Ringräderantrieb mit 0 doppelter Untersetzung für die Getriebesysteme 66A, 66B, um eine hohe Räderuntersetzung zu erzielen, während die physische Größe der Steuerhebelvorrichtung 50 im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen verringert wird.

Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, treibt jeder Motor 68A, 68B ein erstes Ritzel 132A, 132B an, das dazu ausgelegt ist, mit dem ersten Zahnrad 134A, 134B in Eingriff zu stehen und eine erste Untersetzung zu bilden zum Antreiben desselben zur Rotation in einer entgegengesetzten Richtung zur Rotation des ersten Ritzels 132A, 132B. Ein zweites Ritzel 136A, 136B ist am ersten Zahnrad 134A₁ 134B befestigt und dreht sich mit dem ersten Zahnrad 134A, 134B. Das zweite Ritzel 136A, 136B treibt wiederum ein zweites Zahnrad an, das am Kardanarm 6OA, 6OB befestigt ist, um eine zweite Räderuntersetzung vorzusehen.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines zweiten Untersetzungsgetriebeteils 138B im Getriebesystem 66B, der mit dem zweiten Ritzel 136B in Eingriff steht und von diesem angetrieben wird, um sich in derselben Richtung wie das erste Ritze! 132B zu drehen. Der zweite Zahnradteil 138B ist wünschenswerterweise einteilig mit dem Arm 6OB ausgebildet, um die Anzahl der Teile und potentiellen toten Gang zu verringern. Alternativ kann der zweite Zahnradteil 138B abnehmbar und austauschbar sein, um nach Wunsch verschiedene Räderuntersetzungen vorzusehen. Der Arm 6OB stellt eine Kardanlagerung für den Steuerhebelgriff 52 bereit und bildet einen Teil des Getriebesystems 66B. Der zweite Zahnradteil 138B weist eine ausreichende Größe auf, um den vollen Bereich der Drehbewegung des Arms 6OB zum Vorsehen eines Kraftrückkopplungsantriebs für den Steuerhebelgriff 52 bereitzustellen. Auf diese Weise erfordert das Getriebesystem 66B nicht ein volles zweites Zahnrad, wodurch die Größe der Vorrichtung 50 verringert wird. Da der Vorwärts-Rückwärts-Sensor 7OB vom Getrieberahmen 64B zur anderen Seite des Steuerhebelgriffs 52 verlagert wird, kann der Vorwärts-Rückwärts-Motor 68B im Vergleich zur früheren Vorrichtung von Fig. 1 näher zum Griff 52 verlagert werden, wodurch die Größe der vorliegenden Vorrichtung 50 verringert wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Getriebesystems 66B, das in Fig. 8 0 und 9 dargestellt ist, ist der zweite Untersetzungsgetriebeteil 140B ein ringförmiger Zahnradteil mit Zahnradzähnen auf der inneren, konkaven Oberfläche anstelle der äußeren, konvexen Oberfläche wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7. In Fig. 8 und 9 ist der zweite Untersetzungsgetriebeteil 140B um die erste Unterset-

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zung gebogen, die von dem ersten Ritzel 132B und dem ersten Untersetzungszahnrad 134B gebildet wird. Das zweite Ritzel 136B treibt den zweiten Untersetzungsgetriebeteil 140B an, damit er sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Rotation des ersten Ritzels 132B dreht. Das Anordnen der Zahnradzähne auf der konkaven Seite des ringförmigen Zahnradteils 140B verlagert den Teilkreisdurchmesser auf die andere Seite des zweiten Ritzels 136B₁ wodurch die Größe für ein gegebenes Untersetzungsverhältnis verringert wird. Die Verwendung des umgebogenen Zahnradteils 140B in Fig. 8 und 9 führt zu einer kompakteren Vorrichtung als die Verwendung des Untersetzungsgetriebeteils 138B von Fig. 7.

Das Getriebesystem 66A kann zum Getriebesystem 66B, das in Fig. 7-9 dargestellt ist, im wesentlichen identisch sein. Die vorliegenden Getriebesysteme 66A, 66B sehen vorzugsweise ein Räderuntersetzungsverhältnis von mindestens etwa 15:1, bevorzugter zwischen etwa 17:1 und etwa 35:1 vor.

Beim Betrieb bedient der Benutzer den Steuerhebelgriff 52. Die Positionssensoren 7OA, 70B tasten die Position des Griffs 52 ab und führen die Positionsmeßdaten einer Motorsteuereinheit 150 zu, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Steuereinheit 150 verarbeitet die Daten und leitet Steuersignale zu den Motoren 68A, 68B, um Rückkopplungskräfte zu erzeugen und auf den Steuerhebelgriff 52 über die Getriebesysteme 66A, 66B und die Kardanarme 6OA, 6OB aufzubringen, wodurch physische Empfindungen an den Benutzer übertragen werden.

Die Verbindungen mit direkter Ansteuerung zum Montieren der Sensoren 7OA, 7OB erzeugen eine genaue Positionsmessung durch Verringern des toten Gangs, während die außeraxiale Belastung der Sensoren 70A, 7OB minimiert wird. Die Untersetzungssysteme 66A, 66B mit umgebogenen Rädern erzeugen eine größere Räderuntersetzung, um die Größe der Motoren 68A, 68B zu minimieren, wäh-0 rend die Größe der Steuerhebelvorrichtung 50 verringert wird.

Die vorstehend beschriebenen Anordnungen der Vorrichtung und die Verfahren sind lediglich erläuternd für Anwendungen der Prinzipien dieser Erfindung und

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viele weitere Ausführungsbeispiele und Modifikationen können ausgeführt werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Der Steuerhebelgriff kann beispielsweise gegen ein anderes vom Benutzer bedienbares Objekt mit einer anderen Art Bewegung in verschiedenen Freiheitsgraden ausgetauscht werden. Andere Arten von Sensoren oder veränderbaren Widerständen können zur Positionsabtastung verwendet werden. Eine andere Kardanaufhängungsstruktur kann verwendet werden. Die Anzahl der Räderuntersetzungen kann größer als oder kleiner als zwei sein. Verschiedene Arten von Stellgliedern können zur Erzeugung der Kraftrückkopplung verwendet werden. Der Schutzbereich der Erfindung sollte daher nicht mit Bezug auf die vorstehende Beschreibung festgelegt werden, sondern sollte statt dessen mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit ihrem vollen Umfang von Äquivalenten festgelegt werden.

Claims (24)

1. Kraftrückkopplungsmechanismus, weicher folgendes umfaßt:
ein vom Benutzer bedienbares Objekt;
ein Stellglied zum Antreiben des vom Benutzer bedienbares Objekts zu einer Rotation um eine Achse; und ein Getriebesystem, das zwischen das Stellglied und das vom Benutzer bedienbare Objekt gekoppelt ist, wobei das Getriebesystem eine Räderuntersetzung vom Stellglied zu dem vom Benutzer bedienbaren Objekt vorsieht, wobei das Getriebesystem mindestens einen ringförmigen Zahnradteil umfaßt, der Zähne auf einer konkaven Seite umfaßt, die mit Zähnen eines Ritzels zum Antreiben des ringförmigen Zahnradteils in Eingriff stehen.

2. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Getriebesystem ein Getriebesystem mit doppelter Untersetzung umfaßt.

3. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 2, wobei das Getriebesystem folgendes umfaßt:
ein Antriebsritzel, das mit dem Stellglied verbunden ist, um vom Stellglied zu einer Rotation angetrieben zu werden;
ein Zahnrad, das mit dem Antriebsritzel gekoppelt ist, um vom Antriebsrizel angetrieben zu werden;
ein Zwischenritzel, das mit dem Zahnrad verbunden ist, um sich mit dem Zahnrad zu bewegen; und
einen Arm, der mit dem vom Benutzer bedienbaren Objekt verbunden ist, wobei der Arm einen ringförmigen Zahnradteil mit Zähnen auf einer konkaven Seite umfaßt, die mit Zähnen des Zwischenritzels zum Antreiben des vom Benutzer bedienbaren Objekts zu einer Rotation um die Achse in Eingriff stehen.

4. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 1, welcher ferner einen Rotationssensor, der direkt mit dem vom Benutzer bedienbaren Objekt verbunden ist, zum Abtasten der Rotation des vom Benutzer bedienbaren Objekts bezüglich der Achse umfaßt.

5. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 4, wobei der Rotationssensor einen Sensorkörper umfaßt, der mit einer Sensorwelle gekoppelt ist, die relativ zum Sensorkörper um die Achse drehbar ist, wobei die Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit dem vom Benutzer bedienbaren Objekt verbunden ist, um sich mit dem vom Benutzer bedienbaren Objekt zu bewegen, und ferner einen Montagemechanismus umfaßt, der mit dem Rotationssensor gekoppelt ist, um außer bei einer Rotation bezüglich der Achse eine Bewegung des Sensorkörpers mit der Sensorwelle zu ermöglichen.

6. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der Sensorkörper einen Vorsprung umfaßt und wobei der Montagemechanismus ein Paar von Oberflächen umfaßt, die relativ zur Achse im allgemeinen seitlich angeordnet sind und zwei Seiten des Vorsprungs berühren, um eine Rotation des Sensorkörpers um die Achse zu verhindern.

7. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 6, wobei der Vorsprung des Sensorkörpers ein im allgemeinen kugelförmiges fernes Ende umfaßt und das Paar von Oberflächen das im allgemeinen kugelförmige ferne Ende berührt, um eine Bewegung des Sensorkörpers mit der Sensorwelle außer einer Rotation des Sensorkörpers um die Achse zu ermöglichen.

8. Kraftrückkopplungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Getriebesystem eine Räderuntersetzung zwischen etwa 17 : 1 und etwa 35 : 1 vom Stellglied zum vom Benutzer bedienbaren Objekt bereitstellt.

9. Steuerhebelvorrichtung, welche folgendes umfaßt:
einen Steuerhebel;
einen ersten Kardanarm, der mit dem Steuerhebel gekoppelt ist, wobei der erste Kardanarm einen ersten ringförmigen Zahnradteil mit Zahnradzähnen auf einer konkaven Seite desselben umfaßt;
ein erstes Getriebesystem, das mit dem ersten ringförmigen Zahnradteil des ersten Kardanarms gekoppelt ist;
ein erstes Stellglied, das mit dem ersten Getriebesystem zum Antreiben des Steuerhebels zu einer Rotation um eine erste Achse gekoppelt ist;
einen zweiten Kardanarm, der mit dem Steuerhebel gekoppelt ist, wobei der zweite Kardanarm einen zweiten ringförmigen Zahnradteil mit Zahnradzähnen auf einer konkaven Seite desselben umfaßt;
ein zweites Getriebesystem, das mit dem zweiten ringförmigen Zahnradteil des zweiten Kardanarms gekoppelt ist; und ein zweites Stellglied, das mit dem zweiten Getriebesystem zum Antreiben des Steuerhebels zu einer Rotation um eine zweite Achse gekoppelt ist.

10. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das erste Getriebesystem und das zweite Getriebesystem jeweils ein Getriebesystem mit doppelter Untersetzung umfassen.

11. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 9, welche ferner einen ersten Rotationssensor, der direkt mit dem Steuerhebel verbunden ist, zum Abtasten der Rotation des Steuerhebels bezüglich der ersten Achse umfaßt.

12. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der erste Rotationssensor einen ersten Sensorkörper umfaßt, der mit einer ersten Sensorwelle gekoppelt ist, die relativ zum ersten Sensorkörper um die erste Achse drehbar ist, wobei die erste Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit dem Steuerhebel verbunden ist.

13. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Sensorkörper einen ersten Vorsprung umfaßt und wobei der zweite Kardanarm ein Paar von Oberflächen umfaßt, die relativ zur ersten Achse im allgemeinen seitlich angeordnet sind und zwei Seiten des ersten Vorsprungs berühren, um eine Rotation des ersten Sensorkörpers um die erste Achse zu verhindern.

14. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Steuerhebel einen Schlitz umfaßt, und welche ferner folgendes umfaßt:
eine Nabe, die in den Schlitz des Steuerhebels eingesetzt ist, um sich mit dem Steuerhebel zu bewegen, wobei der Schlitz eine Bewegung der Nabe relativ zum Steuerhebel nur bei einer Rotation um die Achse des Steuerhebels ermöglicht; und
einen zweiten Sensor, der direkt mit der Nabe verbunden ist, zum Abtasten der Rotation des Steuerhebels bezüglich der zweiten Achse.

15. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der zweite Rotationssensor einen zweiten Sensorkörper umfaßt, der mit einer zweiten Sensorwelle gekoppelt ist, die relativ zum zweiten Sensorkörper um die zweite Achse drehbar ist, wobei die zweite Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit der Nabe verbunden ist.

16. Steuerhebelvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der zweite Sensorkörper einen zweiten Vorsprung umfaßt und wobei der erste Kardanarm ein Paar von Oberflächen umfaßt, die relativ zur zweiten Achse im allgemeinen seitlich angeordnet sind und zwei Seiten des zweiten Vorsprungs berühren, um eine Rotation des zweiten Sensorkörpers um die zweite Achse zu verhindern.

17. Steuerhebelvorrichtung, welche folgendes umfaßt:
einen Steuerhebel mit einer Steuerhebelachse, welcher gelagert ist, um sich bezüglich einer ersten Achse zu drehen, die zur Steuerhebelachse nicht parallel ist, und sich bezüglich einer zweiten Achse zu drehen, die zur Steuerhebelachse und zur ersten Achse nicht parallel ist;
einen ersten Sensor mit einem ersten Sensorkörper, der mit einer ersten Sensorwelle gekoppelt ist, wobei die erste Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit dem Steuer hebel verbunden ist, um sich mit dem Steuerhebel zu bewegen, wobei die erste Sensorwelle relativ zum ersten Sensorkörper im allgemeinen um die erste Achse drehbar ist;
einen ersten Montagemechanismus, der mit dem ersten Sensorkörper gekoppelt ist, um zu ermöglichen, daß sich der erste Sensorkörper mit der ersten Sensorwelle außer bei einer Rotation um die erste Achse bewegt;
einen zweiten Sensor mit einem zweiten Sensorkörper, der mit einer zweiten Sensorwelle gekoppelt ist, wobei die zweite Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit dem Steuerhebel verbunden ist, um sich mit dem Steuerhebel zu bewegen, außer daß die zweite Sensorwelle relativ zum Steuerhebel bei einer Rotation um die Steuerhebelachse beweglich ist, wobei die zweite Sensorwelle relativ zum zweiten Sensorkörper im allgemeinen um die zweite Achse drehbar ist; und
einen zweiten Montagemechanismus, der mit dem zweiten Sensorkörper gekoppelt ist, um zu ermöglichen, daß sich der zweite Sensorkörper mit der zweiten Sensorwelle außer bei einer Rotation um die zweite Achse bewegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, welche ferner eine Nabe umfaßt, die in einen Schlitz im Steuerhebel eingesetzt ist, wobei der Schlitz dazu ausgelegt ist, eine Bewegung der Nabe relativ zum Steuerhebel im wesentlichen nur bei einer Rotation um die Steuerhebelachse zu ermöglichen, und wobei die zweite Sensorwelle im wesentlichen unbeweglich mit der Nabe verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die zweite Sensorwelle in eine Öffnung in der Nabe mit einer Preßpassung eingesetzt ist und im allgemeinen entlang der zweiten Achse orientiert ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Sensorwelle in eine Öffnung im Steuerhebel mit einer Preßpassung eingesetzt ist und im allgemeinen entlang der ersten Achse orientiert ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der erste Sensor einen ersten Vorsprung umfaßt, der mit dem ersten Sensorkörper verbunden ist, und wobei der erste Montagemechanismus ein Paar von Oberflächen umfaßt, die relativ zur ersten Achse im allgemeinen seitlich angeordnet sind und zwei Seiten des ersten Vorsprungs berühren, um eine Rotation des ersten Sensorkörpers um die erste Achse zu verhindern.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der erste Vorsprung des ersten Sensorkörpers ein im allgemeinen kugelförmiges fernes Ende umfaßt und das Paar von Oberflächen das im allgemeinen kugelförmige ferne Ende berührt, um eine Bewegung des ersten Sensorkörpers mit dem Steuerhebel außer einer Rotation des ersten Sensorkörpers um die erste Achse zu ermöglichen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der zweite Sensor einen zweiten Vorsprung umfaßt, der mit dem zweiten Sensorkörper verbunden ist, und wobei der zweite Montagemechanismus ein Paar von Oberflächen umfaßt, die relativ zur zweiten Achse im allgemeinen seitlich angeordnet sind und zwei Seiten des zweiten Vorsprungs berühren, um eine Rotation des zweiten Sensorkörpers um die zweite Achse zu verhindern.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der zweite Vorsprung des zweiten Sensorkörpers ein im allgemeinen kugelförmiges fernes Ende umfaßt und das Paar von Oberflächen das im allgemeinen kugelförmige ferne Ende berührt, um eine Bewegung des zweiten Sensorkörpers mit dem Steuerhebel außer einer Rotation des zweiten Sensorkörpers um die zweite Achse zu ermöglichen.