EP1523704B1 - Bedienvorrichtung zum ansteuern eines geräts - Google Patents

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EP1523704B1
EP1523704B1 EP03764973A EP03764973A EP1523704B1 EP 1523704 B1 EP1523704 B1 EP 1523704B1 EP 03764973 A EP03764973 A EP 03764973A EP 03764973 A EP03764973 A EP 03764973A EP 1523704 B1 EP1523704 B1 EP 1523704B1
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sensor
control device
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joystick
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    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • G—PHYSICS
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    • Y10T74/20582—Levers
    • Y10T74/20612—Hand

Definitions

  • the invention relates to an operating device for driving a device, in particular for driving a vehicle.
  • the choice of the arrangement of a joystick is usually influenced by ergonomic considerations regarding a seated operator. Accordingly, placing a joystick to minimize accidental actuation during boarding and / or boarding out of the vehicle would adversely affect the ergonomics of the joystick with respect to a seated operator.
  • EP 0 701 917 A1 discloses a deadman device, in particular for pedestrian-controlled and / or hand-held motor-driven processing machines, which has at least one handle for guiding and / or holding the machine, a safety circuit and evaluation electronics with associated circuitry.
  • the object underlying the invention is seen to provide an operating device of the type mentioned, by which the aforementioned problems are overcome.
  • an operating device should be specified and further developed, which is only activated when the operator grips the operating device in the context of a proper use, with an unintended operation while largely maintaining the positive ergonomic properties to be prevented.
  • the actuator is operatively connected to the actuating lever.
  • the operating lever has a hand portion.
  • the sensor is disposed on the hand portion to operatively connect the actuator when the hand portion of the operating lever is manually gripped in the intended manner.
  • an operating device significantly reduces the risk of unintentional operation of the operating device or of the joystick and the associated safety risks, wherein the positive ergonomic properties of the joystick can be maintained in a particularly advantageous manner.
  • the operating device or the joystick comprises at least one sensor, which comprises a discrete or a separate sensor zone, which is arranged in the hand portion of the operating device.
  • the sensor or the sensor zones are operable such that the presence of a person or an object in the vicinity of the operating device is passively detectable.
  • the arrangement of the sensor zones in areas of the operating device or of the hand section in which the thumb and a finger of an operator's hand are located during normal operation enables the sensor to detect that the operator manually activates the operating device or the joystick for proper operation has seized.
  • the sensor is in communication with the device via a logic circuit Actuator circuit, so that the actuator part of the operating device is only activated when the presence of an object is detected in the discrete sensor zones. In the same way, the part of the operating device which concerns the actuator is activated only when no presence of an object is detected.
  • a sensor has at least one sensor zone, which could be arranged in the hand section or in the vicinity thereof.
  • the sensor could now be operable so that the presence of an object on the hand portion is passively detectable.
  • the senor could be operatively connected to the actuator such that an activation of the actuator can be effected when the sensor detects the presence of an object.
  • a deactivation of the actuator could be effected if the sensor does not detect an object.
  • the senor could have at least one capacitive sensor or be designed in the form of a capacitive sensor.
  • the senor is installed in the hand portion of the operating lever.
  • the actuator is activated only when the presence of an object in at least two sensor zones is detected. This sets at least two arranged on the operating device sensor zones ahead.
  • At least one time delay device could be provided, which, as a function of a detection of the presence of an object, activates the actuating device only when a presettable period of time has elapsed.
  • At least one time delay device could be provided, which deactivates the actuating device only after a presettable period of time has elapsed, depending on a detection of an absence of an object.
  • the hand portion could have a thumb area and a finger area. At least one sensor zone could be located near the thumb area and at least one sensor zone could be located near the finger area.
  • a capacitive sensor could comprise at least one field defining a sensor zone, the field being directed outward with respect to the hand portion.
  • the field defining a sensor zone could be directed outwardly in a direction which is directed substantially diametrically opposite to the direction of the field defined by the other sensor zone.
  • the field defined by one sensor zone is preferably not associated with the field defined by another sensor zone.
  • the actuator could remain activated after activation as long as the presence of an object is continuously detected by at least one sensor.
  • FIGS. 1 and 2 show a control lever, which can be actuated by a plurality of axes, for controlling a vehicle, which is designated by the reference numeral 10 and is referred to below as a joystick.
  • the joystick 10 comprises a substantially cylindrically shaped shaft region 12 extending over a large area of the joystick 10 and an ergonomically shaped hand section 14.
  • the shaft region 12 is usually in the operating position in FIG Substantially vertically disposed when mounted in a vehicle, and is operatively connected to an actuator 16.
  • the hand portion 14 includes a hand rest 18, a primary thumb portion 20 and a secondary thumb portion 22.
  • the hand rest 18 is a flared, curved platform that substantially defines the top of the joystick 10.
  • the primary thumb area 20 is characterized by a thumb switch 24.
  • thumb switch 24 is not an essential element of the present invention, it is shown in FIG. 1 to show the ergonomic characteristics of a corresponding joystick according to the present invention.
  • the thumb switch 24, as well as additional switches, not shown in Figure 1, could be used to activate functions dictated by a specific application in which the joystick is used.
  • the secondary thumb area 22 is bounded by a nose 26, which extends substantially perpendicular to the hand rest 18 in a region which is disposed immediately above the thumb switch 24.
  • An operating device corresponding to the joystick 10 could be disposed on a vehicle console near an armrest to allow the operator of the vehicle to rest his arm on the armrest while operating the joystick 10.
  • the operator could operate the joystick 10 to place his open palm on the hand rest with the thumb on the side of the nose 26 modified on the hand rest 18, thereby operating the thumb switch 24 in the more primary thumb region 20.
  • the joystick 10 can be operated with only slight hand movements, with the hand rest 18 and the nose 26 is exerted light pressure.
  • the joystick 10 shown in Figs. 1 and 2 is designed for a right-handed operator.
  • An exemplary embodiment of a left-handed operator joystick 10 would substantially correspond to the mirror image of the joystick 10 shown in FIGS. The following description applies to both embodiments, that is, a joystick 10 for left-hand or right-hand operation.
  • passive means are provided with which the joystick 10 can only be activated or activated for operation when the operator manually grips the joystick 10 in a manner intended.
  • the provision of such means prevents inadvertent actuation of the joystick 10.
  • a first sensor zone 28 is disposed in the hand portion 14 in an area adjacent the primary and secondary thumb areas 20, 22.
  • the first sensor zone 28 is arranged such that the region in which it is arranged corresponds to the first thumb joint when the joystick 10 is manually grasped as intended.
  • a second sensor zone 30 is arranged on the hand rest 18 in a region which is arranged adjacent to the nose 26.
  • the second sensor zone 30 corresponds to a position on the joystick 10, on which the joints of the index finger and the middle finger are arranged in a proper operation of the joystick 10.
  • the sensor zones 28 and 30 are each in the form of proximity sensors, which are installed below the surface of the joystick 10.
  • the proximity sensors could include capacitive sensors which are derived from the Are known in the art and which are used in many applications in which to detect the presence of a person or an object.
  • capacitive sensors usually have a plurality of conductive elements, which are arranged between non-conductive layers. When voltage is applied to the sensors, they create an electric field that extends outward from the sensor. Depending on the characteristics of such sensors and the voltage applied to the conductive elements, the electric field may extend from zero to a few meters.
  • the sensor zones 28, 30 could be formed by two separate capacitive sensors or by a single capacitive sensor, the latter having two separate, non-contiguous electric fields.
  • a manual intervention of the joystick 10 can be passive be detected without providing an active, mechanical or electromechanical switch. Furthermore, in providing separate sensor zones and capacitive sensors with small electric fields, detection of pronounced presence can be limited in a relatively small area corresponding to the sensor zones 28 and 30.
  • the first sensor zone 28 would detect the presence of the thumb of a user when the joystick 10 is manually grasped for normal operation.
  • the second sensor zone 30 would detect the presence of the forefinger and the middle finger of an operator when the joystick 10 is intentionally grasped for manual operation.
  • the capacitive sensors are arranged in first and second sensor zones 28 and 30 and connected via a logic to the actuator circuit to activate or deactivate the actuator 16 depending on certain predeterminable conditions.
  • the actuator 16 will only be activated if at the same time a presence in both, that is, the first and the second sensor zone 28, 30, is detected.
  • This ANDing in logic will wake up the actuator circuitry to allow operation of the joystick 10 as intended.
  • the logic is brought into a condition requiring a continuous signal indicative of a presence in either a sensor zone 28 or both sensor zones 28, 30 to keep the joystick 10 in the operating state , This AND / OR condition in the logic allows the operator to provide greater flexibility in the manipulation of the joystick 10.
  • a time delay circuit could be provided in the joystick logic to activate and / or deactivate the joystick 10 for a predeterminable time, the predeterminable time depending on the application for which the joystick 10 is being used.
  • the provision of a time delay in the activation of the joystick 10 could further reduce the possibility of unintentional actuation.
  • the provision of a time delay for deactivating the joystick 10 could result in a simplification of the operation for an operator of the joystick 10 should it be necessary for the operator to release the joystick 10 for a brief moment.
  • the logic for activating and deactivating the actuator 16 in response to a detected presence or detected absence and a delay circuit can be achieved in many ways known in the art, which will not be discussed further.
  • the arrangement of the sensor zones 28 and 30 make it highly unlikely that inadvertent contact with the Joystick 10 is present, which leads to the activation of the actuator 16 for operation.
  • the sensor zones 28, 30 are preferably arranged to minimize the risk that a single inadvertent contact could simultaneously cover both sensor zones. In a characteristic embodiment, this is achieved by arranging the first and second sensor zones 28 and 30 such that the fields generated by the capacitive sensors are not coherent and extend in substantially diametrically opposite directions. By doing so, the joystick 10 is unlikely to be activated by bumping, kicking, brushing, or other unintentional contact.
  • the subject of the present invention represents a substantial improvement over known devices due to the fact that the use of sensors which do not require a single operator action to activate the joystick 10 does not go beyond what is otherwise required would be to provide the operating functions of the joystick 10.
  • the operator activates the joystick 10 for operation, and by simply releasing the joystick 10, the operator transfers the joystick 10 to a deactivated state, which is advantageously secured from inadvertent actuation.
  • the choice of the spatial arrangement of the joystick 10 can be made dependent on where the joystick 10 is best placed ergonomically, and not where it is most insensitive would be to arrange with respect to an unintentional operation.
  • the ergonomic features are further enhanced because the capacitive sensors do not require physical contact to detect presence, allowing the operator to operate the joystick 10 with a very light touch while still activating the entire functionality of the joystick 10. Since the capacitive detection characteristics of the joystick require a secure presence, it is also sufficient to activate the joystick 10 with a gloved hand, although dirt or moisture may be present on the glove.
  • the explanation of the present invention has been made as to a characteristic embodiment of a joystick 10.
  • other joystick configurations could be provided which have different ergonomic properties.
  • a different ergonomic placement of the hand on an alternative joystick configuration might require a different arrangement of the sensor zones.
  • other types of touch and / or proximity sensors could be used. Accordingly, it is in the present invention primarily to specify and develop an operating device having activation sensors that activate the operating device only when the operator manually grasps the operating device in the intended manner during normal operation.
  • the subject matter of the present invention should not be limited to a specific shape or dimension of the operating device.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zum Ansteuern eines Geräts, insbesondere zum Ansteuern eines Fahrzeugs. Die Bedienvorrichtung ist vorzugsweise um mehrere Achsen schwenkbar und/oder drehbar. Die Bedienvorrichtung weist einen Aktuator (16), einen Betätigungshebel und mindestens einen Sensor auf. Der Aktuator (16) ist mit dem Betätigungshebel wirkverbunden ist. Der Betätigungshebel weist einen Handabschnitt (14) auf. Der Sensor ist an dem Handabschnitt (14) angeordnet, um den Aktuator (16) wirkverbindend zu aktivieren, wenn der Handabschnitt (14) des Betätigungshebels manuell in bestimmungsgemäßer Weise gegriffen wird. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung ist nur dann aktiviert, wenn der Bediener die Bedienvorrichtung gemäß eines bestimmungsgemäßen Gebrauchs ergreift, wobei einer unbeabsichtigten Betätigung unter weitgehender Beibehaltung der positiven ergonomischen Eigenschaften vorgebeugt werden soll.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zum Ansteuern eines Geräts, insbesondere zum Ansteuern eines Fahrzeugs.
  • Es sind um mehrere Achsen verschwenkbare bzw. verdrehbare Bedienungshebel bekannt, die auch als Joysticks bezeichnet werden und die in einer Bedienerkabine von Kraftfahrzeugen im landwirtschaftlichen- und Baumaschinen-Bereich zur vielseitigen Steuerung des Fahrzeugs und/oder von Arbeitsgerätefunktionen dienen. Eine unbeabsichtigte Betätigung solcher Bedienvorrichtungen stellen ein signifikantes Sicherheitsrisiko für Sachen und den Bediener des Fahrzeugs sowie für andere dar, die sich in der Nähe des Fahrzeugs aufhalten. Eine versehentliche Betätigung der Bedienvorrichtung erfolgt meist während des Einsteigens in oder des Aussteigens aus der Bedienerkabine, wenn also die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung eines Bedieners durch eine versehentliche Betätigung gegeben ist und die Kontrolle über das Fahrzeug in einem solchen Fall nicht schnell genug zurück erlangt werden kann. Die Wahrscheinlichkeit einer versehentlichen Betätigung wird oftmals durch die räumliche Anordnung eines Joysticks erhöht. Die Wahl der Anordnung eines Joysticks wird üblicherweise durch ergonomische Gesichtspunkte hinsichtlich eines sitzenden Bedieners beeinflusst. Demgemäß würde die Anordnung eines Joysticks zum Minimieren einer versehentlichen Betätigung während des Einstiegs in und/oder des Ausstiegs aus dem Fahrzeug die Ergonomie des Joysticks bezüglich eines sitzenden Bedieners negativ beeinflussen.
  • So wurden in der Vergangenheit Anstrengungen unternommen, das Problem der versehentlichen Betätigung von Joysticks dahingehend zu lösen, dass Joysticks eingesetzt wurden, die schwergängig zu bedienen waren und die weniger anfällig bezüglich einer versehentlichen Betätigung waren. Allerdings beeinflussen solche Joysticks negativ die Ergonomie für den Bediener aufgrund einer erhöhten Ermüdung, die sich durch die Bedienung des Joysticks über eine längere Zeitdauer ergibt. Es wurde weiterhin vorgeschlagen, mechanische oder elektromechanische Ver- bzw. Entriegelungen vorzusehen, welche den Joystick zur normalen Bedienung aktivieren. Eine solche Lösung erfordert, dass ein Bediener einen Hebel oder einen Knopf herunterdrückt, während er den Joystick ergreift und damit arbeitet. Ein solches System lässt dem Bediener nur wenig Freiheit bei der Bedienung bzw. beim Ergreifen des Joysticks und verursacht ebenfalls eine Ermüdung während einer längeren Bedienung.
  • Aus der EP 0 701 917 A1 ist eine Totmanneinrichtung insbesondere für mitgängergeführte und/oder handgehaltene motorbetriebene Bearbeitungsmaschinen bekannt, welche mindestens einen Handgriff zum Führen und/oder Halten der Maschine, einen Sicherheitskreis und eine Auswerteelektronik mit zugehöriger Schaltung aufweist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Bedienvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, durch die die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine Bedienvorrichtung angegeben und weitergebildet werden, welche nur dann aktiviert ist, wenn der Bediener die Bedienvorrichtung im Rahmen eines bestimmungsgemäßen Gebrauchs ergreift, wobei einer unbeabsichtigten Betätigung unter weitgehender Beibehaltung der positiven ergonomischen Eigenschaften vorgebeugt werden soll.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 bzw.2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung zum Ansteuern eines Geräts enthält einen Aktuator, einen Betätigungshebel und mindestens einen Sensor. Der Aktuator ist mit dem Betätigungshebel wirkverbunden. Der Betätigungshebel weist einen Handabschnitt auf. Der Sensor ist an dem Handabschnitt angeordnet, um den Aktuator wirkverbindend zu aktivieren, wenn der Handabschnitt des Betätigungshebels manuell in bestimmungsgemäßer Weise gegriffen wird.
  • Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung reduziert in ganz erheblicher Weise das Risiko einer unbeabsichtigten Betätigung der Bedienvorrichtung bzw. des Joysticks und die damit verbundenen Sicherheitsrisiken, wobei in ganz besonders vorteilhafter Weise die positiven ergonomischen Eigenschaften des Joysticks beibehalten werden können.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bedienvorrichtung beziehungsweise der Joystick mindestens einen Sensor, welcher eine diskrete beziehungsweise eine getrennte Sensorzone umfasst, welche im Handabschnitt der Bedienvorrichtung angeordnet ist. Der Sensor beziehungsweise die Sensorzonen sind derart betreibbar, dass die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstands in der näheren Umgebung der Bedienvorrichtung passiv detektierbar ist. Die Anordnung der Sensorzonen in Bereichen der Bedienvorrichtung bzw. des Handabschnitts, in welchen der Daumen und ein Finger einer Hand eines Bedieners während der normalen Bedienung sich befinden, ermöglicht es dem Sensor zu detektieren, dass der Bediener die Bedienvorrichtung beziehungsweise den Joystick zur bestimmungsgemäßen Bedienung manuell ergriffen hat. Der Sensor ist über einen logischen Schaltkreis in Kommunikation mit dem Aktuator-Schaltkreis, so dass der den Aktuator betreffende Teil der Bedienvorrichtung nur dann aktivierbar ist, wenn die Anwesenheit eines Gegenstands in den diskreten Sensorzonen detektiert wird. In gleicher Weise wird der den Aktuator betreffende Teil der Bedienvorrichtung nur dann aktiviert, wenn keine Anwesenheit eines Gegenstands detektiert wird.
  • Vorzugsweise weist ein Sensor mindestens eine Sensorzone auf, welche im Handabschnitt oder in dessen Nachbarschaft angeordnet sein könnte.
  • Der Sensor könnte nun derart betreibbar sein, dass die Anwesenheit eines Gegenstands an dem Handabschnitt passiv detektierbar ist.
  • Weiterhin könnte der Sensor mit dem Aktuator derart wirkverbunden sein, dass eine Aktivierung des Aktuators dann bewirkbar ist, wenn der Sensor die Anwesenheit eines Gegenstands detektiert. Eine Deaktivierung des Aktuators könnte dann bewirkbar sein, wenn der Sensor keinen Gegenstand detektiert.
  • Im Konkreten könnte der Sensor mindestens einen kapazitiven Sensor aufweisen oder in Form eines kapazitiven Sensors ausgeführt sein.
  • Ganz besonders bevorzugt ist der Sensor im Handabschnitt des Betätigungshebels eingebaut.
  • Nun könnte vorgesehen sein, dass der Aktuator erst dann aktiviert wird, wenn die Anwesenheit eines Gegenstands in mindestens zwei Sensorzonen detektiert wird. Dies setzt mindestens zwei an der Bedienvorrichtung angeordnete Sensorzonen voraus.
  • Besonders bevorzugt könnte mindestens ein Mittel zur Zeitverzögerung vorgesehen sein, welches in Abhängigkeit einer Detektion einer Anwesenheit eines Gegenstands die Betätigungsvorrichtung erst dann aktiviert, wenn eine vorgebbare Zeitdauer abgelaufen ist.
  • In gleicher Weise könnte mindestens ein Mittel zur Zeitverzögerung vorgesehen sein, welches in Abhängigkeit einer Detektion einer Abwesenheit eines Gegenstands die Betätigungsvorrichtung erst dann deaktiviert, wenn eine vorgebbare Zeitdauer abgelaufen ist.
  • In einer konkreten Ausführungsform könnte der Handabschnitt einen Daumenbereich und einen Fingerbereich aufweisen. Mindestens eine Sensorzone könnte in der Nähe des Daumenbereichs und mindestens eine Sensorzone könnte in der Nähe des Fingerbereichs angeordnet sein.
  • Ein kapazitiver Sensor könnte mindestens ein eine Sensorzone definierendes Feld aufweisen, wobei das Feld bezüglich des Handabschnitts nach außen gerichtet ist.
  • Das die eine Sensorzone definierende Feld könnte nach außen in einer Richtung gerichtet sein, welche im Wesentlichen diametral entgegengesetzt zur Richtung des Feldes gerichtet ist, welches von der anderen Sensorzone definiert ist.
  • Das Feld, welches von einer Sensorzone definiert ist, hängt vorzugsweise nicht mit dem Feld zusammen, welches durch eine andere Sensorzone definiert ist.
  • Der Aktuator könnte nach einer Aktivierung solange aktiviert bleiben, wie die Anwesenheit eines Gegenstands von mindestens einem Sensor kontinuierlich detektiert wird.
  • Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigt in einer schematische Darstellung:
    • Fig. 1
    ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in einer rückwärtigen perspektivischen Ansicht und
    Fig. 2
    das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 in einer von einer anderen Seite aus gesehenen perspektivischen Ansicht.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen einen um mehrere Achsen betätigbaren Bedienhebel zur Steuerung eines Fahrzeugs, der mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist und im Folgenden mit Joystick bezeichnet wird. Der Joystick 10 umfasst einen sich über einen großen Bereich des Joysticks 10 erstreckende, im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Schaftbereich 12 und einen ergonomisch ausgebildeten Handabschnitt 14. Der Schaftbereich 12 ist üblicherweise in Betriebsstellung im Wesentlichen vertikal angeordnet, wenn er in einem Fahrzeug montiert ist, und ist mit einem Aktuator 16 wirkverbunden.
  • Der Handabschnitt 14 umfasst ein Handablage 18, einen primären Daumenbereich 20 und einen sekundären Daumenbereich 22. Die Handablage 18 ist eine aufgeweitete, gekrümmt ausgebildete Plattform, die im Wesentlichen die Oberseite des Joysticks 10 definiert. Der primäre Daumenbereich 20 ist durch einen Daumenschalter 24 gekennzeichnet. Obwohl der Daumenschalter 24 kein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung darstellt, ist er in Fig. 1 gezeigt, um die ergonomischen Eigenschaften eines entsprechenden Joysticks gemäß der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Der Daumenschalter 24 sowie zusätzliche, in Fig. 1 nicht gezeigte Schalter, könnten zur Aktivierung von Funktionen verwendet werden, die von einer spezifischen Anwendung vorgegeben sind, in welchen der Joystick verwendet wird. Der sekundäre Daumenbereich 22 wird von einer Nase 26 begrenzt, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Handablage 18 in einen Bereich erstreckt, welcher unmittelbar oberhalb des Daumenschalters 24 angeordnet ist.
  • Eine dem Joystick 10 entsprechende Bedienvorrichtung könnte an einer Fahrzeugkonsole in der Nähe einer Armlehne angeordnet sein, um dem Bediener des Fahrzeugs zu ermöglichen, seinen Arm auf der Armlehne abzulegen und gleichzeitig den Joystick 10 zu bedienen. In einer solchen Konfiguration könnte der Bediener den Joystick 10 derart bedienen, dass er seine geöffnete Handfläche auf der Handablage platziert, mit dem Daumen auf der der Handablage 18 abgewandelten Seite der Nase 26, wodurch der Daumenschalter 24 in dem primäreren Daumenbereich 20 bedient werden kann. Der Joystick 10 kann mit nur geringen Handbewegungen bedient werden, wobei auf die Handablage 18 und die Nase 26 leichter Druck ausgeübt wird. Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Joystick 10 ist für einen rechtshändigen Bediener ausgebildet. Ein Ausbildungsbeispiel eines Joysticks 10 für einen linkshändigen Bediener würde im Wesentlichen dem Spiegelbild des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Joysticks 10 entsprechen. Die folgende Beschreibung trifft für beide Ausführungsformen zu, also für einen Joystick 10 zur Bedienung mit der linken oder mit der rechten Hand.
  • Erfindungsgemäß sind passive Mittel vorgesehen, mit denen der Joystick 10 zur Bedienung nur dann freigebbar beziehungsweise aktivierbar ist, wenn der Bediener manuell in einer bestimmungsgemäßen Weise den Joystick 10 ergreift. Das zur Verfügung Stellen solcher Mittel verhindert eine versehentliche Betätigung des Joysticks 10. Insbesondere ist eine erste Sensorzone 28 im Handabschnitt 14 angeordnet, und zwar in einem Bereich, welcher zum primären und sekundären Daumenbereich 20, 22 benachbart angeordnet ist. Die erste Sensorzone 28 ist derart angeordnet, dass der Bereich, in dem sie angeordnet ist, dem ersten Daumengelenk entspricht, wenn der Joystick 10 manuell bestimmungsgemäß gegriffen wird. Eine zweite Sensorzone 30 ist auf der Handablage 18 in einem Bereich angeordnet, welcher benachbart zur Nase 26 angeordnet ist. Demgemäß korrespondiert die zweite Sensorzone 30 zu einer Stelle am Joystick 10, an welcher die Gelenke des Zeigefingers und des Mittelfingers bei einer bestimmungsgemäßen Bedienung des Joysticks 10 angeordnet sind. Die Sensorzonen 28 und 30 sind jeweils in Form von Nährungssensoren ausgeführt, die unterhalb der Oberfläche des Joysticks 10 eingebaut sind.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel könnten die Näherungssensoren kapazitive Sensoren aufweisen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind und welche in vielen Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstands zu detektieren ist. Ein Beispiel einer solchen Anwendung ist das Detektieren der Anwesenheit eines Insassen eines Fahrzeugs zum Zweck der Aktivierung oder Deaktivierung eines Insassenschutzsystems des Fahrzeugs. Solche kapazitiven Sensoren weisen üblicherweise eine Mehrzahl leitender Elemente auf, die zwischen nicht leitenden Schichten angeordnet sind. Wenn die Sensoren mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden, erzeugen Sie ein elektrisches Feld, welches sich vom Sensor nach außen erstreckt. In Abhängigkeit der Charakteristik solcher Sensoren und der Spannung, die an die leitenden Elemente angelegt wird, kann das elektrische Feld sich von Null bis hin zu wenigen Metern erstrecken. Wenn ein Gegenstand in das elektrische Feld eingebracht wird, wird eine negative Ladung auf der Oberfläche dieses Gegenstands induziert und der Gegenstand bildet ein weiteres kapazitives Element, welches in Verbindung mit den anderen leitenden Elementen wechselwirkt. Somit verändert sich die effektive Kapazität zwischen dem Sensor und dem Erdpotential, wenn der Gegenstand sich in dem elektrischen Feld des Sensors befindet. Die Kapazität des Sensors kann dann auf Veränderungen hin überwacht werden, um die Anwesenheit eines Gegenstands in der näheren Umgebung eines Sensors zu detektieren. Die Sensorzonen 28, 30 könnten durch zwei getrennte kapazitiven Sensoren oder durch einen einzelnen kapazitiven Sensor gebildet sein, wobei letzterer zwei getrennte, nicht zusammenhängende elektrische Felder aufweist.
  • Mit Hilfe der oben beschriebenen, kapazitiven Sensoren, welche eine erste und eine zweite Sensorzone 20 und 30 definieren, kann ein manuelles Eingreifen des Joysticks 10 passiv detektiert werden, ohne einen aktiv zu betätigenden, mechanischen oder elektromechanischen Schalter vorzusehen. Weiterhin kann beim Vorsehen getrennter Sensorzonen und kapazitiver Sensoren mit kleinen elektrischen Feldern eine Detektion einer ausgeprägten Anwesenheit in einem - entsprechend den Sensorzonen 28 und 30 - relativ kleinen Bereich begrenzt werden. Somit würde die erste Sensorzone 28 die Anwesenheit des Daumens eines Benutzers detektieren, wenn der Joystick 10 zu einer normalen Bedienung manuell ergriffen wird. Dementsprechend würde die zweite Sensorzone 30 die Anwesenheit des Zeigefingers und des Mittelfingers eines Bedieners detektieren, wenn der Joystick 10 zu einer manuellen Bedienung bestimmungsgemäß ergriffen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die kapazitiven Sensoren in ersten und zweiten Sensorzonen 28 und 30 angeordnet und über eine Logik mit dem Aktuator-Schaltkreis verbunden, um den Aktuator 16 abhängig von bestimmten vorgebbaren Bedingungen zu aktivieren oder zu deaktivieren. Insbesondere wird der Aktuator 16 nur dann aktiviert werden, wenn gleichzeitig eine Anwesenheit in beiden, das heißt der ersten und der zweiten Sensorzone 28, 30, detektiert wird. Diese UND-Verknüpfung in der Logik wird den Aktuator-Schaltkreis wachrufen, um eine Bedienung des Joysticks 10 in bestimmungsgemäßer Weise zu ermöglichen. Sobald der Aktuator 16 wachgerufenen ist, wird die Logik in einen Zustand gebracht, in der ein kontinuierliches Signal vorliegen muss, welches auf eine Anwesenheit entweder in einer Sensorzone 28 oder in beiden Sensorzonen 28, 30 hindeutet, um den Joystick 10 in dem Bedienungszustand zu belassen. Diese UND/ODER-Bedingung in der Logik ermöglicht es, dem Bediener eine größere Flexibilität in der Manipulation des Joysticks 10 bereitzustellen. Für den Fall, dass der Bediener den Joystick 10 loslässt, so dass keine Anwesenheit in den beiden Sensorzonen 28, 30 angezeigt wird, wird der Joystick 10 deaktiviert. Nun ist wiederum ein Signal, welches die Anwesenheit sowohl der ersten als auch der zweiten Sensorzone 28, 30 anzeigt, erforderlich, um den Joystick 10 wieder zu aktivieren.
  • Weiterhin könnte ein Zeitverzögerungsschaltkreis in der Joystick-Logik vorgesehen sein, um den Joystick 10 für eine vorgebbare Zeit zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, wobei die vorgebbare Zeit von der Anwendung abhängt, für welche der Joystick 10 verwendet wird. Das Vorsehen einer Zeitverzögerung in der Aktivierung des Joysticks 10 könnte die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Betätigung weiter verringern. In gleicher Weise könnte das Vorsehen einer Zeitverzögerung zur Deaktivierung des Joysticks 10 zu einer Vereinfachung der Bedienung für einen Bediener des Joysticks 10 führen, falls es erforderlich sein sollte, dass der Bediener den Joystick 10 für einen kurzen Moment loslässt. Die Logik zur Aktivierung und Deaktivierung des Aktuators 16 in Abhängigkeit einer detektierten Anwesenheit oder einer detektierten Abwesenheit und eine Verzögerungsschaltung kann auf viele aus dem Stand der Technik bekannte Weisen erzielt werden, auf die nicht weiter eingegangen werden soll.
  • Aufgrund der oben beschriebenen Ausgestaltung des Joysticks 10 ergibt sich eine verringerte Empfindlichkeit bezüglich einer unbeabsichtigten Betätigung verglichen zu Joysticks, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind und insbesondere solchen, welche mechanische Verriegelungen aufweisen. Insbesondere die Anordnung der Sensorzonen 28 und 30 machen es in hohem Maße unwahrscheinlich, dass ein unbeabsichtigter Kontakt mit dem Joystick 10 vorliegt, welcher zur Aktivierung des Aktuators 16 zur Bedienung führt. Obwohl es möglich ist, die Position der Sensorzonen 28, 30 an anderen als bei den charakteristischen Ausführungsformen zu wählen, sind die Sensorzonen 28, 30 vorzugsweise derart angeordnet, dass das Risiko minimiert wird, dass ein einzelner unbeabsichtigter Kontakt beide Sensorzonen gleichzeitig überdecken könnte. In einer charakteristischen Ausführungsform wird dies dadurch erzielt, dass die erste und die zweite Sensorzone 28 und 30 derart angeordnet sind, dass die von den kapazitiven Sensoren erzeugten Felder nicht zusammenhängen und sich im Wesentlichen in diametral entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Durch diese Maßnahme ist es unwahrscheinlich, dass der Joystick 10 durch ein Anstoßen, Kicken, Bürsten oder durch einen anderen unbeabsichtigten Kontakt aktiviert wird.
  • In besonders vorteilhafter Weise stellt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine wesentliche Verbesserung gegenüber bekannten Vorrichtungen aufgrund der Tatsache dar, dass die Verwendung von Sensoren, welche keine einzelne Aktion seitens des Bedieners erfordern, um den Joystick 10 zu aktivieren, nicht darüber hinausgehen, was anderenfalls erforderlich wäre, um die Bedienungsfunktionen des Joysticks 10 bereitzustellen. Durch das einfache Ergreifen des Joysticks 10 in gewohnter Weise aktiviert der Bediener den Joystick 10 für die Bedienung und durch das einfache Loslassen des Joysticks 10 überführt der Bediener den Joystick 10 in einen deaktivierten Zustand, welcher in vorteilhafter Weise von unbeabsichtigter Betätigung gesichert ist. Somit kann in besonders vorteilhafter Weise die Wahl der räumlichen Anordnung des Joysticks 10 davon abhängig gemacht werden, wo der Joystick 10 in ergonomischer Hinsicht am besten platziert ist, und nicht wo er am unempfindlichsten bezüglich einer unbeabsichtigten Betätigung anzuordnen wäre. Die ergonomischen Eigenschaften werden weiter verbessert, da die kapazitiven Sensoren keinen physikalischen Kontakt zum Detektieren einer Anwesenheit erfordern, wobei es dem Bediener möglich ist, den Joystick 10 mit einem ganz leichten Griff zu bedienen und dennoch die gesamte Funktionalität des Joysticks 10 zu aktivieren. Da die kapazitiven Detektionseigenschaften des Joysticks eine sichere Anwesenheit erfordern, ist es auch ausreichend, den Joystick 10 mit einer in einem Handschuh befindlichen Hand zu aktivieren, obwohl sich Schmutz oder Feuchtigkeit am Handschuh befinden kann.
  • Die Erläuterung der vorliegenden Erfindung wurde hinsichtlich eines charakteristischen Ausführungsbeispiels eines Joysticks 10 gemacht. Erfindungsgemäß könnten auch andere Joystick-Konfigurationen vorgesehen sein, welche unterschiedliche ergonomische Eigenschaften aufweisen. So könnte eine unterschiedliche ergonomische Platzierung der Hand an einer alternativen Joystick-Konfiguration eine andere Anordnung der Sensorzonen erforderlich machen. Weiterhin könnten andere Arten von Berührungs- und/oder Annäherungssensoren eingesetzt werden. Demgemäß ergeht es in der vorliegenden Erfindung in erster Linie darum, eine Bedienvorrichtung anzugeben und weiterzubilden, welche Aktivierungssensoren aufweist, die die Bedienvorrichtung nur dann aktivieren, wenn der Bediener manuell die Bedienvorrichtung in bestimmungsgemäßer Weise während einer normalen Bedienung ergreift. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll jedenfalls nicht auf eine spezielle Form oder Abmessung der Bedienvorrichtung begrenzt werden.
  • Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (15)

  1. Bedienvorrichtung zum Ansteuern eines Geräts, insbesondere zum Ansteuern eines Fahrzeugs, wobei die Bedienvorrichtung um mehrere Achsen schwenkbar und/oder drehbar ist, mit einem Aktuator (16), einem Betätigungshebel und mindestens einem Sensor, wobei der Aktuator (16) mit dem Betätigungshebel wirkverbunden ist, wobei der Betätigungshebel einen Handabschnitt (14) aufweist, wobei der Sensor an dem Handabschnitt (14) angeordnet ist, um den Aktuator (16) wirkverbindend zu aktivieren, wenn der Handabschnitt (14) des Betätigungshebels manuell in bestimmungsgemäßer Weise gegriffen wird, wobei ein Sensor des mindestens einen Sensors vorgesehen ist, welcher mindestens zwei Sensorzonen (28, 30) aufweist und wobei die Sensorzonen (28, 30) vorzugsweise im Handabschnitt (14) oder in dessen Nachbarschaft angeordnet sind.
  2. Bedienvorrichtung zum Ansteuern eines Geräts, insbesondere zum Ansteuern eines Fahrzeugs, wobei die Bedienvorrichtung um mehrere Achsen schwenkbar und/oder drehbar ist, mit einem Aktuator (16), einem Betätigungshebel und mindestens einem Sensor, wobei der Aktuator (16) mit dem Betätigungshebel wirkverbunden ist, wobei der Betätigungshebel einen Handabschnitt (14) aufweist, wobei der Sensor an dem Handabschnitt (14) angeordnet ist, um den Aktuator (16) wirkverbindend zu aktivieren, wenn der Handabschnitt (14) des Betätigungshebels manuell in bestimmungsgemäßer Weise gegriffen wird, wobei zwei Sensoren des mindestens einen Sensors vorgesehen sind, welche jeweils mindestens eine Sensorzone (28, 30) aufweisen, und wobei die Sensorzonen (28, 30) vorzugsweise im Handabschnitt (14) oder in dessen Nachbarschaft angeordnet sind.
  3. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor mindestens eine Sensorzone (28, 30) aufweist, welche vorzugsweise im Handabschnitt (14) oder in dessen Nachbarschaft angeordnet sind.
  4. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor derart betreibbar ist, dass die Anwesenheit eines Gegenstands an dem Handabschnitt (14) passiv detektierbar ist.
  5. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mit dem Aktuator (16) derart wirkverbunden ist, dass eine Aktivierung des Aktuators (16) dann bewirkbar ist, wenn der Sensor die Anwesenheit eines Gegenstands detektiert, und dass eine Deaktivierung des Aktuators (16) bewirkbar ist, wenn der Sensor keinen Gegenstand detektiert.
  6. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mindestens einen kapazitiven Sensor aufweist.
  7. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im Handabschnitt (14) des Betätigungshebels eingebaut ist.
  8. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Sensorzonen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwesenheit eines Gegenstands in mindestens zwei Sensorzonen (28, 30) zu detektieren sind, um den Aktuator (16) zu aktivieren.
  9. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel zur Zeitverzögerung vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit einer Detektion einer Anwesenheit eines Gegenstands die Betätigungsvorrichtung (10) erst dann aktiviert, wenn eine vorgebbare Zeitdauer abgelaufen ist.
  10. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel zur Zeitverzögerung vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit einer Detektion einer Abwesenheit eines Gegenstands die Betätigungsvorrichtung (10) erst dann deaktiviert, wenn eine vorgebbare Zeitdauer abgelaufen ist.
  11. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Sensorzonen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Handabschnitt (14) einen Daumenbereich (20, 22) und einen Fingerbereich aufweist und dass mindestens eine Sensorzone (28) in der Nähe des Daumenbereichs und mindestens eine Sensorzone (30) in der Nähe des Fingerbereichs angeordnet ist.
  12. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kapazitiver Sensor mindestens ein eine Sensorzone (28, 30) definierendes Feld aufweist, wobei das Feld bezüglich des Handabschnitts (14) nach außen gerichtet ist.
  13. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Sensorzonen (28, 30) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das die eine Sensorzone (28) definierende Feld nach außen in einer Richtung gerichtet ist, welche im Wesentlichen diametral entgegengesetzt zur Richtung des Feldes gerichtet ist, welches von der anderen Sensorzone (30) definiert ist.
  14. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Sensorzonen (28, 30) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Feld, welches von einer Sensorzone (28) definiert ist, nicht mit dem Feld zusammenhängt, welches durch eine andere Sensorzone (30) definiert ist.
  15. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (16) nach einer Aktivierung solange aktiviert bleibt, wie die Anwesenheit eines Gegenstands von mindestens einem Sensor kontinuierlich detektiert wird.
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