(57)【要約】回転可能に支承された操作軸２と、この操作軸に連結された手動操作可能な把手３と、この把手３の回転時に触覚を発生させるための装置５とを備え、この装置５が機械的な係止装置として形成され、かつ係止カムと、この係止カムに係合する少なくとも１個の係止要素１２，１２′とを備えている、回転アクチュエータにおいて、触覚発生装置５に作動装置１５，１６が付設され、操作軸２の回転運動時に係止カムによって印加される触覚を発生するための、少なくとも１個の係止要素１２，１２′と係止カムとの協働作用が、作動装置１５，１６の制御によって開始または停止可能であるように、作動装置が係止カムまたは少なくとも１個の係止要素１２，１２′に作用するように設計されている。
2004507844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支承された操作軸（２）と、この操作軸に連結された手動操作可能な把手（３）と、この把手（３）の回転時に触覚を発生させるための装置（５）とを備え、この装置（５）が機械的な係止装置として形成され、かつ係止カムと、この係止カムに係合する少なくとも１個の係止要素（１２，１２′）とを備えている、回転アクチュエータにおいて、触覚発生装置（５）に作動装置（１５，１６）が付設され、操作軸（２）の回転運動時に係止カムによって印加される触覚を発生するための、少なくとも１個の係止要素（１２，１２′）と係止カムとの協働作用が、作動装置（１５，１６）の制御によって開始または停止可能であるように、作動装置が係止カムまたは少なくとも１個の係止要素（１２，１２′）に作用するように設計されていることを特徴とする回転アクチュエータ。
【請求項２】
作動装置（１５，１６）がその作動時に、係止カムを有し操作軸（２）を同心的に取り囲むリング体（６，７）に対して作用し、ばねで付勢され操作軸（２）に連結された少なくとも１個の係止要素（１２，１２′）がリング体の係止カムに係合し、係止カムを有するリング体（６，７）が操作軸（２）の回転運動時に作動装置（１５，１６）によって固定保持されることにより、前記係合が行われることを特徴とする請求項１記載の回転アクチュエータ。
【請求項３】
作動装置（１５，１６）の作動時に、作動装置（１５，１６）と係止カムを有するリング体（６，７）とが摩擦的に連結されることを特徴とする請求項２記載の回転アクチュエータ。
【請求項４】
作動装置の作動時に、作動装置と係止カムを有するリング体とが形状拘束的に連結されることを特徴とする請求項２記載の回転アクチュエータ。
【請求項５】
作動装置（１５，１６）の作動時に、リング体（６，７）を相対回転しないように保持することにより、係止カムを有するリング体（６，７）を同心的に取り囲む電磁操作可能な締付けリング（１８）が作動装置（１５，１６）として使用されることを特徴とする請求項３記載の回転アクチュエータ。
【請求項６】
触覚発生装置が少なくとも１個の他の係止カムと、この係止カムに係合する少なくとも１個の他の係止要素を備え、触覚発生のため係止カムまたは係止要素を協働させるために、他の作動装置が係止カムまたは係止要素に作用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の回転アクチュエータ。
【請求項７】
係止カムを有するリング体（６，７）が互いに隣接してかつ操作軸（２）の縦方向延長区間内の異なる平面内に配置されていることを特徴とする、請求項２に従属する請求項６記載の回転アクチュエータ。
【請求項８】
操作軸（２）に作用し回転運動に影響を与える作動装置（１７）が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の回転アクチュエータ。
【請求項９】
操作軸（２）に作用する作動装置（１７）として、電磁的に操作可能な締付けリングが使用され、この締付けリングが操作軸（２）に連結された制動フランジ（８）を同心的に取り囲んでいることを特徴とする請求項８記載の回転アクチュエータ。
【請求項１０】
使用される作動装置（１５，１６，１７）がアセンブリ装置（１４）にまとめられていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の回転アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、回転可能に支承された操作軸と、この操作軸に連結された手動操作可能な把手と、この把手の回転時に触覚を発生させるための装置とを備え、この装置が機械的な係止装置として形成され、かつ係止カムと、この係止カムに係合する少なくとも１個の係止要素とを備えている、回転アクチュエータに関する。
【０００２】
回転アクチュエータは例えばデータ入力装置において使用される。このデータ入力装置では、回転アクチュエータを回転させ、場合によっては回転アクチュエータを押すかまたは揺動させることによって、例えば異なるメニュー平面内でカーソル制御を行うことができる。このような回転アクチュエータは例えばいわゆるジョイスティックの一部である。このような回転アクチュエータはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１２０４９号公報（Ａ１）によって公知である。この公知の回転アクチュエータの場合には、触覚を発生する装置が操作軸に伝動連結されている。この装置は、適当に通電されて回転運動と反対向きのトルクを操作軸に加える電動機である。電動機の制御または作動に依存して、電動機に供給される電流値に関しておよび操作軸のそのときの回転角度位置に依存して、異なる触覚を生じることができる。回転アクチュエータは、電動機を制御しないで、従って回転運動を印加する触覚なしに運転可能である。従って、１個の同一の回転アクチュエータは、所定の触覚なしにおよび所定の触覚でまたは異なる触覚で、回転アクチュエータのその都度のモードに依存して運転可能である。これは、把手の回転時に触覚を発生するために、１個の係止カムとこの係止カムに係合する少なくとも１個の係止要素を備えた機械式係止装置のような触覚発生装置を備えた回転アクチュエータと比べて有利である。この機械式触覚発生装置の場合には、触覚の開始または停止と、特に触覚の切換えが不可能である。
【０００３】
しかし、上記公報に記載の回転アクチュエータは、係止装置のように機械的に形成された触覚発生装置と異なり、回転アクチュエータの中立位置が比較的にはっきりせず、把手の回転時に電動機によって反トルクを加える必要があるため、制御振動が感知されるという欠点がある。
【０００４】
そこで、本発明の根底をなす課題は、上記の公知の技術水準の欠点が回避されるように、機械式係止装置のように作動する触覚発生装置を備えた冒頭に述べた種類の回転アクチュエータを改良することである。
【０００５】
この課題は本発明に従い、触覚発生装置に作動装置が付設され、操作軸の回転運動時に係止カムによって印加される触覚を発生するための、少なくとも１個の係止要素と係止カムとの協働作用が、作動装置の制御によって開始または停止可能であるように、作動装置が係止カムまたは少なくとも１個の係止要素に作用するように設計されていることによって解決される。
【０００６】
本発明による回転アクチュエータは、触覚発生装置が機械式係止装置のように形成された回転アクチュエータから出発している。それによって、操作軸の回転時に正確に定めた触覚が生じる。この回転アクチュエータは更に、作動装置、好ましくは電磁操作可能な作動装置を備えている。この作動装置は触覚を発生するために機械的に協働する両要素、すなわち係止カムまたは係止要素の少なくとも一方に作用する。作動装置の操作すなわち制御によって、係止カムと少なくとも１個の係止要素との協働を開始（オン）または停止（オフ）可能である。作動装置は例えば少なくとも１方の係止要素に作用し、この係止要素が作動装置の設計に応じて作動装置の作動時に係止カムに係合するかまたは係止カムから取り外されるように設計可能である。作動装置は適当な方法で、係止カムにまたは係止カムを有する物体に作用するように配置可能である。この実施形の場合、少なくとも１個の係止要素がばねで付勢されて係止カムに係合する。係止カムは好ましくは、操作軸を同心的に取り囲むリング体に付設されている。操作軸の回転時に、作動装置を操作せずに、係止カムは、係止カムに係合する係止要素のために、回転運動に対応して一緒に動くので、回転アクチュエータのこのモードでは、触覚は感じられない。作動装置の制御のときに初めて、係止カムを有する物体は操作軸の回転運動に抗して固定保持されるので、続いて操作軸が回転するときに、少なくとも１個の係止要素が係止カムを介して所望な触覚を発生することになる。このような実施形は、触覚を他の触覚に切換える際に、不所望な操作軸運動を生じる、場合によっては凹部に正確に係合しない係止要素が回避されるという利点がある。このような触覚に起因する操作軸の運動は人のための用途には望ましくない。
【０００７】
従って、本発明による回転アクチュエータは機械式にオンオフ可能な触覚を含んでいる。
【０００８】
本発明の他の実施形では、触覚発生装置が１個または複数の他の係止カムと、各係止カムに係合する少なくとも１個の他の係止要素を含んでいる。この場合、他の要素には同様に、この触覚をオンオフすることができるようにするために、作動装置が付設されている。これらの係止カムと係止要素は互いに同心的に配置されているかあるいは異なる平面内に上下に横にして設けることができる。それによって、このような回転アクチュエータは異なる触覚を有することができる。その際、機械的に生じる各々の触覚は個別的にまたはグループをなして重ねて開始可能である。
【０００９】
好ましい実施形では、作動装置が係止カムを内面に有するリング体に作用し、その作動時にリング体を操作軸の回転運動に対して摩擦連結的に固定保持する。同様に、このようなリング体は作動装置の作動時に例えば歯状部を介して作動装置によって形状拘束的に、操作軸の回転運動に対して固定される。
【００１０】
ホースクランプのように形成された例えば電磁操作可能な締付けリングが、係止カムを有するリング体と作動装置とを摩擦的に連結する役目を果たす。作動装置の作動状態で、リング体は締付けリング内に固定され、係止カムに係合する少なくとも１個の係止要素の回転運動に対して固定される。
【００１１】
好ましい実施形では、他の作動装置が使用される。この作動装置はしかし、係止カムを有するリング体に作用しないで、操作軸、好ましくは操作軸に連結された制動フランジに作用する。この作動装置によって、操作軸の回転運動が阻止されるかあるいは所望されれば操作軸を動かすために必要なトルクが高められる。例えばこのような付加的な作動装置によって、触覚的な当接を実現することができる。このような当接が大きな力に耐えるべきである場合には、操作軸に作用するこの作動装置が、両要素を形状拘束的に連結するように設計されていると合目的である。同様に、触覚発生装置を備えていないかあるいは異なるように形成された触覚発生装置を備えた回転アクチュエータが単独で、操作軸に直接作用する作動装置を備えることができる。
【００１２】
次に、添付の図を参照して本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１３】
回転アクチュエータ１は回転可能に支承された操作軸２を備えている。この操作軸の操作側の端部には、把手として回転ノブ３が取付けられている。操作軸２がカバー４を貫通しているので、回転ノブ３の下方にある操作軸部分はカバー４によって覆われている。回転アクチュエータ１は更に、触覚発生装置５を備えている。図に示した実施の形態の場合この触覚発生装置には、２個の係止カムリング６，７と、操作軸２に連結された制動フランジ８と、互いに９０°だけずらして配置された係止スリーブアセンブリ装置９，１０が所属する。この係止スリーブアセンブリ装置はそれぞれ、互いに対向していて圧縮ばね１１によって互いに支持し合う２個の係止ピン１２，１２′からなっている。係止ピン１２，１２′は圧縮ばね１１と共にそれぞれ操作軸２のスリーブ状の収容部１３内に配置されている。係止カムリング６，７は操作軸２の回転運動のために浮動支承されている。触覚発生装置５は更に、鐘形締付け体１４にまとめられた３個の作動装置１５，１６，１７を備えている。この作動装置１５，１６，１７は締付けリングのように構成され、電磁的に操作可能である。それによって、作動装置は作動装置１５について示した締付けリング１８と、この締付けリング１８を操作するための電磁石１９を備えている。電磁石１９を操作すると、締付けリング１８が締付けられる。その他の作動装置１６，１７は同様に構成されている。作動装置１５，１６の締付けリング１８は係止カムリング６または７を取り囲んでいる。その際、締付けリング１８の内径は係止カムリング６，７の外径よりも少しだけ大きくなっている。作動装置１５，１６の電磁石１９の操作により、それぞれの係止カムリング６または７が動かないように固定保持される。というのは、この係止カムリングが締付けリング１８に摩擦連結的に保持されるからである。鐘形締付け体１４の作動装置１５，１６，１７は操作軸２が回転運動しても動かないように配置されている。
【００１４】
作動装置１７が適当な方法で制動フランジ８と協働するので、この作動装置１７の電磁石を操作することによって、操作軸２を回転運動させるために必要なトルクまたは回転運動を防止して停止するために必要なトルクの上昇を開始することができる。
【００１５】
回転アクチュエータ１の組立て状態では、両係止ピン１２，１２′はそれぞれ直径方向に対向して各々１個の係止カムリング６，７の係止カムに係合している。これは下側から見た斜視図である図２から明らかである。作動装置１５，１６，１７の電磁石を操作しないで回転アクチュエータ１を回転させると、操作軸２は係止カムリング６，７によって提供される触覚なしに回転可能である。ばねで付勢された係止ピン１２，１２′を各々の係止カムリング６，７の係止カムに係合させることにより、この係止カムリングは操作軸２の回転運動時に一緒に動く。作動装置の電磁石、例えば作動装置１５の電磁石１９を作動させると、締付けリング１８が閉じるので、締付けリング１９によって囲まれた係止カムリング６は操作軸２が回転運動しても動かないように固定保持される。操作軸２の回転時に、両係止ピン１２，１２′が係止カムリング６の係止カムに沿って動くので、触覚的な回転運動が係止カムリング６の係止カムに対応して行われる。
【００１６】
触覚的な当接を実現するために、作動装置１７は、この作動装置１７の締付けリングの締付けによって操作軸２の回転運動が阻止されるように制御可能である。
【００１７】
作動装置１５，１６，１７は異なる触覚を発生するために個別的にまたはグループをなして制御可能である。
【００１８】
図３は回転アクチュエータ１の縦断面を示している。この構造の場合、回転アクチュエータ１は詳しく示していないジョイスティックの一部である。操作軸２と回転ノブ３は、作動装置１５，１６，１７を含む鐘形締付け体１４と共に揺動可能に支承されている。図３は、中立位置から外に揺動した位置にある回転アクチュエータを示している。
【００１９】
簡単な手段によって実現される、回転アクチュエータ１の触覚的な実施は、大きなコストをかけずに、回転アクチュエータを図３に示すようにジョイスティックの一部とすることを可能にする。というのは、一つのアセンブリ装置、すなわち鐘形締付け体１４だけを一緒に揺動させるだけでよいからである。図３において、操作軸２の揺動運動をつかさどる棒２０が象徴的に示してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転アクチュエータの分解斜視図である。
【図２】図１の回転アクチュエータの組立て状態を触覚発生装置の方向から見た斜視図である。
【図３】ジョイスティックで使用される図２の回転アクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　回転アクチュエータ
２　　　　　　　　　操作軸
３　　　　　　　　　回転ノブ
４　　　　　　　　　カバー
５　　　　　　　　　触覚発生装置
６　　　　　　　　　係止カムリング
７　　　　　　　　　係止カムリング
８　　　　　　　　　制動フランジ
９　　　　　　　　　係止スリーブアセンブリ装置
１０　　　　　　　　係止スリーブアセンブリ装置
１１　　　　　　　　圧縮ばね
１２，１２′　　　　係止ピン
１３　　　　　　　　収容部
１４　　　　　　　　鐘形締付け体
１５　　　　　　　　作動装置
１６　　　　　　　　作動装置
１７　　　　　　　　作動装置
１８　　　　　　　　締付けリング
１９　　　　　　　　電磁石
２０　　　　　　　　棒
【国際公開パンフレット】
2004507844.tif 000003
2004507844.tif 000004
2004507844.tif 000005
2004507844.tif 000006
2004507844.tif 000007
2004507844.tif 000008
2004507844.tif 000009
2004507844.tif 000010
2004507844.tif 000011
2004507844.tif 000012
2004507844.tif 000013
2004507844.tif 000014
2004507844.tif 000015
【国際調査報告】
2004507844.tif 000016
2004507844.tif 000017
2004507844.tif 000018
2004507844.tif 000019