專利名稱：用于改善的機(jī)械控制的操縱桿組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及操作界面，更具體地說，本發(fā)明涉及用于操作機(jī)械 的操作桿。
背景技術(shù)：
在考慮操作者和機(jī)械的界面時(shí)，對(duì)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)更好的理解和改善的技 術(shù)特征有助于開發(fā)出改善的控制界面。這種界面可添加到機(jī)械上用以改善
其功能、提升其效率以及擴(kuò)展其普遍應(yīng)用，同時(shí)又減低因惡劣的人機(jī)工程 學(xué)給操作者健康帶來的負(fù)面影響。然而上述界面可能因控制器或開關(guān)的蹩 腳布局帶來不便，或者給操作者帶來新的人機(jī)工程學(xué)問題。另外， 一些改 善的界面可能過多地關(guān)注人機(jī)工程學(xué)而忽略了設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械操作精度或界面 可靠性的影響。
本發(fā)明的目的是克服上述一個(gè)或多個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的目的是提供一種操縱桿組件，其包括一 基座，該基座由主配線和時(shí)鐘彈簧組成，時(shí)鐘彈簧具有豎直軸線。操縱桿 組件還包括手掌支架，該手掌支架包括上殼體、下殼體、夾板、數(shù)據(jù)線以 及數(shù)據(jù)線接線器。另外，操縱桿組件包括界面裝置。操縱桿組件可繞時(shí)鐘 彈簧的豎向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，豎向軸線基本上與上殼體垂直。


圖l為依照本發(fā)明的左側(cè)操縱桿的示意圖。圖2為圖1所示的操縱桿的操作者輸入頭的示意圖。
圖3為圖1所示的操縱桿的分解圖。
圖4為圖1所示的操縱桿的下殼體的分解圖。
圖5為支架組件的分解圖，其包括圖4中手支架下殼體和時(shí)鐘彈簧。 圖6為安裝上殼體前的手支架下殼體的示意圖，示出了手支架下殼體 內(nèi)的控制輸入配線的內(nèi)部朝向。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl依照本發(fā)明的左側(cè)操縱桿組件的示意圖，上殼體114與下殼 體112相連，從而組成手掌支架110。參照?qǐng)D4和5，手掌支架110在下殼 體的一端處與時(shí)鐘彈簧520相聯(lián)，時(shí)鐘彈簧520由夾板322和時(shí)鐘彈簧基 座510驅(qū)動(dòng)。手掌支架110還直接連接到一界面裝置126，界面裝置126 適于接收操作者的輸入且位于手掌支架110的一端一一該端遠(yuǎn)離下殼體的 連接到時(shí)鐘彈簧520的區(qū)域。因此，下面公開的操縱桿組件可繞一軸桿(未 示出)的豎向軸線旋轉(zhuǎn)，當(dāng)夾板322由一夾板緊固件326緊固時(shí)，該軸桿 連接到夾板322，且該豎向軸線基本上與上殼體垂直。軸桿可繞豎向軸線 旋轉(zhuǎn)，且軸桿的角度位置產(chǎn)生一轉(zhuǎn)向信號(hào)。盡管圖1以及本發(fā)明的其余部 分不時(shí)地概括描述左側(cè)操縱桿組件，但應(yīng)當(dāng)了解本發(fā)明也預(yù)見了右側(cè)操縱 桿組件的構(gòu)型。
進(jìn)一步參照?qǐng)D1，上殼體114被制成剛性的，并且適于提供在操作過 程中可將操作者手掌置于其上的區(qū)域。如圖1所示的實(shí)施方式中所示，上 殼體114可具有復(fù)合輪廓，從而使得在操作中提供充分支撐的同時(shí)操作者 手掌可舒服地?cái)R置在上殼體114上。上殼體114的輪廓被設(shè)計(jì)成使得在操 縱桿組件連接到座椅上時(shí)操作者的手臂可擱置在扶手上，從而在崎嶇地形 的操作過程中有利于更好的搮作者穩(wěn)定性。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，上 殼體114具有鴨尾狀件116、兩個(gè)擱置區(qū)118和120、拇指擱置區(qū)122以及 握持區(qū)124。另外，手掌支架110的剛性形式能進(jìn)一步改善操作者的穩(wěn)定 性、從而相應(yīng)地改善機(jī)械控制性能。至于下殼體112，下殼體112可與上殼體114 一體地形成，或者上、 下殼體可利用任何通常已知的連接機(jī)構(gòu)連接，如粘合劑、膠水或緊固件。 如圖3中所示，手掌支架110可通過界面裝置固定緊固件318和手掌支架 緊固件319連接。
如圖2所示，操縱桿組件還包括界面裝置126，其鄰近握持區(qū)124連 接到手掌支架110。界面裝置126可與手掌支架110—體地形成，或者如 圖3所示，界面裝置126可通過至少一個(gè)界面裝置支撐緊固件319連接到 手掌支架110。界面裝置126包括至少一個(gè)位于面板128上的輸入裝置， 其祐二沒計(jì)成用于控制機(jī)械的特定功能。輸入裝置可為現(xiàn)有技術(shù)中已知的任 意類型的輸入裝置，如按鈕、開關(guān)、控制桿、滾輪、鍵盤或觸控板。界面 裝置126可包括界面裝置本體312和面板128，它們可彼此一體地形成， 可彼此卡合或可通過任何其它已知的連接機(jī)構(gòu)_—如圖3中所示的界面裝 置緊固件314——彼此相連。固定構(gòu)件316可設(shè)計(jì)成固定一個(gè)或多個(gè)輸入 裝置。
另外，界面裝置126的面板128的輪廓可形成復(fù)合面，從而使得至少 一個(gè)輸入裝置可由操作者的拇指方便地致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，面板128 具有位于面板兩個(gè)面上的輸入裝置132, 134和136。在本實(shí)施方式中，輸 入裝置132為允許操作者選擇地指示機(jī)械恢復(fù)先前速度的裝置，如按鈕裝 置。另外，輸入裝置134為控制機(jī)械移動(dòng)速度的裝置，如滾輪裝置，其可 實(shí)現(xiàn)精確的速度控制和多個(gè)準(zhǔn)確的速度。此外，輸入裝置136為控制機(jī)械 傳動(dòng)系統(tǒng)/變速箱(transmission)的齒IB殳置的裝置，如明確地將傳動(dòng)系 統(tǒng)置于前進(jìn)、空轉(zhuǎn)或后退中或可選地將齒輪沒置選擇在第一檔、第二檔、 第三檔等的開關(guān)。
圖4詳細(xì)繪出了下殼體112和夾板322,夾板322集成在操縱桿組件 內(nèi)，從而便于將手掌支架110連接到時(shí)鐘彈簧基座510。夾板322可與下 殼體112 —體地形成或通過如卡合、粘合劑或緊固件等任何已知的合適的 連接機(jī)構(gòu)與下殼體112連接。如圖4中所示，夾板緊固件324可用于將夾 板322連接到下殼體112,且可通過緊固件固定件320實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的固定(如圖3所示)。
參見圖5,時(shí)鐘彈簧基座510為機(jī)械的其他特征一一如操作者座椅的 扶手一一提供了固定裝置。時(shí)鐘彈簧基座510可通過任何已知的合適連接 裝置固定到機(jī)械的其他特征，也可與所述機(jī)械特征一體地形成。如圖5所 示，所述合適的連接裝置可為如螺栓的基座緊固件516。此外，時(shí)鐘彈簧 基座510包括時(shí)鐘彈簧520，其釋放操作者意圖向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿的 輸入應(yīng)力。時(shí)鐘彈簧5加具有豎向軸線，該軸線通常但不總是位于時(shí)鐘彈 簧的中心附近。軸桿延伸穿過時(shí)鐘彈簧基座510、下殼體112、上殼體114， 且基本上垂直于手掌支架110。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，不同于前述的輸入 裝置，時(shí)鐘彈簧和軸桿是操縱桿組件中接受操作者輸入的唯一一個(gè)可移動(dòng) 的特征。
時(shí)鐘彈簧基座510還包括用于連接到接線器512的主配線514的至少 一部分。通過將主配線514集成到時(shí)鐘彈簧基座510內(nèi)，與其他常用輸入 裝置如按鈕或開關(guān)相比，時(shí)鐘彈簧基座510還可通過降低操縱桿組件內(nèi)斷 線的可能性來改善其可靠性以及與時(shí)鐘彈簧520的整體性。
此外，如圖6所示，操縱桿組件可包括電氣連接到界面裝置的輸入裝 置電路且終止于接線器512的數(shù)據(jù)線，該數(shù)據(jù)線由一電線套管610保護(hù)。 在上述詳細(xì)的實(shí)施方式中一一其中界面裝置具有三個(gè)輸入裝置，獨(dú)立的數(shù) 據(jù)線電氣連接到每個(gè)輸入裝置電路并終止于接線器512。當(dāng)接線器512連 接到主配線514時(shí)，主配線514可利于輸入裝置與電子控制單元(未示出) 之間的電氣連接?？蛇x地，當(dāng)操縱桿組件包括將來自輸入裝置的致動(dòng)和軸 桿位置的電氣信號(hào)傳輸給電子控制單元的無線傳輸器(未示出)時(shí)，可更 換或移除數(shù)據(jù)線、接線器512以及主配線514。
操縱桿組件的各部件，即上殼體、下殼體、界面裝置以及時(shí)鐘彈簧基 座部分可由任何現(xiàn)有技術(shù)中公知的裝置連接在一起。例如，操縱桿組件的 部件可通過多個(gè)才幾械緊固件連接在一起，如圖3的分解圖所示?？蛇x地， 操縱桿組件的部件可通過粘合劑連接，或者若為金屬則可通過焊接、硬釬 焊或軟釬焊連接。工業(yè)實(shí)用性
操縱桿組件可用于增強(qiáng)惡劣操作環(huán)境下機(jī)械操作者的穩(wěn)定性，同時(shí)為 轉(zhuǎn)向提供精確的操作者手腕致動(dòng)，而無需操作者的整個(gè)手臂和肩部運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)本發(fā)明公開的操縱桿組件剛性地形成時(shí)，與具有旋轉(zhuǎn)手柄特征的操縱桿 相比，本發(fā)明的操縱桿組件還可改善操作者的穩(wěn)定性和控制精度。如上所
述，操縱桿組件可包括具有允許多操作手位的上殼體的手掌支架；具有 包括豎向軸線的時(shí)鐘彈簧、用于改善機(jī)械控制性能及可靠性的時(shí)鐘彈簧基 座部分；以及可支撐至少一個(gè)輸入裝置的界面裝置。輸入裝置可電氣連接 到終止于連接器的數(shù)據(jù)線纜，或者可通過無線方式傳送輸入信號(hào)。采用這 種操縱桿組件的機(jī)械可以是但也不局限于履帶式拖拉機(jī)、鋪管機(jī)、機(jī)動(dòng)平 路機(jī)、挖掘機(jī)或任何其他具有操作室的機(jī)械。
此外，控制部分可包括多個(gè)輸入裝置，每個(gè)裝置控制機(jī)械的一具體功 能。例如， 一個(gè)輸入裝置可控制機(jī)械的速度， 一個(gè)輸入裝置可允許操作者 選擇地恢復(fù)機(jī)械先前的速度，而一個(gè)輸入裝置可控制機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪 設(shè)置。輸入裝置可位于輸入頭上，以便由用手握持操縱桿組件的操作者通 過拇指容易地致動(dòng)。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，很顯然，可在不背離本發(fā)明的范圍和精神 的情況下做出各種改型和變型。另外，在考慮本發(fā)明的說明和實(shí)際應(yīng)用之 后，本發(fā)明的其他實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。本 申請(qǐng)中的說明和示例僅應(yīng)看作為示例性的。附圖標(biāo)記列表
110手掌支架
112下殼體
114上殼體
116鴨尾狀件
118擱置區(qū)
120擱置區(qū)
122拇指擱置區(qū)
124握持區(qū)
126界面裝置
128面板
132輸入裝置
134輸入裝置
136輸入裝置
312界面裝置本體
314界面裝置緊固件
316固定構(gòu)件
318手掌支架緊固件
319界面裝置固定緊固件
320緊固件固定構(gòu)件
322夾板
324夾板緊固件
326夾板緊固件
510時(shí)鐘彈簧基座
512接線器
514接線器容置器
516基座緊固件
520時(shí)鐘彈簧
610電線套管
權(quán)利要求
1. 一種操縱桿組件，包括時(shí)鐘彈簧基座，其具有豎向軸線，以及握持組件，其包括手掌支架和界面裝置，所述握持組件以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述時(shí)鐘彈簧基座，使得所述握持組件僅在基本上垂直于所述豎向軸線的平面內(nèi)繞所述豎向軸線樞轉(zhuǎn)，其中，所述手掌支架與所述豎向軸線相交。
2. 如權(quán)利要求l所述的操縱桿組件，其中，所迷時(shí)鐘彈簧基座還包括 時(shí)鐘彈簧，所迷時(shí)鐘彈簧能夠繞所述豎向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的操縱桿組件，其中，輸入裝置構(gòu)造成產(chǎn)生電氣 信號(hào)，而所述操縱桿組件構(gòu)造成將所述電氣信號(hào)輸送至電子控制單元。
4. 如權(quán)利要求l所述的操縱桿組件，其中，所述手掌支架還包括數(shù)據(jù)線。
5. 如權(quán)利要求l所述的操縱桿組件，其中，所述手掌支架還包括接線 器。
6. 如權(quán)利要求l所述的操縱桿組件，其中，所述時(shí)鐘彈簧基座還包括 主配線。
7. 如權(quán)利要求l所述的操縱桿組件，其中，所述界面裝置還包括三個(gè) 輸入裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的操縱桿組件，其中，所述界面裝置還包括三個(gè)數(shù)據(jù)線，所述界面裝置構(gòu)造成使得每個(gè)數(shù)據(jù)線均連接到一個(gè)輸入裝置，且 每個(gè)數(shù)據(jù)線均還連接到接線器。
9. 如權(quán)利要求7所述的操縱桿組件，其中，所述輸入裝置為具有不同 輸入設(shè)置的速度輸入控制器、傳動(dòng)輸入控制器以及速度恢復(fù)控制器。
10. 如權(quán)利要求1所述的操縱桿組件，其中，所述手掌支架還包括連 接到主配線的數(shù)據(jù)線。
11， 一種操縱桿組件，包括時(shí)鐘彈簧基座，其包括時(shí)鐘彈簧，所述時(shí)鐘彈簧具有豎向軸線；以及 握持組件，其包括手掌支架和界面裝置；其中，所述手掌支架包括上殼體、下殼體以及所述界面裝置，所述界 面裝置產(chǎn)生電氣信號(hào)、而所述操縱桿組件構(gòu)造成將所述電氣信號(hào)輸送至電 子控制單元；并且所述操縱桿組件僅能夠繞所述時(shí)鐘彈簧的豎向軸線旋轉(zhuǎn)，所述豎向軸 線基本上垂直于所述上殼體。
12. 如權(quán)利要求ll所述的操縱桿組件，其中，所述手掌支架還包括數(shù) 據(jù)線。
13. 如權(quán)利要求ll所述的操縱桿組件，其中，所述手掌支架還包括接 線器。
14. 如權(quán)利要求ll所述的操縱桿組件，其中，所述時(shí)鐘彈簧基座還包 括主配線。
15. 如權(quán)利要求ll所述的操縱桿組件，其中，所述界面裝置具有三個(gè)輸入裝置。
16. 如權(quán)利要求15所迷的操縱桿組件，其中，所述輸入裝置為具有不 同輸入設(shè)置的速度輸入控制器、傳動(dòng)輸入控制器以及速度恢復(fù)控制器。
17. —種操縱桿組件，包括時(shí)鐘彈簧基座，其包括主配線和時(shí)鐘彈簧，所述時(shí)鐘彈簧具有豎向軸線；手掌支架，其包括數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)線接線器； 界面裝置，其包括輸入裝置；其中，所述操縱桿組件能夠繞所述時(shí)鐘彈簧的豎向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述豎 向軸線基本上垂直于上殼體。
18. 如權(quán)利要求17所述的操縱桿組件，其中，所述界面裝置具有三個(gè) 輸入裝置。
19. 如權(quán)利要求18所迷的操縱桿組件，其中，所述手掌支架還包括三 個(gè)與所述三個(gè)輸入裝置連接的數(shù)據(jù)線。
20. 如權(quán)利要求18所述的操縱桿組件，其中，所述輸入裝置為具有不 同輸入設(shè)置的速度輸入控制器、傳動(dòng)輸入控制器以及速度恢復(fù)控制器。
全文摘要
一種操縱桿組件，其通過能夠主要地繞時(shí)鐘彈簧的豎向軸線旋轉(zhuǎn)而提供了在惡劣環(huán)境操作期間改善的操作者控制和穩(wěn)定性。該操縱桿組件還包括手掌支架，手掌支架通過手掌支架下殼體中的夾板與時(shí)鐘彈簧相聯(lián)。另外，操縱桿組件具有界面裝置，界面裝置包括至少一個(gè)容易地由操作者拇指致動(dòng)的輸入裝置。
文檔編號(hào)G05G1/04GK101533289SQ200910007320
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月11日
發(fā)明者D·E·希勒, G·A·斯蒂埃夫納, G·R·科普, M·巴斯克斯, R·G·奧布恩, R·L·斯塔梅特 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司