CN102683054B - 具有扭转弹性的旋钮的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有操作元件(2)的控制装置(1)，在该操作元件中布置有弹簧卡头装置(7)，该弹簧卡头装置具有外锥体(8)、内锥体(9)和固定元件(10)。本发明的特征在于，弹簧卡头装置(7)扭转弹性地安置在操作元件(2)中。

Description

具有扭转弹性的旋钮的控制装置

技术领域

本发明涉及一种具有操作元件的控制装置，在该操作元件中布置有弹簧卡头装置(Spannzangenvorrichtung)，其具有外锥体、内锥体和固定元件。

背景技术

在电子机械的控制装置中，以锁定或按键的形式工作的旋转开关用于产生纯粹电镀形式的触点接通，除此之外也使用作为旋转操作的、即取决于旋转角的信号发生器的所谓的电位计，利用其可以控制信号-或工作电流。为了确保外观统一并且相关于在防尘防潮并且防止粗暴操作的正面面板中的安装类型方面相同的性能，将原本的电位计、也就是说可变的电阻装入壳体中，该壳体在外部相应于其它控制装置的壳体。

特别是用于工业应用的“22mm控制装置”经常经受非常恶劣的工作条件，对此特别视为接近于破坏的操作。业已证明的是，旋转操作的控制装置应经受5Nm的转矩，以便应对各种情况。由于市场上常见的设计仅具有直至大约0.5Nm的转矩，因此这对于电位计而言存在问题。自然立即提出的解决方式是在控制装置壳体上安装牢固的旋钮止挡部。然而由此产生的缺点是，不能再经过电位计的全部电阻区域，这是因为妨碍了不可避免的公差，即壳体止挡部与内部的电位计止挡部正好相符。

用于持续读取的电位计在机械方面包括自身的壳体，其中安置有电阻路段。在该壳体上设有配备外螺纹的管接头，其和螺母连接对在控制装置壳体中的电位计进行中央固定，并且是驱动轴的轴承。提到的轴在外部支撑旋钮并且在内部支撑在电阻路段上滑动的测量触点(Abgriffkontakt)。

为了将旋钮固定在电位计的驱动轴上已知了两个原则。一种成本特别低廉的解决方法是径向作用在轴上的、在旋钮中导入螺纹中的埋头螺钉。可以直接在旋钮的材料中、或在主要是塑料旋钮的改进的实施方式中、在包封浇注(umgossen)/压力注塑包封的金属部件中，也或者在插入槽中的螺母中引入螺纹。然而在该解决方案中，在旋钮的调整和在持续运行中的松脱安全性方面有一定的削弱。

一种改进的、但也成本更低廉的解决方法是将径向弹簧卡头集成在旋钮中。该实施方式基于其在精确定位和旋钮持续的力传递方面的优越性，而优选地应用在控制装置中。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种控制装置，其可靠地经过电位计的总电阻区域、即总旋转角，并且此外在操作时直至壳体中的实心止挡部未造成损坏。

该目的通过一种具有权利要求1所述的特征的控制装置来实现。可以被单独地或相互组合使用的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的内容。

根据本发明，该目的通过一种具有操作元件的控制装置来实现，在该操作元件中布置有弹簧卡头装置，该弹簧卡头装置具有外锥体、内锥体和固定元件。本发明的特征在于，弹簧卡头装置扭转弹性地(torsionsgefedert)作用在固定元件和电位计之间。

根据本发明，代替操作元件中的通常被包围/压力注塑包封的弹簧卡头，设置了扭转弹性地安置的弹簧卡头机构。居中地布置在操作元件中、优选的是旋钮中的弹簧卡头具有外锥体、内锥体和优选为适合的螺母形式的固定元件，并且在其外圆周上利用弹性体以一种方式形状配合地压力注塑包封或包封浇注，即通过被旋钮的材料从外部形状配合地压力注塑包封或包封浇注的弹性体，能开始进行在弹簧卡头外锥体和旋钮之间的旋转的相对运动。

转矩-扭转角特征曲线、即弹性体的设计在此需要这样被测定，即在考虑全部公差范围时可以实现在壳体上的旋钮的止挡部，其转矩小于电位计止挡部的允许的最大转矩。在轴向方向上需要实现在旋钮和弹簧卡头之间尽可能刚性的连接。这优选地通过在弹性体中轴向延伸的凹陷部来实现，其方法是因此设计径向延伸的、可弹性形变的和/或可伸展的连接片。

在此使用的弹性体是形状固定的，但可弹性形变的塑料，其在拉力-和压力负载下弹性地形变并且随后重新返回其原始的形式，例如在橡胶材料的情况下。

橡胶材料具有弹性的原因主要在于盘绕成团的聚合物链有能力对使链延伸或拆散的形变作出反应。

在形变负载下降后，链重新放松到其在统计学上优选的盘绕成团的状态。

该现象通过在压紧情况下的伸展和在应力下降后的随后的抽紧表现出来。为了避免分子链在负载的情况下可塑地、即剩余地彼此滑过，例如通过硫桥将其相互连接。在所谓的硫化、即引入硫桥时，因此根据硫桥的量产生了硬橡胶或软橡胶。

橡胶材料由长聚合物链组成。沿着该链，单个的链元素可以彼此相对旋转。该旋转性的明显特征在于，即使得分子扭转成所谓的聚合盘绕体。这个目标并没有有力的原因，而仅仅是在完全随机的方向上沿着链进行旋转运动的结果。链的单个原子围绕分子中心的布置相应于高斯分布。

如果这样的弹性体通过拉应力伸展，则链优选地对准负载的方向。一旦取消拉应力，链就再次开始随机的旋转运动，在其延伸中，链再次具有统计学方面证实的高斯分布。通过使链放松将弹性体再次拉紧。该效应类似于气体，其被压缩一次，在减压后由于气体原子的随机运动而使气体再次在新获得的自由空间中膨胀。在此涉及了熵效应。熵弹性通常描述了该材料的弹性效应的最大份额。由于旋转运动进行地越快并且越有效，就具有越多用于旋转运动的能量，该效应随温度而增长。弹性随温度的增长是弹性体的典型特征。在其热能以下的温度不再足以进行旋转运动，该温度称为玻璃过渡温度。在玻璃过渡温度以下，该弹性体失去其典型的特性。

由橡胶材料制成的常规弹性体不能熔化。该弹性体的特点在于，其弹性并不以改变的原子间距的拉紧力为基础，而是说明了在等级和熵之间的静动力平衡。弹性体因此几乎在其自身方面不存储拉紧能量，而是将伸展时输送的能量作为热量辐射出，并且换而言之提高了其内部等级。如肌肉那样，其因此需要输送能量以用于重新拉紧，弹性体通过环境热量的布朗分子运动失去该能量。

在此能使用的弹性体例如是全部橡胶种类但也可以是能热塑性加工的TPE-、TPU-塑料以及两个组分的铸造材料。

为了承受在螺母拧紧时的反作用力而在外锥体上设置双六角扳手作用面(Schlüsselangriff)，其在径向的穿透深度较小时可以传递相对较大的转矩。这是特别有利的，这是因为在由成本低廉、但相对柔软的锌压铸件制成的外锥体中仍然可以获得牢固的扳手作用面。此外，较小的空间要求实现了更多用于旋钮设计的间隙，这是由于在外锥体上的扳手作用面支撑件必须在其最小直径以内容纳用于拧紧内锥体的螺母或甚至可能容纳延伸经过螺母的外直径通向外部的装配扳手。

螺母有利地设计为具有中央的内六角型材(，，Torx“)扳手作用面的盖形-或套筒螺母。在该型材中能在圆周直径较小时传递较大的转矩。这另一方面对于需要在外锥体上应用的十二角扳手插入部是有利的，这是因为其中央通道必须大于Torx扳手，以便可以同时放置两个扳手。在拧紧螺母时，因此可以反向固定在外锥体上，由此使用具有附加的、例如市场上常见的六角外作用面的十二角插入部。扭转区域如旋钮和电位计一样然后在拉紧弹簧卡头时保持完全不加载转矩。

除了提到的、最佳适合的扳手作用面以外，可选地也可以在外锥体和螺母上应用其它常见的轮廓、如外六角或多齿(，，XZN“，用于非常高的转矩)，也或者可以在螺母上应用内六角以及十字-和/或单槽。

特别有利的是，已经到达端部止挡部、即电位计的内止挡部处，并且尽管如此仍然用力继续旋转旋钮，则设计出例如是牢固的凸起部的装置，其形状配合地碰到同样牢固的障碍物上，并且因此阻止进一步旋转。

根据本发明的控制装置可以通过电位计驱动头部的、与相应的尺寸比例相匹配的扭簧，不仅经过电位计的全部区域，也在旋钮继续旋转时到达牢固的壳体止挡部，而不会对电位计造成损伤。对此将弹簧卡头对中心地布置在旋钮中，弹簧卡头具有外锥体、内锥体和螺母，并且在其外圆周上利用弹性体以一种方式形状配合地压力注塑包封或包封浇注，即通过被旋钮的材料从外部同样形状配合地压力注塑包封或包封浇注的弹性体，能开始进行在弹簧卡头外锥体和旋钮之间的旋转的相对运动。

附图说明

以下根据实施例以及根据附图说明了本发明的其它优点和实施方式。

在此示意性地示出：

图1在透视图中示出了根据本发明的控制装置，其具有操作元件、特别是旋钮和控制装置壳体；

图2在透视截面图中示出了根据本发明的操作元件，其具有弹簧卡头装置；

图3在透视截面图中示出了根据本发明的弹簧卡头装置，其具有弹性体制成的扭簧。

具体实施方式

图1示出了控制装置1，其具有操作元件2、优选的是旋钮和具有集成的电位计的控制装置壳体3，并具有轴4，操作元件2能借助于弹簧卡头装置安装在该轴上。在操作元件2上布置有凸起5，其用作阻止进一步旋转的装置，并且其和模制成型在控制装置壳体3上的第二装置或者说凸起6作用连接。在控制装置1、特别是电位计的端部止挡部处，即在已经到达电位计的内止挡部并且旋钮仍受力继续旋转时，凸起5形状配合地抵靠在凸起6上。

在图2中示出了操作元件2，其在内部具有弹簧卡头装置7。弹簧卡头装置7具有外锥体8、内锥体9以及固定元件10、特别是螺母。弹簧卡头装置7在外圆周上利用弹性体11以一种方式形状配合地压力注塑包封或包封浇注，即通过就它而言被旋钮的材料形状配合地压力注塑包封或包封浇注的弹性体11，能开始进行在弹簧卡头-外锥体8和操作元件2、特别是旋钮之间的旋转的相对运动。

图3示出了弹簧卡头装置7的、被弹性体11包围的外锥体8。在弹性体11中布置了凹陷部12以及优选地径向延伸可弹性伸展的连接片13，其实现在旋钮和弹簧卡头装置7之间的轴向的刚性连接。为了承受在螺母拧紧时的反作用力，在外锥体8上布置双六角扳手作用面14，其可以在径向的穿透深度较小时传递相对较大的转矩。

根据本发明的控制装置可以通过电位计驱动钮的、与可能的尺寸比例相匹配的扭簧，不仅经过电位计的全部区域，也在旋钮继续旋转时到达牢固的壳体止挡部，而不会对电位计造成损伤。对此将弹簧卡头中央地布置在旋钮中，弹簧卡头具有外锥体、内锥体和螺母，并且在其外圆周上利用弹性体以一种方式形状配合地压力注塑包封或包封浇注，即通过被旋钮的材料从外部也形状配合地压力注塑包封或包封浇注的弹性体，能开始进行在弹簧卡头外锥体和旋钮之间的旋转的相对运动。

Claims (15)

1.一种具有操作元件(2)的控制装置(1)，在所述操作元件中布置有弹簧卡头装置(7)，所述弹簧卡头装置具有外锥体(8)、内锥体(9)和固定元件(10)，其特征在于，所述弹簧卡头装置(7)扭转弹性地安置在所述操作元件(2)中，所述固定元件(10)设计为具有中央的内六边形成型扳手作用面的盖形螺母，所述固定元件位于所述外锥体(8)的内壁和所述内锥体(9)的外壁之间。

2.根据权利要求1所述的控制装置(1)，其特征在于，所述操作元件(2)包括弹性体(11)，并且所述外锥体(8)被所述弹性体(11)形状配合地压力注塑包封或包封浇注，从而通过被所述操作元件(2)的材料从外部形状配合地压力注塑包封或包封浇注的所述弹性体(11)，能开始进行在所述弹簧卡头装置(7)的所述外锥体(8)和所述操作元件(2)之间的旋转的相对运动。

3.根据权利要求2所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述弹性体(11)中布置了轴向延伸的凹陷部(12)。

4.根据权利要求2或3所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述弹性体(11)中设计有径向延伸的可弹性伸展的连接片(13)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述外锥体(8)上设计有扳手作用面(14)以用于承受在所述固定元件(10)拧紧时的反作用力。

6.根据权利要求4所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述外锥体(8)上设计有扳手作用面(14)以用于承受在所述固定元件(10)拧紧时的反作用力。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置(1)，其特征在于，所述外锥体(8)设计为由锌压铸件构成。

8.根据权利要求6所述的控制装置(1)，其特征在于，所述外锥体(8)设计为由锌压铸件构成。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置(1)，其特征在于，也能将轮廓用作为所述扳手作用面。

10.根据权利要求8所述的控制装置(1)，其特征在于，也能将轮廓用作为所述扳手作用面。

11.根据权利要求9所述的控制装置(1)，其特征在于，所述轮廓是用于所述外锥体(8)的外六角或外多齿和用于所述固定元件(10)的内六角和十字槽或单槽。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述控制装置的壳体上设计有和所述操作元件作用连接的装置，从而阻止从一定的旋转角开始超过在所述控制装置中的能旋转的信号发生器的内止挡部向外的进一步旋转。

13.根据权利要求10所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述控制装置的壳体上设计有和所述操作元件作用连接的装置，从而阻止从一定的旋转角开始超过在所述控制装置中的能旋转的信号发生器的内止挡部向外的进一步旋转。

14.根据权利要求12所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述控制装置(1)中的能旋转的所述信号发生器是电位计。

15.根据权利要求13所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述控制装置(1)中的能旋转的所述信号发生器是电位计。