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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht von einer Drehstellvorrichtung nach der Gattung des
unabhängigen Patentanspruchs aus.
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Um
eine Welle eines elektrischen Stellelements, wie Encoder oder Potentiometer,
besser bedienen zu können und das Design eines über
ein solches Stellelement verfügenden Geräts zu
verbessern, werden Drehknöpfe auf die Wellen gesteckt. Damit
die Knöpfe beim Verdrehen nicht auf der Welle verrutschen,
werden für die Stellelemente Sternwellen oder Wellen mit
einer Passfläche, beispielsweise eine D-Welle, verwendet.
So wird eine formschlüssige Verbindung von Drehknopf und
Stellelement-Welle erreicht (siehe beispielsweise Derwent-Abstract
zu
KR-2005060831
A ). Eine weitere Anforderung an die Verbindung ist, dass
zum Abziehen der Knöpfe von der Welle eine Mindestkraft
notwendig sein muss. In der Gerätefertigung wird demgegenüber
eine geringe Kraft für die Montage der Knöpfe
auf die Welle gefordert, damit keine Montagehilfsmittel eingesetzt
werden müssen. Schließlich wird noch aus Designgründen
ein gleichmäßiger Spalt zwischen Knopf und umgebendem
Bereich, beispielsweise einer Geräte-Frontkappe oder -Frontplatte,
gefordert.
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Für
diese Problemstellung sind zwei Lösungsansätze
gebräuchlich.
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Ein
erster Ansatz besteht darin, die Wellenaufnahme des Knopfes mit
einem Übermaß zu fertigen, so dass eine Presspassung
erreicht wird. Dies birgt jedoch die Gefahr, dass der Knopf beim
Aufstecken auf die Welle reißt oder vorgeschädigt
wird und dann durch Alterungsprozesse im Feld ausfällt.
Eine Selbstzentrie rung während der Montage ist nur eingeschränkt
gegeben. Durch die Presspassung wird sich der Knopfbereich, der
auf die Welle gesteckt wird, bei der Montage aufbiegen und liegt
damit nicht mehr ganzflächig an der Welle an. Eine leichte
Verkippung des Knopfes ist möglich, er ist nicht mehr sauber
fluchtend zur Stellelementwelle ausgerichtet.
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Ein
zweiter Ansatz ist beispielsweise aus Derwent-Abstract zu
KR 2005060831 A bekannt. Dort
ist eine Drehstellvorrichtung zur Verwendung als Lautstärkesteller
einer Fahrzeug-Audioanlage beschrieben. Diese Drehstellvorrichtung
weist ein elektrisches Stellelement mit einer drehbaren Welle zur Verstellung
eines elektrischen Parameters auf. Zur Drehung der Welle ist ein
Drehknopf mit einem Schaft vorgesehen, welcher Schaft zur Aufnahme
eines Abschnitts der Welle eine Bohrung aufweist, so dass der Drehknopf
durch Aufschieben des Schafts auf die Welle mit dieser verbunden
wird. Zur Klemmung des Schafts auf der Welle und damit zur kraftschlüssigen
Verbindung des Drehknopfes mit der Welle ist ein Klemmring vorgesehen,
der über den Schaft geschoben wird und infolgedessen eine Klemmkraft
in radialer Richtung auf den Schaft ausübt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
hat den Vorteil, dass bei einer gattungsgemäßen
Drehstellvorrichtung die Montage des Stellknopfes auf der Welle
des Stellelements erheblich vereinfacht und erleichtert wird. Insbesondere
reicht es hierzu aus, den Drehknopf in axialer Richtung auf die
Welle aufzuschieben. Es ist dabei kein separater Zugriff auf den
Klemmring erforderlich. Dies ist insbesondere auch bei späterer
Montage nach Demontage des Drehknopfes, beispielsweise durch einen
Benutzer eines über die Drehstellvorrichtung verfügenden
Geräts, von besonderem Vorteil, da das Gerät hierfür
nicht zerlegt werden muss. Dies ist ohne weiteres ersichtlich insbesondere
bei solchen Geräte von besonderem Vorteil, die vor einer
(Teil-)Zerlegung, wie etwa im Falle eines Autoradios oder Fahrzeugnavigationssystems
aus einer Mittelkonsole des Fahrzeugs, ausgebaut werden müssen.
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Dies
wird dadurch erreicht, dass ein Anschlag vorgesehen wird, der eine
Verschiebung des Klemmrings in axialer Richtung beim Aufschieben des
Knopfes auf die Welle verhindert. Damit ist gewährleistet,
dass der Schaft des Drehknopfes beim Aufschieben auf die Welle des
Stellelements in die Öffnung des Klemmrings eindringt und
somit durch den Klemmring auf die Welle des Stellelements gepresst
wird.
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Vorteilhaft
weist der Klemmring an seiner dem Drehknopf zugewandten Öffnung
eine Anschrägung oder Phase auf, an der der Schaft des
Drehknopfes beim Aufschieben auf die Welle anläuft. Somit
wird der Klemmring beim weiteren Aufschieben des Drehknopfes auf
die Welle automatisch gegenüber dem Schaft zentriert. Alternativ
oder ergänzend kann hierzu auch der Schaft des Drehknopfes
angespitzt sein, so dass die Anspitzung beim Aufschieben des Drehknopfes
auf die Welle in die Öffnung des Klemmrings eindringt und
somit den Klemmring gegenüber dem Schaft zentriert.
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Vorteilhaft
ist der Anschlag Teil einer Gehäusefront eines Geräts,
hinter der das Stellelement bei montiertem Gerät positioniert
ist.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend
näher erläutert. Gleiche Bezugzeichen bezeichnen
dabei gleiche oder gleich wirkende Bestandteile.
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Es
zeigen
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1 einen
Schnitt durch die erfindungsgemäße Drehstellvorrichtung
in demontiertem Zustand und
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2 einen
Schnitt durch die erfindungsgemäße Drehstellvorrichtung
in montiertem Zustand.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die
erfindungsgemäße Drehstellvorrichtung 1 gemäß 1 umfasst
ein Stellelement 3, aufweisend einen Körper 31 und
eine darin drehbar gelagerte Welle 31. Bei dem Drehstellelement 3 kann
es sich beispielsweise um ein Drehpotentiometer, einen elektronischen
Encoder oder alternativ beispielsweise ein Ventil, wie beispielsweise
einen Wasserkran oder dergleichen handeln.
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Unter
anderem zur besseren Handhabe, daneben auch aus Design-Gründen
ist ein Drehknopf
2 vorgesehen, der mit der Welle
32 des
Stellelements
3 mechanisch verbunden werden soll. Der Drehknopf
2 weist
eine Handhabe
21 in Form einer Kappe auf, die mit einem
Schaft
22 verbunden ist. Zur mechanischen Verbindung des
Drehknopfes
2 mit der Welle
32 des Stellelements
3 ist
der Schaft
22 hohlgebohrt (Bohrung
23). Der Durchmesser
der Hohlbohrung
23 ist auf den Durchmesser der Welle
32 abgestimmt. Das
bedeutet, dass die Durchmesser von Schaftbohrung
23 und
Welle
32 zumindest im Wesentlichen gleich sind. Dieser
Knopf
2 ist in axialer Richtung auf die Welle
32 des
Stellelements
3 aufschiebbar, so dass die Welle
32 in
die Hohlbohrung
23 des Schafts
22 des Drehknopfs
2 eindringt.
Der Schaft
22 des Drehknopfes
2 weist weiterhin
vorteilhafterweise Schlitze
25 in Längsrichtung
auf, die unter anderem zum Ausgleich geringfügiger Differenzen
der Durchmesser der Hohlbohrung
23 und der Welle
32 dienen. Wie
aus dem Stand der Technik, etwa
KR-2005060831 A , bekannt, kann die Welle vorteilhaft
einen in der Figur nicht dargestellten Kragen aufweisen, an den
der Schaft beim Aufschieben des Knopfes auf die Welle anläuft
und somit die Endposition des Knopfes
2 auf der Welle
32 definiert.
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Gemäß der
hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die
Welle 32 weiterhin eine in der Figur nicht separat dargestellte
Oberflächenprofilierung, beispielsweise ein sternförmiges
Profil, auf. Die Hohlbohrung 23 des Schafts 22 des
Drehknopfes 2 weist eine entsprechende Profilierung 24 auf,
die ein Negativ der Profilierung der Welle 32 darstellt. Somit
greift beim Aufschieben des Drehknopfes auf die Welle 32 die
Profilierung 24 in die Profilierung der Welle 32 ein,
so dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen Drehknopf 2 und
Stellelement-Welle 32 ergibt. Hierdurch wird ein Durchrutschen
des Drehknopfes gegenüber der Welle 32 bei manueller
Drehung des Drehknopfes 2 vermieden. Eine alternative Ausgestaltung
der Profilierung ist möglich. Ebenso kann beispiels weise
auch ein einzelne, sowohl in den Schaft als auch die Welle eingreifende
Passfeder als Durchrutschsicherung vorgesehen sein.
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Die
erfindungsgemäße Drehstellvorrichtung weist weiterhin
einen Klemmring 4 auf. Dieser Klemmring 4 hat
die Aufgabe, den Schaft 22 des Drehknopfes 2 auf
der Welle 32 durch Ausüben einer radial einwirkenden
Kraft zu klemmen und somit sicher zu befestigen. Dazu ist der Innendurchmesser des
Klemmrings 4, also der Durchmesser der Bohrung 42 des
Klemmrings geringfügig kleiner als der Außendurchmesser
des Schafts 22 bemessen. In der Folge ergibt sich eine
Klemmkraft auf den Schaft 22, die unter anderem infolge
der Schlitze 25 im Schaft 22 auf die Welle 32 übertragen
wird. Somit ergibt sich eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen Klemmring 4 und Schaft 22 des Drehknopfes
einerseits und weiterhin zwischen Schaft 22 des Drehknopfes
und Welle 32 des Stellelementes andererseits. 2 zeigt
die erfindungsgemäße Drehstellvorrichtung im montierten
Zustand. Hier ist zu erkennen, dass durch axiale Verschiebung des
Drehknopfes 2, die Welle 32 in die Hohlbohrung 23 des
Schaftes 22 des Drehknopfes 2 eingedrungen ist.
Weiterhin ist der Schaft 22 in die Öffnung des
Klemmringes 4 eingedrungen. In der Folge übt nun
der Klemmring 4 in beschriebener Weise eine radiale Kraft
auf den Schaft 22 und die Welle 32 aus.
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Zur
Erleichterung der Montage des Drehknopfes 2 ist erfindungsgemäß ein
Anschlag 5 vorgesehen, der den Klemmring 4 in
der in 1 dargestellten Position hält und gegen
eine axiale Verschiebung beim Aufschieben des Knopfes auf die Welle
sichert. Der Anschlag 5 hat somit die Aufgabe, ein Ausweichen
des Klemmringes 4 bei Aufschieben des Drehknopfes auf die
Welle infolge des Anlaufens des Schaftes 22 an die Öffnung
des Klemmrings 4 zu verhindern und somit das Eintauchen
des Schaftes 22 in die Öffnung des Klemmringes 4 sicherzustellen.
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Der
Anschlag 5, an dessen Anschlagfläche 51 der
Klemmring 4 anliegt, ist gegenüber dem Stellelement 3 in
einer fixen Position angeordnet. Dies kann dadurch erreicht werden,
dass der Anschlag 5 als Bestandteil einer Gerätefrontkappe
oder Frontplatte eines Geräts ausgebildet ist, hinter der
das Stellelement 3 beispielsweise auf einer Leiterplatte 7 angeordnet
ist. Alternativ kann der Anschlag 5 auch als Bestandteil
des Stellelementkörpers 31 ausgebildet sein.
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Gemäß der
in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist der Klemmring 4 an seiner
dem Schaft 22 des Drehknopfes zugewandten Öffnung 42 eine
Phase bzw. Schräge 41 auf. Diese Phase bzw. Schräge 41 dient
dazu, den Klemmring 4 beim Aufschieben des Knopfes 2 auf
die Welle 32 gegenüber dem Schaft 22 des
Knopfes automatisch zu zentrieren. Dies erfolgt dadurch, dass das
Ende des Schafts 22 beim Aufschieben des Knopfes 2 auf
die Welle 32 an die Schräge 31 anläuft
und infolge dessen den Klemmring 4 in radialer Richtung
in eine bezüglich des Schafts 22 zentrierte Position
verschiebt.
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Wie
bereits ausgeführt, bilden die Bestandteile Welle 32,
Schaft 22 und Klemmring 4 im montierten Zustand
gemäß 2 eine Presspassung. Der Innendruchmesser
des Klemmrings 4 wird in Abhängigkeit der gewünschten
Klemmkraft und der verwendeten Materialien gewählt. Der
Durchmesser des Klemmringes 4 im Bereich der Phase 41 ist
größer als der Abstand zwischen dem Klemmring 4 und
dem Durchbruch der Frontkappe 6, so dass bei Montage des
Knopfes die automatische Zentrierung des Klemmrings 4 gegenüber
dem Schaft 22 gewährleistet ist. Es wird also
wirksam vermieden, dass der Schaft 22 des Knopfes 2 auf
die Schulter des Klemmringes 4 trifft und sich nicht fügen
lässt.
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Bei
Verwendung eines Stellelementes 3 mit zusätzlicher
Schaltfunktion, die durch axiale Verschiebung der Welle 32 erreicht
wird, ist die Montagekraft durch entsprechende Einstellung der Klemmkraft
des Klemmringes 4 bezüglich der Durchmesser des
Schaftes 22 und der Welle 32 größer
als die Schaltkraft gewählt, so dass der Knopf 2 stets
im geschalteten Zustand des Stellelements 3 gefügt
wird. Nach der Montage ist damit ein Abstand 45 zwischen Klemmring 4 und
Anschlagfläche 5 vorhanden und somit auch im Betrieb
die Schaltfunktion des Stellelements 3 gewährleistet.
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Die
Montage der erfindungsgemäßen Drehstellevorrichtung 1 erfolgt
in folgenden Schritten. In einem ersten Schritt wird der Klemmring 4 in
die entsprechende Bohrung der Frontkappe 6 eingelegt. Hierbei
ist die Ausrichtung des Klemmrings zu berücksichtigen und
zwar derart, dass die Aufnahmebohrung, im Fall des vorliegenden
Ausführungsbeispiels, also die Bohrung mit der Phase 41,
dem Knopf zugewandt ist. In einem zweiten Schritt wird der Knopf
auf die Welle 32 bis zum Anschlag aufgedrückt.
Dabei zentriert sich der Klemmring 4 selbst. Die Montagekraft
ist zunächst gering und steigt erst mit zunehmender Überlappung
des Schafts mit dem Klemmring an. Vorzugsweise wird für
ca. 2/3 des Montageweges keine oder nur eine geringe Aufschubkraft,
für den Rest des Montageweges eine demgegenüber
höhere, absolut aber immer noch geringe Kraft infolge des
Eindringens des Schafts 22 in den Klemmring 4 benötigt.
Daher ist kein Werkzeug zur Montage nötig.
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Da
kein Aufbiegen des Knopfes stattfindet, da hier ohne Übermaß gearbeitet
werden kann, richtet sich der Knopf zur Welle 32 des Stellelements 3 vollständig
selbsttätig aus. In der Folge ergibt sich ein exaktes Fluchten
der Achse der Stellelementwelle 32 mit der Achse des Drehknopfes 2.
Die Klemmkraftbestimmung erfolgt über eine Einstellung
der Durchmesser, nicht jedoch über eine Kontur. Es ergibt
sich damit auch der weitere Vorteil einer einfacheren Fertigung
der Teile mit daraus resultierender besserer Qualität des
montierten Knopfes.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 2005060831
A [0002, 0005, 0015]