DE1490454B2 - Miniaturpotentiometer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Miniaturpotentiometer mit einer Grundplatte, einer auf die Grundplatte aufgesetzten, mit dieser einen abgeschlossenen Raum bildenden Kappe, einem innerhalb der Kappe angeordneten Rotor, der über einen durch eine obere Öffnung in der Kappe hindurchgehenden Teil verdrehbar ist, einer zwischen Rotor und Kappe angeordneten elastischen Dichtung, die in einer Nut des Rotors liegend um die Öffnung der Kappe herumgelegt ist, einem innerhalb der Kappe angeordneten, den Rotor umgebenden Widerstandselement, einem von dem Rotor gehaltenen, mit dem Widerstandselement in schleifendem Eingriff stehenden Kontaktelement und einer auf dem Rotor aufsitzenden, mit diesem verdrehbar und mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbundenen becherförmigen Buchse, die mit einer Stromzuführung in schleifendem Eingriff steht.

Es ist ein Potentiometer bekannt, bei dem eine Stromzuführung federnd ausgebildet ist, um bei einer Verdrehung eines elektrisch leitenden, hülsenförmigen Rotors, der ein Kontaktelement zum Eingriff mit einer Widerstandsschicht trägt, einen elektrischen Kontakt aufrechtzuerhalten. Bei einer anderen Ausführungsform ist an einem elektrisch leitenden, massiv ausgeführten Rotor, der wiederum das Kontaktelement trägt, eine Kontaktfeder ausgebildet, die bei einer Drehung des Rotors einen leitenden Kontakt mit dem fest angeordneten Ende einer Stromzuführung aufrechterhält (USA.-Patent 2 884 506).

Bei einem anderen bekannten Potentiometer ist an einem Rotor ein federnder Schleifkontakt befestigt, der gegen eine Stromzuführung anliegt. Der federnde Schleifkontakt ist einstückig mit einem Kontaktelement ausgebildet, das die Windungen einer Widerstandsspule untergreift. Bei Drehung der Rotorwelle bewegt sich der Rotor in Richtung der Längsachse der Welle, so daß das Kontaktelement quer zu den Widerstandswindungen schleift. Dabei sorgt der federnde Schleifkontakt dafür, daß das Kontaktelement dauernd elektrisch mit der Stromzuführung verbunden ist (USA.-Patent 2 773 966).

Bei einem anderen bekannten Potentiometer ist der Rotor, der ein mit einer Widerstandsschicht in Eingriff bringbares Kontaktelement trägt, axial beweglich und wird mit Hilfe einer Feder in Richtung auf eine Grundplatte gedrückt, die sowohl die Widerstandsschicht als auch eine Stromzuführung aufweist. Die Grundplatte ist. am umgebördelten Rand des Potentiometergehäuses befestigt und wird durch den federbeaufschlagten Rotor gegen den Rand gedrückt, so daß im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Potentiometern eine gewisse Abdichtung des Potentiometers erzielt wird (französische Patentschrift 1 258 610).

Bei einem weiteren bekannten Miniatur-Potentiometer ist zwischen dem Rotor und einer den Rotor umgebenden Kappe, durch die der Rotor durch eine obere Öffnung hindurchragt, eine elastische Dichtung vorgesehen, die in einer Nut des Rotors liegend, um die Öffnung der Kappe herumgelegt ist. Über einen Teil des Rotors ist eine elektrisch leitende, becherförmige Buchse geschoben, die ein mit dem Widerstandselement in schleifendem Eingriff stehendes Kontaktelement trägt und die ferner mit einer Stromzuführung in schleifendem Eingriff steht. Bei diesem bekannten Potentiometer müssen die Abmessungen des Rotors so gewählt sein, daß ohne weitere Mittel eine wirksame Dichtung durch den zwischen Rotor und Kappe angeordneten Dichtungsring herbeigeführt wird. Daher muß bei der Herstellung eines derartigen Potentiometers im Hinblick auf die Abmessungen des Rotors auf besondere Genauigkeit geachtet werden (französische Patentschrift 1 298 703).

Es ist ein Knopfpotentiometer bekannt, bei dem die Knopfkappe, die auf eine fest mit der Grundplatte verbundene Achse aufgesteckt ist, mit Hilfe einer

ίο Buchse, die sich gegen einen Haltering an der Achse abstützt, an der Grundplatte gehalten wird. Das mit einer Widerstandssphicht auf der Grundplatte in schleifendem Eingriff stehende Kontaktelement ist an einem Federelement angebracht, das sich an der Kappe abstützt und durch in eine Ausnehmungen der Achse hineinragende Ansätze an einer Drehung gehindert wird. Es ist ferner ein Federelement vorgesehen, das sich gegen eine Stromzuführung in der Grundplatte einerseits und gegen das das Kontaktelement haltende Federelement andererseits federnd anliegt. Das Federelement ist ebenfalls mit Ansätzen in Ausnehmungen der Achse gegen eine Drehung gesichert. Eine gewisse Abdichtung des Knopfpotentiometers wird dadurch erreicht, daß die Kappe aus elastischem Material geformt und beim Zusammenbau in leicht zusammengedrückter Lage gegen die Grundplatte verspannt wird (USA.-Patentschrift 2974299).

Schließlich ist ein Knopfpotentiometer bekannt, bei dem eine Stromzuführung als eine mit einer Grundplatte verbundene starre Achse ausgebildet ist. Die starre Achse besitzt eine Einschnürung, in die ein federnd ausgebildeter Bürstenträger eingesetzt ist. Der Bürstenträger hat ferner die Funktion, die als Rotor ausgebildete Knopfkappe auf der Achse zu halten. Durch die federnde Wirkung des Bürstenträgers wird somit die Knopfkappe über die Achse gegen die Grundplatte gedrückt, so daß eine gewisse Abdichtung zwischen Grundplatte und Knopfkappe erzielt wird (deutsche Patentschrift 1 042081).

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, das bekannte, eingangs beschriebene Potentiometer in Richtung auf eine wirksame Abdichtung nach außen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Grundplatte einen mittigen, nach oben weisenden isolierenden Stift besitzt, der durch eine Öffnung in der unteren Fläche der becherförmigen Buchse hindurchgeht und der in eine mittige Bohrung des Rotors hineingreift, und daß die Stromzuführung für den Rotor einen Schleifring mit einem aufwärts gebogenen ringförmigen Teil besitzt, der über den Stift geschoben ist und der gegen die untere Stirnfläche der becherförmigen Buchse des axial geringfügig verschiebbaren Rotors federnd anliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Teil der Stromzuführung in einer Ausnehmung der Grundplatte angeordnet und durch diese gegen Drehung gesichert.

Dadurch, daß die Stromzuführung für den Rotor federnd ausgebildet ist, wird die zwischen Rotor und Kappe angeordnete Dichtung in ihrer Wirksamkeit verstärkt. Das erfindungsgemäße Potentiometer ist denkbar einfach aufgebaut. Bei seiner Herstellung braucht insbesondere im Hinblick auf die Abmessungen des Rotors nicht auf besondere Genauigkeit geachtet werden, da der Rotor axial geringfügig verschiebbar ist.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsart der Erfindung dargestellt, bei der eine nichtleitende Grundplatte 80 einen zentrischen Stift 82 aufweist, der sich von der Grundplatte 80 nach oben in einen dort gebildeten zylindrischen Raum entlang dessen Achse erstreckt. Etwa an der Basis des zentralen Stiftes 82 befindet sich ein Schleifring 84, welcher einen im wesentlichen ringförmigen Teil 86 und einen Kabelschuh 88 besitzt, der sich radial von außen von dem ringförmigen Teil 86 nach außen wegerstreckt. Die oberen Enden 90 des Kabelschuhes 88 können um die Enden eines äußeren Leiters 92 gelagert werden, welcher in das Innere des Potentiometergehäuses durch den Boden der Grundplatte 80 eintritt. Der Boden der Grundplatte 80 kann an seiner inneren Oberfläche ausgespart sein, wodurch eine Ausnehmung 94 entsteht, welche den Kabelschuh 88 und das Ende des äußeren Leiters 92 gegen jegliche Winkelverschiebung um den zentrischen Stift 82 sichert. Der ringförmige Teil 86 des Schleifringes 84 ist in Axialrichtung gebogen, um eine axiale Federwirkung in dem Schleifring aus Gründen zu erzeugen, die noch dargelegt werden.

Weitere Leiter 96, von denen in dem Aufriß nach Fig. 1 lediglich einer dargestellt ist, sind in gleicher Weise durch den Boden der Grundplatte 80 geführt und können in einer kleineren Ausnehmung 98, welche im oberen Teil der Grundplatte 80 gebildet ist, enden. In allen Fällen sind die Leiter im wesentlichen hermetisch gegenüber der Grundplatte abgedichtet und werden mechanisch von ihr fest umschlossen.

Der innere Durchmesser des oberen Teils 100 der Grundplatte 80 ist im Vergleich zu deren unteren Teil stufenartig vergrößert, so daß eine ringförmige Schulter 104 zwischen den beiden zylindrischen Teilen entsteht. Ein toroidartiges Widerstandselement 106, welches einen äußeren Durchmesser besitzt, der nahezu gleich dem inneren Durchmesser des oberen Teils 100 ist, ist innerhalb des Teils 100 auf der Schulter 104 angebracht. Das Widerstandselement 106 kann aus einer gewickelten Drahtspule bestehen oder aus einer ringförmigen Widerstandskarte. Zwischen den Anschlußpunkten des toroidartigen Widerstandselementes 106 und den äußeren Leitungen 96 können spiralig geformte elastische Verbindungen hergestellt werden.

Die Grundplatte 80 besitzt einen unteren Ansatz 108, der um die Peripherie des Bodens herumgeführt ist und eine Schulter 110 bildet, welche eine das gesamte Potentiometer umgebende Metallkappe 112 mit einer zentrischen Öffnung 116 aufnimmt. Der Durchmesser der inneren Oberfläche 114 der Metallkappe 112 stimmt im wesentlichen mit dem äußeren Durchmesser der Teile 110 und 102 der Grundplatte 80 überein. Das obere Ende der Metallkappe ist schalenförmig ausgebildet und bis auf eine zentrische Öffnung 166 vollkommen geschlossen.

In Axialrichtung zwischen dem oberen Ende der Metallkappe 112 und dem oberen Teil 100 der Grundplatte 80 ist ein Zwischenstück 118 angeordnet, welches die Form eines kurzen Hohlzylinders besitzt, der einen nahezu mit dem Durchmesser der inneren Oberfläche 114 der Metallkappe 112 gleichen Durchmesser aufweist. Der innere Durchmesser des Zwischenstückes 118 ist nahezu gleich dem des oberen Teils 100. An der inneren Oberfläche des Zwischenstückes 118 ist ein Anschlag 120 vorgesehen, welcher sich über einen kleinen Teil des Durchmessers des Zwischenstücks 118 radial nach innen erstreckt. Die genaue Ausgestaltung und die Funktion des An-Schlages 120 wird im einzelnen in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben. Das Zwischenstück 1.18 kann mit der Grundplatte 80 aus einem Teil gebildet sein oder¹ —- wie im Ausführuhgsbeispiel — als besonderes Konstruktionselement vorgesehen sein

ίο und dann eine Reihe von im Winkel versetzten Nasen 122 enthalten, welche das Zwischenstück 118 gegen eine Winkelverdrehung in bezug auf die Grundplatte 80 blockieren und welche weiter unten näher beschrieben werden.

Oberhalb des zentrischen Stiftes 82 ist ein Rotor 124 dargestellt, welcher einen unteren, zylindrischen Teil 126 aufweist, der axial ausgespart ist und so eine Bohrung 128 bildet, welche als Lager für den Rotor auf dem zentrischen Stift 82 dient. Der obere Teil des Rotors 124 besitzt einen größeren Querschnitt und enthält einen sich radial erstreckenden Anschlagarm 130, welcher sich nach außen bis kurz vor dem Innendurchmesser des Zwischenstückes 118 erstreckt, jedoch über den sich nach innen erstreckenden Anschlag 120 hinaus. Die obere Fläche des Rotors 124 ist ausgespart und bildet eine kreisförmige Nut 132, welche konzentrisch um die Achse der zylindrischen kreisförmigen" Teile herum angeordnet ist, die vorstehend beschrieben wurden. Zur Abdichtung ist ein O-Ring 134 in der Nut 132 angeordnet, welcher axial zwischen dem Rotor 124 und der inneren Oberfläche des oberen Teiles der Metallkappe 112 in Axialrichtung zusammengedrückt wird. Eine Stellschraube 136, welche sich von dem Rotor 124 durch die zentrisch angeordnete Öffnung 116 in der Metallkappe 112 nach oben erstreckt, kann einen Schlitz für die Aufnahme eines Schraubenziehers enthalten. Die Stellschraube 136 kann zusammen mit dem Rotor 124 aus einer Einheit bestehen oder aber, wie es in den Figuren dargestellt ist, aus einem selbständigen Teil bestehen, der einen gerändelten oder ausgekehlten zylindrischen Zapfen 138 besitzt, welcher in die zentrische Öffnung in der oberen Oberfläche des Rotors 124 eingedrückt ist.

Eine becherförmige Buchse 140 aus leitendem Material ist im Preßsitz über den unteren zylindrischen Teil 126 des Rotors 124 gestülpt. Das untere Ende der Buchse 140 .besitzt eine zentrische Öffnung um den zentrischen Stift 82 und ist auf dem zylindrisehen Teil des Rotors gegen Verdrehung gesichert. Wie ersichtlich, stehen die unteren Teile der becherförmigen Buchse 140 in gleitender Drehbewegung mit dem ringförmigen Teil 86 des Schleifrings-84. Der Rotor wird durch axial zwischen dem gewölbten Schleifring und dem in Axialrichtung kompressiblen O-Ring gedrückt. Durch diese Maßnahme ist der elektrische Kontakt zwischen der Buchse und· dem Schleifring gesichert, außerdem eine gute Abdichtung zwischen dem O-Ring, der Metallkappe und dem Rotor.

Durch Schweißen oder Löten ist mit der äußeren zylindrischen Oberfläche der Buchse 140 ein leitendes Kontaktelement 142 verbunden, welches radial ausgebogen ist und zwischen der inneren Oberfläche des Widerstandselementes 106 und der auf dem Teil 86 gleitenden Buchse 140 Kontakt macht.

In F i g. 2 ist ein Teil der Vorrichtung der F i g. 1 der besseren Darstellung wegen perspektivisch her-

ausgezeichnet. Der Rotor 124 ist so dargestellt, daß er von dem zentrischen Stift 82 getragen wird und um ihn rotieren kann. Die Nut 132 für den dichtenden O-Ring 134 (in F i g. 2 nicht dargestellt) ist als Einkerbung in der oberen Oberfläche des Rotors 124 dargestellt. Vom mittleren Teil des Rotors nach oben verläuft die Stellschraube 136. Weiterhin ist dargestellt, daß sich der Anschlagarm 130 nach rechts radial nach außen erstreckt.

Die leitende Buchse 140. ist in einer axial auseinander gezogenen Darstellung wiedergegeben, und zwar mit Bezug auf ihre tatsächliche Lage, bei der sie über den unteren, zylindrischen Teil 126 des Rotors 124 geschoben ist. Das radial ausgebogene Kontaktelement 142 ist in seiner etwas radial ausgedehnten Lage dargestellt, aus der es in radialer Richtung zusammengedrückt wird, wenn es innerhalb des Potentiometers mit dem toroidartigen Widerstandselement 106 in Berührung kommt. Der Schleifring 84 ist am unteren Ende der Figur dargestellt. Bei dieser Darstellung ist klar zu sehen, daß er einen ringförmigen Teil 86 enthält, der in Axialrichtung leicht gewölbt ist und einen sich in der Zeichnung nach links erstreckenden Kabelschuh 88 enthält mit ein Paar oberen Enden 90, welche um einen elektrischen Leiter herumgelegt werden können, so daß diese mit der Potentiometereinrichtung elektrisch verbunden sind.

In Fig. 3 ist die Grundplatte 80 mit dem Ansatz 108, der dadurch entstehenden Schulter 110 und dem oberen zylindrischen Teil 100 dargestellt. Die äußeren Leiter 92, 96 sind als vom unteren Teil der Grundplatte wegverlaufend dargestellt, so daß sie mit einem äußeren Stromkreis verbunden werden können. Der^tragende zentrische Stift 82 erstreckt sich von der Grundplatte weg nach oben in den durch die Grundplatte 80 und das Zwischenstück 80' gebildeten Raum. Die Nasen 122, die eine Winkelverdrehung des Zwischenstücks 118 relativ zu der Grundplatte verhindern, sind am oberen Teil 100 der Grundplatte 80 befestigt. Der Anschlag 120 erstreckt sich von der Peripherie des Zwischenstücks 118 aus nach innen und bildet die Begrenzung für die Drehbewegung des Rotors 124 dadurch, daß der Anschlagarm 130 auf den Anschlag 120 trifft.

Aus der Beschreibung einer Ausführungsform des Potentiometers gemäß der Erfindung geht hervor, daß in jedem Fall eine zentrisch angeordnete Rotorvorrichtung vorgesehen ist, die einen Abgriff aufnimmt, welcher eine gleitende elektrische Verbindung mit dem Widerstandselement herstellt. Es wird dann eine elektrische Verbindung zwischen dem Abgriff und einer durch das Gehäuse, vorzugsweise der Grundplatte, hindurchführenden elektrischen Leitung hergestellt, um eine äußere elektrische Verbindung zu bilden. Zu beachten ist, daß der Rotor in jedem Fall mechanisch einfach ist, vorzugsweise aus einem Stück besteht und die Bauart eines äußerst kleinen Potentiometers gestattet. Es ist ebenfalls ersichtlich, daß alle Teile des Rotors in jedem Falle aus derartigen Materialien hergestellt sind, daß der Abgriff von der Ummantelung des Gehäuses elektrisch isoliert ist.

ίο Es ist somit ein Potentiometer beschrieben worden, das mit äußerst kleinen Abmessungen hergeste]¹". werden kann, das einfach, robust und billig in der Fertigung ist und das sich zusammen mit anderen elektrischen Bauelementen für die Verwendung in gedruckten Schaltungen eignet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Miniaturpötentiometer mit einer Grundplatte, einer auf die Grundplatte aufgesetzten, mit dieser einen abgeschlossenen Raum bildenden Kappe, einem innerhalb der Kappe angeordneten Rotor, der über einen durch eine obere Öffnung in der Kappe hindurchgehenden Teil verdrehbar' ist, einer zwischen Rotor und Kappe angeordneten elastischen Dichtung, die in einer Nut des Rotors liegend um die Öffnung der Kappe herumgelegt ist, einem innerhalb der Kappe angeordneten, den Rotor umgebenden Widerstandselement, einem von dem Rotor gehaltenen, mit dem Widerstandselement in schleifendem Eingriff stehenden Kontaktelement und einer auf dem Rotor aufsitzenden, mit diesem verdrehbar und mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbundenen becherförmigen Buchse, die mit einer Stromzuführung in schleifendem Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (108) einen mittigen, nach oben weisenden, isolierenden Stift (82) besitzt, der durch eine Öffnung in der unteren Fläche der becherförmigen Buchse (140) hindurchgeht und der in eine mittige Bohrung (128) des Rotors (124) hineingreift, und daß die Stromzuführung für den Rofor (124) einen Schleifring (84) mit einem aufwärts gebogenen ringförmigen Teil besitzt, der über den Stift

(82) geschoben ist und der gegen die untere Stirnfläche der becherförmigen Buchse (140) des axial geringfügig verschiebbaren Rotors (124) federnd anliegt.

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (90) der Stromzuführung (84) in einer Ausnehmung (94) der Grundplatte (108) angeordnet und durch diese gegen Drehung gesichert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen