DE1615927A1

DE1615927A1 - Stellwiderstand

Info

Publication number: DE1615927A1
Application number: DE19671615927
Authority: DE
Inventors: Arisman Mervin B; Van Benthuysen John D
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1966-12-02
Filing date: 1967-12-01
Publication date: 1971-01-14
Also published as: GB1203428A; US3400355A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-IWG. GURT WALLACH 1615927" DIPL.4NG. GÜNTHER KOCH DR, TINO HAiBAGH

8 München 2i ι ,Dezember I967

GIS Corporation* Elkharti Indiana., USA.

Stellwiderstand

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Steliwiderstand und insbesondere auf einen Stellwiderstand mit einem geradlinig verschiebbaren Sohleifer»

Die Erfindung geht aus von einem Steilwiderstand mit einem Gehäuse- und einer am Gehäuse festgelegten Basisplatte, die das streifenförmig ausgebildete Widerstandelement an der dem Gehäuseinneren zugewandten Seite trägt, wobei ein streifenförmiger Kollektor im Gehäuse derart angeordnet ist, daß ein Schleifer auf dem Widerstands element und dem Kollektor ablaufen kann»

Bei einem derartigen bekannten aus -'Cermet" bestehenden Stell« Wiäerstäöd Sind ein diekel* Widerstartdsfilm und; ein Kollektor parallel zueinander* im Abstand atif der lasispiätte angeordnet* Im Betrieb und wenn der Schleifer am Widerstandselement und am Kollektor entlanggleitet, wird durch das Widerstandselement Wärme eraeiigt* Die Geschwindigkeit, mit um diese

Wärme abgeführt wird, bestimmt die Nennleistung des Stellwiderstandes. Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stellwiderstand zu schaffen, der bei kleinsten äußeren Abmessungen und einem einfachen mechanischen Aufbau eine hohe Belastbarkeit bei präziser Einstellbarkeit aufweist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Wärmeverteiler an die Basisplatte in der Nähe des Widerstandselementes angelegt ist, um die vom Widerstandselement erzeugte Wärme schnell zu verteilen.

Bei derartigen Stellwiderständen ist die zum Antrieb des Schleifers dienende drehbare Welle im allgemeinen in zwei Lagern geführt, die im Gehäuse des Stellwiderstandes vorgesehen sind. Derartige Läger verhindern jedoch nicht die Axialbewegung der Welle und hierdurch können Beiativbewegungen zwischen Schleifer und Widerstandselement eintreten, wodurch der ohm'sche Widerstand des Stellwiderstähdes verändert wird, wenn ein die Welle betätigendes Werkzeug, z.B. ein Schraubenzieher, angesetzt bzw, abgenommen wird. Um die hierdurch möglichen Toleranzen auszugleichen, sieht die Erfindung Mittel vor, durch weiche die Welle in einer Ricnttmg vorgespannt ist, um jegliches Spiel zu vermeiden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine unbeabsichtigte Bewegung des Söhieifers* der auf dem Widerstands« element und dem Kollektor entlanggleitet, dadurch verhindert,

daß zwischen dem den Schleifer tragenden Körper und der ihn führenden Welle ein Bremsdrehmoment wirkt, das. größer ist als irgendein äußeres Moment, das am Stellwiderstand angreifen könnte. Die Größe dieses möglichen äußeren Drehmomentes hängt von der Anwendung des Stellwiderstandes ab. Wenn der Stellwiderstand z.B. in einem Flugkörper benutzt wird, dann ist ein viel höheres Bremsdrehmoment erforderlich,als wenn er bei einer bodengebundenen Schaltung angewendet wird. Nach der Erfindung ist dieses Drehmoment einstellbar, indem nur die Vorspannmittel für die am Gewinde angreifenden Teile geändert werden. \

Durch die Erfindung Wird demgemäß ein neuartiger und verbesserter Stellwiderstand mit geradliniger Bewegung geschaffen, wobei insbesondere auch die Axialbewegung des Schleifers durch Ausschaltung jeglichen Spiels verbessert wird. Durch Verbesserung der Wärmeabfuhr wird die Belastbarkeit erhöht. ,

Der Stellwiderstand besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse mit einer Widerstandselement und Kollektor tragenden Basisplatte und einer im Gehäuse parallel zu dea Kollektor und Widerstandselement drehbar gelagerten Welle, die einen U-förmig gestalteten Träger für den*Schleifer trägt. Der WÄrmeverteiler ist dabei zweckmäßigerweise an der Basisplatte befestigt und liegt außerhalb, des Gehäuses und steht mit dem Inneren des Gehäuses in guter Wärmeleitverbindung« Vorzugsweise ist dabei der Wärmeverteiler einstückig mit dem Kollektor hergestellt und er trägt außerdem die mittlere Anschlußf ahne.

009883/06ΛΤ

Gemäß einer weiteren Ausgestaltimg der Erfindung wird das Spiel de,r Welle durch ein Epoxydlager vermindert, das an Ort und Stelle um das Endlager der Welle herum ausgebildet wird«

Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung Vorsorge dafür getroffen, daß, sobald der Schleifer an einem Ende anstößt, keine Beschädigung auftritt, indem die mit dem Gewinde der Welle zusammenwirkenden Schenkel aufgespitiLzt werden und damit eine Überlastsicherung bilden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Stellwiderstandes in einer vergrößerten Darstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt eines Stellwiderstandes nach Fig.l, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III gemäß Fig.2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig.2, Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Stellwiderstandes.

In der Zeichnung ist ein Stellwiderstand mit geradliniger Bewegungsrichtung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Er besteht aus*einem Gehäuse 11, das mit einer Ausnehmung 12 ausgestattet ist. Diese Ausnehmung wird durch eine rechteckige Basisplatte IJ aus Keramikmaterial z.B. aus Tonerde oder Steatit verschlossen, die am Gehäuse befestigt und hermetisch gegenüber diesem abgedichtet ist _s um zu verhindern, daß Wasser und andere

00 98 83/06

Fremdkörper in das Gehäuse durch eine Epoxydharzschicht 14 eindringen kann, die mit der Bodenfläche des Gehäuses abschließt. Der Innenrand der Gehäuseausnehmung 12 ist zurückversetzt, um eine Schulter 12a zu bilden, gegen die die Basisplatte Ij5 anliegen kann. Die Breite der durch die Schulter 12a gebildeten Ausnehmung ist etwas größer als die Dicke der Basisplatte, um einen ausreichenden Raum für die Epoxydharzsehicht 14 zu schaffen.

Das Gehäuse besteht aus einem einzigen quaderförmigen gegossenen Bauteil geeigneten Materials, beispielsweise Diallyl Phthalat-Kunstharz. Das Gehäuse wird von zwei Seitenwänden lla, Hb₇ einer oberen Wand lic und zwei Stirnwänden lld und He definiert. In den parallelen Seitenwänden Ha und Hb sind öffnungen 15 vorgesehen, die sich durch das Gehäuse hindurch erstrecken und die Befestigung des Stellwiderstandes 10 erleichtern. Zur Befestigung an einer gedruckten Schaltung sind mehrere Füße Io vom Gehäuse abstehend vorgesehen, die xiPstellwlderstand von der Lagerplatte distanzleren. Auf der inneren Oberfläche 13a der Basisplatte 13 ist ein Widerstandselement 17 abgelagert und zwei leitfähige Kissen l8 (Fig.5) überlappen die Enden des Widerstandselementes und verbinden dieses mit zwei Anschlußklemmen I9, die in geeigneter Weise in der Basisplatte befestigt sind. Ein·: Wärmeverteiler 20 liegt der äußeren Oberfläche 13bder Basisplatte 13 an und dieser verteilt die durch' das Widerstandselement erzeugte Wärme schnell auf einen größeren Teil der Basisplatte, so daß das WIderstfendselement 17 höher belastbar ist. Da das Widerstandselement 17 als schmaler Streifen nur Über einen schmalen Abschnitt der. Basisplatte I3 abgelagert ist, ist das Temperaturdifferential

00988 3/06 41 . '

über der Bodenflache der Basisplatte nicht sehr gleichförmig. Dadurch, da3 ein Wärmeverteiler in direkte Berührung mit dem Boden der Basisplatte gebracht wird, erfolgt eine gleichmäßigere Verteilung der von dem Widerstandselement erzeugten Wärme über den Boden der Basisplatte. Dadurch daß der Wärmeverteiler mit der Basisplatte über ein leitfähiges Epoxydharz vebaacacÜKfc wird, wird die Wärmeübertragung nach dem Verteiler beschleunigt. Vorzugsweise ist der Verteiler 20 einstückig mit einem Kollektor 21 hergestellt,der auf der Innenseite Ij5a der Basisplatte im Abstand parallel zum Widerstandselement angeordnet ist. Ein Verbindungsstreifen 22 , der den Verteiler 20 mit dem Kollektor 21 verbindet, wird von einem länglichen Schlitz 1^c (Fig.5) aufgenommen, der in der Basisplatte angeordnet ist. Dadurch, daß der Wärmeverteiler und der Kollektor aus Metall, z.B. Messing, als integraler Bestandteil ausgebildet sind, wird die Zusammenstellung von Verteiler und Kollektor mit der Basisplatte erleichtert. Je nach der zu verteilenden Leistung kann Länge,Dicke,Breite und Oberflächengestalt des Wärmeverteilers auf einfache Weise geändert und angepaßt werden. Eine Mittelklemme 25 ist mit dem Wärmeverteiler in geeigneter Weise z.B. durch Schweißen verbunden und hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, daß der Wärmeverteiler als Elektrode wirkt und den Kollektor mit der Mittelklemme verbindet, die nach außen vom Gehäuse vorsteht.

Die Einstellung des Stellwiderstandes wird dadurch bewirkt, daß eine Welle 24 mittels eines Werkzeuges gedreht wird, das in einen Schlitz 25 am Kopf 26 der Welle einführbar ist. Die Welle ist vorzugsweise mit einem Gewinde 24a versehen. Die Welle 24 erstreckt

•A 009883/06 41

sich durch eine öffnung 27 in der Stirnwand lld und, wie am besten aus Fig.2 und 5 ersichtlich, besitzt die Welle ein Vorderlager 28, das in einer öffnung27 des Gehäuses angeordnet istyUnd ein weiteres Lager 29 ist' in einer Nut 30 eingesetzt, die mit der Gehäuseausnehmung 12 in Verbindung steht. Die Axialbewegung der Welle 4o nach außen hin wird durch Rückhaltemittel ζvB. einen U-förmig gestalteten Kragen 31 begrenzt, der in einen Abschnitt 32 mit vermindertem Durchmesser in einer Wut 33 in der ■ Nähe des Lagers 2Ö einsteht und gegen die Innenfläche 12b des Gehäuses anliegt. Eine^: Feder> z.B. in Gestalt einer Federscheibe 34, die zwischen dem Kopf 26 der Welle 24 und der ujnfängsschulter 35a einer Ausnehmung 35 in der Stirnwand Hd eingefügt ist, spannt die Welle nach außen hin vor * Rings um eine Mittelnut 2Öa im Lager 2b liegt ein O-Ring 36, der gegen die Innenfläche der öffnung 27 gepreßt wird und dadurch eine hermetische Abdichtung bewirkt. Die Axialbewegung des Endlagers in der Nuti 30 wird dadurch ausgeschaitetV daß ein Epoxydharzlager yj an Ort und Stelle geformt wird* indem ein Körper 3b* aus ungehärtetem Epoxydharz in die Nut rings um das Endlager herum eingefügt wird. Vorzugsweise wird das Endlager 29 geschmiert* bevor der Kunstharz^. körper herumgelegt wird» Nachdem das Epöxydharziager ausgehärtet ist, kann das Endlager 29 leicht durch Drehung der Welle 24 freigemacht werden.

Wie am besten aus den Fig.2 und 5 ersichtlich, wird von der Welle ein Schleifer 39 getragen, der durch Federwirkung gegen einen Träger aus flexiblem dielektrischem Material gedrückt wird, der eine Einbuchtung 41 und zwei Schenkel 42 aufweist.

009883/0641 · -A

Die Enden 42a der Schenkel (Pig.2 und 4) greifen in die obere Begrenzung 12c der Ausnehmung 12 des Gehäuses ein und verhindern eine Drehung des Trägers um die Achse der.Welle. Der Schleifer verbindet elektrisch das Widerstandselement 17 mit der Mittelklemme 2^. Es ist zweckmäßig, daß die geradlinige Bewegung des Schlei-

und am Kollektor fers, der am Widerstandselement/entlanggleitet,χ wird

gesetz wird
stilJJUMSSiJLBn, wenn der Schleifer sich den Enden nähert, um eine Beschädigung des Stellwiderstandes zu vermeiden. Aus diesem Grunde wird, wenn der Träger 40 gegen die Innenwand der Gehäuseausnehmung anstößt, bei fortgesetzter Drehung der Welle ein Spreizen der Schenkel 42 um einen geringen Betrag bewirkt, wodurch eine Kupplungswirkung zwischen dem Schieiferträger 40 und dem Gewindeabschnitt der Welle zustandekommt. Dadurch kommt das Gewinde 24b der Welle 24 von den im Abstand zueinander angeordneten Rippen 43 frei, die an den Innenflächen der Schenkel 42 vorgesehen sind. Die Rippen 4^ sind in einem kleinen Winkel parallel zum Anstieg des Gewindes 24b angestellt, um scharf in die Gewindegänge 24b einzurasten, wodurch ein deutlich erkennbarer Laut der Kupplungswirkung vernehmbar wird.

Vorzugsweise ist die Ausnehmung 41 ohne Gewinde ausgebildet, um ein Abspringen des Trägers40 nach der Basisplatte hin zu verhindern, während die Kupplungswirkung zustandekommt.

Der Schleifer weist zwei sich nach oben erstreckende Arme 44 auf, die einstückig mit einer Brücke 44a hergestellt sind, die der Bodenfläche der Einbuchtung 41 anliegt. Die beiden Arme 44 sind

9883/06Ä1

gegeneinander vorgespannt und drücken die Schenkel des Trägers gegen die Welle. Vorzugsweise sind die Arme 44 in T-förmigen Nuten 45 der-Schenkel 42 des Trägers angeordnet, damit sich der Schleifer 39 geradlinig mit dem Träger bewegen kann und damit die Arme nicht die Wände der Gehäuseausnehmung berühren können, ^ie von den Armen 44 gegen die Schenkel 42 des Trägers 40 ausgeübte Kraft bestimmt das Drehmoment zur Erzeugung der Kupplungswirkung zwischen Träger und Gewindeabschnitt 24a der Welle und auch das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Welle zu drehen. Durch Änderung des Formwinkels zwischen den Armen 44 und der Brücke 44a kann das Drehmoment leicht geändert werden, ohne daß es erforderlich wäre, zusätzliche oder verschiedene Teile vorzusehen.

Wie am besten aus Fig.5 ersichtlich, weist der Schleifer 39 eine allgemein U-förmige Gestalt auf, wobei die Brücke 44a einen der Schenkel bildet, während der andere Schenkel 46 geeignet ausgebildet ist, um einen rechteckigen gesinterten Kohlenstoffkontaktblock 47 aufzunehmen, der zwei Kontaktknöpfe 4b und 49 besitzt, die auf dem Widerstandselement 17 bzw. auf dem Kollektor 21 schleifen und die elektrische Verbindung zwischen diesen herstellen. Die Kontaktknöpfe enden in unterschiedlichen Ebenen, um gewisse Bifferenzen in der Dicke zwischen Kollektor und Widerstandselement auszugleichen. Weil es erwünscht ist, die Oberfläche des Kollektors 21 mit der Inneren Oberfläche 13a der Basisplatte 13 vergleichen zu lassen, kann die Basisplatte mit einer entsprechenden Ausnehmung versehen sein. >

Patentansprüche 009883/0641

Claims

Patentansprüche:

1. Stellwiderstand mit einem Gehäuse und einer am Gehäuse festgelegten Basisplatte, die das streifenförmig ausgebildete Widerstandselememt an der dem Gehäuseinneren zugewandten Seite trägt, wobei ein streifenförmiger Kollektor im Gehäuse derart angeordnet ist, daß ein Schleifer auf dem Widerstandselement und dem Kollektor ablaufen kann,

dadurch gekennzeichnet',* ' °

daß ein Wärmeverteiler (20) an die Baisplatte (13) in der Nähe des Widerstandselementes (17) angelegt ist, um die vom Widerstandselement (17) erzeugte Wärme schnell zu verteilen.

2. Stellwideratand nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeverteiler (20) auf der Oberfläche (13b) der Basisplatte (IJ) festgelegt ist, die der das Widerstandselement (17) tragenden Seite gegenüberliegt.

3. Stellwiderstand nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (IL) drehbar eine parallel zu dem Widerstandselement (17) und dem Kollektor (21) verlautende Welle lagert, durch die derSchleifer (39) bewegbar ist,und daß der Wärmeverteiler (20) einen integralen Bestandteil des Kollektors (21) bildet und eine Mittelanschlußfahne (23) mit dem Verteiler (20) verbunden ist.

009883/064 1

4. Stellwiderstand nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (21) auf der Baisplatte (13) im Abstand zu dem Widerstandselement(17) angeordnet ist und daß ein Streifen (22) den Kollektor (21) mit dem Wärmeverteiler (20) verbindet. . .

5·cStellwiderstand nach Anspruch 4 _t

dadurch g e k e η η ζ e lehnet, daß der Rand der Basisplatte (13) mit einem Schlitz (13c) ausgestattet ist und daß.der Verbindungsstreifen (22) innerhalb des Schlitzes (13e) liegt.

b. Stellwiderstand nach Anspruch 4,

dadurch g e k e η η ζ e ic h net, daß der Schleifer (39) zwei Kontaktknöpfe (4ö,49) aufweist, die auf Widerstandselement (17) bzw. Kollektor (21) ablaufen, und daß die Kontaktknöpfe in unterschiedlichen Ebenen liegen.

7. Stellwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 6,.'-. dadurch gekennzeichnet, daß das Widers tands element (.17) auf der Basisplatte abgelagert ist und daß ein elektrisch isolierender Träger (40) mit zwei gegeneinander vorgespannten Schenkeln (42) die Welle (24) umfaßt, und daß Spannmittel diese Schenkel des Trägers gegen die Welle vorspannen, um ein konstantes Drehmoment auf die Welle . zu erzeugen. .

ö. Stellwiderstand nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel aus zwei Pederarmen (44) bestehen, die 'gegen die Schenkel (42) des Trägers (4o) vorgespannt sind.

9. Stellwiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (24) mit einem Gewindeabschnitt (24b) versehen ist und daß die Schenkel (42) des Trägers (4o) im dieses Gewinde mit Rippen (43) einstehen, die innen an den Schenkeln mit einer der Gewindesteigung entsprechenden Anstellung vorgesehen sind.

10. Stellwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (24) mittels zweier Lager (20,29) drehbar im Gehäuse (11) gelagert ist, daß eine Feder (34) die Welle (24) axial nach außen zur Verhinderung eines Spieles vorspannt, daß Rückhaltemittel (31) die Auswärtsbewegung der Welle begrenzen und daß ein Epoxydlager (37) an Ort und Stelle um eines der Lager angeordnet wird, um die Einwärtsbewegung der Welle (24) zu begrenzen.

11. Stellwiderstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (ll) mit einer Nut (30) versehen ist, die eines der Lager (29) aufnimmt,und daß das Epoxydlager (37) in dieser Nut rings um das Lager herum angeordnet ist.

009883/0641