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Zahnradantrieb für einen Drenwiderstand oder ein Drehpotentiometer
Die Erfindung bezieht sich auf Regelwiderstände oder -kondensatoren und betrifft
insbesondere Dre@@iderstände oder -petentiometer, bei denen Einrichtungen vorgesenen
sind, mit denen eine Beschädigung der Innenteile verhindert wird, wenn das Betätigungselement
zu weit gedreht wird.
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Regelwiderstände oder -potentiometer der Art, auf die sich die vorliegende
Erfindung bezieht, sind allgemein bekannt und liegen schon seit langer Zeit in verschiedenen
Ausführungsformen von. Den meisten Arten dieser @iderstände oder -potenti@meter
ist ein Problem gemeinsam, nämlich die Notwendigkeit, einen mechanismus vorzusehen,
der eine übermäßige Drehbewegang @@s @etätigungselements zuläßt, ohne dam die von
diesem Element bewegten Innenteile dadurch beschädigt werden. Es sind bereits
zahlreiche
Anordnungen und Konstruktionen vorgeschlagen worden, die unterschiedlichen Erfol,
hatten. Allgemein gesamt haben diejenigen Vorschläge, die im wesentlichen mit einem
zwangläufigen oder formschlüssigen Eingriff zwischen den sich bewegenden Teilen
arbeiten, den nachteil, da@ bei längerer Benutzung eine übermäßige Abnutzung auftritt.
@iejenigen Einrichtungen, bei denen die übermäßige Abnutzung verringert wurde, naben
den Nachteil, daß die @irkungsweise nicht zwangläufig ist und daner zu ungenauigkeiten
und verringerter Präzision führt.
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Im @inblick auf diese @achteile und Schwierigkeiten bei den bekannten
Ausführungen schlägt die @rfindung eine Konstruktion und Anordnung der @eile vor,
bei der ein zwang@äufiger oder formschlüssiger @ahnradantrieb benutzt werden kann,
während gleichzeitig die Kompo@enten des Antriebs eine @onstruktion aufweisen, die
eine @esenädi@ung vernindern kann, wenn das Setätigun selement zu weit in einer
@@chtung gedrent wird, in der die Antriebsteile d@er ihre norma@e @ewe@@@@sgrenze
@inaus bewegt würden.
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@iel der Erfindung ist @@, eine @onstruktion @@@ Anordnung zu schaffen,
bei der eine geringstmögliche Anzahl von @eilen benötigt wird, die ihrerseits einfach
auf ebaut sind und betrieben werden, und die über eine @ange @enutzungsdauer wirksam
arbeiten.
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weiternin sol@ durch die vorliegende Erfindung eine @onstruktion geschaffen
werden, durch die bestimmte Kompo@enten vereinfacht werden, die sowohl in der @erstellung
wie auch im zusammenbau wirtschaftlich ist, und die @anz allgemein zu einer Einrichtung
mit hoher @ualität, @eistung and Präzision f@hrt.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden zeichnung beispielsweise dargestellt
und wird im folgenden im einzelnen erläutert.
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Fig. 1 ist teilweise im Schnitt und teilweise in auseinandergezogener
Darstellung eine perspektivische Ansicht eines Regelwiderstands oder - potentiometers
gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Teil der zusammengebauten Einrichtung
nach Fig. 1 und zeigt eine Einzelneit der Ausbildung und der @irkungsweise.
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Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, die die Teile zu
einem etwas späteren @eitpunkt erkennen läßt.
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Nach Fig. 1 weist der Regelwiderstand oder das Regelpotentiometer
ein Gehäuse 10 auf, das aus einem Boden 11, zwei Seitenwänden 1@ und zwei weiteren
Seitenwänden 13 besteht, die einen innenliegenden @ohlraum 14 festlegen, der durch
einen Deckel 15 verschlossen werden kann. Der Deckel 15 weist ein oberes, ebenes
Teil 16 auf, dessen Aussenabmessungen den Aus@enabmessungen des Gehäuses 10 entsprechen.
Der Deckel ist weiternin mit einem Einsatzteil 1, versehen, dessen Abmessungen so
gewählt sind, da@ der Einsatz in den durch die Wände 1@ und 13 gebildeten Rohlraum
hineinpaßt.
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Der Einsatzteil 1. ist in der mitte ausgenommen, so daß er eine @solierplatte
18, die vorzugsweise aus Keramik besteht,
aufnehmen kann, die ihrerseits.
eine Widerstandsb'ahn 19 und eine Kollektorbahn 20 aufnimmt, die an derjenigen Oberfläche
der Platte 18 freiliegen, die dem Inneren des liohlraums 14 zugekehrt ist, wenn
der Deckel 15 auf das Gehäuse 10 aufgesetzt ist. Durch den Deckel 15 und die Platte
18 fassen elektrische Kontakte 21 hindurch, die mit der Widerstandsbahn 19 und der
Kollektorbahn 20 in Verbindung stehen, so daß diese eile außen mit irgendeiner elektrischen
Schaltung verbunden werden können, bei der die fertige zinrichtung eingesetzt werden
soll.
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Das Gehäuse 10 und der Deckel 15 sind vorzugsweise aus Kunststoff
geformt, der geeignete physikalische und elektrische Eigenschaften aufweist, während
die latte 18 vorzugsweise aus Keramikmaterial besteht und normalerweise mittels
eines geeignetzen Klebstoffs in den Deckel eingeklebt ist.
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Eine Wand 13 des Gehäuses 10 ist mit einer geeigneten Öffnung oder
Bohrung 22 versehen, durch die das eine Ende 23 einer Welle 24 hindurchfassen kann,
die mit einer Schnecke 25 vers-ehen ist. Die Welle 24 weist einen vergrößerten Kragen
26 auf, der im Abstand vom geschlitzten munde 23 der Welle liegt, wobei über das
Ende 23 ein O-Ring 27 geschoben ist, der am Kragen 26 anliegen kann. Wenn der O-Ring
27 auf das Ende 23 der Welle aufgeschoben ist und am Kragen 26 anliegt, wird das
Ende 23 der ;;elle von innen her in die Bohrung 22 eingesetzt und soweit vorgeschoben,
daß das andere Ende 28 der .'elle 24 in eine etwa halbkreisförmige Ausnehmung 29
zu liegen Kommt, die im Hohlraum 14 des Gehäuses 10 vorgesehen ist. Der eil der
Wandung 11 des ehäuses 10 in der Nähe des Bereichs, in dem die Welle 24 liegt, ist
so geformt, das er sich der Sestalt der Welle 24 mit dem Kragen 26 und der Schnecke
25 anpaßt.
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Da der Hohlraum 14 hermetisch abgeschlossen sein mit sind Einrichtungen
vorgesehen, mit denen die Welle 24 in eine Richtung gedrückt wird, in der der O-Ring
unter Druck zwischen dem Kragen 26 und der Wand 13 des Gehäuses gehalten wird. Diese
Einrichtung wird durch einen nachgiebigen Block 30 aus einem geeigneten Material
(z.B. Hartgummi) dargestellt, der in eine Ausnehmung 31 hineinpaßt, die im Boden
11 des Gehäuses 10 ausgebildet ist. Die Abmessungen des Blocks in Richtung parallel
zur Achse der zelle 24 sind so gewählt, daß der O-Ring zusammengepreßt wird und
die Bohrung 22 abdichtet. Der Block 30 besitzt eine solche Höhe, daß der Einsatzteil
17 des Deckels den Block in der Ausnehmung festhält, wenn der Deckel 15 auf das
Gehäuse aufgesetzt wird Der Boden 11 des Gehäuses 10 ist weiterhin mit einer zentral
angeordneten, U-förmigen Ausnehmung versehen, uie nach der Seite hin offen ist,
an der die welle 24 liegt. Die U-förmige Ausnehmung 35 weist in der Mitte einen
nach oben ragenden, zylindrischen Zapfen a6 auf, Der boden 3Y der U-förmigen Ausnehmung
))L ist mit einer Nute oder einem Schlitz )ö versehen, der sich auf einem Kreisbogen
von weniger als 360° erstreckt, wobei die beiden Enden des Schlitzes 38 an einer
Stelle im Abs stand voneinander liegen, die gegenüber der Welle 24 liegt.
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Die Einrichtung weist weiterhin ein ahnrad 40 auf, das einen solchen
Durchmesser besitzt-, daß es in die Ausnehmung 35 hineinpaßte Das Zahnrad besitzt
eine zentrale, zylindrische Ausnehmung 41, die über den Zapfen 36 fassen kann und
dadurch das Zahnrad innerhalb der Ausnehmung 35 drehbar lagert. Der Zapfen Db ist
derart angeordnet, daiJ die Zähne 42 des Zahnrades 40 sicher lii Eingriff mit den
Zähnen der Schnecke 25 der welle 24 kommen, wenn die Welle 24 und das Zahnrad 40
eingebaut sind0 Die
Welle 24 mit dem Kragen 26 und der Schnecke
25 ist normalerweise aus Metall hergestellt, während das Zahnrad 40 normalerweise
aus einer Kunststoffverbindung besteht. Diese Kunststoffverbindung führt zu einer
gewissen Nachgiebigkeit des Zahnrad des, so daß ein recht enger Eingriff zwischen
dem Zahnrad 40 und der Schnecke 27 vorgesehen werden kann, der das Spiel zwischen
den beiden Zahnrädern auf ein Minimum verkleinert.
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Die untere Fläche des Zahnrade,s 40 ist mit einem nach unten ragenden
Zapfen 43 versehen er in den Schlitz jb einfaßt und somit einen Anschlag daistellt,
der die Drehbewegung des Zahnrades 40 um den Zapfen ad herum begrenzt, und zwar
auf cien Bereich des Kreisbogens, der durch den Schlitz 38 festgelegt ist. Die Anlage
des Zapfens 43 an einem der beiden Enden 38a oder 38b des Schlitzes 38 beendet die
Drehbewegung des Zahnrades 40 unabhängig davon, ob die Schnecke 25, die auf der
zelle 24 sitzt, weitergedreht wird. Da die Jelle 24 oeispielsweise mittels eines
in den Schlitz 34 einfassenden Schraubenziehers Kontinuierlich gedreht werden kann,
und da es bei der zusammengebauten Einrichtung unmöglich ist, durch Augenschein
die relativen Stellungen der beweglichen Teile festzustellen, müssen Einrichtungen
vorgesehen werden, die sicherstellen, daß die fortgesetzte Drehung der Schnecke
25 nicht zu einer Beschädigung des Zahnrades 40 führt . Dies wiru dadurch erreicht,
daß das Zahnrad 40 mit einem unterbrochenen Umfang bei 44 ver-, sehen ist, und daß
radial innerhalb des verzahnten Umfangs längs eines Bogens, der im ganzen mit 45
bezeichnet ist, Material entfernt ist. Dadurch wird das Zahnrad 40 mit zwei außen
verzahnten, bogenförmigen Schenkeln 46 und 47 versehen, d;ie, da sie an ihren Enden
in radialer Richtung nicht abgestützt
sind, in sich nachgiebig und
biegsam sind als Folge der Sigenschaften des Materials, aus dem das Zahnrad hergestellt
ist.
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Die Dicke der Schenkel 46 und 47 ist so bemessen, daß die Zähne 42
des Zahnrades 40 normalerweise dauernd in sicherem Eingriff mit der Schnecke 25
stehen, so daß im Bewegungsbereich des Zahnrades das Zahnrad 40 formschlüssig durch
eine Drehung der Welle 24 weiterbewegt wird.
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Wenn jedoch der Zapfen 41 an dem einen oder anderen Ende des Schlitzes
38 zur Anlage kommt und dadurch die Bewegung des Zahnrades 40 um den Zapfen 96 herum
anhält, ergeben sich die Bedingungen, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind.
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II1 Fig. 2 ist zu erkennen, daß tier Zapfen 41 am sunde 38a des Schlitzes
38 anliegt, und daß das Zahnrad 40 sich dementsprechend in einer Endlage befindet
und eine weitere Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn (in Fig. 2 gesehen) nicht
mehr möglich ist. Es ist j jedoch möglich, die Drehbewegung der Welle 24 und der
Schnecke 25 fortzusetzen. Wenn hierdurch auch versucht wird, das i;ahnrad 40 weiter
zu drehen, so bilden doch die biegsamen Schenkel 46 und 47 gemä der Erfindung einen
geeigneten Schutz vor einer Beschädigung.
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Aus den Fig. 2 und 3 ist zu erkennen, daß eine fortgesetzte Drehung
der zelle 24 in Richtung des Pfeiles 50 dazu führt, daß - da sich das Zahnrad nicht
weiterdrehen kann - der biegsame Schenkel 47 radial nach innen gebogen wird, so
daD die Zähne 42 des Schenkels 47 auf der Zahnflanke der Schnecke 25 nach oben wandern,
wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Eine fortgesetzte Drehung der felle 24 bringt
die Oberkante der
Zähne der Schnecke 25 auf die Oberkante der Zähne
42 des Schenkels 47, so daß bei einer weiteren Drehbewegung der Schenkel 47 wieder
radial nach außen federn kann, wobei seine Zähne 42 auf den Zahnflanken der Schnecke
wieder nach unten wandern, bis sie wieder im Zahngrund liegen, wie es Fig. 2 zeigt.
Bei einer fortgesetzten Drehung der Welle 24 in der gleichen Richtung, wie sie durch
den Pfeil 50 angedeutet ist, wiederholt sich die erläuterte Bewegung des biegsamen
Schenkels 47 des Zahnrades 40. Eine Drehung der Welle 24 in der umgekehrten Drehrichtung
bewirkt unmittelbar eine Drehung des Zahnrades 40 im Uhrzeigersinn (in den Fig.
2 und 3 gesehen), wobei der Zapfen 41 sich vom Ende 38a des Schlitzes 38 wegbewegt.
Wenn die Drehung in der anderen Drehrichtung lange genug fortgesetzt wird, wird
der Zapfen 41 am nde 38b des Schlitzes 38 zur Anlage kommen, wobei dann der Schenkel
46 des Zahnrades 40 relativ zur Schnecke 25 dieselbe Ratschenwirkung ausführen wird,
wie sie oben beim Schenkel 47 erläutert wurde.
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In Fig. 1 ist zu erkennen, dad die Oberfläche des Zahnrades 40 mit
einem zentralen, erhöhten Teil versehen ist, das eine halbzylindrische '2andung
51 aufweist, die in-zwei radialnach innen weisenden wandungen oder Schultern 52
endet. Weiterhin ist ein federndes, metallisches Kontaktglied 55 vorgesehen, das
eine im wesentlichen halbkreisförmige Kante 5* sowie zwei einander gegenADerliegende,
gezahnte Vorsprünge 55 aufweist.
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Ein Teil des Kontaktelements 53 ragt an einem federnden Arm 56 nach
oben und endet in einer Kontaktfläche 57, die mechanisch und elektrisch in Berührung
mit der Kollektorbahn 20 an der Platte 18 kommen kann. 'leiterhin weist das Element
53 noch einen zweiten nach oben gekrümmten, federnden Arm 58 auf, der in einer Kontaktfläche
59 endet, die mechanisch und elektrisch in Anlage an die Wiaerstandsbahn 19 an der
Platte 18 kommen kann, wenn der Deckel auf das Gehäuse aufgesetzt ist.
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Das Kontaktelement 53 wird dadurch am Zahnrad 40 befestigt, daß die
halbkreisförmige Kante 54 in Anlage an die halbzylindrische Wandung 51 des Vorsprungs
gebracht wird, und daß dann die beiden Vorsprünge 55 nach unten gedrückt werden,
so daß sie an den radial nach innen weisenden Wandungen 52, die an der zylindrischen
Wand 51 enden, hinabgleiten und in diese eingreifen. Die Abmessungen der Wand 51
und der Kante 54 sowie die relativen Stellungen der Wände 52 und der Vorsprünge
55 sind derart gewählt, daß der Eingriff zwischen dem Zahnrad 40 und dem Kontaktglied
53 zu einem festen Sitz führt, bei dem das Kontaktelement mit Kraft über Vorsprung
geschoben werden muß, und bei dem das Element in seiner Lage sicher festgehalten
wird.
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Es ist klar, daß eine direkte Beziehung zwischen der winkelerstreckung
der 'iiiderstandsbahn 19, dem Schlitz 38 und dem Bogen besteht, der von dem verzahnten
Umfang des Zahnrades 40 festgelegt ist-.
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Sobald das Kontaktglied 53 auf dem Zahnrad 40 befestigt ist, das Zahnrad
40 auf den Zapfen und die Well 24 in ihre Lage gebracht sind; wobei mittels des
Blockes 30 die zelle in dichtende Anlage an den O-lting gebracht wurde, wird der
Deckel 15 auf das Gehäuse 10 aufgesetzt und durch ein geeignetes Klebmittel in seiner
Lage festgehalten. Dadurch wird der Regelwiderstand oder das Regelpotentiometer
hermetisch abgedichtet.
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Die Sinfachheit der Konstruktion, des Zusammenbaus und der Betätigung
der Vorrichtung fünren zu einem wirtschaftlichen und günstigen Herstellungsprozeß
und stellen eine präzise Arbeitsweise
und verminderte Abnutzung
bei längerem Gebrauch sicher. Die nachgiebige Verbindung zwischen dem Zahnrad 40
und der Schnecke 25 schaltet praktisch jegliches Spiel aus und führt weiterhin zu
einem formschlüssigen Antrieb des drehbaren Kontaktelements 53, wenn cis Zahnrad
40 zwischen den Bewegungsgrenzen hin- und hergedreht wird.
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Es ist klar, daß die in der Zeichnung dargestellte und im Vorstehenden
beschriebene Einrichtung nur eine vorzugsweise Ausführungsform darstellt, und dalJ
zahlreiche Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß dadurch
der Umfang der Erfindung verlassen wird.