DE1932117A1 - Ausbildung an Spannungsteilern - Google Patents

Description

Markite Corporation
.155 Waverly Place
New York, U.Y₀ 10014

D-β FBANKFDBT A. M., 24· 6 »69

T>L>n» (0611) 63 20 23 10489/lIl/

Ausbildung an Spannungsteilern

Die Erfindung bezieht sich auf die konstruktive Ausbildung sogenannter Spannungsteiler bzw_e Potentiometer O₀ dgl_o elektrischer Geräte, die aus mindestens einem Widerstand mit einstellbarem Stromabgriffelement bestehen.»

Viele elektrische Einrichtungen, wie Computer, Favigationshilfsmittel, Radareinrichtungen Oo dgl. erfordern die Übertragung der Einstellung von entweder drehbaren oder linear beweglichen Wellen« In herkömmlicher Weise wird dies erreicht durch die Benutzung mindestens eines Potentiometers und häufiger auch einer Vielzahl von individueller zusammengekoppelter Potentiometer, die gelichzeitig durch eine gemeinsame Steuerwelle eingestellt werden·

Bekannte Einrichtungen, wie Potentiometer O₀ dgl. verlangen im allgemeinen die Benutzung von Gehäusen und wo mehrere Potentiometer zusammengeschaltet werden, sind Kupplungselemente erforderlich, wie Spannbolzen, Klemmringe, radial ver-

909681/1 126

laufende Befestiger ο_β dglo Die Kupplungselemente der bekannten Einrichtungen, die zusätzliches Material und Kosten erfordern, führen auch zu einer Begrenzung der Grosse und Anordnung des Widerstandsblockes· Da die bekannten Einrichtungen Kupplungselemente erfordern, ist auch zu beachten, dass die Kompensation von Fehlern in der Endleistung sehr schwierig war. Typisch sind Rundlauffehler in durch Drehen einstellbaren Vorrichtungen und die Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Abhängigkeit zwischen dem Kontaktarm und dem Widerstand bei " linear einstellbaren Vorrichtungen Zur Kompensation dabei auftretender Fehler und die Erreichung einer grösseren Genauigkeit für den Abgriff der Endleistung wurde deshalb vorgeschlagen, Gewindeanordnungen zur Anwendung zu bringen, was jedoch aufwendig ist und trotzdem in vielen Fällen nicht zu einer zufriedenstellenden Genauigkeit führte·

Hier Abhilfe zu schaffen ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit einer Ausbildung an Geräten der genannten ) Art gelöst ist_ä welche gekennzeichnet ist durchs

a. mindestens einen Isolationsträger mit gegenüberliegenden Flächen und einem elektrisch leitfähigen Teil, das auf einer dieser Flächen angeordnet ist; b„ ein Abgriffelement, das mit dem leitfähigen Teil in Kontakt steht;

c. eine Welle für die Änderung der Einstellung des Abgriffelementes relativ zum leitfähigen Element und

-3~ 90 988 1/1 1 2 β

d» Abschlusselemente, die gegenüber jeder Trägerflächenseite angeordnet sind.

Ein Vorteil der Wellenanordnung nach dieser Lösung, wie sie in Verbindung mit der Dreheinrichtung besteht, leigt darin, dass der Widerstandsblockdurchmesser wesentlich grosser sein kann, als der Aussendurchmesser des Trägers» Die Wellenanordnung nach der Erfindung verwirklicht diesen Vorteil sowohl bei Einzelpotentiometer- als auch Mehrfachpotentiometeranordnungeno Es sei auch erwähnt, dass der Widerstandsblock am oder nahe der Pereferie des Trägers liegen kann, und dass es möglich ist, den Widerstandsblock und damit den Kontaktarm am Innendurchmesser des Trägers anzuordnen_e Die Ausbildung nach der Erfindung erfordert weder die Verwendung.herkömmlicner Gehäuse, noch erfordert sie die Benutzung von herkömmlichen äusseren Klemmringen, wenn die Potentiometereinrichtung eine Mehrfachpotentiometereinrichtung ist· Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine nachträgliche Einstellung nach dem Zusammenbau des Spannungsteilers und damit eine Kompensation von Endleistungsf ehlern jnäglich ist_e

Weitere Einzelheiten werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläuterte

In dieser Darstellung zeigt

Fig« 1 die Endansicht einer Ausführungsform eines Mehrfachpotentiometers nach der Erfindung;

-4-· 909 8-81/1121

Figo 2 einen Längsschnitt durch das Potentiometer längs linie H-II gem. Fig» I; .

Figo 3 die Draufsicht auf ein typisches Element, wie es entweder in einem Einfach- oder Mehrfachpotentiometer benutzt wird;

Figo 4 eine Ansicht der Gegenseite des Elementes genu Fig· 3;

Fig. 5 teilweise in Schnitt und Ansieht eine andere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Ansicht der Ausführungsform gem. Figo 5 in Pfeilrichtung 6>

Fig. 7 teilweise in Schnitt und Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines Linearpotentiometers;

Figo 8 einen Querschnitt durch die Ausführungsform genu Fig« und ,

Fig. 9 schematisch die Anordnung der Widerstandselemente für ein Drehpotentiometero

Ausgehend zunächst von Figo 9 ist dort ein kreisförmiger (Träger 150 gezeigt, auf dessen einer Seite ein leitfähiger Plastikwiderstand 152 angeordnet ist« Diese Figur verdeutlicht, dass das Widerstandselement 152 sich vom Innendurchmesser zum Aussendurchmesser des Trägers erstrecken kann, bzw_o jeden Bereich des Trägers besetzen kann, je nach der gewünschten Charakteristik des Gerätes* Ferner kann das Widerstandselement auf der inneren Umfangsflache des Trägere angeordnet sein_e Wo das Widerstandselement mit der äusseren ümfangsfläclie des Trägers fluchtet, kann die Kompensation von Fehlern nach dem Zusammenbau entweder durch Zufügen oder Entfernen von Mateiral

909881/1121 ~⁵~

erfolgen· Abgesehen von der Art und Weise der Regulierung von Endleistungsfehlern kann der Kreisförmige Träger 150» was aber noch näher beschrieben wird, ohne die Benutzung herkömmlicher Gehäuse getragen werden, oder durch andere Elemente, wie sie bisher benutzt worden sind«

In Figo 3 ist ein typisches Element 10 dargestellt, das einen Isoiationsträger 12 aufweist, auf dem ein leitfähiger Plastikwiderstand 14 mit Anschlüssen 16 angeordnet ist· Der Widerstand 14 erstreckt sich radial vom Umfang des Elementes nach innen. Wie noch nachfolgend erläutert wird, ist diese Konstruktion im Gegensatz zur üblichen Praxis ermöglicht durch die Wellenanordnung nach der vorliegenden Erfindung, die jedoch nicht auf diese spezielle Widerstandsanordnung beschränkt ist. Die andere Seite des Isolationsträgers 12 kann einen oder mehrere Widerstände 18 aufweisen, die sich wiederum radial von aussen nach innen erstrecken«» Die Verbindung zwischen dem Widerstand 14 und dem Widerstand 18 wird durch Brücken 19 hergestellt , wobei die leitenden Stege 21 den Wideretand H und den Widerstand 18 verbinden· Ua ein Mehrfachpotentiometer 28 nach der Erfindung auszubilden, wird eine Vielzahl von Elementen 10 gem. Fig· 2 hintereinander angeordnet, wobei Isolationsringe 20 zwischen den Elementen 10 angeordnet sind«

Sin Büratenblock 30 umfasst eine Nabe 31» eine Feststellschraube 32, eine Isolationsbüchse 33 und ein metallisches Kragenstück 34· Sin Bürstenarm 35 trägt eine Bürste 36· Der

909881/1121

Bürstenarm ist mit dem metallischen Kragenstück 34 und damit auch mit einem Gleitring 37 verbunden. Ein haarschaftartiger Kontaktarm 37' berührt den Gleitring 37· Auf diese Weise besteht eine elektrische Verbindung vom Widerstand 14 zum haarschaf tart igen Kontaktarm 37% zu einem Metallzapfen 38 und zu einem Anschluss 41 ο Das Potentiometer 28 wird durch ein oder mehrere Blockanordnungen 30 auf einer Welle 40 zusammengestellt, wobei ein Element koaxial auf der Welle 40 angeordnet wird,

woraufhin ein Distanzstück 20 aufgesetzt wird uswo, bis die gewünschte Anzahl von Elementen 10 auf der Welle 40 angeordnet ist. Danach wird ein Endteil 42, eine Feder 43, ein Lager 44, eine Unterlegscheibe 45 und ein Sicherungsring 46 auf der Welle 40 montiert. Auf der anderen Seite des Potentiometers 28 werden ein Distanzring 20% ein Abschluss 42' und ein Lager 44» ergänzt und in ihrer Lage durch eine Unterlegscheibe 45' und einen Klemmring 46^f gehalten· Bei dieser Anordnung, ist kein Gehäuse wie bei herkömmlichen Potentiometern erforderlich, und die ganze Anordnung wird durch den Druck der Feder 43 Zusammengehalten, die gegen das Lager 44 wirkt, das den Druck auf die Unterlegscheibe 45 und den Klemmring 46 überträgt, d.h., die Feder 43 nimmt ein axiales Spiel auf* Nach Zusammenstellung dreht der Monteur jedes Element vor und zurück, bis feststeht, dass das Element 10 die richtige Stellung zur Bürste 36 hat· Nach diesem Arbeitsgang kann die ganze Anordnung mit einem Epoxy-Zement 60 beschichtet werden, was mit einer kleinen Bürste durchgeführt werden kann·

Daraufhin wird die Welle 40 gedreht und eine Eingangsspannung

9098*81/1121 ~^Ί~

wird an die feststehenden Anschlüsse 16 des Widerstandes 14 und dem Abgriff zwischen einem der Anschlüsse 16 und dem Kontaktarmende 41 gelegt und mit verschiedenen Winkelstellungen der Welle 40 mit einem Standardpotentiometer verglichene Falls die Spannungszeige ausserhalb einer vorbestimmten Toleranz liegt, wird ein geeignetes Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer oder ein Messer D (siehe Pig« 3) benutzt, um einen Teil des Widerstandes 18 oder einen Teil des Widerstandes 14 zu entfernen, bis die gewünschte Charakteristik erreicht ist«. Es ist auch möglich, eine entsprechende Einstellung durch Zufügung gleichen Materials längs der äusseren Kante des Widerstandes 14 zu erreichen. Es ist zu bemerken, dass die Anordnung des Widerstandes 14 am äusseren Umfang des Elementes 10 dies praktikabel machte Nach dem Einstellen können die löcher, die beispielsweise durch einen Bohrer D erzeugt worden sind, mit einem Versiegelungsmittel, wie Epoxyharz, Silikongummi oder anderen Materialien ausgefüllt werden»

Pur Anwendungen, insbesondere mit kleinen Einstellkräften, kann die Feder 43 entfernt werden, nachdem die Zusammenstellung und Einstellung vervollständigt worden ist· Dies kann erfolgen durch Entfernung des Lagers 44 und der Feder 43 und durch Ersatz der Feder 43 mit einer in der Grosse entsprechend bemessenen Büchse_e Falls beabsichtigt ist, dass die Feder ersetzT wird, können die entsprechenden Stellungen des Lagers 44 und der Bürste gern© der Fig, 2 untereinander ausgetauscht werden«. Es kann ebenso wünschenswert sein, dass die Feder zeitweilig ausserhalb angeordnet ist, und zwar aus Montagegründen

9 0 9 8 8 1 / 1 1 2 S ' ~⁸"

«» 8 —

wodurch das Teil 42 genauso ausgebildet sein könnte wie das Teil 42'. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Fe"der 43 zwischen den Endflächen des Teiles 42 und einer vergrösserten Unterlegscheibe anstelle der Unterlegscheibe 45 verspannt wird_e Bei Anwendungsfällen, in denen eine Badeinstellung des Elementes 10 nicht erforderlich ist, braucht sich der Widerstand nicht bis zum Aussenumfang zu erstrecken»

Während die bisherige Beschreibung bezogen ist auf einen Mehrfachpotentiometer, bezieht sich die nachfolgende auf die Figo 5 und 6, in denen ein Einfachpotentiometer 100 dargestellt ist· Elemente, die eine entsprechende Funktion wie die Feder übernehmen, werden ebenfalls beschrieben werden_o Wie insbesondere in Fig. 5 gezeigt, umfasst das Potentiometer 100 eine drehbare Y/elle 102, auf der lager 104 und 106 in axialer Distanz voneinander angeordnet sind« Eine Bürstenanordnung 112 umfasst

einen Kontaktarm 114 und eine Bürste 116, wobei die ganze Bür« stenanordnung auf der Welle 102 zwischen den Lagern 104 und 106 angeordnet ist« Wie in der vorgeschriebenen Ausführungsform, überbrückt die Bürste 116 einen Widerstand 118, der in einen Träger 120 in herkömmlicher Weise eingeformt ist* Ein weiterer Widerstand kann auf dem Träger 120 angeordnet sein, wie das zur ersten Ausführungsform beschrieben wurde_e Auf eine weitergehende Erläuterung der Bürstenanordnung 112 und des Elementes, das den Widerstand 118 und den Träger 120 umfasst, ist verzichtet, da diese Elemente im wesentlichen die gleichen sind wie beim Element 10 in der vorbeschriebenen AusfÜhrungsform· Halteringe 122 und 124, die in entsprechenden Nuten der Welle 102

-9~ • 909881/1 12S

sitzen, hindern die axiale Bewegung der Bürstenanordnung 112*

Der Träger 120 wird in der gewünschten Axiale- und Winkelstellung durch ein Endteil 126 gehalten, das auf dem Lager 104 und einer Büchse 128 sitzte Die rechte liegende Fläche des Teiles 126 liegt gegen die links liegende Flache des Trägers 120 an, während die links liegende Fläche der Büchse 128 gegen die rechts liegende Fläche des Trägers 120 anliegt* Entsprechend herkömmlicher Anschlüsse 130 können in der Büchse 128 vorgesehen sein und in geeigneter Weise mit dem Widerstandsblock 118 in Verbindung stehen.

Die rechter Hand liegende Fläche der Büchse 128 bildet das Widerlager für ein zweites Endteil 132, das mit einem Innengewinde 134 für die Aufnahme eines einschraubbaran Spannstückes 136 geeignet ist» Das Schraubstück 136 weist eine Innenbohrung 138 auf_? in die das Lager 106 hineinpasst_a Eine vorgespannte Feder 140 ist zwischen dem Schraubstüek 136 und dem Lager 106 angeordnet. Mach Zusammenstellung kann ein geeignetes Yersieglungsmittel, wie Epoxyharz, benutzt werden, um die gegenüberliegenden Querflächen des Endteiles 126, des Trägers 120, der Büchse 128 und des Endteiles 132 su verbinden»

Nachdem die Einzelteile der zweäen Ausführungsfora erstmals zusammengestellt worden sind, wird die richtige Zuordnung der Bürste In dar gleichen Weise eingestellt wie dies sur ersten -Ausführungaform beschrieben wurde« Der Widerstand 121 kann eingestallt werden entweder durch Zufüisgung oder Wegnahme von

909881/112S

Material· Um die einzelnen Komponenten in ihrer richtigen Stellung zu halten, wird das Schraubstück 136 nach aussen gedreht» dohe, bei einem rechtsgängigen Gewinde im Gegenuhrzeigersinne Wie aus Fig· 5 der Zeichnung zu entnehmen, kann die Schraube 136 nach rechts verstellt werden» Eine Drehung der Schraube führt deshalb zu einer axialen Verschiebung des Endteiles 132 nach links· Diese axiale nach links gerichtete Verschiebung führt zu einer Druckkraft, die sich auf den Träger 120 auswirkt, der zwischen den gegenüberliegenden Flä- * chen des Endteiles 126 und der Büchse 128 liegt«,

In den Fig_e 7 und 8 ist ein geradlinig verstellbarer Potentiometer 200 dargestellt, der ein langgestrecktes Isolationsgehäus$£02 aufweist und eine Isolationsabdeokung 204e Ein Bürstenblock 206, der gradlinig veränderlich in der herkömmlichen Weise durch einen Betätigungsschaft 208 verschieblich ist trägt einen Kontaktarm 210, der mit einem langgestreckten Widerstandselement 212 in Kontakt steht, das auf der Unterseite des Abdeckelementes 204 angeordnet ist« Der Deckel 204 " ist mit Schrauben 214 am Gehäuse 202 gehalten· Entsprechende Anschlüsse und andere bekannte konventionelle Einzelheiten, wie sie im Potentiometerbau bekannt sind, sind nicht dargestellt und beschrieben·

Es ist besondere darauf hinzuweisen, dass die Schrauben 214 ausserhalb der Endbereiche des Widerstandaelementes 212 angeordnet sind, das wie aus Fig· 8 erkennbar, im wesentlichen mit mindestens einem der äueseren Wände des Gehäuses 202 und des

9 0 9 8 8 1 / 1 1 2 S

Deckels 204 abschliesst«. In Übereinstimmung mit den Anordnungen der ersten beiden Ausführungsformen kann die Kompensation irgendwelcher Endleistungsfehler auch nach der Zusammenstellung vorgenommen werden_e Demgemäss ist im weitesten Sinne zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung sowohl an drehals auch an geradlinig bewegbaren Potentiometern vorsieht ein bis nach aussen reichendes Widerstandselement, um eine nachträgliche Einstellung in der Endleistung zu ermöglichen_e

Sowonl bei der ersten und zweiten Ausführungsform ist ein herkömmliches Potentiometergehäuse nicht erforderliche Sowohl die Feder 43 der ersten Ausführungsform als auch die Schraube 36 bei der zweiten Ausführungsform dienen zur Spannung der Welle» Demgemäss wird bei der Dreheinrichtung der kreisförmige Träger eingeklemmt, wie wenn er sich in einem Schraubstock befände,, Auf Grund dieser Anordnung ist es möglich, einen Teil des leitfähigen Kunststoffes seitlich freizustellen und dadurch eine lacheinstellung der Ausgangsleistung in der beschriebenen Weise nach Zusammenstellung der ganzen Einrichtung zu ermöglichen, wie dies auch bei dem geradlinig-einstellbaren Potentiometer möglich ist_e

909881/1 12S

Claims (1)

1. P at entan Sprüche.

   l.J.Ausbildung an Spannungsteilern, Potentiometern, o_o dgl., bestehend aus mindestens einem Widerstandselement mit einstellbarem Stromabgriffelement, gekennzeichnet durch: a«, mindestens einen Isolationsträger mit gegenüberliegenden Flächen und einem elektrisch leitfähigen Teil, das auf einer dieser Flächen angeordnet ist; b. ein Abgriffelement, das mit dem leitfähigen Teil in fc Kontakt stent;

   Co eine Welle für die Änderung der Einstellung des Abgriff -

   elementes relativ zum leitfähigen Element; d. Abschlusselemente, die gegenüber jeder Trägerflächenseite angeordnet sind und

   ■fro Elemente für die Verschiebung eines der Abschlussele— mente in einer Richtung gegen das andere«

   2. Ausbildung nach A 1, d a d u r c h gekennzeichnet, dass das leitfähige Element ein Widerstandsblock ist, der auf einer ebenen Fläche des Trägers angeordnet ist und sich vom Umfang radial nach innen erstreckt·

   3. Ausbildung nach A 1, d a d ur c h g e k e η η ζ e i c hn et, dass der Träger kreisringförmig ausgebildet ist und dass das leitfähige Element als Widerstand auf der inneren TJmfangsflache angeordnet ist»

   Ausbildung nach A 1, d a d u ro h. g e k e η η ζ ei c h -

   90 9881/1 12t

   net, dass ein weiterer Widerstand auf dem Träger angeordnet ist und dass Elemente zur Verbindung dieses Widerstandes mit dem anderen Widerstand vorgesehen sind_e

   5· Ausbildung nach Al, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Trägern koaxial auf der Welle angeordnet sind*

   6. Ausbildung nach A 5, dadurch gekennzeichnet, dass Distanzelemehte zwischen den benachbarten Trägern angeordnet sind₀

   ο Ausbildung nach Al, dadurch gekennzeichnet, dass Lager vorgesehen sind, in denen drehbar die Welle gelagert ist«,

   Ausbildung nach Al, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstel^element als- elastisches Element ausgebildet ist, das sich axial auf den Oberflächenelementen abstützte

   Ausbildung nach Al, dadurch gekennzeichnet, dass das,Verstellelement eine Schraube ist, die an einer axialen Bewegung in einer Richtung gehindert ist, wobei nach Drehung dieser Schraube eines der Abschlusselemente axial gegen das andere Abschlusselement verstellt wird«

   9098 3 1/112

   10. Ausbildung_nach A8, dadurch ge kenn ζ eic h-.n e t , dass das elestische Element als Druckfeder ausgebildet isto

   ο Ausbildung nach A l_f dadurch gekennzei chn e t , dass die \7elle als drehbare Welle ausgebildet ist, der mindestens ein Träger mit einem Widerstand konzentrisch zugeordnet ist und die mit" einer Bürste für einen wahlweisen und elektrischen Kontakt mit dem Widerstand t versehen ist, wobei eine Klemmeinrichtung für die Aufbringung axialer Kräfte auf den Träger vorgesehen sind_e

   12e Ausbildung nach A 11, dadurch gekennzei chn e t , dass die Klemmeinrichtung aus einem Paar Abschluss« elementen mit kreisförmigen Endflächen besteht, die gegenüber den Endflächen des Trägers angeordnet sind und aus Elementen für die Bewegung mindestens eines der Abschlusselemente in Richtung auf das andere■>

   β Ausbildung nach A 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand auf einer Querfläche des Trägers angeordnet ist und sich radial von dessen Umfangsfläche nach Im.en erstreckt»

   14o Ausbildung nach A 12, dadurch ge k β η η ζ e ich« net, dass der Träger kreisringförmig ausgebildet und dass der Y/iderstand auf seiner Innenumfangsfltiehe angeordnet ist ο

   -15«

   9 O 9 8 8 1 / 11 2 S

   15o Ausbildung nach A 12, dadurch gekennzeichnet , dass eine Vielzahl von Trägern axial distanziert längs der Welle angeordnet sind₀

   16e Ausbildung nach A 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Bewegung des einen A-bschlu.sselementes als Druckfeder ausgebildet ist.

   17ο Ausbildung nach A 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Bewegung des Abschlusselementes als in das eine Abschlu^selement einschraubbare Houlschraube ausgebildet ist und dass Elemente zur Verhinderung axialer Bewegungen dieser Schraube in einer Richtung vorgesenen sindo

   909881/1121

   Ab

   Leerseite