DE1943388B2 - Wendelpotentiometer - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wendelpotentiometer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein aus der US-PS 33 14 036 bekanntes Wendelpotentiometer dieser Art besteht aus einem zylindrischen Gehäuse, an dessen Innenwandung ein spiralförmiges Widerstandselement angeordnet ist. Durch ein die Stirnseite des Gehäuses verschließendes Deckelteil wird ein Wellenelement gehalten, das mit einem im Inneren des Gehäuses gelagerten Rotorelement starr verbunden ist. Auf dem Rotorelement ist eine parallel zu dessen Achse verlaufende Mittenkontaktschiene befestigt, die mit einem Anschlußstift außerhalb des Gehäuses in Verbindung steht. Auf dem Rotorelement ist in Längsrichtung ein Profil ausgebildet, auf dem ein axial verschiebbarer Träger gelagert ist. Auf dem Träger ist ein radial nach außen vorgespanntes Gleitkontaktelement befestigt, durch das die elektrische Verbindung zwischen dem Widerstandselement und der Außenkontaktschiene hergestellt wird. Zusätzlich sind — in Drehrichtung gesehen — vor und hinter dem Gleitkontaktelement jeweils ein paar Erhebungen vorgesehen, die einen Windungsabschnitt des Widerstandselementes seitlich umfassen und somit veranlassen, daß sich beim Drehen des Rotorelementes der Träger axial verschiebt. Um einen guten Kontakt zu erreichen, muß dafür Sorge getragen werden, daß das Gleitkontaktelement mit hinreichend großem Druck gegen das Widerstandselement vorgespannt ist Da der Draht, aus dem das Widerstandseiement besteht, einen runden Querschnitt aufweist, muß bei der Herstellung und Montage des Potentiometers große Sorgfalt darauf verwendet werden, daß das Gleitkontaktelement exakt mit dem Widerstandsdraht ausgerichtet ist, damit das Gleitkontaktelement nicht seitlich abrutscht und somit das Potentiometer unbrauchbar macht. Jedoch auch bei äußerst sorgfältiger Herstellung und Montage ist es möglich, daß das Gleitkontaktelement nach längerer Benutzung nicht mehr an der vorgeschriebenen Stelle mit dem Widerstandsdraht in Kontakt kommt, weil bei den für gewöhnlich äußerst kleinen Geräten schon geringe Toleranzen der Bauteile ausreichen, ein Verkanten oder Verrutschen des Gleitkontaktelements hervorzurufen.

Aus der US-PS 28 56 493 ist ein Potentiometer bekannt, bei dem das Gleitkontaktelement aus zwei in axialer Richtung auf dem Rohrelement angeordneten Kontaktfedern besteht, die gegeneinander vorgespannt sind und den spiralförmig gewundenen Widerstandsdraht in dem betreffenden Abschnitt seitlich umklammern. Bei diesem Potentiometer ist zum Führen des axialverschiebbaren Trägers in der Innenwandung des zylindrischen Gehäuses eine wendelförmig ausgebildete Nut vorgesehen, in die ein auf dem Träger angeordneter Flansch eingreift Bei der Herstellung eines derartigen Potentiometers muß streng darauf geachtet werden, daß die Abstände der einzelnen Windungsabschnitte des Widerstandselementes absolut konstant sind und daß das Widerstandselement exakt mit der wendeiförmigen Nut in der Gehäuseinnenwandung ausgerichtet ist, da sonst kein einwandfreier Kontakt gewährleistet ist

Ein aus der US-PS 31 39 601 bekanntes Potentiometer besitzt ein mit zwei Längsschlitzen versehenes Rotorelement. In dem Rotorelement ist ein Träger untergebracht, durch dessen Längsachse eine Mittenkontaktschiene führt. Der Träger weist zwei in radialer Richtung parallel verlaufende Erhebungen auf, durch die die Drehbewegung des Rotorelements in eine axiale Verschiebung des Trägers umgewandelt wird. Parallel zum Rotorelement und zu der Außenkontaktschiene ist auf dem Träger ein Gleitkontaktelement vorgesehen. Dieses Gleitkontaktelement besteht aus einem U-förmigen Blechteil, dessen eine Schenkel mit der Außenkontaktschiene in Verbindung steht, während der andere Schenkel gegen einen Punkt eines spiralförmigen Widerstandselementes drückt. Bei der Montage eines derartigen Potentiometers muß höchste Sorgfalt darauf verwendet werden, daß die Kontaktfläche des Gleitkontaktelements richtig positioniert ist. Darüber hinaus wird das Gleitkontaktelement durch die stets quer zu seiner Längsrichtung gerichtete Biegebeanspruchung schnell verformt, wodurch sich die Kontakteigenschaften sehr schnell verschlechtern.

Bei einem aus der DD-PS 47 640 ist ein Potentiometer bekannt, bei dem auf einem Rotorelement im Inneren eines zylinderförmigen Gehäuses ein Träger axial verschiebbar gelagert ist. Der Träger besitzt auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein paar parallelverlaufende Erhebungen, die jeweils einen Windungsabschnitt seitlich umfassen und somit den Träger führen. Im rechten Winkel zu beiden Führungsteilen des Trägers ist eine Gleitkontaktfeder angeordnet, die einen spiralförmig ausgebildeten Widerstandsdraht an einer Stelle umklammert und den Kontakt zu einer nach außen führenden Kontaktstange herstellt. Auch bei diesem Potentiometer ist es erforderlich, die Gieitkon-

taktfeder äußerst genau in axialer Richtung zu positionieren, damit ein hinreichender Kontakt mit dem Widerstandsdraht gewährleistet ist Besonders bei Präzisionspotentiometern ist eine exakte Ausrichtung notwendig, da die einzelnen Windungsabschnitte bei 5 derartigen Instrumenten sehr dicht nebeneinander liegen und ein Kontakt mit benachbarten Windungsabschnitten zuverlässig verhindert werden muß.

Aus der US-PS 1606153 ist ein Potentiometer bekannt, in dessen Gehäuse ein mit einem Längsschlitz versehenes Rotorelement angeordnet ist In dem hohlen Rotorelement ist eine Gewindeschraube angeordnet, auf der ein durch den Längsschlitz des Rotorelementes ragender Träger angeordnet ist In dem Träger befindet sich ein in einer Führungshülse durch eine Feder radial nach außen vorgespanntes Kontaktelement, das gegen einen Punkt des spiralförmig gewundenen Widerstandsdrahtes drückt Bei diesem Potentiometer wird der Träger bei einer Drehung des Rotorelements auf dem Schraubengewinde in axialer Richtung verschoben. Der Aufbau dieses bekannten Potentiometers ist kostspielig, da die Abmessungen der Windungen des Widerstandsdrahtes exakt an die Windungen der Gewindeschraube angepaßt sein müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wendelpotentiometer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Gleitkontaktelement auch nach längerer Benutzung genau mit dem Widerstandselement ausgerichtet bleibt, ohne seitlich abzurutschen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Durch diese einfache Maßnahme wird stets gewährleistet, daß das Gleitkontaktelement an dem gewünschten Punkt des Widerstandsdrahtes anliegt. Ein Verkan- ten oder Auslenken in axialer Richtung ist nicht mehr möglich, da die reitlichen Erhebungen den Bewegungsspielraum des Gleitkontaktelements beschränken. Bei der Montage eines erfindungsgemäßen Potentiometers muß demnach nicht mehr große Sorgfalt auf das Ausrichten des Gleitkontaktelementes mit dem Widerstandsdraht verwendet werden. Das Gleitkontaktelement wird zwischen den Erhebungen befestigt, und der Träger wird einfach in das spiralförmige Widerstandselement eingeschraubt Auf diese Weise erfolgt das « Justieren des Gleitkontaktelements selbständig durch die seitlich hierzu angeordneten Erhebungen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Wendelpotentiometers, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält,

F i g. 2 eine axiale Schnittansicht des Potentiometers, F i g. 3 eine Teilaußenansicht entlang der Linie 3-3 in F ig. 2,

Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2,

F i g. 5 eine Ansicht des Trägers entlang der Linie 5-5 in F i g. 4,

F i g. 6 eine Teilansicht entlang der Linie 6-6 in F i g. 2, F i g. 7 eine Draufsicht auf die Innenseite des vorderen Gehäusedeckels i·· der durch die Linie 7-7 in F i g. 2 angedeuteten Ausrichtung und

F i g. 8 eine Draufsicht auf die Innenseite des hinteren Deckels des Gehäuses in der durch die Linie 8-8 in F i g. 2 angedeuteten Ausrichtung.

Es werden zunächst die F i g. ί und 2 beschrieben, in

denen das Wendelpotentiometer in seiner Gesamtheit gezeigt ist Das Wendelpotentiometer umfaßt ein Rotorteil 12, das hier ein einziges, in baulicher Einheit hergestelltes Teil aus einem geeigneten thermoplastischem Stoff ist und ein Wellenelement 14 und ein Rotorelement 16 umfaßt

Das Rotorteil 12 ist in einem Gehäuse 18 angeordnet, das ebenfalls aus einem geeigneten plastischen Kunststoff bestehen kann, wie z. B. einem wärmehärtbaren Kunststoff. Das Gehäuse umfaßt einen Körper 20, einen vorderen Deckel 22 und einen hinteren Deckel 24. Der Körper 20 ist im wesentlichen zylindrisch, während die Deckel im wesentlichen plattenförmige Konstruktionen sind. Der vordere Deckel umfaßt beispielsweise ein Queiplattenteil 26 mit einer Mittelöffnung 28, die von einem nach innen weisenden Flansch 30 umgeben wird. Der vordere Deckel umfaßt ferner eine in axialer Richtung verlaufende Zunge 32, die in einem Einschnitt 34 in dem Gehäusekörper sitzt In ähnlicher Weise umfaßt der hintere Deckel 24 ein Querplattenteil 36 mit einer Mittelöffnung 38, die von einem nach innen gerichteten Vorsprung 40 mit verhältnismäßig großem Durchmesser umgeben wird. In diesem Fall ist auch der hintere Deckel mit einer in axialer Richtung verlaufenden Zunge 42 ausgebildet, die in einem Einschnitt 44 in dem Gehäusekörper sitzt

Eine schraubenförmige Spule oder ein Widerstandselement 46 ist an der Innenfläche des Gehäuses angebracht, wie z. B. in einer in entsprechender Weise ausgebildeten Schraubennut 48. Das Widerstandselement ist mit außen befindlichen Klemmenkontaktelementen 50, 52 versehen, die in den Einschnitten 34, 44 sitzen und durch die entsprechenden Zungen 32, 42 festgehalten werden. Diese Klemmenkontakielemente sind durch geeignete Verbindungsklemmen mit den Widerstandselementen verbunden. Die Endteile des Widerstandselementes 46 verlaufen in die Verlängerung der Einschnitte 34, 44, wodurch die Befestigung der Verbindungsklemmen 54, 56 daran erleichtert wird. Diese Befestigung kann lediglich dadurch erzielt werden, daß diese Elemente eingeführt werden und durch Punktschweißung an den Enden des Widerstandselementes befestigt werden. Die Kontaktelemente 50, 52 werden einfach in die Einschnitte 34,44 eingesetzt.

Die Vorrichtung umfaßt ferner ein außen befindliches Klemmenkontaktelement 58, das in geeigneter Weise befestigt ist. Beispielsweise kann es in dem hinteren Deckel 24 bei dessen Formung eingebettet sein, wie es in den F i g. 2, 3 und 6 gezeigt ist Das Kontaktelement 58 steht in elektrischem Kontakt mit einer mittleren Kontaktschiene 60, die ein runder Stab sein kann, der ein hohles hinteres Ende 62 aufweist, das in einer Öffnung in dem Kontaktelement 58 sitzt und durch einen Hammerschlag daran befestigt ist Die Kontaktschiene 60 sitzt in der Mittelöffnung 38 in dem hinteren Deckel und verläuft nach vorn, wie es weiter unten näher erörtert wird. Das Rotorteil 12 ist in dem Gehäuse so angeordnet, daß das Rotorelement 16 in dem Gehäuse eingeschlossen ist und das Wellenelement 14 durch die Mittelöffnung 28 in dem vorderen Deckel nach außen verläuft. Das Rotorteil ist mittels einer Buchse 64 angebracht, die einen erweiterten Hauptteii aufweist, der in der Mittelöffnung 28 in dem vorderen Deckel sitzt und vorzugsweise bei dessen Formung in der Öffnung eingebettet worden ist, sowie einen nach außen und vorn verlaufenden Gewindeteil 68. Das Rotorelement ist mit einer Bohrung 70 ausgebildet, und beim Zusammenbau der Vorrichtung wird der hintere Decke!

24 auf den Körper 20 aufgesetzt und an diesem in geeigneter Weise befestigt Das Rotorteil 12 wird in den vorderen Deckel 22 eingesetzt, wobei das Wellenelement durch die Buchse 64 eingeführt wird, ein Federring 72 auf die Buchse aufgesetzt wird, und eine Mutter 74 auf den Gewindeteil aufgeschraubt und festgezogen wird. Sodann wird diese Unteranordnung, die den vorderen Deckel sowie das darin befestigte Rotorteil 12 umfaßt in die andere Unteranordnung eingesetzt, die den Gehäusekörper und den hinteren Deckel umfaßt. Dabei wird das Rotorelement auf den Vorsprung 40 aufgesetzt und die mittlere Kontaktschiene 60 in eine kleine Bohrung 76 an dem inneren Ende der Hauptbohrung 70 eingeführt und der vordere Deckel wird sodann in geeigneter Weise an dem Gehäusekörper befestigt

Wie bereits erwähnt, hat der Vorsprung 40 verhältnismäßig großen Durchmesser, der ungefähr so groß ist wie der Durchmesser des Wellenelementes 14. Diese Anbringungseinrichtung für das innere Ende des Rotorteils bildet eine ungewöhnlich stabile Stütze für das Rotorteil, wobei der große Durchmesser sowohl des Wellenelements als auch des Vorsprungs 40 diese Stabilität hervorruft Dieser Durchmesser ist annähernd so groß, wie der des Rotorteils selbst Außerdem ist diese Anbringungseinrichtung außerordentlich billig herzustellen.

Auf dem Rotorelement 16 ist ein Träger 78 angebracht Dieser wird vor dem endgültigen Zusammenbau der obenerwähnten Unteranordnungen angebracht. Von dem Träger wird eine Gleitkontaktschiene 80 getragen, die auch als Kommutatorstab bezeichnet werden kann. Das Rotorelement 16 weist einen Hauptteil 82 auf, der zylindrisch ist sowie eine sperrend ineinander eingreifende Ausbildung, die eine Abflachung 84 von erheblicher Querabmessung mit Seitenrippen oder -wulsten oder -schultern 86 umfaßt die in schräge, glatte Flächen 88 übergehen, wobei unter den Rippen Ausschnitte gebildet werden. In einer der schrägen Flächen 88 ist ein Schlitz 90 ausgebildet, der von dem offenen Ende über die gesamte Länge bis mindestens zu dem inneren Ende der Bohrung 70 verläuft

Der Träger 78 weist in axialer Richtung geringe Abmessung auf und in Umfangsrichtung verläuft er über ⁴^ weniger als 180°. Er weist eine zylindrische äußere Fläche auf, die erheblich weniger als einen vollständigen Kreis beträgt wie z. B. im Bereich zwischen 50 und 60°, wie es in F i g. 4 veranschaulicht ist Dieser Träger weist eine innere axiale Nut 92 auf, die ergänzend zu der so sperrenden Ausbildung an dem Rotorelement ausgebildet ist nämlich zu der Abflachung 84 und den Rippen 86, und sitzt auf den letzteren, auf denen er in axialer Richtung verschiebbar ist Die äußere zylindrische Fläche des Trägers ist mit schraubenförmigen Nuten 94 versehen, die durch entsprechend ausgebildete Gewindegänge oder Wulste 96 gebildet werden. Vorzugsweise sind zwei Wulste vorgesehen, die eine mittlere Nut und zwei äußere Nuten bilden. Jede der beiden letzteren weist etwa die halbe axiale Abmessung der mittleren Nut auf. Die mittlere Nut und die äußeren Nutenteile nehmen Windungen der Widerstandselemente auf, und bei Drehung des Rotors wird durch diesen Eingriff der Träger an dem Rotorelement entiangbewegt Die vorderen und hinteren Deckel 22, 24 sind mit Vorsprüngen 95,97 versehen, an denen die Endflächen des Trägers anliegen können, so daß sie einen formschlüssigen Anschlag für den Träger bilden.

Die Gleitkontaktschiene 80 kann haarnadelartig ausgebildet sein, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, und umfaßt einen inneren Schenkel 98, der durch den Schlitz 90 verläuft, sowie einen äußeren Schenkel 100, der in einer tiefen Nut 102 in der Außenfläche des Trägers angeordnet ist. Um die Befestigung der Gleitkonlaktschiene zu unterstützen, kann ein Stift 104 in der Nut 102 befestigt sein, der in einen Einschnitt oder eine Vertiefung 106 in der Gleitschiene eingreift. Die Gleitschiene ist so angeordnet, daß ihr innerer Schenkel an der zentralen Kontaktschiene 60 angreift. Zu diesem Zweck kann sie mit einem Element 108 versehen sein, das bogenförmigen Querschnitt hat und direkt an der zentralen Kontaktschiene angreift In ähnlicher Weise kann der äußere Schenkel föO der Gleitschiene ein Kontaktelement UO aufweisen, das in Längsrichtung gekrümmt ist und im wesentlichen zwischen den Wulsten 96 auf dem Träger angeordnet ist und dadurch direkt an einer Windung des Widerstandselementes 46 angreift, wobei das bogenförmige Element 110 in axialer oder Querrichtung so bemessen ist, daß ein ständiger Eingriff mit der jeweiligen Windung des Widerstandselementes gewährleistet wird.

Die Gleitkontaktschiene 80 ist in dem Schlitz 102 gegen axiale Verschiebung gesichert Dieser Schlitz ist in seiner axialen Abmessung ähnlich der mittleren Nut 94 ausgebildet, die ihrerseits in ihrer axialen Abmessung entsprechend den Windungen des Widerstandselementes ausgebildet ist Demzufolge kann die Gleitkontaktschiene von geringstmöglicher axialer Abmessung sein und wird dennoch in wirksamer Kontaktanlage an der entsprechenden Windung oder an dem entsprechenden Teil des Widerstandselementes gehalten. Durch diese Anordnung wird die notwendige Gesamtlänge des Innenraumes des Gehäuses in axialer Richtung so gering wie möglich gehalten. Außerdem wird dadurch die Ausbildung der Gleitkontaktschiene und des Trägers vereinfacht.

Die einstückige Ausbildung des Rotorteils aus Isolierstoff weist noch den zusätzlichen Vorteil auf, daß jede unerwünschte Kapazität im Verhältnis zu dem Widerstandselement 46 vermieden wird, und es bestehen natürlich weitere wirtschaftliche Vorteile hinsichtlich des Stoffes und der Herstellung der Einzelteile sowie deren Zusammenbau. Zu diesen Vorteilen kann natürlich noch der weitere Vorteil hinzugefügt werden, der in der Einfachheit der Anbringung des Rotorteils an dem Vorsprung 40 beruht, wie oben erwähnt Ein weiterer Vorteil ist die feste und stabile Anordnung der mittleren Kontaktschiene 60 sowohl an ihrem einen Ende in der Öffnung 38 als auch an ihrem anderen Ende, das fest in der kleinen Bohrung 76 in dem Wellenelement befestigt ist

Der Träger 78 ist ebenfalls ein einziges, einstückiges Teil, wie z.B. ein Plastikformteil, und ist daher von einfacher und billiger Ausbildung. Die Gleitkontaktschiene 80 wird in dem Träger getragen, und dabei greift das eine Ende ständig an dem Widerstandselement und das andere Ende ständig an der mittleren Kontaktschiene 60 an. Der innere Schenkel der Gleitschiene, der durch den Schlitz 90 verläuft, bleibt ohne Schwierigkeiten in seiner Stellung, in der er sich in Berührung mit der mittleren Kontaktschiene in allen Stellungen des Trägers und des Rotorelementes befindet

Das einzige einstückige Teil 12 ist sowohl hinsichtlich des Stoffes, aus dem es besteht, als auch hinsichtlich der Herstellung billig, und zwar insbesondere hinsichtlich der Herstellung. Das Formen des Teils 12 ist

außerordentlich billig, und dieses Teil ersetzt bei den bisher bekannten Potentiometern dieser allgemeinen Art ein Rotorteil, das für gewöhnlich aus mindestens vier und manchmal auch fünf verschiedenen Einzelteilen bestand. Das Teil 12 braucht in seinen Abmessungen nicht extrem genau zu sein, da es in einfacher Weise angebracht ist. Seine Wirkungsweise und Betriebsweise ist jedoch genau, und zwar mindestens so genau, wie die

bisher bekannten Präzisionspotentiometer, die außerordentlich kompliziert ausgebildet und dahex entsprechend teuer waren. Es kann auch klein gebaut werden. Eine typische Abmessung wäre beispielsweise für die gesamte Länge einschließlich des Gehäuses und des verlängerten Endes des Wellenelementes ungefähr 50,8 mm und für den Außendurchmesser des Gehäuses beispielsweise 22,2 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wendelpotentiometer, mit einem Gehäuse, an dessen zylinderförmiger Innenwandung ein spiralförmiges Widerstandselement angeordnet ist, mit einem Rotorteil, das ein in dem Gehäuseinneren koaxial zu diesem angeordnetes Rotorelement und ein nach außen verlaufendes Wellenelement aufweist, mit einer parallel zum Rotorelement angeordneten Mittenkontaktschiene, einem mit dem Rotor- 'Ο element drehbaren und auf diesem axial verschiebbaren Träger aus Isolierstoff, der ein GleitkGntaktelement hält, welches das Widerstandselement mit der Mittenkontaktschiene elektrisch verbindet, und der mindestens zwei in radialer Richtung parallel verlaufende Erhebungen aufweist, deren ,radiale Abmessungen größer als der Innenradius des Widerstandselementes sind und die an einem Windungsabschnitt des Widerstandselementes in axialer Richtung beidseitig anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitkontaktelement (80) in axialer Richtung beidseitig zwischen zwei Erhebungen (96) angeordnet ist.

2. Wendelpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Gleitkontaktelementes (80) in axialer Richtung im wesentlichen dieselben sind wie die Breite einer Windung des Widerstandselementes (46).

3. Wendelpotentiometer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitkontaktelement aus einer parallel zu den Windungen angeordneten haarnadelförmigen Gleitschiene (80) besteht, deren äußerer Schenkel (100) das Widerstandselement (46) berührt und deren innerer Schenkel (98) in Kontakt mit der Mittenkontaktschiene (60) steht.