DE2047904A1

DE2047904A1 - Einstellbare elektrische Vorrichtung

Info

Publication number: DE2047904A1
Application number: DE19702047904
Authority: DE
Inventors: Eric Harold Laval Harkness (Frankreich)
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1970-09-29
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1972-04-13
Also published as: GB1313245A; FR2108624A5

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG -. , ' ολ/γ»_λλ#

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Einstellbare elektrische Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine durch Verdrehen in ihren elektrischen Werten einstellbare bzw. veränderbare elektrische Vorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Vorrichtung mit rollender Reibung der einzelnen Teile untereinander.

In der letzten Zeit ist eine neue Art von Rollenlagern bekannt geworden, die in der Literatur als "Rolamite" bezeichnet wird. Diese neuen Vorrichtungen haben den Aufbau von Rollenlagern, welche im Gegensatz zu den bisher bekannten Rollenlagern ausschließlich rollende Reibung aufweisen und daher einen sehr geringen Reibungskoeffizienten haben. Der niedrige Reibungskoeffizient vermindert sich außerdem während der Gebrauchsdauer noch weiter. Solche Vorrichtungen können daher mit einem Miniumum an Schmierung betrieben werden.

Diese neue Art von Rollenlagern besteht aus einem Gehäuse, das auf der Innenseite einen kreisrunden Querschnitt hat. Auf der Innenseite dieses Gehäuses sind nun drei Rollen angeordnet, welche auf der Innenseite des Gehäuses abrollen können. Zwischen diesen drei Rollen sind vier weitere Rollen angeordnet, welche von einem endlosen Band umschlungen sind. Drei dieser inneren Rollen sind zwischen den drei äußeren Rollen angeordnet, während die vierte innere Rolle sich im Zentrum der Anordnung befindet. Die drei äußeren Rollen rollen auf der Außenseite des endlosen Bandes ab, während die drei inneren Rollen auf der

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Innenseite dieses Bandes abrollen. Es ergibt sich auf diese Weise ein Rollenlager mit ausschließlich rollender Reibung. Das endlose Band bildet gleichzeitig die Halterung für die einzelnen Rollen, so daß der Führungsring des herkömmlichen Rollenlagers entfällt, bei dem die Rollen in gleitender Reibung gelagert sind.

Es wurde nun erkannt, daß sich dieses mechanische Bauelement zur Ausbildung einer Vielzahl verschiedener elektrischer Vorrichtungen abwandeln läßt, die dann nicht nur den Vorteil eines sehr einfachen Aufbaues und einer sehr geringen Reibung haben, sondern die sich auch in sehr einfacher Weise zusammenbauen lassen und bei denen mehrere Funktionen in einem einzigen Bauelement kombiniert werden können.

Wie später noch genauer erläutert wird, können nämlich mit diesem mechanischen Prinzip sowohl veränderliche Widerstande als auch veränderliche Kondensatoren aufgebaut werden; es können aber auch elektrische Schalter nach dem gleichen Prinzip hergestellt werden, und es ist sogar möglich, mehrere solche Funktionen in einem einzigen Bauelement zu verwirklichen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß mindestens einer der Teile des Bauelementes teilweise aus elektrisch isolierendem und teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht.

Dadurch, daß man nun verschiedene Einzelteile entweder aus elektrisch leitendem Material oder aus elektrisch isolierendem Material und mindestens einen Teil teilweise aus elektrisch leitendem und teilweise aus elektrisch isolierendem Material herstellt, können nun verschiedene Funktionen erzeugt werden. In jedem Falle handelt es sich aber

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um eine elektrische Vorrichtung, bei der durch Verdrehen die elektrischen Vierte geändert werden können.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip sowie einige Ausführungsformen der Erfindung sollen nunmehr anhand der Figuren näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt das bekannte mechanische Grundprinzip, auf dem die Erfindung aufbaut.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche die Funktion eines veränderlichen Widerstandes hat.

Figur 3 zeigt die Ausbildung eines Teiles von Figur 2.

Figur k zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche die Funktion eines veränderlichen Kondensators hat.

In Figur 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche die Funktion eines Schalters hat.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch das mechanische Grundprinzip der Erfindung, das bekannt ist. Das Rollenlager,

.lches das Grundprinzip der Erfindung bildet, besteht aus einem Gehäuse 1, das mindestens auf der Innenseite einen kreisrunden Querschnitt hat. In Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses 1 stehen die drei äußeren Rollen 2, 3 und h. Zwischen diesen drei äußeren Rollen ist ein endloses Band 5 angeordnet, welches die vier inneren Rollen 6, 7, 8 und 9 umschlingt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß sich die drei inneren Rollen 6, 7 und 8 zwischen den

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äußeren Rollen 2, 3 und k befinden, während sich die innere Rolle 9 im Zentrum der Anordnung befindet. Üblicherweise bestehen alle diese Einzelteile aus einem Material, vorzugsweise Metall. Bei der Verwendung als Rollenlager bildet die Rolle 9 die Achse und das Gehäuse 1 trägt den Rotor. Während der Drehung des Rotors auf der Achse rollen die drei äußeren Rollen 2, 3 und k auf der Innenseite des Gehäuses 1 ab und gleichzeitig auf der Außenseite des Bandes 5· Gleichzeitig rollen die vier inneren Rollen auf der Innenseite des Bandes 5 ab. Es ist keinerlei zusätzliche Halterung oder Lagerung für die einzelnen Rollen erforderlich und die Vorrichtung arbeitet ausschließlich mit rollender Reibung.

Gemäß der Erfindung wird nun dieser bekannte Aufbau abgewandelt, um verschiedene elektrische Vorrichtungen zu erhalten, deren elektrische Werte veränderlich sind. Wesentlich ist hierzu, daß mindestens einer dieser Teile teilweise aus elektrisch isolierendem und teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht. Die Veränderung des elektrischen Wertes kann dabei durch Drehung des Gehäuses bei feststehender Achse 9 oder auch bei feststehendem Gehäuse 1 durch Verdrehen der Achse 9 erzielt werden.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der durch Verdrehen der elektrische Widerstand verändert wird. Hierbei besteht das endlose Band 5 aus einem Isolierstoff, der an seiner Oberfläche eine Schicht aus einem Widerstandsmaterial besitzt. Die Schicht 1ü ist so aufgebracht auf das Band 5, daß der Widerstandswert der Schicht 10 längs des Bandes 5 unterschiedlich ist. Beispielsweise kann die Schicht 10 längs des Bandes eine unterschiedliche Breite oder eine unterschiedliche Dicke haben oder

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es kann auch das Material der Schicht 10 längs des Bandes eine unterschiedliche Zusammensetzung und somit einen unterschiedlichen Widerstand aufveisen. Es können auch mehrere dieser Maßnahmen gleichzeitig getroffen sein. In Figur 3 ist ein Teil des Bandes 5 dargestellt, bei dem die Widerstandsschicht 10 eine unterschiedliche Breite längs des Bandes aufweist. Die Widerstandsschicht 10 ist auf der Außenseite des Bandes in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung angeordnet. Die Rollen 2, 3 und k bestehen aus leitendem Material entweder vollständig oder zumindest auf der Oberfläche. Die Rollen 6, Tj 8 und 9 bestehen vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Diese Rollen können auch aus elektrisch leitendem Material bestehen. Das Gehäuse 1 besteht entweder ganz oder zum Teil aus isolierendem Material. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuse vollständig aus Isoliermaterial. Bei der in der Figur dargestellten Ausführu-ngsform stehen die Rollen 2 und h in elektrischem Kontakt mit der Widerstandsschicht 10 auf der äußeren Fläche des Bandes 5« Wenn nun entweder das Gehäuse oder die Achse 9 verdreht werden, rollt das Band 5 auf den Rollen ab, so daß ein anderer Teil der Widerstandsschicht zwischen die Rollen 2 und h zu liegen kommt, wobei dieser Teil die Rolle 3 umschlingt. Da der Widerstand der Schicht längs des Bandes unterschiedlich gestaltet ist, ergibt sieh eine Veränderung des Widerstandswertes zwischen den Rollen 2 und h. ¹HeSe beiden Rollen 2 und k werden beispielsweise auf ihrer Stirnseite mit einem entsprechenden elektrischen Anschluß versehen. Es kann natürlich zusätzlich die Rolle zur Kontaktabnahme mit herangezogen werden, so daß sich gegebenenfalls drei verschiedene Widerstände ergeben, deren Werte gleichzeitig veränderbar sind. Wie ersichtlich, kann durch entsprechende Ausbildung der Schicht 10 auf dem

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Band 5 erreicht werden, daß alle Widerstände zwischen den ■ einzelnen Rollen 2 bis k gleichzeitig zunehmen oder auch ein Wert zunimmt, während der andere gleichzeitig abnimmt.

Wenn gleichzeitig noch Teile des Gehäuses 1 längs des Umfanges aus leitendem Material bestehen, wie dies anhand von Figur 5 näher erläutert wird, kann nicht nur der elektrische Kontakt am Umfange des Gehäuses 1 angeordnet werden, da ja die leitenden Rollen 2, 3 und k mit dem Gehäuse 1 in Kontakt stehen, sondern es kann zusätzlich noch eine Schalterfunktion damit verbunden werden, daß also der elektrische Kontakt bei einer bestimmten Winkelstellung mit einer oder mehreren der Rollen 2 bis k unterbrochen oder hergestellt wird. Wie ersichtlich, ergibt sich durch diese Kombination von verschiedenen Kontaktmöglichkeiten und Widerstandsanordnungen eine große Vielfalt verschiedener Möglichkeiten.

Es ist natürlich auch möglich, die Widerstandsschicht an der inneren Oberfläche ies Bandes 5 anzuordnen, wobei dann die Rollen 6, 7 und 8 aus leitendem Material bestehen müssen, die Rolle 9 jedoch aus Isoliermaterial. In diesem Falle ist es aber nicht ohne weiteres möglich, eine Schalterfunktion hinzuzufügen bzw. die Zuleitung zur Widerstandsschicht über das Gehäuse 1 vorzunehmen. Dies wäre nur in der Weise möglich, daß ein elektrischer Kontakt durch das Band 5 von der Widerstandsschicht auf die gegenüberliegende Seite hindurchgeführt wird.

Es ist vorteilhaft, wenn bei der Anordnung nach Fiyur 2 ein Teil der Rollen, z.B. die Rollen 2, 3 und h, einen größeren Durchmesser hat als die anderen Rollen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, daß die äußeren und die inneren Rollen einen gleich großen Durchmesser haben.

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In Figur k ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Hier besitzt das Band 5 an einer Fläche eine leitende Schicht 11, die in Kontakt mit den darauf abrollenden leitenden Rollen steht. Das Band liegt mit seiner isolierenden Seite auf einem Teil des Umfanges der Rollen 2, 3 und h an und wenn bei dem an den Rollen anliegenden Teilen teilweise oder ganz die Metallschicht 11 gegenüberliegt, ergibt sich eine mehr oder weniger große Kapazität zwischen der Schicht 11 und einer der Rollen 2, 3 oder U. Das Band 5 besteht in diesem Falle aus dielektrischen Material, d.h. aus einem Material, das sich gut als KondensatordielektrikuKL eignet. Bei der Ausführungsform nach Figur U befindet sich die leitende Schicht 11, die in irgendeiner Weise auf der Oberfläche des Bandes 5 erzeugt werden kann, aui* der Innenseite und hat Kontakt mit den mindestens oberflächlich elektrisch gut leitenden Rollen 6, 7, 8 und eventuell auch 9· ks können bei dieser Vorrichtung drei veränderliche Kapazitäten gebildet werden, deren Verhältnisse nach der Ausbildung der leitenden Schicht 11 auf dem Band 5.unterschiedlich sein kann. Das Gehäuse 1 nach Figur h besteht aus isolierendem Material, kann aber auch teilweise aus leitendem Material bestehen, wie in Figur 5 beschrieben, so daß nicht nur die Abnahme des elektrischen Kontaktes am Umfang des Gehäuses 1 möglich ist, sondern auch eine zusätzliche Schalterfunktion erzielt wer-

en kann.

Wie sich aus Figur k ergibt, ist es vorteilhaft, wenn die Rollen, welche die Kapazität mit der leitenden Schicht 11 bilden, einen größeren Durchmesser haben als die anderen Rollen.

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Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche die Funktion eines Schalters hat. Das Band 5 besteht hier aus leitendem Material und die Rollen 2, 3 und h haben an ihrer Oberfläche leitende Teile 12. Innerhalb jeder Rolle sind die leitenden Teile 12 durch eine elektrische Verbindung 13 untereinander verbunden.

Die inneren Rollen 6, 7j 8 und 9 bestehen mindestens an ihrer Oberfläche aus leitendem Material. Die elektrischen Zuleitungen werden einerseits mit einer oder mehreren der Rollen 6, 7> 8 und 9 hergestellt, andererseits mit den leitenden Teilen 1H des Gehäuses. Wenn die Teile aneinander abrollen, kommen einerseits die Kontakte 12 einer Rolle mit dem leitenden Band 5 in Kontakt, andererseits der gegenüberliegende Teil 12 derselben Rolle mit einem leitenden Teil 1k des Gehäuses 1. Auf diese Weise wird der Kontakt von einer der Rollen 6 bis 9 zu der Außenseite des Gehäuses 1 hergestellt. Durch verschiedene Lage der leitenden Teile 12 bei den Rollen 2 bis h können diese Kontakte beim Verdrehen zu verschiedenen Zeiten hergestellt werden; es ist aber auch möglich, die Kontakte durch alle drei Rollen 2 bis h gleichzeitig vom Band nach außen herzustellen.

Auch hier ist es wieder vorteilhaft, wenn die äußeren Rollen 2 bis 1» einen größeren Durchmesser haben als die inneren Rollen 6 bis 9·

Die leitenden Teile 12 einer der äußeren Rollen müssen nicht unbedingt einander gegenüberliegen, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, sondern sie können eine beliebige andere Winkellage zueinander haben. Es ist sogar möglich, nur einen einzigen leitenden Teil auf jeder Rolle zu

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verwenden, wenn dieser sich nur so weit über den Umfang der Rolle erstreckt, daß er gleichzeitig das Band und das Gehäuse berühren kann. Es ist auch möglich, mehrere leitende Teile 12 auf der Oberfläche jeder Rolle anzuordnen.

Wie bereits anhand der Figuren 2 und h erläutert wurde, können auch bei den Ausführungsformen der Erfindung, die in diesen Figuren 2 und h beschrieben sind, die Gehäuse an ihrem Umfang teilweise leitende Teile 1H enthalten, wie dies anhand der Figur 5 beschrieben wurde.

Bereits aus den wenigen beschriebenen Ausführungsbeispielen isl ersichtlich, daß eine mannigfaltige Kombination von Funktionen in einer einzigen Vorrichtung möglich ist, so daß durch einen einheitlichen mechanischen Aufbau eine Vielzahl von elektrischen Funktionen verwirklicht werden kann.

Anlagen:

10 Patentansprüche
k Bl. Zeichnungen
1 Bl. Verzeichnis der
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Claims

Patentansprüche:

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1.) Durch Verdrehen in ihren elektrischen Werten veränderbare elektrische Vorrichtung mit rollender Reibung, bei der auf der Innenseite eines Gehäuses mit innen kreisrundem Querschnitt drei äußere Rollen angeordnet sind, zwischen denen sich ein endloses Band befindet, das vier innere Rollen umschlingt, von denen drei zwischen den äußeren Rollen und eine im Zentrum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer dieser Teile teilweise aus elektrisch isolierendem und teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (5) aus dielektrischem Material besteht und auf einer Seite teilweise mit einer leitenden Schicht (11) versehen ist, daß die Rollen (2, 3, H, 6, 7, 8, 9) mindestens oberflächlich aus elektrisch leitendem Material bestehen und das Gehäuse (1) aus elektrisch isolierendem Material besteht.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf einem Teil seines Umfanges aus elektrisch leitendem Material besteht.
k.) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Rollen (2, 3, h) einen größeren Durchmesser haben als die inneren RoIlGn (6, 7, ö, 9) oder urigelienrt .
5») Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (5) aus elektrisch isolierendem Material besteht und auf einer Seite eine VJi der stundsschi cht (10) trügt, deren WiderstandLiwert längs des Bandes (5) unterschiedlich ist and daß die mit der Widerstandsschicht (10) in Kontakt kommenden Rollen (2, 3, H) mindestens oberflächlich aus elektrisch leitendem Material bestehen und das Gehäuse (1) uus elektrisch isolierendem Material besteht.

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6.) Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf einem Teil seines Umfanges aus leitendem Material besteht.
T.) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Rollen (2, 3, k) einen größeren Durchmesser haben als die inneren Rollen (6, 7» 8, 9) oder umgekehrt.
8.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (5) aus elektrisch leitendem Material besteht, daß die äußeren Rollen (2, 3, h) an der Oberfläche längs ihres Umfanges teile aus elektrisch leitendem und teils aus elektrisch isolierendem Material bestehen, daß die inneren Rollen (6, 7» 8, 9) aus elektrisch leitendem Material bestehen und daß das Gehäuse (1) aus Isoliermaterial besteht.
9·) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf einem Teil seines Umfanges aus elektrisch leitendem Material besteht.
10.) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 9t dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Rollen (2, 3, U) einen größeren Durchmesser haben als die inneren Rollen (6, 7> 8, 9) oder umgekehrt.

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