DE2131654A1

DE2131654A1 - Stelleinrichtung, insbesondere fuer potentiometer

Info

Publication number: DE2131654A1
Application number: DE19712131654
Authority: DE
Inventors: Rudi Theodoor De Jongh; Helmut Oskar Stickdorn
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1971-06-25
Filing date: 1971-06-25
Publication date: 1973-01-18
Also published as: GB1390200A; US3776330A; JPS5432919B1; CA950372A

Description

Stelleinrichtung, insbesondere für Potentiometer

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Stelleinrichtung mit einer Welle, die relativ zu einem sie umgebenden Halteteil verdreh- oder verschiebbar ist, insbesondere für Potentiometer, wobei zwischen der Welle und dem Halteteil ein abwechselnd an der Welle und am Halteteil anliegendes, radial federndes Bremsband angeordnet ist.

Bei Potentiometern, deren Widerstand durch Drehen einer Welle gegenüber einem Halteteil eingestellt wird, ist es wünschenswert, daß die Drehbewegung der Welle in dem Halteteil FrLt definiertem Drehmoment erfolgt. ' Dieses Drehmoment soll einerseits nicht zu klein sein, damit

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sich die Welle nicht bereits bei Erschütterungen bewegen kann, es soll andererseits auch nicht zu groß sein, damit die Widerstandseinstellung .leichtgängig erfolgen kann. Das Problem, eine Welle mit definiertem Drehmoment in einem Halteteil'zu bewegen ist nicht auf Potentiometer beschränkt, sondern tritt in der Technik häufig auf. Ein vieiteres Beispiel sind Skalentriebe, bei denen die Steife lung einer Welle oder die von einer Welle durchgeführte Anzahl von Umdrehungen angezeigt werden soll.

Aus der DT-OS 1 934- 773 ist ein Potentiometer mit einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei dem das Bremsband ein wellenförmig gebogenes Metallband ist, das zwischen die Welle und das die Welle in diesem Abschnitt hülsenförmig umgebende Gehäuse eingespannt ist. Dadurch werden durch die Verspannung des Metallbandes auf die Welle radiale Kräfte ausgeübt, die sich über den Reibungswiderstand bei der Drehung der Welle in einem Drehmoment zwischen der Welle und dem Gehäuse äußern. Ein ^ derartiges Metallband hat jedoch den Nachteil, daß es durch Zusammendrücken in Richtung senkrecht auf seine Fläche leicht über seine Elastizitätsgrenze hinaus verformt werden kann, wodurch das anfänglich erzeugte Drehmoment herabgesetzt wird. Eine derartige Verformung kann beispielsweise eintreten, wenn die Welle durch eine radiale Kraft gegen das Gehäuse gedrückt wird. Eine über die Elastizitätsgrenze hinausgehende Verformung tritt bei einem wellenförmig ausgebildeten,Metallband deshalb leicht auf, weil sich die Verformung nicht über das ganze Metallband erstreckt, sondern sich auf die Rundungen konzentriert. Um die Gefahr einer bleibenden Verformung des Metallbandes ■/Al verringern, ist es deshalb nötig, die Welle in dem Ge-

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häuse mit geringen Toleranzen au lagern. Ein derartiges Potentiometer ist jedoch in seiner Herstellung sehr teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß sie in ihren Herstellungskosten niedrig liegt und während ihrer gesamten Lebensdauer ein bei der Drehung der Welle in dem Halteteil konstantes Drehmoment aufweist.

Ausgehend von einer Stelleinrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Bremsband über seine Breite aus einem ersten, über die Bandlänge durchgehenden und aus einem zweiten, in regelmäßigen Abschnitten vom Bandrand aus quer zur Bandlängsrichtung geschlitzten Abschnitt besteht.

Wenn ein Bremsband, das über seine Breite aus einem ersten, über die Bandlänge durchgehenden und aus einem zweiten, in regelmäßigen Abständen vom Bandrand aus quer zur Bandlängsrichtung geschlitzten Abschnitt besteht um die Welle gelegt wird, so daß' eine nahezu geschlossene Hülse entsteht, nimmt der geschlitzte Abschnitt des Bremsbandeskeine exakte Kreisform an. Die durch jeweils zwei Einschnitte begrenzte Flächenabschnitte schmiegen sich vielmehr selmenförmig an die Welle an, da die bei der Biegung des Bremsbandes auftretenden Kräfte im wesentlichen eine Verformung an den Verlängerungen der Einschnitte verursachen. Das Bremsband liegt demnach abschnittsweise mit jeweils einer linienförmigen bis flächigen Berührung an der Welle an. Am Halteteil liegen im wesentlichen der durchgehende Abschnitt und die Kanton der Einschnitte an. Durch, die dadurch verursachte . χ

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wesentlich größere Reibung zwischen dem Halteteil und dem Bremsband gegenüber der Reibung zwischen dem Bremsband und der Achse ist gesichert, daß das Bremsband bei Drehung der Achse im Halteteil ruht. Wenn die Achse durch eine auftretende radiale Kraft gegen das Halteteil gepreßt wird, kann bei dieser Ausbildung des Bremsbandes keine bleibende Verformung entstehen. Dies ■ ^ ist darauf zurückzuführen, daß nur eine unwesentliche ■ Änderung der Biegeradien der Biegestellen im Bremsband auftreten kann. Außerdem wirken sich Unebenheiten und ToleranzSchwankungen der Welle nicht oder nur unwesentlich auf die Größe des Drehmotores aus, da das Bremsband in jedem Abschnitt nicht mit scharfen Kanten, sondern' mit schmalen, axial verlaufenden Flächen an der Welle anliegt. Der geschlossene Abschnitt des Bremsbandes wirkt dabei im wesentlichen als Feder, die zusätzlich zu den von dem geschlitzten Abschnitt radial auf die Welle ausgeübten Kräften wirkt. Weiterhin ist ein derartiges Bremsband einfach und mit geringen Kosten zu fertigen und sehr leicht zu montieren.

Es ist vorteilhaft, wenn die in dem geschlitzten Abschnitt befindlichen Einschnitte senkrecht zum Bandrand des Bremsbandes verlaufen. Weiterhin ist es günstig, wenn die Länge der Einschnitte nicht tiefer als 3/4- der Breite des Bremsbandes ist. Ein derartiges Bremsband ist leicht zu fertigen und zu montieren. Es führt zu einem optischen. Drehmoment bei kleinstmöglichen Abmessungen.

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Als Material für dar> Bremsband hat sich eine Kupfer--Beryllium-Legierung als vorteilhaft erwiesen. Das· hat ein für diesen Zweck "bezüglich der Federeigenschaften und der Verschleißfestigkeit günstiges Material, was sich außerdem leicht verarbeiten läßt.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein langgestrecktes erfindungsgemäßen Bremsband,

Mg. 2 das zylindrisch gewickelte Bremsband nach Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 ', Schnitte durch eine teilweise dargestellte und 4 Stelleinrichtung mit eingebautem Bremsband.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Bremsband 1 ist als Metallband ausgeführt. Das Metallband 1 besteht aus zwei

Abschnitten 2 und 3» deren einer durch Einschnitte 4 geschlitzt ist. Die Einschnitte 4 verlaufen senkrecht vom Bandrand 5 aus und erstrecken sich etwa über 3/4- der Breite des Metallbandes 1. Durch die Einschnitte 4 werden zwischen diesen liegende Lamellen 4·¹ gebildet.

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Fig. 4 zeigt, wie das Metallband 1 in eine Stelleinrichtung, beispielsweise in ein Potentiometer, eingebaut ist. Die Stelleinrichtung 6 enthält eine Welle 7i die in einem Halteteil 8 drehbar gelagert ist. Das Halteteil 8 kann beispielsweise als Gehäuse der Stelleinrichtung 6 ausgebildet sein. Das Halteteil 8 weist einen axialen. Fortsatz 9 auf, der gegenüber einem benachbart dazu angeordnetem Lagerteil 10 einen größeren Innendurchmesser aufweist und sich gegenüber diesem mit einer Schulter 11 absetzt. In den dadurch gebildeten Hohlraum zwischen der Welle 7 und dem Fortsatz 9 ist das Metallband 1 eingesetzt, das in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Die Länge des Metallbandes 1 ist so bemessen, daß es nach Umwickeln der Welle 7 "bis auf einen kleinen Spalt 12 eine geschlossene Zylinderfläche bildet. Damit sich das Metallband 1 nicht von der Welle 7 lösen kann, ist auf dieser ein Sicherungsring 13 vorgesehen.

Um ein Beispiel für die Größenverhältnisse der gezeigten Stellvorrichtung und des Merfcallbandes zu geben, seien folgende Maße angegeben. Der Wellendurchmesser beträgt 6,35 nun. Der Innendurchmesser des Fortsatzes 9j in dem das Metallband 1 gelagert ist, beträgt 6,7 mm. Die Breite des Metallbandes 1 ist 6 mm und seine Länge 20,5 mm. Die Stärke des Metallbandes 1 beträgt 1/10 mm. Es besteht aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Das Metallband ist, wie beispielsweise aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist , auf

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seinei? Länge mit neun Einschnitten versehen, so daß zehn.Lamellen V entstehen. Wenn das Metallband 1 um die Welle 7 gelegt bzw. in das Halteteil 8 eingeführt wird, "bildet es, abgesehen von dem Spalt 12, keine exakte ZyIinderflache, da sich die beiden Abschnitte 2 und 3 unterschiedlich krümmen. Während der ungeschützte Abschnitt 3 im wesentlichen eine Zylinderfläche annimmt, bildet der geschlitzte Abschnitt. 2 eine polygonale Querschnittsfläche, deren Seiten durch die Lamellen 4-' gebildet sind. Die Lamellen 4¹ liegen dabei an ihren durch die Einschnitte 4 gebildeten Kanten am Halteteil 8 an, während sich ihr mittlerer Teil an die Welle 7 in linien- bis flächenhafter Berührung anschmiegt. Die Lage des Metallbandes 1 im Halteteil 8 ist aus Fig. 3 ersichtlich. Das Halteteil 8 ist hier der Einfachheit wegen als Hohlzylinder dargestellt. Der ungeschlitzte Abschnitt 3 des Metallbandes 1 wird in der Praxis auch keine exakte Zylinderquerschnittsfläche bilden, sondern an den Verlängerungen der Einschnitte 4- wegen der dort herrschenden größeren Beanspruchung etwas stärker gebogen sein als im übrigen Teil. Der ungeschlitzte Abschnitt 3 wird demnach am Halteteil 8 mit am Umfang unterschiedlich verteilten Kontaktdruck anliegen. Es kann sogar der Fall eintreten, daß der ungeschlitzte Teil abwechselnd am Halteteil 8 und an der Welle 7 anliegt.

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Das zu erzeugende Drehmoment hängt im wesentlichen von dem Wellendurchmesser, dem Innendurchmesser des Halteteils, der Anzahl der Einschnitte, den Abmessungen des Metallbandes und dem Material des Metallbandes ab und kann durch entsprechende Dimensionierung dieser Größen festgelegt werden.

>i)ie Toleranzen zwischen de.m,J-/ellendurchmesser und dem Innendurchmesser des Halteteiles können sehr groß sein, ohne daß das festzulegende Drehmoment wesentlich beeinflußt würde, da die Banddicke und die Länge der einzelnen Federabschnitte so gewählt werden können, daß Toleranzen weitgehend ausgeglichen werden. Es ist ferner günstig, möglichst viele Federabschnitte zu ,haben, d.h. den Abstand zwischen zwei Einschnitten klein zu gestalten, damit die einzelnen am Umfang der Welle wiz\kenden Bremskräfte möglichst klein sind.

Das Bremsband 1 läßt sich überall dort verwenden, wo eine definierte Reibungskraft von einem Halteteil auf eine Welle übertragen werden soll. Es kann also auch dort Verwendung finden, wo eine definierte axiale Kraft auf eine axial in einem Halteteil verschiebbare Welle oder Achse erzeugt werden soll. Das Bremsband muß auch nicht notwendigerweise aus Metall bestehen. Beispielsweise kommt auch Kunststoff in Frage.

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Claims

Pat entansprüche

/ Λ., Stelleinrichtung mit einer Welle, die relativ zu ^--^ einem sie umgebenden Halteteil verdreh- oder verschiebbar ist, insbesondere für Potentiometer, wobei zwischen der Welle und dem Halteteil ein abwechselnd an der Welle und am Halteteil anliegendes, radial federndes Bremsband angeordnet ist, d ad u r c h gekennzeichnet , daß das Bremsband (1) über seine Breite aus einem ersten, über die Bandlänge durchgehenden und aus einem zweiten, in regelmäßigen Abschnitten vom Bandrand aus quer zur Bandlängsrichtung geschlitzten Abschnitt (3 bzw. 2) besteht.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die in dem geschlitzten Abschnitt. (2) befindlichen Einschnitte .(4) senkrecht zum Bandrand (5) des Bremsbandes (1) verlaufen.
3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Einschnitte (4) nicht tiefer als 3/4 der Breite des Bremsbandes (1) ist.

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4. Stelleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Bremsbandes (1) gleich der halben radialen Höhe des das Bremsband aufnehenden Ringraumes zwischen der Welle (7) und dem Halteteil (8) ist.

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