DE2138992C3 - Ohmscher Drehwiderstand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen ohmschen Drehwiderstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Widerstand ist aus der US-PS 35 31 753 bekannt. Bei diesem Widerstand ist in dem Schleifkontaktträger eine Radialnut ausgebildet, die sich zu der ebenen Fläche des Widerstandsträgers hin öffnet und auf deren Boden das in diesem Falle rechteckig ausgebildete elastisch verformbare Polsterstück aufliegt. In die Nut ist als Schleifkontaktelement eine Schraubenfeder eingebracht, die sich an den zur Drehachse des Schleifkontaktträgers parallelen Flächen abstützt und das Polsterstück berührt Weiterhin ist der Schleifkontaktträger mit einer sich ebenfalls zur ebenen Fläche des Widerstandsträgers hin öffnenden Umfangsnut für S die Aufnahme eines Dichtungsrings versehen. Längs der inneren Umfangslinie der Nut für die Aufnahme des Dichtungsringes ist ein von der dem Widerstandsträger zugewandten Fläche des Schleifkontaktträgers vorstehender Stützrand vorgesehen. Das dem Widerstandsträger für das Widerstandselement und das Kollektorelement zugewandte Ende des Schleifkontaktträgers weist somit eine komplizierte Formgebung auf. Beim Zusammenbau des Widerstandes muß zunächst das elastische Po'.sterstück in die Nut eingelegt und da-

iS nach die Feder eingesetzt werden. Daraufhin wird der Dichtungsring in die Umfangsnut eingelegt. Diese Baugruppe wird dann in das Gehäuseteil eingesetzt; danach wird der Widerstandsträger derart mit dem Gehäuseteil verbunden, daß die sich radial erstreckende

ίο Feder das Widerstandselement und das Kollektorelement berührt und der Dichtungsring den Spalt zwischen dem Widerstandsträger und dem Schleifkontaktträger abdichtet. Der Stützrand des Schleifkontaktträgers sorgt dafür, daß die das Widerstandselement und das Kollektorelement überdeckenden Flächenbereiche des Schleifkontaktträgers diese Elemente nicht berühren können, falls bei einer Verdrehung des Schleifkontaktträgers eine auf den Widerstandsträger zugerichtete Axialkraft aufgebracht wird. Die Schraubenfeder wird in der Nut von dem Polster so gehalten, daß sowohl eine Roll- als auch eine Schleirbewegung zustande kommt, wodurch die relativ zueinander bewegten Teile auch in geringem Umfange gereinigt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Widerstand der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein einfacherer Aufbau sowohl die Herstellung als auch den Zusammenbau der Teile wesentlich erleichtert und Schwankungen des Übergangswiderstandes zwischen Widerslandselement und Kollektorelement einerseits und Schleifkontaktelement andererseits verringert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Widerstand übernimmt das elastische Polsterstück sowohl den Andruck des Schleifkontaktelements als auch die Abdichtung radial außerhalb des Widerstandselements. Da sich das elastische Polsterstück auf der gesamten ebenen Fläche des Widerstandsträgers abstützt, ist ein besonderer an dem aus härterem Material hergestellten Schleifkontaktträger vorgesehener Stützrand nicht erforderlich. Das dem Widerstandsträgers zugewandte Ende des Schleifkontaktträgers kann daher als glatte ebene Fläche ausgebildet werden, an der das elastische Polsterstück befestigt ist.

Das das Polsterstück die vom Schleifkontaktelement nicht berüh-ten freien Bereiche vollständig überdeckt und berührt, wird bei jeder Verdrehung des Schleifkontaktkörpers über die gesamte Oberfläche von Wider-Standselement und Kollektorelement gewischt, so daß Schwankungen des Übergangswiderstands so gut wie ausgeschlossen sind. Ein Aufgleiten des Schleifkontaktelements auf ein Abriebteilchen, was zu Widerstandsschwankungen führen würde, ist so gut wie unmöglich, wohingegen bei der eine rollende Bewegung ausführenden Schraubenfeder gemäß der US-PS 35 31 753, die alleine das Widerstandselement und das Kollektorelement berührt, ein Aufliegen der Feder auf solche

Abriebsteilchen möglich ist. Schließlich verhindert die vollständige Überdeckung, daß sich möglicherweise am Gehäusespalt eingedrungener Schmutz oder Feuchtigkeit ungehindert verteilen kann, da zwischen dem Ende des Schleifkontaktträgers und der ebenen Fläche des S Widerstandsträgers kein Hohlraum vorhanden isi. Schon beim Zusammenbau wird hier kein feuchtigkeitshaltiges Luftvolumen eingeschlossen.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes.

Ein Ausführungsbeispiel soll an Hand der Figuren beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Schritt durch den Drehwiderstand,
F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des aus Schleifkontaktträger, Polsterstück und Schleifkontakt- ij element bestehen;.._;. Schleifers,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung des Widerstandsträgers mit Widerstandselement, Kollektorelement und Zuleitungen und

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der to Fig. 1.

Der in den Figuren gezeigte Drehwiderstand 10 ist vorzugsweise als Abstimmpotentiometer verwendbar. Zu dem Widerstand gehört ein zylindrisches Gehäuseteil 11, in dem ein drehbarer Schleifer 12 und ein Widerstandsträger 13 von ebenfalls kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind. Anschlußstifte 14, 15 und 16 für den elektrischen Anschluß des veränderbaren Widerstands 10 ragen aus dem Innenraum 17 des Gehäuses vor.

Auf einer ebenen Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 ist ein kreisbogenartig ausgebildetes flaches Widerstandselement 20 angeordnet, dessen Enden von elektrisch leitenden Endstücken 21 bzw. 22 überdeckt und mit diesen Endstücken elektrisch leitend verbunden sind. Das Widerstandselement 20 ist vorzugsweise vom Cermet-Typ und enthält eine Vielzahl von Partikeln aus Metall oder Metallegierung, die in einem Keramikmaterial verteilt sind. Das Material des Widerstandselementes 20 kann durch Siebdruck auf die ebene Fläche 19 aufgebracht und durch anschließende Erwärmung ausgehärtet werden. Der Widerstandsträger 13 besteht vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff, wie z. B. Aluminiumoxid. Die leitfähigen Endstücke 21 und 22 können ebenfalls durch Siebdruck aufgebracht werden und bestehen aus einem Metall hoher Leitfähigkeit. Die Anschlußstifte 15 und 16 werden in entsprechende öffnungen im Widerstandsträger 13 eingesetzt und mit den Endstücken 21 bzw. 22 hart oder weich verlötet. Die Anschlußstifte 15 und 16 ermöglichen daher den so Anschluß des kreisbogenartig ausgebildeten Widerstandselements 20.

Im Bereich des geometrischen Mittelpunktes des kreisbogenförmigen Widerstandselements 20 ist auf der ebenen Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 ein Kollektorelement 25 ausgebildet. Ähnlich wie die Endstücke 21 und 22 kann das Kollektorelement 25 aus einer leitfähigen Metallschicht 26 bestehen, die eine mittige Durchgangsöffnung 27 im Widerstandsträger

13 überdeckt. Das abgebogene Ende des AnschuBstiftes

14 ist in die mit einer leitfähigen Schicht 26 ausgekleidete Durchgangsöffnung 27 eingeführt. Zum Aufbau des Kollektorelements 25 wird Lötzinn oder ein anderes Lot in den nicht von dem Anschlußstift 14 eingenommenen Teil der öffnung 27 eingebracht und erhitzt, so daß der Anschlußstift 14 elektrisch und mechanisch mit der leitfähigen Schicht 26 verbunden wird und gleichzeitig in der Mitte der ebenen Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 ein leitfähiger Bereich geschaffen wird, der das Kollektorelement 25 darstellt. Wahlweise kann das Koilektoreiement 25 auch dadurch hergestellt werden, daß auf der Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 eine leitfähige Beschichtung aufgebracht oder ein leitfähiges Bauteil befestigt wird, wobei das Kollektorelement eine beliebige Formgebung aufweisen kann. In gleicher Weise kann das Widerstandselement 20 eine andere Bauweise besitzen, so kann z. B. ein kreisbogenförmig ausgebildetes Widerstandselement aus einem leitfähigen Kunststoff oder einem festen Metall hergestellt und in geeigneter Weise auf dem Widerstandsträger 13 befestigt werden.

Zu dem Schleifer 12 gehört ein aus einem verhältnismäßig steifen Werkstoff hergestellter Schleifkontaktträger 30, der durch eine öffnung im Gehäuseteil 11 gedreht werden kann. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schleifkontaktträger mit einem zylindrischen Ansatz 31 versehen, der sich durch die im Gehäuse ausgebildete öffnung (nicht näher gekennzeichnet) erstreckt. Um eine Verdrehung des Schleifkontaktträgers 30 zu erleichtern, ist in dem freien Ende des Ansatzes 31 ein Schlitz 32 ausgebildet, in den ein Schraubenzieher eingeführt werden kann. Andere Verstellarten, wie z. B. über ein Zahnradgetriebe, sind möglich.

Auf der vom Ansatz 31 abgewandten Seite ist der Schleifkontaktträger 30 mit einer ebenen Fläche 33 versehen, die nach dem Zusammenbau des Widerstandes 10 der ebenen Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 zugewandt ist. Die nicht vom zylindrischen Ansatz 31 eingenommene Ringfläche 34 des Schleifkontaktträgers legt sich an eine Ringschulter 35 des Gehäuseteils 11 an. Falls es erforderlich erscheint, kann zwischen der Ringfläche 34 und der Ringschulter 35 des Gehäuses ein Dichtungsring oder ein anderes Dichtmittel angeordnet sein, um das Eindringen von Staub, Feuchtigkeit oder anderen Verunreinigungen in den Innenraum 17 des Gehäuseteils 11 durch die Gehäuseöffnung für den Ansatz 31 zu verhindern.

Zum Schleifer 12 gehört weiterhin ein elastisches Polsterstück 40 in Scheibenform. Der Radius des Polsterstücks 40 entspricht im wesentlichen dem Radius des Schleifkontaktträgers 30. Als Material für das Polsterstück 40 eignet sich vorzugsweise Silikon-Gummi; es können aber auch andere elastische Werkstoffe, wie z. B. Filz, Polyurethanschaum oder Synthese-Kautschuk, wie z. B. Neopren, verwendet werden. Vorrugsweise werden solche Werkstoffe eingesetzt, die verhältnismäßig feuchtigkeitsundurchlässig sind und derart wärmefest sind, daß sie ohne Beeinträchtigung ihrer Elastizität den Wärmeeinwirkungen, denen der Widerstand ausgesetzt sein kann, widerstehen können. Das elastisch verformbare Polsterstück 40 ist mit einer Kreisfläche 41 dem Widerstandsträger 13 zugewandt, während es mit der anderen Kreisfläche 42 mit Hilfe eines Bindemittels, beispielsweise eines Epoxydklebers 43 oder durch Vergießen mit dem Schleifkontaktträger 30 verbunden ist. Auf der dem Widerslandsträger 13 zugewandten Fläche 41 des Polsterstückes 40 ist ein verformbares Schleifkontaktelemenl 45 angeordnet. Das Schleifkontaktelement 45 ist von einem Streifen flexibel miteinander verbundener Metallpartikel gebildet, die mit der dem Widerstandselement 20 und dem Kollektorelement zugekehrten Fläche des Polsterstükkes 40 verbunden sind. Zum einen können die den Schleifkontakt bildenden Metallpartikel in einem harzförmigen Material, wie vorzugsweise Epoxydharz, verteilt sein, das nach dem Aushärten deformierbar und

mit dem Polsterstück 40 verbunden ist, d. h. nach dem Aushärten eine verhältnismäßig biegsame Leiste auf der Oberfläche 41 bildet. Als Metallpartikel können vorzugsweise fein verteilte Silberpartikel eingesetzt werden.

Zum anderen kann der Streifen flexibel miteinander verbundener Metallpartikel auch ausgebildet werden, indem eine leitfähige Metallfarbe streifenförmig auf die Fläche 41 des Polslerstückes 40 aufgetragen wird.

Unabhängig von der Herstellungsweise muß das Schleifkontaktelement von ausreichender Verformbarkeit, Flexibilität, Dicke und elektrischer Leitfähigkeit sein, derart, daß das Schleifkontaktelement der elastischen Verformung des Polsterstückes 40 folgen kann, wenn dieses zwischen Schleifkontaktträger 30 und Widerstandsträger 13 eingeklemmt wird und bei Drehung des Schleifkontaktträgers 30 relativ zum Widerstandsträger 13 diesen überstreicht und dabei eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Widerstandselement 20 und dem Kollektorelement 25 herstellt. Es hat sich herausgestellt, daß das Schleifkontaktelement 45 mit Vorteil sowohl Widerstandselement als auch Kollektorelement flächig berührt. Sehr gute elektrische Eigenschaften erhält man bei Verwendung einer mit Silberpartikeln durchsetzten Epoxyd-Masse für das 2s Schleifkontaktelement 45 mit einer Dicke von etwa 1 mm und einer Breite von etwa 1,25 mm.

Im zusammengebauten Widerstand kann der Widerstandsträger auf verschiedene Weise im Gehäuseteil 11 festgelegt werden. Vorzugsweise wird der Widerstandsträger 13 aber im Gehäuseteil 11 durch eine isolierende Epoxydharzvergußmasse 50 gehalten. Durch diese Vergußmasse wird der Widerstandsträger 13 im Gehäuseteil 11 derart gehalten, daß der Abstand zwischen der Fläche 33 des Schaltkontaktträgers 30 und der Oberfläche des Widerstandselementes 20, des Kollektorelements 25 und der freien Bereiche der ebenen Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 geringer ist als die axiale Dicke des elastischen Polsterstückes im unbelasteten Zustand. Infolgedessen drückt das Polsterstück 40 das Schleifkontaktelement 45 mit vorgegebenen Druck in feste Anlage an das Widerstandselement 20 und das Kollektorelement 25. Durch diese Anlage wird sowohl ein ausreichend kleiner Übergangswiderstand zwischen dem Schleifkontaktelement 45 einerseits und dem Widerstandselement 20 und dem Kollektorelement 25 andererseits als auch eine vorgespannte Anlage des Polsterstücks an den nicht vom Schleifkontaktelement 45 berührten freien Flächenbereichen des Widerstandselements 20 und des Kollektorelements 25 erreicht, so daß beim Verdrehen des Schleifkontaktträgers über der gesamten Fläche des Widerstandselements und des Kollektorel.ements ein mechanisches Wischen mit vorgegebenem Andruck erfolgt, so daß die Kontaktstellen sauber und frei von Fremdstoffen gehalten werden.

Beim Zusammenbau der einzelnen Bauteile werden zunächst der Schleifkontaktträger 30 und der Widerstandsträger 13 in den Innenraum 17 des Gehäuseteils 11 eingebracht. Danach wird durch eine geeignete (nicht näher dargestellte) Vorrichtung auf den Widerstandsträger 13 von außen eine Axialkraft von vorzugsweise etwa 0,5 kp aufgebracht, um das elastisch verformbare Polsterstück 40 vorzuspannen. Danach wird eine geringe Menge einer Vergußmasse 50 in den verbleibenden Teil des Innenraums 17 eingegossen, und so weit ausgehärtet, daß der Widerstandsträger 13 unter Zusammendrücken des Polsterstücks 40 in der gewünschten Lage verbleibt. Dann wird die den Widerstandsträger 13 beaufschlagende Vorrichtung entfernt und weitere Vergußmasse in den verbleibenden Teil des Innenraums 17 gegossen, die dann vollständig aushärten kann.

Da der Radius des Polsterstücks 40 größer ist als der Radius des kreisbogenförmig ausgebildeten Widerstandselements 20, überdeckt es das Widerstandselement 20 und den Schleifkontakt 45 vollständig. Radial außerhalb des Widerstandselements 20 entsteht daher zwischen der ebenen Fläche 19 des Widerstandsträgers 13 und der Fläche 41 des Polsterstückes 40 eine Abdichtung, die das Eindringen von Fremdstoffen in den Kontaktbereich zwischen Schleifkontaktelement 45 und dem Widerstandselement 20 bzw. dem Kollektorelement 25 verhindert

Zwischen dem Widerstandsträger 13 und dem Polsterstück 40 kann ein Schmiermittel eingebracht werden. Beispielsweise eignet sich hierzu ein Schmiermittel aus Petroleum und Lithium-Zusatz. Das Schmiermittel verbessert nicht nur die Einstellbarkeit des Schleifers 12, indem es den Reibungswiderstand zwischen dem Polsterstück 40 und den freien Bereichen des Widerstandsträgers 13, dem Widerstandselement 20 und dem Kollektorelement 25 verringert, sondern dient zusätzlich auch dazu, die Oberfläche etwaig vorhandener Fremdpartikel mit einem dielektrischen Film zu überziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ohmscher Drehwiderstand mit einem Gehäuseteil, einem Widerstandsträger aus einem isolierenden Material, einem auf einer ebenen Fläche des Widerstandsträgers angeordneten kreisbogenartig ausgebildeten flachen Widerstandselement, einem ebenfall auf der ebenen Fläche ausgebildeten und den Mittelpunkt des Widerstandselements überdekkenden Kollektorelement, einem um den Mittelpunkt des kreisbogenartig ausgebildeten Widerstandselements drehbar in vorgegebenem Abstand von der ebenen Fläche des Widerstandsträgers gelagerten Schleifkontaktträger, dessen Radius größer als der des Widerstandselements ist, einem mit dem Widerstandselement und dem Kollektorelement in Berührung stehenden und von dem Schleifkontaktträger getragenen elastischen Schleifkontaktelement, einem sich an dem Schleifkontaktträger abstützenden und das Schleifkontaktelement beaufschlagenden elastischen Polsterstück, das das Schleifkontaktelement längs dessen gesamter Erstreckung überdeckt und das Widerstandselement und das Kollektorelement zumindest teilweise überdeckt, und einer Dichtung zwischen der ebenen Fläche des Widerstandsträgers und der dieser zugewandten Seite des Schleifkontaktträgers, wobei der Dichtungseingriff radial außerhalb des kreisbogenförmigen Widerstandselementes aufgebaut ist, d a durch gekennzeichnet, daß das elastische Polsterstück (40) als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist und die ebene Fläche (19) des Widerstandsträgers (13) unter Druck überdeckt, daß das Polsterstück (40) die ebene Fläche des Widerstandsträgers (13) vollständig abdichtet.

2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifkontaktelement (45) von einem Streifen flexibel miteinander verbundener Metallpartikel gebildet ist, die mit der dem Widerstandselement (20) und dem Kollektorelement (25) zugekehrten Oberfläche des Polsterstückes (40) fest verbunden sind.

3. Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Schleifkontaktelement (45) bildenden Metallpartikel in harzartigem Material verteilt sind, das nach dem Aushärten elastisch bleibt.

4. Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polsterstück (40) aus Gummi besteht.

5. Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis ■*, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Widerstandsträger (13) und dem Polsterstück (40) ein Schmiermittel eingebracht ist.