DE2140113A1 - Potentiometer - Google Patents

Description

Potentiometer

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Potentiometer mit einera kreisbogen- "bis kx'eisförmig ausgebildeten und konzentrisch zu einer Achse angeordneten Widerstandskörper, einer radial zu den Widerstandskörper drehbaren Schlsiffeder, die über einem auf dem Widerstandskörper in clöd.i^iKiöX' Verbindung aufliegenden Eontaktfinger eine elektrische Verbindung mit der Achse, von der wenigstens die Oberfläche leitend ist, herstellt, und Koiitaktarischlüssen, deren einer in elektrisch leitender Verbindung mit der Achse steht»

Bei Potentiometern dieser Art besteht ganz allgemein das Problem, den Widerstandskörper und die relativ dazu bewegliche Schleiffeder derart mit feststehenden

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Koiitaktanschlüssen zu verbinden, daß keine nennenswerten Übergangsx\^riderstände auftreten, was sich insbesondere
bei niederohmigen Potentiometern störend bemerkbar
machen vriirde. Außerdem muß gewährleistet sein, daß
der Eontaktfinger weitgehend unabhängig von Fertigungs-·
toleranzen während der gesamten Lebensdauer des Potentiometers mit stets gleichmäßigem Druck auf dem Widerstandskörper aufliegt. Außerdem sollen derartige Potentiometer, insbesondere wenn sie als Trimmer ausgeführt sind, in.
den Herstellungskosten niedrig liegen, was bedeutet,
daß ihre Prüfung und Montage sehr einfach sein muß.

Es sind eine Reihe von Potentiometern dieser Art bekannt, die aber alle nicht voll befriedrigen» Beispielsweise ist in der DT-OS 1 5^5 865 ein derartiges Potentiometer beschrieben, bei dem ein Widerstandskörper in einem Gehäuse, angeordnet ist» In dom Gehäuse ist .eine Achse drehbar gelagert, an deren einer Stirnseite eine Schleiffeder angeschweißt ist. Eb sind drei Kontaktanschluss3 vorgesehen, von denen zwei mit dem Widerstandskörper und einer mit der Achse
elektrisch leitend verbunden ist. Da sich die Achse mit
der Gchleiffeder dreht, der zugehörige Kontaktanschluß jedoch feststeht, ist zur elektrischen Verbindung ein an den Kontaktanschluß angeschlossener Schleifdraht vorgesehen, der in schleifender Verbindung an der Achse anliegt.
Ein derartiges Potentiometer hat den Fachteil, daß die
Montage nicht ganz einfach ist, da der Schleifdraht, der mit Vorspannung an der Achse anliegen muß, schwierig
einzusetzen ist.

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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Potentiometer der eingangs genannten Art anzugeben, das trotz einfachem Gesamtaufbeu leicht montierbar ist. und gute mechanische und'elektrische Werte hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schleiffeder aus einem U-förmig gebogenen Stanzteil besteht, dessen einer U-Schenkel den Kontaktfinger trägt, daß die beiden U-Schenkel mit je einer Lageröffnung versehen sind, durch die die Achse tritt,· und daß die beiden U-Schenkel im montierten Zustand von zwei radial von der Achse vorspringenden Absätzen begrenzt sind. |

Die U-förmig ausgebildete Schleiffeder,,in deren beiden U-Schenkeln je eine Lageröffnung vorgesehen ist, kann, ohne daß weitere Befestigungsmittel notwendig wären, unmittelbar auf die Achse aufgesetzt v/erden, wobei sie im montierten Zustand in axialer Richtung von zwei radial von der Achse vorspringenden Absätzen "begrenzt ist . Dadurch ist die axiale Lage der" Sohle if firt-f-f estgelegt. Durch diese Halterung der Schleiffedr^jr auf der Achse vird neben einer zuverlässigen mechanischen Fixierung gleichzeitig eine gute elektrische Kontaktgäbe zwischen der Achse und der Schleif feder erreicht,, AuBcrdem

drückt der Kontaktfinger stets mit gleicher Kraft auf ™

den Widerstandskörper, da die Höhenlage- der Schleiffeder zum Widerstandskörper konstant Gehalten wird.

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Es ist vorteilhaft, -wenn die beiden U-Schenkel der Schleiffeder im entspannten Zustand nicht parallel zueinander verlaufen, so daß die Schleiffeder im montierten Zustand zwischen die beiden Absätze eingespannt ist. Das hat den Vorteil, daß die Schielffeder ohne Spiel zwischen den beiden Absätzen liegt, und daß sie sich erst nach tfberwinden eines bestimmten Drehmoments auf der Achse drehen läßt. Bei einer Drehung der Schleiffeder tritt eine Kutschbewegung zwischen der Schleiffeder und der Achse auf. Die Schleiffeder wird durch eine beliebig gestaltete Kupplungsvorrichtung, beispielsweise ein mit ihr verbundener Drehknopf oder ein Schneckenantrieb, mitgenommen.-

Weiterhin ist es günstig, wenn der Kontaktfinger zwei Arme aufweist, die sich an der am Widerstandskörper bildenden Kontaktstelle vereinigen und die Achse bis zur Verbindung mit dem einen U-Schenkel bogenförmig umspannen.. Die bei der Fertigung auftretenden Maßtoleranzen wirken sich durch die dadurch erzielte relativ große Länge des Kontaktfingers nur unwesentlich auf den Kontaktdruck bzw. die Auflagekraft des Kontaktfingers auf den Widerstandskörper aus.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die beiden Arme des Kontaktfingers nicht in einer Ebene mit den . tragenden U-Schenkel liegen, sondern abgewinkelt sind. Dadurch wird einerseits öle Länge des Kontaktfingex^s noch weiter erhöht, andererseits kann eine

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-leichte Anpassung der Schleiffeder an einen Widerstands— körper vorgenommen werden, wenn er nicht in derselben axialen Höhe wie die Schleif feder liegt.

!Ferner ist es günstig, wenn derjenige U-Schenkel den Eontaktfinger trägt, der in größerem Abstand vom Widerstandskörper angeordnet ist· Dadurch läßt sich bei noch immez* kompakten Abmessungen des gesamten Potentiometers eine weitere Erhöhung der Länge des Kontaktfingers erreichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, "

daß die Schleif feder mit dem Eontaktfinger einstückig ausgebildet ist. Die Schleiff eder kann also zusammen mit dem Eontaktfinger aus einem einzigen Stück Blech herausgestanst sein.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Iiageröffiiungen mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt sind. Dadurch wird auf einfache ¥eise gewährleistet, daß das entstehende Drehmoment der Schleiffeder auf der Achse auch dann, annähernd konstant ist, wenn die beiden Lageröffnungen durch

Auftreten von Pertigungstoleransen nicht miteinander i

fluchten. Ein Verklemmen der Schleif feder auf der Achse ist hiermit auch bei großen Hittenabweiehungen der beiden Lageröffnungen praktisch ausgeschlossen.

Es ist vorteilhaft, wenn sich di$ Lageröffnung mit

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dem kleineren Durchmesser auf dem U-Sehenkel befindet, der den. Kontaktfinger trägt. Das führt zn kleineren Toleranzabweichangen der Auflagekraft des Eontaktfingers auf dem Widerstandskörper.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist ausgehend von einem Potentiometer mit zwei im Bex-fegungsbereleli der Schleiffeder angeordneten Anschlägen, die eine Bewegung der Schleiffeder über die Enden des Widerstandskörpers verhindern, und einem von der Achse getragenen Zahnrad, mit dem die Schleif feder über eine Butsehkupplung verbunden ist, darin zu sehen, daß das Zahnrad einen der beiden Absätze bildet, die die Schleiffeder In axialer fiichtung begrenzen, und daß die einander zugewandten Flächenabschnitte des Zahnrades und des TJ-Schenkels durch eine entsprechende Formgebung oder Materialgestaltung reibschlüssig aneinander liegen. Die TJ-f örmige Schleiffeder gestattet ös, das Potentiometer auf einfache V/eise zu einem Potentiometer mit einer an sich bekannten Butschkupplung zu erweitern. Das Zahnrad' kann unmittelbar an der Schleiffeder angreifen, 1 ohne daß zusätzliche Teile zur Anpassung erforderlich wären. Es kann in bekannter V/eise durch eine Schnecke angetrieben werden. Eine Mitnahme der Schleiffeder durch das Zahnrad erfolgt nur solange, wie sich die Schleiffeder nicht über die Enden des Widerstandskörpers hinausbewegt. Am Ende des Widerstandskörpers ist je ein Anschlag für die Schleif-

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feder vorgesöhen, wodurch bei Weiterbewegen des Zahnrades eine Hutschbewegung zwischen diesem und der Schleiffeder auftritt. Erst bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung des Zahnrades wird die Schleiffeder dann wieder mitgenommen.

Es ist vorteilhaft, wenn der dem U-Schenkel zugewandte Flächenabschnitt des Zahnrades mit einer Stirnverzahnung versehen ist, in die in dem U-Schenkel vorgesehene Materialerhebungen reibschlüssig eingreifen.'Eine derartige Reibverbindung ist mit niedrigen Eosteil herzustellen und weitgehend abnutzungsfrei., f

Es ist ferner günstig, ifenn der dem anderen der beiden Absätze zugewandte Flächenabschnitt· des U-Schenkels mit einer ringförmigen Materialerheb-nng versehen ist, mit der er auf dem Absatz aufliegt. Durch diese Materialerhebung wird verhindert, daß der U-Schenfcel über die scharfe Kante des Absatzes bewegt wird, wenn der U-Schenkel nicht ganz parallel'zu dessen Auflagefläche verläuft. Ein Brechen der Kanten des Absatzes ist deshalb nicht erforderlich.

Eine weitere konstruktive Vereinfachung ist dadurch gegeben, daß die Achse aus einer Hülse und einen diese Hülse tragenden Stift besteht. Das vereinfacht die Montage und führt zu einer größeren Lagerlange. Der Stift kojin dabei eint;tückig mit einc-ίκι Gehäuseteil ausgeführt und die Hülse auf diesen aufgepreßt sein.

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An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeis,piels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittzeichnung durch ein erfindungsgemäßes Potentiometer;

Fig. 2 eine Platine der in dem Potentiometer nach Fig. Λ enthaltenen Schleiffeder;

Fig. 3 eine Querschnittszeichnung der in Fig. 2 dargestellten Schleiffeder im gebogenen, entspannten Zustand und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Schleiffeder nach Fig. 3-

Das in Fig. 1 dargestellte Potentiometer enthält einen kreisförmig angeordneten Widerstandskörper 1 der aus einer auf einem Grundkörper 1a aufgebrachten Widerstandswicklung 1b besteht. Dieser Widerstandskörper 1 ist fest in einem Gehäuse 2 angeordnet, das sich aus einem Bodenteil 2a und einem Deckelteil 2b zusammensetzt. Aus dem Bodenteil 2a ragt ein Stift 3 hervor, der zusammen mit einer auf diesen aufgepreßten Hülse 4- die Achse des Potentiometers bildet. Diese Hülse ^l\- trägt eine noch näher zu beschreibende Schleiffeder 5» aus einem Stanzteil U-förmig gebogen ist. Die

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beiden U-Schenkel 5a und 5b des Stanzteils sind mit Lageröffnungen 6 und 6' versehen, wie sie aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich sind, mit denen die Schleiffeder 5 auf der Hülse 4 angeordnet ist· Einer der U-Schenkel 5a trägt einen einstückig mit der Schleiffeder ausgebildeten Kontaktfinger 7, dessen Ende als Kontaktstelle 8 ausgebildet ist und auf dem Widerstandskörper 1 in gleitender Verbindung ruht. In dem Bodenteil 2a des Gehäuses 2 sind weiterhin 3 Kontaktanschlüsse 9 angeordnet, von denen nur 2 sichtbar sind. Zwei der Kontaktanschlüsse sind mit den Ehd.en des Wider-Standskörpers 1 verbunden, während der dritte einen Fortsatz 10 aufweist, der an der Hülse 4 angeschweißt ist.

Auf der Hülse 4 ist weiterhin ein Zahnrad 11 gelagert, das durch einen hier nicht sichtbaren Schneckenantrieb, der in seine Umfangsverzahnung eingreift, drehbar ist. Dieses Zahnradd 11 ist an seiner der Schleiffeder 5 zugewandten Stirnseite mit einer Stirnverzahnung 12 ausgeführt. In dj.esö Stirnverzahnung greift eine auf einem U-Schenkel 5a angeordnete Materialdurchbiegung 13 ein. Der andere U-Schenkel ^b liegt nicht unmittelbar am Bodenteil 2a des Gehäuses 2, sondern auf einem radial vorspringenden Absatz 14 der

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Hülse 4-. Auch dort liegt der U-Schenkel 5"D nicht mit seiner vollen Fläche auf, sondern er ist mit einer ringförmigen Materialdurchbiegung 15 versehen.

Die Abmessungen des Gehäuses 2 sind so auf die Abmessungen der Hülse 4-, der Schleiffeder 5 und des ' Zahnrades 11 abgestimmt, daß die Schleif feder 5 ^>ei geschlossenem Gehäuse 2 zwischen das Zahnrad 11 und den Absatz 14, wie es aus Figur 1 ersichtlich ist, eingespannt ist.'

Der Widerstandskörper 1 bildet keinen vollen Kreis. Zwischen seinen Enden ist ein ebenfalls in Fig. 1 sichtbarer Anschlag 16 im Bodenteil 2a ausgebildet, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird.

In den Figuren 2 bis 4- ist die Schleiffeder 5 dargestellt. Diese besteht aus einem Stanzte!!, das als Platine in Figur 2 dargestellt ist. Die be'iden TJ-Schenkel 5a und ^b sind von Lageröffnungen 6 und 6¹ durchbrochen, deren eine von einer ringförmigen Materialdurchbiegung 15 umgeben ist. Die Durchmesser dieser Lageröffnungen sind außerdem etwas unterschiedlich, um bei der Biegung auftretende Mittenabweichungen auszugleichen. Einer der U~Schenkel 5a trägt den Kontaktfinger 7i der aus zwei Kontaktarmen 7a und 7*> besteht, die sich an der Kontakt-

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stelle 8 vereinigen. Die Kontaktarme 7a, 7*> schließen sich an einer Stelle an den U-Schenkel 5a an, die nahe an der Verbindung der beiden U-Schenkel liegt. Diese beiden Kontaktarme 7a,- 7b umgreifen daher die Hülse 4- zum Teil. Die Verbindung der beiden U-Schenkel 5a und 5"t> bildet, wie aus Fig. 3 ersicht- * lieh ist, eine nicht ganz geschlossene Hülse. Dadurch lassen sich Mittenabweichungen der beiden Lageröffnungen 6 und 6' in gebogenen Zustand leichter ausgleichen und führen nicht zu einem

Verklemmen der U-Schenkel auf der Hülse 4. Das in ^

Fig. 2 dargestellte Stanzteil der Schleiffeder 5 wird bei der Fertigung nicht ganz so stark zusammengebogen, daß die beiden entstehenden U-Schenkel 5a, 5b zueinander parallel liegen. Es wird soweit gebogen, daß die beiden U-Schenkel, wie es in Fig* 3 sichtbar ist, im entsp'annten Zustand einen spitzen Winkel zueinander einnehmen. Außerdem wild der Kontaktfinger 7 in der in Fig. 3 dargestellten Weise abgeknickt. Die Biegung des Koiitaktfiiigers 7 erfolgt so, daß eine definierte Kontaktkraft des Kontaktfingers auf dem Widerstandskörper 1 im montierten Zustand erreicht wird.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die ochleiffeder 5 aus einer Kupferberylliumlegierung und die Hülse ¹V aus Messing» Das Gehäuse 2 sowie das .Zahnrad 11 sind aus Kunststoff gefertigt.

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Im folgenden sei die Wirkungsweise des Potentiometers ■beschrieben·:

Durch Drehen des Zahnrades 11 über eine in seine Außenverzahnung eingreifende Antriebsschnecke wird die Schleiffeder 5 über die reibschlüssige Verbindung der ßtirnverzahnung 12 des Zahnra.des 11 und die Materialdurchbiegung 1J am U-Schenlcel 5a mitgenommen, und der Kontaktfinger 7 wird auf dem Widerstandskörper 1 bewegt. Der U-Schenkel 5h schleift mit seiner Materialdurchbiegung 15 auf der Stirnseite des Absatzes 14- der Hülse 4. Dadurch \\ti.rd ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktstelle am Widerstandskörper 1 über den Kontaktfinger 7 und die "Ü-Schenkel 5a, 5"b mit der Hülse 4 und dem daran angeschlossenen Kontaktaiischluß 9 hergestellt. Es besteht sowohl eine elektrische Verbindung der Schleif feder 5 über die Ränder der Lageröffnungen 6, 6¹ als auch über die Materialdurchbiegung 15 mit der Hülse 4-. Die geschilderte Drehung der Schleiffeder 5 relativ zu dem Widerstandskörper 1 durch das Zahnrad 11 erfolgt solange, bis der Kontaktfinger 7 an dem Anschlag 16 anstößt. Dies ist dann der Fall, wenn der Kontaktfinger 7 &Jti einem Ende des Widerstandskörpers 1 angelangt ist. Bei einer Weiterdrehung des Zahnrades 11 in derselben Bevregungsrichtung springt die Materialdurchbiegung

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Λ'j an den einen U-Sciienlcel ^a unter- leichter Äbstandsverringerung der "beiden IT-Schenkel von einer Vertiefung der Stirnverzahnung 12 in die nächste» Erat eine Bgwegung des Zahnrades in entgegengesetzter "Eichtimg führt dazu, daß die Bchleiffeder wieder mitgenommen wird. Derselbe Rutschsicupplungseffelut findet ebenso am anderen Ende des Widerstandskörpers 1 statt«

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Claims (12)

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   1/f. _

   P a t e η t a η s ρ r ü c h e :

   ./Potentiomeber mit einen kreisbogen- "bis kreisförmig ausgebildeten und konzentrisch zn einer Achse eingeordneten Widerstandskörpcr, einer relativ su den Widerstandskörper drehbaren öchleizfedsr, die über einen auf den Widerstandskörper in gleitender Verbindung aufliegenden Kontaktfinger eine elektrische Verbindung mit der Achse, von der wenigstens die Oberfläche leitend ist, herstellt, und Kontaktansclilüssen, deren einer in elektrisch leitendere Verbindung nit der Achne steht, dadurch gekennzeichnet , daß die Schleif .feder (5) aus einen U-förmig gebogenen Stansteil besteht, dessen c-iner !!-Schenkel (5&-) den Kontaktfinger· (7) trägt, daß die beiden U-Schonkel (5&, 5b) nit je einer Lagere ffnung (6, 6') \^rersehen sind, durch die die Achse (4) tritt, und daß die beiden U-Sehcnkel im montierten Zustand von zwei radial von der Achse vorspringenden Absätzen (11, 14) begrenzt sind«,
2. 2. Potentiometer nach Anspruch 1|| d||iurch gekennzeichnet , daß die beiden U-Schenkel (5a, 5b) der Schleiffeder (5) im entspannten Zustand nicht parallel zueinander vorlaufen, so daß die Schleiffeder im montierten Zustand unter Spannung si.dschen den beiden Absätzen (11 und 14) eingespannt ist.

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3. 3. Potentiometer nacli Anspruch 1 oder 2₅ dadurch' gekennzeichnet , daß der Kontaktfinger (7) zwei Arme (7a, 7b) aufweist, die sich an der am Widerstandskörper (1) gebildeten Kontaktstelle (8) vereinigen und die Achse (4) bis zur Verbindung mit dem einen IT-Schenkel (5a) bogenförmig umspannen α
4. 4-. Potentiometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Arme (7a, 7b) des Eontaktfingers (7) nicht in einer Ebene mit dem sie tragenden IT-Schenkel (5a) liegen, sondern abgewinkelt sind. .
5. 5. Potentiometer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis·''+, dadurch gekennzeichnet , daß derjenige IT-Schenkel (5a) den Kontakt fing er (7) trägt, der im größeren Abstand .von Widerstandskörper (1) angeordnet ist.
6. 6. Potentiometer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet , daß die Schleiffeder (5) mit dem Kontaktfinger (7) einstückig ausgebildet ist.
7. 7. Potentiometer nach wenigstens einem der Ansprüche " 1 bin 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Laßoröffnungen (6, 6') mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt sinä.
8. 8. Potentiometer nach Anspruch 7t dadurch g e -

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   kennzeichnet , daß sich die Lageroffnung (6) mit dem kleineren Durchmesser auf dem U-Schenkel (5a) "befindet, der den Kontaktfinger (7) trägt«
9. 9. Potentiometer wenigstens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 mit zwei im Bewegungsbereich der Schleiffeder angeordneten Anschlägen, die eine Bewegung der Schleiffeder über die Enden des Widerstandskörpers hinaus verhindern und einem von der Achse getragenen Zahnrad, mit dem die Schleiffeder über eine Rutschkupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad einen der beiden Absätze (11) bildet, die die Schleiffeder (5) in axialer Richtung begrenzen, txnd daß die einander zugewandten Flächenabschnitte des Zahnrades und des U-Schenkels (5a) durch eine entsprechende Formgebung oder Materialgestaltung reibschlüssig aneinander liegen.
10. 10. Potentiometer nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß der dem IT-Schenkel (5a) zugewandte Flächenabschnitt des Zahnrades (11) mit einer Stirnverzahnung (12) versehen ist, in die in dem U-Schenkel (5a) vorgesehene Matcrialerhebungen (1J) reibschlüssig eingreifen.
11. 11. Potentiometer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e -

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    kennzeichnet- , daß der dem -anderen der "beiden Absätze (14-) zugewandte I'lächenabschnitt des IJ-Schenkels (5h) mit einer, ringförmigen Materialerhetmng (15) "versehen ist, mit der er auf dem Absatz (14) aufliegt.
12. 12. Potentiometer nach wenigstens einem der Anspräche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Achse aus einer Hülse (4-) und einem diese Hülse tragenden Stift (3) "besteht,

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