DE2330322C3 - Rotor eines elnstelbaren Drehwiderstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Rotor eines einstellbaren Drehwiderstandes in einem Gehäuse, bei dem der im wesentlichen zylindrische um seine Längsachse drehbare Rotor aus einem elastischen isolierenden Material mit einem sich in sein Inneres erstreckenden Schlitz besteht und bei dem die beiden sich in axialem Abstand gegenüberstehenden Stirnflächen des Rotors, von denen die eine dem ringförmigen Widerstandselement zugewendet ist, unter axialer Vorspannung verformt an den jeweils gegenüberliegenden Gehäusewandungen anliegen, und mit einem elektrisch leitenden Schleifer, der an dem Rotor drehfest befestigt ist und auf der Widerstandsschicht kontaktierend gleitet.

Ein derartiger Rotor für einen einstellbaren Drehwiderstand ist bereits bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 16 65 787). Der elektrisch leitende Schleifer ist mit diesem Rotor mit Hilfe von an der dem Widerstandselement zugewandten Stirnfläche des Rotors vorgesehenen Vorsprüngen gehaltert, so daß sich eine sehr komplizierte Ausgestaltung des Rotors sowie des Blechteils für den elektrisch leitenden Schleifer ergibt Eine derartige Formgebung ist insbesondere bei Miniahirpotentiometern nur sehr schwierig zu erzielen. Der bei diesem bekannten Rotor verwendete Schlitz dient lediglich zur Aufnahme eines Einstellwerkzeuges zur Einstellung des Drehwiderstandes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen dem Widerstandselement zugewandte Stirnfläche eine einfachere Gestalt ohne komplizierte Halterungsvorsprünge für das Schleiferteil aufweist, wobei gleichzeitig eine Vereinfachung der Form des Schleiferteils erzielt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Schlitz von der dem Widerstandselement zugewandten Stirnfläche des Rotors ausgehend in einer Ebene erstreckt, die mit dieser Stirnfläche einen spitzen Winkel bildet und sich der Schleifer mit einem im wesentlichen ebenen Abschnitt in den Schlitz des Rotors erstreckt und dort von den Schlitzwandungen des durch die axiale Vorspannung verformten Rotors kraftschlüssig gehaltert ist.

Durch diese Ausgestaltung des Rotors können getrennte Schleiferhalteteile entfallen und es ergibt sich eine sehr einfache Form, die selbst bei sehr kleinen Rotoren für Miniatur-Einstellwiderstände ohne Schwierigkeiten abformbar ist. Der Schleifer kann eine sehr einfache Form aufweisen und er wird bei der Montage des Drehwiderstandes in den Schlitz eingesetzt, worauf er nach dem Abschluß der Montage durch die Verformung des Rotors auf Grund der axialen Vorspannung kraftschlüssig gehaltert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses eines Drehwiderstandes teilweise im Schnitt entlang einer Ebene durch den Mittelpunkt; F i g. 2 einen Aufriß der Ausführungsform des Rotors; F i g. 3 eine Draufsicht auf den Rotor nach F i g. 2; F i g. 4 eine Unteransicht des Rotors nach F i g. 2;

F i g. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 nach F ig. 4;

F i g. 6 und 7 vergrößerte Drauf- bzw. Endansichten eines Schleifers zur Verwendung mit dem Rotor nach den Fig. 2bis 5;

Fig.8 eine Unteransicht eines vollständigen Drehwiderstandes, der alle Bauteile nach den F i g. 1 bis 7 einschließt;

F i g. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 nach F ig. 8.

In den Zeichnungen und insbesondere in den F i g. 1,8 und 9 ist ein Gehäuse dargestellt, das allgemein mit 11 bezeichnet ist und das zur Verwendung bei einem Drehwiderstand bestimmt ist, der allgemein mit 10 bezeichnet und von der Art ist, wie sie als Dreh-Trimm-Potentionieter bezeichnet wird. EinsteÜwiderstände dieser Art sind in den US-Patenten 33 78 803 und 36 17 978 der gleichen Anmelderin beschrieben.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse eine im allgemeinen rechtwinkelige Form auf, in dem die Arbeitsbauteile eingeschlossen sind. Das Gehäuse 11 weist zumindest eine Endwand 12 und Seitenwände 13 auf, die einen in der Mitte gelegenen Hohlraum 14 umgrenzen. Es ist nicht wichtig, daß das Gehäuse 11 eine rechtwinkelige Form aufweist, sondern es kann eine kreisförmige oder andere Gerralt aufweisen. Dqs Gehäuse 11 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, vorzugsweise ist es jedoch aus einem wärmehärtenden Kunststoffmaterial oder einem Duroplast hergestellt.

Der Drehwiderstand 10 schließt Antriebseinrichtungen ein, die in dem Gehäuse 11 zur Drehung eines in diesem Gehäuse angeordneten Rotors befestigt sind, der noch näher beschrieben wird. Diese Antriebseinrichtungen umfassen eine Gewindeschnecke 15, die auf bekannte Weise in einer Öffnung 16 in einer der Seitenwände 13 des Gehäuses 11 gelagert ist. Vorzugsweise weist die Gewindeschnecke 15 einen geschlitzten Kopf 17 auf, der aus dem Gehäuse 11 herausragt und der mit einem Schraubenzieher oder einem anderen geeigneten Werkzeug gedreht werden kann.

Innerhalb des Gehäuses 11 sind Anschlagelemente vorgesehen, die mit Anschlagelementen auf dem Rotor zusammenwirken, um eine Drehung über eine bestimmte Stellung hinaus zu verhindern. Im dargestellten Ausfuhr ngsbeispiel umfassen die Anschlagelemente in dem Gehäuse 11 einen schulterförmigen Anschlag 20, der sich von einer der Seitenwände 13 radial nach innen in den Hohlraum 14 erstreckt. Ein derartiger schulterförmiger Anschlag ist bei Drehwiderständen dieser Art üblich.

Das Gehäuse ti schließt weiterhin einen Lagerzapfen 21 ein. der einstückig mit der Endwand 12 ausgebildet ist und der in den Hohlraum 14 hineinragt und eine Drehachse bildet. Der Lagerzapfen 21 weist eine abgeschrägte Oberfläche 22 an seinem Basisteil in der Nähe der Endwand 12 auf. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die abgeschrägte Oberfläche 22 einen Winkel von ungefähr 30° mit der Achse des Lagerzapfens 21.

In dem offenen Ende des Gehäuses 11 kann ein Basisteil 25 aus einem nicht leitenden keramischen Material, beispielsweise Steatit oder Aluminiumoxyd, angeordnet werden. Auf dem Basisteil 25 ist ein ringförmiges Widerstandselement 26 in der Form eines dünnen, bogenförmigen Streifens oder einer Schicht von abgeschiedenem Material gehaltert. Das Widerstandselement 26 kann aus einem Widerstandsmaterial hergestellt werden, das allgemein als »Cement«-Widerstandselement bezeichnet wird, obwohl andere Widerstandsmaterialien wie z. B. leitende Kunststoffe und abgeschiedene Metallfilme verwendet werden können. Derartige Elemente sind in den US-Patenten 29 50 995 und 29 50 996 der gleichen Anmelderin beschrieben.

Das Basisteil 25 trägt außerdem ein in der Mitte angeordnetes Kollektorelement 27, das tvpischerweise eine dünne Schicht oder Folie aus abgeschiedenem Silber oder einer Platinlegierung oder ähnliches umfaßt. Anschlußstifte oder Elemente 28 einschließende Einrichtungen erstrecken sich durch das Basisteil 25 und sind zur Verbindung des Widerstandselenunies 26 und des Kollektorelementes 27 mit äußeren Schaltungen, mit denen der Drehwidersland 10 verwendet werden soll, vorgesehen.

Das Basisteil 25 ist im Hohlraum 14 in dem Gehäuse 11 angeordnet und liegt an einer fortlaufenden Schulter 29 an, die einstückig mit den Seitenwänden 13 ausgebildet ist. Das Basisteil 25 kann in dem Hohlraum 14 gegen die Schulter 29 mit Hilfe einer nicht gezeigten Vergußmasse gehalten werden.

In den F i g. 2 bis 5 ist ein Rotor gezeigt, der allgemein mit 30 bezeichnet ist und der in dem Hohlraum 14 in dem Gehäuse ί 1 drehbar um eine Achse befestigt ist, die im wesentlichen mit der Achse des ringförmigen Widerstandselementes 26, des Kollektorelementes 27 und des Lagerzapfens 21 übereinstimmt. Der Rotor 30 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Fiuorcarbonmaterial wie beispielsweise Polytetrafluorethylen oder Monochlortrifluoräthylen. Dieses Material ist gegenüber relativ hohen Temperaturen widerstandsfähig und weist die mechanischen Eigenschaften eines thermoplastischen Materials auf.

Der Rotor 30 weist im wesentlichen ebene obere und untere Stirnflächen 31 b/w. 32 und eine allgemein zylindrische Seitenfläche 33 auf. In der unteren Stirnfläche 32 ist ein ringförmig ausgenommener Bereich 34 und ein zentraler kreisförmig ausgenommener Bereich 35 ausgebildet. Zwischen den Bereichen 34 und 35 befindet sich ein schmaler Druckring 36. der in der gleichen Ebene wie die äußere Kante 37 der unteren Stirnfläche 32 liegt.

Die Seitenfläche 33 des Rotors 30 schließt einen Teil 38 m:t vergrößertem Durchmesser in der Nähe der unteren Oberfläche 32 und ein Teil 39 mit verkleinertem Durchmesser, der einen größeren Teil des Rotors 30 umfaßt, ein. Eir Verstärkungsbund 40 kann die Teile 38 und 39 verbinden. Ein Anschlagvorsprung 41 ragt von dem Teil 39 der Seitenfläche 33 des Rotors 30 radial nach außen, wobei dieser Anschlagvorsprung 41 mit dem schulterförmigen Anschlag 20 in dem Hohlraum 14 in Eingriff kommt, um eine Vorwärtsbewegung über eine bestimmte Stellung hinaus zu verhindern.

Am Umfang des Rotors 30 sind Zahnradzähne 42 ausgebildet. Entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Zahnradzähne 42 am Schnittpunkt zwischen dem Teil 39 der Seitenfläche 33 und der oberen Stirnfläche 31 angeordnet, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel von ungefähr 3V gegenüber der Achse des Rotors 30. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, können die Zahnradzähne 42 mit der Gewindeschnecke 15 in Eingriff kommen und werden von dieser angetrieben.

In der oberen Stirnfläche 31 des Rotors 30 ist eine tiefe bogenförmige allgemein V-förmige Nut 43 ausgebildet, und zwar aus Gründen, die noch näher erläutert werden. Vorzugsweise isl der Teil 3t' der oberen Stirnfläche 31, der sich in Radialrichtung nach außen von der Nut 43 befindet, kurzer als der übrige Teil dieser Stirnfläche. Der Rotor 30 schließt weiter eine Axialbohrunp 44 ein. die sich vorzugsweise vollständig durch den Rotor 30 erstreckt und die den Lagerzapfen 21 aufnimmt.

Wie es in der F i g.4 bis 7 und 9 gezeigt ist, weist der Rotor 30 eine Bohrung 45 auf. die sich in Querrichtung benachbart und mit Absland von der unteren Oberfläche 32 durch den Rotor erstreckt. Ein Schlitz 46 erstreckt sich von der Öffnung 45 zur unteren Stirnfläche 32 durch den Rotor 30. Der Schlitz 46 kann beispielsweise unter einem Winkel von 45° gegenüber der unteren Stirnfläche 32 angeordnet sein. Die öffnung 45 und der Schlitz 46 sind zur Aufnahme eines im wesentlichen ebenen Schleifers 47 vorgesehen, der vorzugsweise aus einer Vielzahl von Drähten aus einer Edelmetalllegierung gebildet ist. Ein Ende des Schleifers

47 schließt einen Flansch 48 ein, der sich durch die Öffnung 45 erstreckt, wobei der Hauptteil des Schleifers 47 sich durch den Schlitz 46 erstreckt und das andere Ende sich über die untere Stirnfläche 32 des Rotors 30 hinaus erstreckt. Das andere Ende des Schleifers 47 kann auf die übliche Art nach oben gebogen sein, um eine Beschädigung des ringförmigen Widerstandselementes 26 zu verhindern.

Wie es in den Fig.4, 5 und 9 dargestellt ist, ist der Schleifer 47 ungefähr halb so breit, wie der Durchmesser der unteren Stirnfläche 32 des Rotors 30. Der Schleifer 47 kann so in dem Loch 45 und dem Schlitz 46 angeordnet werden, daß es einen Abstand von der äußeren Kante 37 der unteren Stirnfläche 32 aufweist und sich über die Drehachse des Rotors 30 hinaus erstreckt. Auf diese Weise kann der Schleifer 47, wenn er im Gehäuse 11 angeordnet ist, sowohl das ringförmige Widerstandselement 26 als auch das Kollektorelement 27 berühren. Bei der Berührung der Elemente 26 und 27 biegt sich das freie Ende des Schleifers 27 um den Schwenkpunkt der durch das Loch 45 und den Schlitz 46 gebildet wird. Entsprechend weist die untere Stirnfläche 32 des Rotors 30 einen rechtwinkeligen ausgenommenen Bereich 49 auf, der einen Raum beschreibt, in dem sich der Schleifer 47 in Abhängigkeit von dem Druck frei biegen kann, der von dem Basisteil 25 ausgeübt wird.

Der Druckwiderstand 10 wird so zusammengesetzt, daß zunächst der Schleifer 47 in der Öffnung 45 und dem Schlitz 46 in dem Rotor 30 so angeordnet wird, daß es mit dem ausgenommenen Bereich 49 ausgerichtet ist. Danach wird der Rotor 30 in den Hohlraum 14 in dem Gehäuse 11 eingesetzt, wobei sich der Lagerzapfen 21 in die Axialbohrung 44 erstreckt. Das Basisteil 25 wird dann in den Gehäusehohlraum 14 eingesetzt, bis es an der Schulter 29 anliegt. Beim Einsetzen des Basisteils 25 drückt die obere Oberfläche gegen die äußere Kante 37 des Rotors 30. wobei eine Berührungsfläche geschaffen wird, auf der der Rotor 30 während seiner Drehung laufen kann. Der Druckring 36 berührt ebenfalls das Basisteil 25. wobei eine weitere Berührungsfläche zur Halterung des Rotors 30 während dessen Drehung geschaffen wird. Das Einsetzen des Basisteils 25 in den Gehäusehohlraum 14 bewirkt, daß eine Axialkraft auf den Rotor 30 durch die äußere Kante 37 und den Druckring 36 ausgeübt wird. Diese Kraft bewegt die obere Stirnfläche 31 des Rotors 30 in Richtung auf die Endwand 12 des Gehäuses 11. bis die Wand 50 der Bohrung 44 des Rotors die abgeschrägte Oberfläche 22 berührt. Die fortgesetzte Ausübung dieser Kraft bewirkt, daß die Wand 50 an der Berührungsfläche mit der abgeschrägten Oberfläche 32 so verformt wird, daß sie im wesentlichen dem Winkel dieser Oberfläche entspricht. Diese Verformung ist in einfacher Weise mit einem aus elastischen Fluorcarbonmaterial gebildetem Rotor zu erreichen.

Die Verformung der Wand 50 der Bohrung 44 des Rotors 30 bewirkt eine gewisse seitliche Vorschiebung des Rotors 30 in der Nähe der oberen Stirnfläche 31. Insbesondere wird eine Axialkraft auf den Rotor 30 über die obere Stirnfläche 31 ausgeübt, wobei die Axialkraft einen Eingriff zwischen der unteren Stirnfläche 32 des Rotors 30 und dem Basisteil 25 sichergestellt wird. Weiterhin bewirkt die Axialkraft zwischen der abgeschrägten Oberfläche 22 und dem Druckring 36 aufgrund des elastischen Materials, aus dem der Rotor 30 gebildet ist. eine Zusammendrückung des Rotors 30. Zusammendrückung des Rotors 30 schließt den Schlitz 46 um den Schleifer 47, wodurch der Schleifer 47 in dem Rotor 30 festgehalten wird, ohne daß zusätzliche mechanische Befestigungseinrichtungen notwendig .sind.

, Aufgrund .der gegebenen engen Toleranzen und der Größe des Drehwidmtandes 10 ist es nicht möglich, den genauen Wert der Verformung des Rotors 30 exakt zu steuern. Entsprechend ist die Nut 43 in der oberen Stirnfläche 31 des Rotors 30 vorgesehen, um teilweise die Materialverschiebung des Rotors 30 aufzunehmen.

Die Menge des von der Nut 43 aufgenommenen Materials wird natürlich durch die tatsächlichen Abmessungen des fertigen Teils bestimmt.

Der Axialkraft, die auf die obere Stirnfläche 31 des Rotors 30 von der abgeschrägten Oberfläche 22 des Lagerzapfensz 21 ausgeübt wird, steht die Kraft, die auf den Druckring 36 und die äußere Kante 37 des Rotors 30 von dem Basisteil 25 ausgeübt wird, entgegen. Diese letztere Kraft sichert einen festen Eingriff zwischen den Zahnradzähnen 42 und den Gewindegängen der Gewiiideschnecke 151. Ein derartiger fester Eingriff ist bei Miniatureinstellwiderständen, bei denen die Tiefe der Zahnradzähnen 42 lediglich einige hundertstel mm betragen kann, extrem kritisch.

Aufgrund der Lage der Nut 43 in der oberen Stirnfläche 31 des Rotors 30 ist keine starre Abstützung für die Zahnradzähne 42 im Rotor 30 vorhanden. Somit ermöglicht die Nut 43 eine seitliche Verschiebung des äußeren Teils 31' der oberen Stirnfläche 31 und der Zahr.radzähne 42. Eine derartige Möglichkeit der seitlichen Bewegung verleiht den Zähnen 42 eine gewisse Flexibilität, was einerseits eine Anpressung der Zahnradzähne 42 gegen die Gewindegänge der Gewindeschnecke 15 hervorruft. Diese Flexibilität hat noch einen weiteren Vorteil. Im einzelnen dreht sich bei einer Betätigung der Gewindeschnecke 15 der Rotor 30. bis seine Bewegung durch die Berührung des Anschlagvorsprungs 41 auf dem Rotor 30 mit dem schulterförmigen Anschlag 20 im Gehäuse 11 begrenzt wird. Bei fortgesetzter Betätigung der Gewindeschnecke 15 erfolgt eine Abstreifwirkung zwischen den Gewindegängen und den Zafinradzähnen 42 auf dem Rotor 30. Aufgrund der elastischen Art des Fluorcarbonmaterials des Rotors 30 und der durch die Nut 43 hervorgerufenen Flexibilität beschädigt diese Abstreifwirkung jedoch nicht die Zahnradzähne 42.

Es ist daher ersichtlich, daß ein Drehwiderstand 10 geschaffen wird, der eine Miniaturisierung dadurch ermöglicht, daß ein Mehrfunktions-Rotor 30 geschaffen wird. Die Konstruktion des Drehwiderstandes 10 in Verbindung mit dem Material, aus dem der Rotor 30 gebildet ist. ermöglicht den vollständigen Fortfall von getrennten Schleiferhalteteilen und getrennten Einrichtungen, die dazu dienen, den Schleifer 47 in elektrisch leitender Berührung mit dem ringförmigen Widerstandselement 26 und dem Kollektorelement 27 zu halten. Weiterhin ist das Material, aus dem der Rotor 30 geformt ist, ausreichend flexibel, um den Fortfall von getrennten Kupplungselementen zu ermöglichen.

Die Form des Rotors 30 kann abgeändert werden, wenn weiterhin seine Verformung beim Einsetzen in das Gehäuse 11 ermöglicht wird. Beispielsweise kann der Druckring 36 in der unteren Oberfläche 32 des Rotors 30 forigelassen werden, wodurch sich ein einziger abgenommener Bereich ergibt und einer oder mehrere Vorsprünge können vorgesehen werden, die sich durch diesen einzigen ausgenommenen Bereich bis zu einer Ebene erstrecken, die die Außenkante 37 der unteren

Stirnfläche 32 einschließt. Diese Vorsprünge würden mit dem Basisteil 25 in Eingriff stehen und mit der ^abgeschrägten Oberfläche 22 zusammenwirken, um die ■Kraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Schleifer 47 in dem Schleiferschlitz 46 festzuhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rotor eines einstellbaren Drehwiderstandes in einem Gehäuse, bei dem der im wesentlichen zylindrische um seine Längsachse drehbare Rotor aus einem elastischen isolierenden Material mit einem sich in sein Inneres erstreckenden Schlitz besteht, und bei dem die beiden sich in axialem Abstand gegenüberstehenden Stirnflächen des Rotors, von denen die eine dem ringförmigen Widerstandselement zugewendet ist, unter axialer Vorspannung verformt an den jeweils gegenüberliegenden Gehäusewandungen anliegen, und mit einem elektrisch leitenden Schleifer, der an dem Rotor drehfest befestigt ist und auf der Widerstandsschicht kontaktierend gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schlitz (46) von der dem Widerstandselement (26) zugewandten Stirnfläche (32) des Rotors (30) ausgehend in einer Ebene erstreckt, die mit dieser Stirnfläche (32) einen spitzen Winkel bildet, und sich der Schleifer (47) mit einem im wesentlichen ebenen Abschnitt in den Schlitz (46) des Rotors erstreckt und dort von den Schlitzwandungen des durch die axiale Vorspannung verformten Rotors (30) kraftschlüssig gehaltert ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Widerstandselement zugewandten Stirnfläche (32) des Rotors (30) ein ringförmig ausgenommener Bereich (34) in den sich das ringförmige Widerstandselement (26) erstreckt und ein zentraler kreisförmig ausgenommener Bereich (35) ausgebildet sind, zwischen denen ein axial vorstehender Druckring (36) gebildet ist, über den die axiale Vorspannung in den Rotor (30) eingeleitet ist.

3. Rotor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) aus elastischem Fluorkarbonmaterial hergestellt ist.

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorkarbonmaterial Polytetrafluoräthylen ist.

5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) eine axiale Bohrung (44) aufweist, in die ein Lagerzapfen (21) mit einer abgeschrägten Oberfläche (22) an seinem Basisteil hineinragt, die unter Verformung der Wandung der Bohrung (44) mit dieser in Eingriff steht.