DE2446796A1

DE2446796A1 - Vorrichtung zur steuerung der einer last zugefuehrten elektrischen energie

Info

Publication number: DE2446796A1
Application number: DE19742446796
Authority: DE
Inventors: Benjamin Hart Matthews; Suresh Kumar Nangia; Jules Wayne Rhine
Original assignee: Lucerne Products Inc
Current assignee: Lucerne Products Inc
Priority date: 1974-10-01
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1976-04-15
Also published as: NL7413540A; FR2287759B3; FR2287759A1

Description

Vorrichtung zur Steuerung der einer Last zugeCi.ihrten elektrischen energie Die Erfindung bezieht sich auf eine koiapakte Steuervorrichtung zur ,Steuerung des Betriebs einer elektrisch betriebenen Vorrichtung, wie z. B. des Motors eines elektrisch betriebenen Verkzeugs oder sonstigen Geräts, wobei ein beträchtlicher Steuerbereich hinsichtlich der isenge der der elektrisch betriebenen Vorrichtung zugeführten elektrischen Energie vorhanden sein soll und eine vereinfachte und genauere Steuerung der elektrisch betriebenen Vorrichtung erreicht werden soll.
Es sind bereits zahlreiche Steuervorrichtungen zur Steuerung der Drehzahl eines Motors, z. B. des rotors eines handbetr.iebenen elektrischen Geräts od. dgl., entwickelt worden. Derartige Steuervorrichtungen sind in den Us-Patentschriften 3 389 365, 3 535 973 und 3 713 070 beschrieben. Die Schaltungen dieser Vorrichtungen enthalten variierbare Widerstandselemente mit einem Gleitkontakt, der sich geradlinig bewegt, um die enge der durchgelassenen elektrischen Energie zu regeln. Bei derartigen Geschwindigkeitssteueranordnungen werden der linear bewegbare Gleitkontakt und ein zugeordneter berbruckungskontakt entweder mittels eines manuell zu betätigenden linear bewegbaren Abzusgliedes oder mittels eines drehbaren Betätigungsglieds betätigt.
Bei weiteren in der US-PS Re. 26 119 beschriebenen Steuervorrichtungen sind die bewegbaren Kontakte schaltungsmäßig iai-t einen Halbleiter-Steuerelement verbunden und steuern in variabler Weise die Züfuhrung von elektrischer Energie zu einer angeschlossenen Last.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung zu schaffen, rni t der die enge der einer Schaltung zugeführten elektrischen Energie einfach steuerbar ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung soll erreicht werden, daß ein beträchtlicher Steuerbereich zur Steuerung der Menge zugeführter elektrischer energie vorhanden ist. Ferner soll die Steuervorrichtung in einfacher Weise gefertigt und zusammengebaut werden kannen, und es soll sich eine kompakte Steuervorrichtung ergeben, mit der eine gleichmäßige Zuführung der elektrischen energie zu der angeschlossenen elektrischen Vorrichtung erfolgen kann.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der einer elektrisch betriebenen Vorrichtung zugefiihrten elektrischen Energie hat ein drehbares Betätigungsglied, das mit elektrischen Kontakten ausgebildet ist, die uftt einem als kreisförmiger Stre ifen angeordnetem Widerstandabschnitt zusammenwirken und so einen variablen Widers-tand bilden, dessen Bauweise so ist, daß eine wesentlich längere Spur entsteht, entlang der der zugeordnete Kontakt bewegbar ist, und der damit die Genauigkeit der Steuerung der elektrischen Energie verbessert. Das Betotigungsglied ist zusammen mit den elektrischen Kontakten in bezug auf eine gedruckte Schaltung drehbar, die den genannten Triders tands abs chnitt als im wesentlichen kreisförmiges Element aufweist, so daß eine Bewegung des Betätigungsglieds und damit der Kontakte relativ zum Widerstandsabschnitt die enge der elektrischen Energie einstellt und regelt, die einem elektrischen Motor zugeführt wird, sowie auch die Aktivierrng bzw. Kontaktivierung des Motors bewirkt. Die gedruckte Schaltung ist vorzugsweise auf einera keramischen GrlXndglied angeordet, das vollstlndCg.
in einel Gehäuse mit kleinen Abmessungen untergebracht ist, wobei ein Schaft des Betätigungsglieds nach außen aus de Gehause vorsteht und um eine achse drehbar is-t, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der gedruckten Schaltung verläuft.
Die Erfindung wird im folgenden an land der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht von oben auf die erfindungsgemaße Vorrichtung; Fig. 2 eine Seitenansicht 2-2 nach Fig. 1 in Richtung der Pfeile; Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt 3-3 nach Fig. 1 in Richtung der Pfeile; Fig. 3A eine Ansicht der elektrischen Kontakte des Betätigungsglieds in der Aus-Stellung der Vorrichtung; Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht auf das drehbare Betätigungsglied der Vorrichtung nach Fig. 1, 2 und 3, wobei die daran befestigten elek-trischen Kontakte gezeigt sind; Fig. 5 eine Draufsicht entlang der Ebene der Linie 5-5 nach Fig. 4, wobei in Pfeilrichtung geblickt wird; Fig. 6 eine Draufsicht von unten entlang der Linie 6-6 nach Fig. 4 in Pfeilrichtung; Fig. 7 eine Seitenansicht auf das Betätigungsglied, wobei das elektrische Kontaktglied entfällt; Fig. 3 eine Draufsicht auf das ußere des unteren Gehäuseabschnitts der Vorrichtung; Fig. 9 einen Schnitt 9-9 des Gehäuseabschnitts nach Fig. ( in Pfeilrichtung; Fig. 1n eine Seitenansicht 10-10 nach Fig. O in Pfeilrichtung; Fig. 10A eine Draufsicht lOA-lOA nach Fig. 9 in Pfeilrichtung; Fig. lOb einen Schnitt 10B-10B nach Fig. lOA in Pfeilrichtung; Fig. 11 eine Draufsicht auf das Innere des oberen Gehäuseabschnitts der Vorrichtung; Fig. 12 einen Schnitt 12-12 nach Fig. 11 in Pfeilrichtung; Fig. 13 eine Seitenansicht 13-13 nach r'ig. 11 in Pfeilrichtung; Fig. 14 eine Draufsicht auf einen Wärmeableitungskörper für die Vorrichtung; Fig. 15 eine Seitenansicht 15-15 nach Fig. 14 in Pfeilrichtung; Fig. 16 eine Draufsicht von unten auf die Anordnung der gedruckten Schaltung und der anderen Schaltungsteile auf dem keramischen Grundkörper, der ringsum vom Wärmeableitungskörper nach Fig. 14 und 15 umgeben ist; Fig. 17 eine Fig. 16 ähnliche Ansicht, wobei jedoch die auf den keramischen Grundkörper aufgebrachte gedruckte Schaltung vor dem Einsetzen der anderen Schaltungsteile gezeigt ist; Fig. 18 eine Draufsicht von unten auf den ReraX,lischen Grund'örper, auf den die schaltung nach Fig.
16 und 17 auf gebracht ist; Fig. 19 eine Seitenansicht des Gründkörpers nach jig. 18; Fig. 2G eine Draufsicht auf das tderstandselement des Drehwiderstands; Fig. 21 ein Schaltbild der elektrischen Schaltung der Steuervorrichtung; und Fig. 22 typische Signalverläufe, die die Arbeitsweise der Vorrichtung verdeutlichen.
Die Zeichnung zeigt eine Drehsteuervorrichtung 10 sehr kompakter Bauweise rilt einem äußeren Gehause 12, das einen oberen Gehäuseabschnitt 12a und einen unteren Gehäusçabschnitt 12b hat, die z. B. durch Befestigungsmittel miteinander verbunden sind.
Ein drehbares Betä.tigungsglied 16 ist drehbar am Gehäuse 12 gesichert und steht aus diesem hervor und ist um seine Längsachse X-X drehbar zu dem Zweck, den Betrieb der Steuervorrichtung zu steuern und damit das Ein- und Ausschalten einer angeschlossenen elektrisch betriebenen Vorrichtung zu bewirken und die Höhe der dieser Vorrichtung zugeführten Energie zu ändern.
Das Betätigungsglied 16, das vorzugsweise aus nichtleitendem Werkstoff, z. B. Kunststoff, besteht, hat einen Schaft 16a und einen daran gesicherten Basisteil 16b. Ein abwärts gerichteter Führungszapfen 18 dient dazu, die drehbare Lagerung des Betätigungsglieds 16 auf dem unteren Gehäuseabschnitt 12b zu erleichtern, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist.
In Befestigungslied lö, und zwar am Basisteil 16b desselben, ist ein elektrisch le tendes Kontaktglled 19 angeordnet, das drei elektrische Kontakte 19a, 19b und 19c trägt. Jeder der Kontakte hat vorzugsweise einen im wesentlichen abgerundeten freien Endteil 20, der an einem federnden Arm 22 gesichert ist, so daß der jeweiligen Endteil 22 federnd aufwärts in Anlage an bestimmte Teile der abwärts gerichteten gedruckten Schaltung der Steuervorrichtung gedrückt wird, wie noch erläutert wird.
Die Unterseite des Betätigungsglieds 16 ist vorzugsweise mit einen nach unten geneigten, im wesentlichen nachgiebigen Arin 24 versehen, auf den sich ein abgerundeter Endteil 24a befindet, der in einer entsprechenden Ausnehmung 28 bzw.
23a aufgenommen werden kann, die in erhöhten Sims 30 des unteren Gehäuseabschnitts 12b ausgebildet ist, um so das Betätigungsglied lösbar in der vollständig eingeschalteten oder der vollständig ausgeschalteten Stellung zu positionieren. Der Arin 24 bewirkt aufgrund seiner federnden Ligenschaften, daß sich der freie Endteil 24a in die jeweilige komplementäre Ausnehmung 28 oder 2oa hineinbewegt, wenn der Lndtell 24a mit der ausnehmung ausgerichtet ist, und positioniert ferner das Betätigungsglied 16 in der vollständig ein- bzw. ausgeschalteten Stellung, bis das Betätigungsglied 16 zwangsweise gedreht wird, um den freien Endteil 24a des Arms 24 aus der zugeordneten Ausnehmung 28 oder 2;a herauszubewegen. Wie aus Fig. lOA ersichtlich ist, ist die Oberseite des Simses 30 im wesentlichen flach zum Anliegen am Endteil 24a des Arms 24 während der Drehbewegung des Betätigungsglieds 16.
In den Fig. 16, 17, 18 und 19 ist ein scheiben- oder plattenförmiger keramischer Grundkörper 34 gezeigt, auf dem die gedruckte Schaltung der Steuervorrichtung angeordnet ist. Wie ain besten aus Fig. 3 zu selen is-t, sind die gedruckte schaitung und bestimmte andere Komponenten der elektrischen Schaltung der Steuervorrichtung auf der UNterseite des keramischen Grundkörpers 34 gesichert, und zwar in eLner Stellung zum Zusammenwirken mit den Kontakten 19a, 19b und 19c am Bettigungsglied 16, das sich durch den Grundkörper 34 erstreckt.
Der Widerstandsabschnitt 36 (vgl. Fig. 16, 17 und 20) der Steuerschaltung kann durch bekann-te Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen gebildet sein und auf der Vorderfläche 33 des keramischen Grundkörpers 34 angebracht sein, wobei der Widerstandsabschnitt vorgegebene kIöchst- und i4indestwi derstandswerte ha-t. -ie ersichtlich ist, ist der Windestandsabschnitt 35 im wesentlichen kreisförmig und hat Abzweigung gen 40 und 40a und ermöglicht einen beträchtlichen Bewegungsbereich der Kontakte des Betätigungsglieds relativ zum Yisiderstandsabschnitt und somit einen beträchtlichen Bereich der Widerstandssteuerung. Die gedruckte Schaltung der Steuervorrichtung 10 ist auf die keramische Unterlage z. B. durch bekannte Siebdruckverfahren aufgebracht und dann durch einen Ofen geführt, um die auf der Keramikunterlage befindlichen Widerstands- und leitenden Schichten aufzubrennen. Z. B.
bestehen die Widerstandsschichten aus einer Tinte auf Rutheniumbasis oder anderen geeigneten Widerstandswerkstoffen, die auf diesem Gebiet bekannt sind. Der Widerstandsabschnitt 36 ist durch die Abzweigung 40a (vgl. Fig. 16) mit dem leitenden Abschnitt 44 der gedruckten Schaltung verbunden. Der Leiterabschnitt 44, der z. B. aus einer Tinte auf Silberbasis gebildet ist, ist mit einem Leiterabschnitt 46 über einen Kondensator 48 gekoppelt (vgl. Fig. 16 und 17). Der Leiterabschnitt 46, der von der Mittelachse oder der Mitte Z der kreisförmigen Struktur der gedruckten Schaltung am weitesten nach außen entfernt liegt, ist durch Löten mit einem Draht L2 verbunden, der in das Gehause durch eine Öffnung 50 einläuft (Fig. 13).
Eine Leitung L1 läuft durch eine Öffnung 50a in das Gehäuse 12 ein und ist durch Löten an den Leiterabschnitt 52 (Fig.
16) der gedruckten Schaltung angeschlossen.
Eine Drosselspule 54 (Fig. 16 und 21) ist mit ihrem einen Ende an den Leiterabschnitt 52 und mit ihrem anderen Ende an den Leiterabschnitt 56 elektrisch angeschlossen und verbindet somit die Leiterabschnitte 56 und 52 miteinander.
Der Leiterabschnitt 56 ist mit einem bogenförmigen Leiterabschnitt 58 über einen abzweigenden Leiterabschnitt 58a verbunden. Der Mittelpunkt der Krümmung des Leiterabschnitts 58 ist die Achse Z, die mit der Achse X-X des Betätigungsglieds 16 zusammenfällt. Der Leiterabschnitt 58 endet an seinem einen Ende in der N»he eines Steuerkörper-Niets 60, dessen Zweck noch erläutert wird, und endet mit seinem anderem Ende in der Nähe der Abzweigung 40a des Widerstandsabschni-tts 36.
Der Niet 60 besteht aus elektrisch leitendem Werkstoff und hat einen abgerundeten Kopf, der nach außen von der Oberfläche der gedruckten Schaltung vorsteht (Fig. 3A).
Mittig auf der gedruckten Schaltung ist ein im wesentlichen kreisförmiger Leiterabschnitt 62 angeordnet, der über eine Abzweigung 62a mit dem Leiterabschnitt 63 verbunden ist, der an einen variablen Stromsteuerschalter 64 angeschlossen ist, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem für sich bekannten Triac-Halbleiterelement mit Anode, Kathode und Steuerelektrode 64a bzw. 64b bzw. 64c besteht (Fig. 21).
Andere geeignete Halbleitervorrichtungen, z. B. SCR-, SCS-, ICD-, ICS-Elemente, können ebenfalls verwendet werden. Der Widerstandsabschnitt 36 befindet sich außerhalb der Abzweigung 62a. Ein Ganzwellengleichrichter 65 üblicher Bauart ist mit der Steuerelektrode 64c verbunden.
Ein Kondensator 66 ist zwischen die Leiterabschnitte 46 und 52 geschaltet und erstreckt sich somit zwischen den Leitungen L1 und L2. Es ist ersichtlich, daß mit einer solchen Schaltungsanordnung der Strom durch die Steuervorrichtung änderbar ist im positiven und negativen Teil jedes Zyklus, wobei das Triac-Element während eines Teils jedes positiven und negativen Teils des Zyklus der Stromversorgung eingeschaltet wird und diese Stromversorgung eine übliche Wechselstromquelle von 60 Hz sein kann. Durch rindern der RC-Zeitkonstante des Torkreises des Triac-Elements durch jizndern des Drehwiderstands ist die Ein-Zeit für das Triac-Element in gewünschter Weise änderbar. Fig. 22, Signalverlauf b, zeigt die Ein-Zeit für eine Ganzwellensteuervorrichtung wie das Triac-Element für mehrere Zeitperioden 1 und 2 bei entsprechenden Einstellungen des RC-Wertes des Torkreises. Dabei ist zu beachten, daß die Zeitperiode 1 eine längere Ein-Zeit für das Triac-Element bedeutet als die Zeitperiode 2. In ähnlicher Weise zeigt die Wellenform a in Fig. 22 die Ein-Zeit für eine Halbwellensteuervorrichtung, z. B. ein SCR-Element. Wenn es sich bei der elektrisch betriebenen Vorrichtung, an die die Steuervorrichtung 10 angeschlossen ist, um einen Elektromotor handelt, wird die Drehzahl des Elektromotors geändert, während der Drehwiderstand der Steuervorrichtung 10 durch das Betätigungsglied 16 bewegt wird Der Grundkörper , der vorzugsweise aus Keramik besteht, trägt den Stromsteuerschalter 64, der in seiner Stellung durch leitenden Werkstoff gehalten wird, der dessen Anode 64a mit dem Leiterabschnitt 63 elektrisch verbindet. Wie am besten aus Fig. 16 und 21 ersichtlich ist, ist die Kathode 64b des Schalters 64 über einen Leitungsdraht 70 mit dem Leiterabschnitt 46 verbunden, während die Steuerelektrode 64c über einen Leitungsdraht 70a mit dem Leiterabschnitt 44 verbunden ist.
Der Grundkorper 34 hat im Abstand voneinander angeordnete Durchgangsöffnungen 74 (Fig. 18 und 19), durch die sich bohrungen aufweisende Zapfen 76 (Fig. 11 und 12) am oberen beschnitt 12a des Gehäuses 12 erstrecken. Untere Bohrungen aufweisende Zapfen 78 aill unteren Abschnitt 12b des Gehäuses 12 sind dazu vorgesehen, am Grundkörper 34 anzuliegen und diesen zu stützen, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, und die schon erwähnten Befest.igungselemente 14 erstrecken sich durch die Zapfen 76 und 7 und sichern die Gehäuseabschnitte 12a und 12b lösbar aneinander. Eine durch den Grundkörper 34 durchgehende Öffnung 80 dient dazu, den Schaft 16a des Betätigungsglieds 16 aufzunehmen (Fig. 3), und Öffnungen 8 (Fig. 18) sind dafür vorgesehen, die schnelle Montage der Droselspule 54 mit Hilfe von vorgeformten Anschlußleitungen 81a zu erleichtern. Ferner ist eine Ausnehmung 82 vorgesehen zur Montage des Steuerkörper-Niets 6o.
Ein Warmeableitungskörper 84 (Fig. 14 und 15) nimmt den Grundkörper 4 auf und umgibt ihn. Der Wärmeableitungskörper 84 besteht aus Metall, z. B. aus Aluminium, und hat eine Durchgangsöffnung 86, durch die sich das Betätigungsglied 16 erstreckt. Der Grundkörper 34 ist vorzugsweise an den Wärmeableitungskrper 84 mittels eines wärmeleitenden Zements angekittet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, erstrecken sich Wände 88 vorzugsweise in den unteren Abschnitt 12b des Gehäuses 12. Öffnungen 90 im Wärmeableitungskörper 84 dienen dazu, die Zapfen 76 des oberen Gehäuseabschnitts 12a aufzunehmen.
Es wird jetzt insbesondere auf Fig. 3, 3A und 16 Bezug genommen. In der Aus-Stellung der Steuervorrichtung ist der Kontakt 19a des Betätigungsglieds 16 im Eingriff mit dem Steuerkörper-Niet 60 und aus der gemeinsamen Ebene der anderen Kontakte 19b und 19c herausgedrückt, wie am besten aus Fig. 3A ersichtlich ist, so daß die Schaltung von der Leitung L1 getrennt ist. In dieser Stellung des Bettigungsglieds 16 rastet der vorstehende Endteil 24a (Fig. 6) des federnden Arms 24 des Basisteils 16b des Betitigungsglieds 16 in der Ausnehmung 28 (Fig. lOA) des Simses 30 des unteren Geh.useabschnitts 12b ein und positioniert damit das 'Betatigungsglled formschlüssig in der Aus-Sìellung.
Um die Steuervorrichtung einzuschalten, wird das Betätigungsglied 16 im Gegenuhrzeigersinn - bezogen auf Fig. 1 -gedreht, wodurch der Kontakt 19a vom Steuerkörper-Niet herabgleitet und in Anlage mit dem benachbarten Ende des Leitungsabschnitts 58 gelangt, während die Kontakte 19b und 19c sich relativ zum Widerstandsabschnitt 36 bzw. zum Leitungsabschnitt 62 bewegen. In Fig. 15 ist die Stellung der Kontakte 19a, 19b und 19c des Betätigungsglieds 16 in der Aus-Stellung der Steuervorrichtung gezeigt. Aufgrund der federnden Eigenschaften des jeweiligen Arms 22 der Kontakte 19a-c greift der Kontakt 19a kraftschlüssig an dem in anderer Höhe angeordneten Leiterabschnitt 58 an, sobald die Steuervorrichtung von der Aus- in die Ein-Stellung bewegt wird.
Die weitere Drehung des Betätigungsglieds 16 im Gegenuhrzeigersinn bewegt den Kontakt l9b entlang dem Widerstandsabschnitt 36, um (vgl. Fig. 21) den Widerstandswert des Widerstandsabschnitts 36 zu verringern, und in ähnlicher Weise bewegen sich die Kontakte 19a und 19c entlang dem Leiterabschnitt 58 bzw. 62, wodurch größere Impulse elektrischer Energie zu der angeschlossenen elektrisch betriebenen Vorrichtung durchgelassen werden.
Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel bewirkt eine Umdrehung des Betätigungsglieds um etwa 3160 aus der Stellung niedrige Drehzahl" (Fig. 21) die Zufuhr maximaler elektrischer Energie von der Steuervorrichtung zu der angeschlossenen elektrisch betriebenen Vorrichtung. In der Maximalstellung hohle Drehzahl" rastet der Endteil 24a des Betätigungsglieds 16 in die Ausnehmung 23a des Gehäuseabschnitts 12b ein, um das Betçitigungsglied 16 in der maximalen Ein-Stellung zu haltern.
Es ist ersIchtlich, daß der Teil 94 des Simses 30 (Fig.
9 und lOA) des Gehäuseabschnitts 12b einen Anschlag bildet, an dem der vorstehende Anschlagarm 96 des Betätigungsglieds 16 anschlagen kann, um für einen zwangläufigen Anschlag des Betätigungsglieds 16 in bezug auf maximale Drehung in beiden Richtungen zu sorgen. Bei dem Ausführungsbeispiel beträgt die Höchstdrehung des Betätigungsglieds 16 etwa 3450 während der Bewegung von der Aus-Stellung zu der Maximalstellung "hohe Drehzahl".
Um ein Beispiel für die Größe der erläuterten Steuervorrichtung zu geben, kann das äußere Gehäuse 12 die ungefähren folgenden Außenabmessungen haben: 5,1 4,8 cm mit einer Tiefe von 1,7 cm. Es ist also ersichtlich, daß die Steuervorrichtung sehr kompakt und raumsparend ausführbar und daher sehr vielseitig unter verschiedensten Umgebungsbedingungen verwendbar ist. Ferner ist ersichtlich, daß, wenn die Steuervorrichtung durch Abnutzung defekt wird, das Gehäuse 12 leicht durch Entfernen der mit Gewinde versehenen Befestigungselemente 14 zu öffnen ist und neue Teile, z. B. anstelle des elektrischen Kontaktglieds 19 oder des Grundkörpers 34 mit der darauf befindlichen gedruckten Schaltung, in das Gehäuse einsetzbar sind, um so die Steuervonichtung zu reparieren, so daß eine schnelle Reparatur möglich ist.
Aus der vorstehenden Erläuterung und der Zeichnung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine neuartige, sehr kompakte Steuervorrichtung zum Regeln der Höhe der elektrischen Energie geschaffen wird, die dem elektrischen Kreis einer angeschlossenen elektrisch betriebenen Vorrichtung, z. B. eines tragbaren Werkzeugs, eines elektrischen Geräts usw., zugeführt wird. Die Steuervorrichtung weist einen Grundkörper auf, auf dem eine gedruckte Schaltung mit einem Widerstandsabschnitt angeordnet ist, sowie ein drehbares Bet.tigungsglied, das mit elektrischen Kontakten versehen und um eine Achse drehbar ist, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der gedruckten Schaltung verlauft, wobei die Kontakte mit einigen Teilen der gedruckten Schaltung während der Drehbewegung des Betätigungsglieds zusammenwirken, um die Höhe der elektrischen Energie, die einer angeschlossenen elektrisch betriebenen Vorrichtung zugeführt wird, wahlweise zu steuern. Ferner wird durch die Erfindung eine auf Drehbetätigung ansprechende Steuervorrichtung für elektrische Energie geschaffen, die leicht herstellbar und zusammenbaubar ist und die in sehr gedrängter Form eine elektronische Steuerung der elektrischen Energie ermöglicht, die einer angeschlossenen Vorrichtung zugeführt wird, wobei die Steuervorrichtung einen beträchtlichen Bereich für die Steuerbewegung aufweist.
Patentanspruche:

Claims

P a t e n t a n s tD r ü c h e 1 Vorrichtung zur Steuerung der Menge der einer angeschlossenen Last zugeführten elektrischen Energie, e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine auf einem Grundkörper (34) angeordnete gedruckte Schaltungskomponenten enthaltende Schaltung, und ein Betätigungsglied (1U), das w-, eine im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Grundkörpers (34) verlaufende Achse (X-X) drehbar ist und auf dem sich elektrische Kontakte (19a, 19b, 19c) befinden zu dem Zweck, während der Drehbewegung des Betätigungsglieds (16) an einigen bestimmten gedruckten Schaltgskomponenten (36, 58, 62) anzugreifen und dadurch den Betrieb der Schaltung selekti-r zu steuern und dementsprechend die enge der der Last zugeführten elektrischen Energie in variabler Welse zu steuern 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die bestimmten gedruckten Schaltungskomponenten TiJiderstandsabschnitte (36) enthalten, die in Draufsicht im wesentlichen bogenförmig verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die elektrischen Kontakte a Betätigungsglied (16) drei elektrisch miteinander verbundene federnde Kontakte (19a-c) umfassen, deren jeder in einem vorgegebenen Abstand und einer vorgegebenen Stellung relativ zur Drehachse des Betätigungsglieds (16) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß der Grundkörper (34) aus einem Keramikkörper besteht und von einem llårmeableitungSlförper (Çí4) umgeben ist, der mit dem Keramikkörper zusammenwirkt und eine Wirmeableitung für die Schaltungskomponenten bildet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspräche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , da.3 eine der Komponenten der auf dem Grundkörper (34) angeoroneten Schaltung aus einem Festkörper-3teuerschalter (64) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e -t , daß der Steuerschalter (64) aus einem in beiden Richtungen arbeitenden Stromsteuerschalter besteht, der eine Anode (54a), eine Kathode (64b) und eine Steuerelektrode (64c) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Widerstandsabschnitt (36) als ringförmiger Streifen ausgebildet ist und eine Vielzahl verschiedener Widerstandswerte bilden kann, daß ein variabler Stromsteuerschalter (64) sich in der auf dem Grundkörper (34) angeordneten Schaltung befindet und mit dem Widerstandsabschnitt (36) zusammengeschaltet ist, um einer angeschlossenen elektrisch betriebenen Vorrichtung pulsierende elektrische Energie zuzuführen, wobei die Menge der pulsierenden elektrischen Energie von der Stellung der elektrischen Kontakte (19a-c) des drehbaren Betätigungsglieds (16) in bezug auf den Widerstandsabschnitt (36) abhängt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Betätigungsglied (16) einen Schaft (16a) aufweist und daß einer (19b) der elektrischen Kontakte (19a-c) des Betätigungsglieds (16) in gleitender Berührung mit dem Widerstandsabschnitt (36) steht, während der Schaft (16a) gedreht wird, um die Ein-Zeitdauer des Stromsteuerschalters (64) selektiv zu ändern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die auf dem Grundkörper (34) angeordnete Schaltung einen Festkörper-Stromsteuerschalter (64) mit Anode, Kathode und Steuerelektrode hat und daß Triggermittel mit der Steuerelektrode (64c) zusammengeschaltet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Betätigungsglied (16) sich durch den Grundkörper (34) erstreckt und in bezug auf diesen drehbar ist, daß elektrische Kontakte (19a-c) gegen einige bestimmte Komponenten (36, 58, 62) der gedruckten Schaltung gerichtet sind und zusammen mit dem Betätigungsglied (16) in bezug auf die Komponenten der gedruckten Schaltung drehbar sind, während sie sich in Eingriff mit diesen befinden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e -k e n n z ei c h ne t , daß das Betätigungsglied (16) einen Schaft (16a) und einen Basisteil (16b) aufweist, daß die elektrischen Kontakte (19a-c) an dem Basisteil (16b) angebracht sind und daß der Grundkörper (34) eine Durchgangsöffnung (80) hat, durch die sich der Schaft (16a) erstreckt.

12. Kompakte elektrische Steuervorrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines angeschlossenen Elektromotors, gekennzeichnet durch einen elektrisch nichtleitenden Grundkörper (34) mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche, Schaltungskomponenten, die auf dieser Oberfläche und im wesentlichen in deren Ebene angeordnet sind, ein Betätigungsglied (16), das um eine im wesentlichen senkrecht zu der genannten Ebene verlaufende Achse (X-X) drehbar ist und elektrische Kontakte aufweist, die zum Angreifen an mindestens einigen bestimmten Schaltungskomponenten während der Drehbewegung des Betätigungsglieds (16) ausgebildet sind, uni dadurch die menge der durch die Steuervorrichtung gelangenden elektrischen Energie und somit die Drehzahl des angeschlossenen Elektromotors zu steuern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kontakte ein elektrisch leitendes Kontaktglied (19) aufweisen, von dem federnde Arme (22) nach außen vorstehen, und dad jeder frt (22) an seinem freien Ende einen Angriffsteil hat und da;3 die Trume (22) in Richtung zu der Oberfläche des Grundkörpers (34) und gegen die bestimmten Schaltungskomponenten (30, 58, 62) vorgespannt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , da(3 ein Gehäuse (12) für die Steuervorrichtung vorgesehen ist und das Betätigungsglied (16) sich aus dem Gehäuse (12) herauserstreckt, daß im Innern des Gehäuses (12) Mittel zur drehbaren Lagerung des Betätigungsglieds (16) vorgesehen sind und daß weitere am Gehäuse (12) vorgesehene Mittel eine wesentliche Axialbewegung des Betätigungsglieds (16) verhindern, jedoch eine Drehbewegung desselben in bezug auf das Gehäuse (12) gestatten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die zur drehbaren Lagerung des Betätigungsglieds (16) am Gehäuse (12) vorgesehenen Mittel ein Podest mit einer Durchgangsöffnung aufweisen und daß an dem einen Ende des Betätigungsglieds (16) ein FUhrungszapfen (18) vorgesehen ist, der drehbar in der Durchgangsöffnung aufgenommen wird.

lt. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein W;rmeableitungskörper (84) den Grundkörper (34) im wesentlichen umgibt und daß der Grundkörper (34) sich mit dei rlileableLtungskörper (34) in W,irmeontak-t befindet.

17. VorrIchtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Gehause (12) für die Steuervorrichtung vorgesehen ist, daß der Grundkörper (34) m Gehäuse untergebracht ist, daß die Schaltungskomponenten in das Gehäuseinnere gerichtet sind und daß das Gehäuse (12) mittel hat, um den GrundkcJrper (34) in vorbestimmter Lage innerhalb des Gehäuses zu halten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Betätigungsglied (16) einen Schaft (16a) und einen Basisteil (l6b) hat, daß der .Basisteil (16b) in einer im wesentlichen senkrecht zur Achse des Schaftes (loa) verlaufenden Ebene angeordnet ist, daß die elektrischen Kontakte vom Basisteil (16b) getragen werden und aus mehreren federnden Armen (22) bestehen, die an ihren freien Enden mit Angriffsteilen versehen sind, die an den bestimmten Schaltungskomponenten (36, 53, 62) angreifen, daß MIttel vorgesehen sind, die eine wesentliche Axialbewegung des Betätigungsglieds (16) verhindern, jedoch eine Drehbewegung desselben gestatten, so daß die Stellung der Kontakte in bezug auf die bestimmten Schaltungskomponenten (36, 58, 62) selektiv änderbar ist, um die Menge der durch die Steuervorrichtung zum angeschlossenen Elektromotor gelangenden elektrischen Energie zu ändern.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß auf dem Grundkörper (34) ein elektrisch leitender Steuerkörper (60) dazu vorgesehen ist, einen federnden Arm (22) relativ zu den anderen Federnden Armen (22) anzuheben und dadurch den ßena1mten federnden Arm elastisch vorzuspannen, daß ein Gehäuse (12) vorgesenen ist, von dem das Betatigrungsgliea (lõ) vorsteht, und daß am Betätigungsglied (16) Positionierungsmittel (24, 24a) vorgesehen sind, die mit entsprechenden a:' Gehäuse (12) vorgehenen Positionierungsmitteln (23, 28a) zusammenwirken, um das Betätigungsglied (16) in der voll eingeschalteten bzw. der voll ausgeschalteten Stellung zu arretieren.

20. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r ch g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine der Schaltungskomponenten aus einem Festkörper-Stromsteuerschalter (64) mit Anode, Kathode und Steuerelektrode besteht, daß eine weitere Schaltungskomponente aus einem Widerstandsabschnitt besteht, der in Draufsicht bogenförmig ist und dazu angeordnet ist, mit den Kontakten in Eingriff zu gelangen, und daß Triggermittel für die Steuerelektrode (64c) vorgesehen sind.

L e e r s e i t e