DE2529134C3

DE2529134C3 - Einstellwiderstand

Info

Publication number: DE2529134C3
Application number: DE2529134A
Authority: DE
Inventors: James N. Elkhart Ind. Hufford; John Edwardsburg Mich. Zdanys
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-30
Publication date: 1979-01-25
Also published as: CA1033430A; DE2529134B2; JPS5118848A; DE2559648A1; GB1503236A; US3950722A; DE2529134A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einstellwiderstand mit einer nichtleitenden Trägerplatte mit zwei daran gehalterten Schleifkontakten, mit einem elektrisch nicht leitenden Träger, auf dessen den Kontakten zugewandter Oberfläche erste und zweite elektrisch miteinander verbundene Widerstandsbahnen angeordnet sind, die elektrisch mit den beiden Schleifkontakten in Berührung stehen, und mit Lagerelementen zur drehbaren Befestigung des eine Mittelbohrung aufweisenden Trägers an der Trägerplatte derart, daß zwischen der Trägerplatte und dem Träger ein Abstand aufrechterhalten wird.

Bei einem bekannten Einstellwiderstand dieser Art (US-Patentschrift 28 77 328) werden auf dem Träger in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten Widerstandsbahnen und Kollektorbahnen aus leitendem Material aufgebracht, worauf der Träger mit einem Randkranz versehen wird, der dazu dient, den Träger in Abstand von der Trägerplatte zu halten. Der so gebildete schalenförmige Träger wird mit Hilfe einer metallischen Hohlniete mit der Trägerplatte drehbar vernietet. Das Vernieten des hohlen schalenförmigen Trägers mit der Trägerplatte muß sehr vorsichtig erfolgen, damit kein Brechen oder Splittern des hohlen Trägers oder der Trägerplatte auftritt, und daß nachträgliche Anbringen des Randkranzes an dem Träger, das zur Vereinfachung des Aufbringens der Widerstands- und Kollektorbahnen erforderlich ist, stellt einen zusätzlichen Arbeitsschritt dar, der mit großer Sorgfalt ausgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Einstellwiderstand der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Vernieten vermieden werden kann und bei dem eine feste Auflage für den Träger an der Lagerstelle geschaffen wird,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Trägerplatte aus thermoplastischem Materia! einstückig eine Nabe ausgebildet ist, die eine Schulter aufweist, an der der Träger mit Abstand von der Trägerplatte anliegt, daß mit der Nabe ein·- Achse to einstückig ausgebildet ist, die sich von dieser aus durch die Mittelöffnung des Trägers hindurch erstreckt und der Träger von dem durch ihn hindurchragenden wärmeverformten Teil der Achse in Anlage an der Schulter der Nabe gehalten ist

Dadurch ergibt sich eine feste Auflage für den Träger an der Lagerstelle, so daß sich ein Gegenlager für das Verquetschen der Welle ergibt und keine Gefahr einer übermäßigen Beanspruchung der miteinander zu verbindenden Teile besteht. Weiterhin wird die Herstellung des Trägers vereinfacht, da dieser vollständig eben ist und nicht nachträglich mit einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines Abstandes zwischen dem Träger und der Trägerplatte versehen werden muß.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind einstückig mit der Trägerplatte ausgebildete Pfosten vorgesehen, die mit Einkerbungen von Kontaktteilen, anderen Enden die Schleifkontakte ausgebildet sind, in Eingriff und mit den Pfosten unter Wärmeeinwirkung verpreßt sind.

ω Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Einsteilwiderstandes,
)5 Fig.2 eine Seitenansicht des Einstellwiderstandes nach Fig. 1,

Fig.3 eine Unteransicht des Trägers des Einstellwiderstandes nach Fig. I,

Fig.4 eine Draufsicht auf die Trägerplatte und die ■ίο Kontaktteile vor der Befestigung auf der Trägerplatte,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des Einstellwiderstandes nach Fig. 1, wobei ein Teil des Trägers fortgebrochen dargestellt ist,

Fig.6 ein Schaltbild, das die Beziehungen der Kontakte bezüglich der Widerstandsbahnen zeigt, wenn der Träger gegenüber den Kontakten verdreht wird,

F i g. 7 eine grafische Darstellung des Gesamtwiderstandes zwischen den Kontakten gegenüber der Bewegung des Trägers, wenn dieser gegenüber den Kontakten verdreht wird.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform des Einstellwiderstandes dargestellt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist und eine Trägerplatte 12, ein leitendes Teil 13 mit zwei Kontaktteilen 14 und 14a und ein drehbares Widerstandselement 16 umfaßt, das an der Trägerplatte befestigt ist und elektrisch mit den Kontaktteilen 14 und 14a in Berührung steht.

Die Trägerplatte 12 ist vorzugsweise ein einstückiges Formteil aus geeignetem elektrisch nicht leitendem Material, wie z. B. thermoplastischen Kunststoff mit einer ersten Oberfläche 18, die eine einstückige Nabe 20 trägt, sowie mit einem ebenfalls einstückig ausgebildeten Block 22, der mit einer oberen Oberfläche 22a versehen ist, wobei die Trägerplatte 12 eine allgemein ''"> halbkreisförmige Form aufweist. Von tier Nabe 20 erstreckt sich exzentrisch eine Welle 24, die eine Schulter 25 bildet und weiterhin erstrecken sich einstückig von dem Block 22 aus zwei Endpfosten 26

und ein Mittelpfosten 28, wie dies am besten in den Fig,4 und 5 zu erkennen ist Der Mittelpfosten 28 und die Endpfosten 26 bilden zwei Kanäle 29 und 29a,

Die Kontaktteile 14 und 14a sind ausgestanzt und bestehen aus gehärtetem federndem Messing oder anderem geeignetem Material. Jedes der Kontaktelemente 14 und 14a weist, wie dies am besten in F i g. 4 zu erkennen ist, einen Kontakt 30 und 30a sowie einen federnden Arm 32 bzw. 32a auf, der einstückig mit jedem der Kontakte 30 und 30a ausgebildet ist ι ο Befestigungssegmente 34 und 34a, die einstückig mit den federnden Armen 32 und 32a ausgebildet sind, werden von den jeweiligen Kanälen 29 und 29a aufgenommen und ruhen auf der oberen Oberfläche 22a des Blockes 22. Die Anschlüsse 40 und 40a· erstrecken sich einstückig von den Befestigungssegmenten 34 und 34a, um den Einstellwiderstand 10 elektrisch mit einer äußeren Schaltung zu verbinden. Ein Brückenteil 39 nach F i g. 4 ist an den Anschlüssen 40 und 40a befestigt und ergibt eine Möglichkeit zum Handhaben und zum Zusammenbau der Kontaktteile 14 und 14a als einstückige Einheit Die Befestigungssegmente 341 und 34a sind jeweils mit zwei Nuten 35,36 und 35a, 36a versehen, um diese mit den Endpfosten 26 und dem Mittelpfosten 28 beim Zusammenbau der Kontaktteile 14 und 14a mit der Trägerplatte 12 auszurichten und sie daran zu befestigen. Jede der Nuten 35 und 35a kommt mit einem jeweiligen Endpfosten 26 in Eingriff, während die Nuten 36 und 36a mit jeweiligen Enden des Mittelpfostens 28 in Eingriff stehen. Die Befestigungssegmente 34 und 34a to ruhen an dem Block 22, wobei das Befestigungssegment 34 im Kanal 29 und das Befestigungssegment 34a im Kanal 29a angeordnet ist Die Teile 26a und 28a der Endpfosten 26 und des Mittelpfostens 28 werden unter Wärmeeinwirkung gegen die Befestigungssegmente 34 jt und 34a verpreßt, um die Befestigungssegmente 34 und 34a an dem Block 22 starr zu befestigen. Bei der Befestigung des Widerstandselementes 16 an der Trägerplatte 12 in der nachfolgend beschriebenen Weise drück· das Widerstandselement 16 die Kontakte 4n 30 und 30a und die federnden Arme 32 und 32a nach unten in Richtung auf die Oberfläche 18 der Trägerplatte 12, wobei die federnden Arme 32 und 32a die Kontakte 30 und 30a in Eingriff mit dem Widerstandselement 16 vorspannen. Nach der Befesti- v, gung der einstückigen Einheit mit dec Kontaktteilen 14 und 14a an den End- bzw. Mittelpfosten und nach der Befestigung des Widerstandselementes 16 an der Trägerplatte 10 wird das Brückenteil 39 von den Anschlüssen 40 und 40a abgetrennt, wie dies durch die Linien 39a und 396 nach Fig.4 angedeutet ist so daß getrennte Kontaktteile 14 und 14a zurückbleiben, wie dies am besten in F i g. 5 zu erkennen ist.

Das Widerstandselement 16 weist einen Träger 41 vorzugsweise aus geschichtetem Kunststoff- oder anderem geeigneten isolierenden Material auf, der mit einer ersten Oberfläche 42 und einer Mittelöffnung 46 versehen ist. Auf der Oberfläche 42 sind konzentrisch ein geschlossener kreisförmiger Widerstandsfilm oder eine Bahn 48 und eine bogenförmige oder offene w kreisförmige Widerstandsbahn 50 aufgebracht, wie dies am besten aus F i g. 3 zu erkennen ist, wobei die Widerstandsbahn 50 um den Umfang des Trägers 41 angeordnet ist, während die Widerstandsbahn 48 um die Mittelöffnung 46 herum angeordnet ist. Eine dritte <■-, Widerstandsbahn 54 '.erbindet die Widerstandsbahn 48 mit einem Ende der Widerstandsbahn 50. Die Widerstandsbahnen 48,50 und 54 bestehen vorzugsweise aus einer Kohlenstoffmischung oder aus irgendeinem geeigneten Widerstandsmaterial und sie werden auf dt-n Träger 4i in einer geeigneten in der Technik gut bekannten Weise aufgebracht Um das Widerstandselement 16 an der Trägerplatte zu befestigen, wird die Welle 24 durch die Mittelöffnung 46 in dem Träger 41 eingesetzt, wobei das Widerstandselement 16 gegen die Schulter 25 anliegt. Ein Teil 24a des Endes der Welle 24 wird unter Wärmeeinwirkung gegen die hintere Oberfläche des Trägers 41 verpreßt, um den Träger 41 an der Trägerplatte 12 zu befestigen. Wie dies am besten aus F i g. 3 zu erkennen ist, benötigt der Träger keine leitende Bahn oder eine Rückführung, die die Enden irgendeiner Widerstandsbahn überlappt Das Widerstandselement 16 weist eine elektrisch nicht leitende Oberfläche auf, die über der Trägerplatte 12 liegt und, wie dies in F i g. 2 und 5 zu erkennen ist berührt der Kontakt 30, wenn der Träger 41 an der Trägerplatte 12 befestigt ist, die Widerstandsbahn 50, während der Kontakt 30a die Widerstandsbahn Ά berührt Es ist verständlich, daß das Widerstandsefement 16 nach F i g. 5 teilweise durchsichtig dargestellt ist, und daß die gestrichelten Linien die Widerstandsbahnen 50 und 48 auf der Unterseite des Trägers 41 in Berührung mit den Kontakten 30 und 30a zeigen. Wenn das Widerstandselemeni 16 gedreht wird, dreht sich die Widerstandsbahn 50 gegenüber dem Kontakt 30 und die Widerstandsbahn 48 dreht sich gegenüber dem Kontakt 30a, so daß sich ein größerer oder kleinerer Widerstandsbetrag zwischen den Kontakten 30 und 30a und damit zwischen den Anschlüssen 40 und 40a ergibt

Im Betrieb ergibt sich, wenn der Kontakt 30 in der Position 1 und der Kontakt 30a in der Position Γ angeordnet ist, wie dies in den F i g. 3 und 6 gezeigt ist ein Gesamtwiderstand zwischen den Kontakten 30 und 30a, der angenähert gleich dem Wert der Widerstandsbahn 54 ist, die als R\ in Fi g. 6 bezeichnet ist Bei einer Drehung des Widerstandselementes um ungefähr t80° gegenüber den Kontakten 30 und 30a wird der Kontakt 30 in die Position 3 und der Kontakt 30a in die Position 3' gebracht Es ist in F i g. 3 zu erkennen, daß in der Stellung 3 und 3' der Widerstandswert zwischen den Kontakten 30 und 30a gleich der Summe des Widerstandes R\ und dem äquivalenten Widerstand der parallelen Zweige der Widerstandsbahn 48, die als /?j und Ra in Fig.6 bezeichnet sind und des Teils der Widerstandsbahn 50 zwischen dem Kontakt 30 und der Widerstandsbahn 54 ist, der in F i g. 6 mit /?₂ bezeichnet ist. Wenn das Widerstandselement 16 um fast 360° gedreht wird, wie dies in den Fig.3 und 6 durch den Kontakt 30 an der Stellung 5 und dem Kontakt 30a an der Stellung 5' gezeigt ist, so ist der Gesamtwiderstand zwischen den Kontakten 30 und 30a ungefähr gleich de.n Gesamtwiderstand der Widerstandsbahnen 50 und 54 oder R₁ +R₂ +Rs. An der Stellung 5' hat sich der Kontakt 30a auf einen Punkt gedreht, an dem der Widerstand auf Grund des Pfades 48 fast vernachlässigbar ist.

Die Beziehung H?s Gesamtwiderstandes zwischen den Kontakten 30 und 30a bei einer Drehung des Widerständselementes gegenüber den Kontakten 30 und 30a in Fig. 7 dargestellt. Die Ordinate stellt den gesamten Betrag des Widerstandes zwischen den Kontakten 30 und 30a dar, während die Abszisse die Position oder Drehurj der Widerstandsbahnen 48 und 50 gegenüber den Kontakten dar. Die untere Kurve stellt den sich ändernden Parallelwiderstand des Kontaktes 30a bei Berührung mit der Bahn 48 bezüglich

des Punktes Γ dar, die mittlere Kurve stellt den linearen Widerstand dar, der sich durch die Berührung des Kontaktes 30 mit der Widerstandsbahn 50 gegenüber dem Punkt 1 ergibt und die Linie 54 stellt den festen Widerstand R₁ zwischen den Punkten 1 und Γ dar. Die obere Kurve stellt den Gesamtwert dieser drei Widerstände dar. Beispielsweise ist in der Stellung 1/1' nach den Fig.3 und 6 der Widerstand gleich dem Widerstandswert der Widerstandsbahn 54 oder R\. An der Stellung 3/3' oder nach einer Drehung des in Widerstandselementes von ungefähr 180° ist der Gesamtwiderstand gleich ungefähr dem halben Wert der Widerstandsbahn 50 plus dem Widerstand R\ plus dem äquivalenten Widerstandswert der parallelen Bahnen der Widerslandsbahn 48 vom Punkt 3' zum \·> Punkt Γ. Die Position 5/5' zeigt den Widerstand nach einer Drehung von ungefähr 360°. Wie dies in F i g. 7 zu erkennen ist, ist der Gesamtwiderstand gleich R\ plus dem Gesamtwiderstand des Pfades 50.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß der Einstellwiderstand sehr schnell in der Produktion zusammengebaut werden kann. Beispielsweise werden die Kontaktteile 14 und 14a, die durch das Brückenteil 39 miteinander verbunden sind, auf dem Block 22 dadurch ausgerichtet, daß der Mi'telpfosten 28 und die Endpfosten 26 mit den Nuten 35,35a, 36,36a in Eingriff gebracht werden. Teile der Pfosten werden dann unter Wärmeeinwirkung verpreßt, um die Kontaktteile an dem Block 22 zu befestigen. Weil keine leitfähigen Teile an dem Träger 41 oder an den Enden der Widerstandsbahnen angebracht werden, wird das Widerstandselement 16 in einem Arbeitsschritt gefertigt, bei dem die Widerstandsfilme oder Bahnen 48, 50 und 54 auf dem Träger 41 aufgebracht werden. Pie Welle 24 wird dann durch die Öffnung in dem Widerstandselement 16 eingesetzt und ein Teil der Welle wird unter Wärmeeinwirkung gegen die Rückseite des Trägers 41 verpreßt, um das Widerstandselcment 16 an der Trägerplatte zu befestigen. Die Befestigung des Trägers 41 an der Trägerplatte 12 drückt dit Kontakte 30 und 30a nach unlcn und die federnden Arme 32 und 32a spannen die Kontakte 30 und 30a in einen Eingriff mit den Widerstandsbahnen 48 und 50 vor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstellwiderstand mit einer nichtleitenden Trägerplatte mit zwei daran gehalterten Schleifkontakten, mit einem elektrisch nicht leitenden Träger, auf dessen den Kontakten zugewandter Oberfläche erste und zweite elektrisch miteinander verbundene Widerstandsbahnen angeordnet sind, die elektrisch mit den beiden Schleifkontakten in Berührung stehen, und mit Lagerelementen zur drehbaren Befestigung des eine Mittelbohrung aufweinenden Trägers an der Trägerplatte derart, daß zwischen der Trägerplatte und dem Träger ein Abstand aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Trägerplatte (1:2) aus thermoplastischem Material einstückig eine Nabe (20) ausgebildet ist, die eine Schulter (25) aufweist, an der der Träger (41) mit Abstand von der Trägerplatte (12) anliegt, daß mit der Nabe (20) eine Achse (24) einstückig ausgebildet ist, die sich von dieser aus •durch die Mittelöffnung (45) des Trägers (41) hindurch erstreckt und der Träger von dem durch ihn hindurchragenden wärmeverformten Teil (24a) der Achse (24) in Anlage an der Schulter (25) der Nabe (20) gehalten ist

2. Einstellwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einstöckig mit der Trägerplatte (12) ausgebildete Pfosten (26, 28) vorgesehen sind, die mit Einkerbungen (35, 35a, 36, 36a) von Kontaklteilen (14, 14ajl an deren Enden die Schleifkontakte (30,30a; ausgebildet sind, in Eingriff und mit der. Pfosten unter Wärmeeinwirkung verpreßt sind.