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Einstellbarer elektrischer Drehwiderstand
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Die Erfindung betrifft einen einstellbaren elektrischen Drehwiderstand
mit einer eine kreisbogenförmige Widerstandsbahn sowie eine zentrisch zur Widerstandsbahn
angeordnete Kollektorplatte tragenden Grundplatte aus Isoliermaterial, mit einem
um eine Achse senkrecht zur Grundplatte an einem Schaft mit Kreisquerschnitt drehbar
geführten Schleifer, der an seiner der Widerstandsbahn zugekehrten Stirnseite eine
radial verlaufende, zur Widerstandsbahn hin offene Ausnehmung aufweist, in die mit
radial verlaufender Länysachse eine auf der Kollektorplatte und der Widerstandsbahn
aufsitzende Kontaktspirale, sowie ein die Kontaktspirale an die Grundplatte drückendes
elastisches Druckpolster eingelegt sind, und mit
einem den Schleifer
im Bereich des Schafts haltenden Gehäuse, an dem der Schleifer mit einer von der
Grundplatte wegweisenden Anschlagschulter ansitzt und welches die Grundplatte auf
ihrer der Widerstandsbahn abgekehrten Seite mit IIalterungselementen hintergreift.
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Derartige Drehwiderstände sind als "Trimmer" bekannt. Sie dienen beispielsweise
zur Einstellung bzw. Justierung von Bildröhren in Farbfernsehgeräten, zum Einstellen
von Bezugsspannungen bei Steuer- bzw. Regelschaltungen oder zum Korrigieren elektrischer
Unsymmetrien in Schaltungen.
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Im Gegensatz zu häufig zu verstellenden Potentiometern, wie sie z.B.
als Lautstärkereyler, Klangblenden, usw. Verwendung finden, soll mit Hilfe eines
Trimmers ein einmal eingestellter Wert möglichst dauerhaft festgehalten werden.
Trimmer werden verhältnismäßig selten, z.B. 100 oder 150 mal während ihrer Lebensdauer
bewegt, müssen dann aber den eingestellten Wert zuverlässig festhalten. Der eingestellte
Wert soll sich insbesondere nicht bei Erschütterung des Trimmers verändern und er
muß Umgebungseinflüssen, die unter Umständen Änderungen der Kontaktübergangswiderstände
hervorrufen können, wie z.B.
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der Einfluß von Luftfeuchtigkeit, sicher widerstehen. Die Erfüllung
dieser Forderungen gestaltet sich problematisch, da bei Trimmern die Reinigungswirkung
des auf der Widerstandsbahn beim Verstellen des Schleifers hin- und herbewegten
Schleifkontakts entfällt.
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Ein als Trimmer verwendbarer elektrischer Drehwiderstand der einganys
näher erläuterten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 352 974 bekannt.
Das durch eine Kontaktspirale gebildete Kontaktelement des Schleifers ermöglicht
zwar eine auch im Dauerbetrieb zuverlässige Kontaktgabe, doch führen bereits einige
wenige Drehbewegungen des Schleifers
bei -sehr hochohmigen Widerstandswerten
der Widerstandsbahn, z.B. bei Widerstandswerten zwischen 40 und loo Mohr, zu unzulässig
hohen Änderungen dieser Widerstandswerte. Sehr hochohmige Widerstandsbahnen sind
außerordentlich empfindlich gegenüber Nebenschlüssen, wie sie etwa der auf der Grundplatte
abgelagerte Abrieb darstellt. Da jedoch die Kontaktspirale zwischen der Widerstandsbahn
und der Kollektorplatte in ihrer ganzen Länge auf der z.B. aus harter Keramik bestehenden
Grundplatte aufliegt, wird bereits durch wenige Einstellspiele des Schleifers der
Metallabrieb der Kontaktspirale den Widerstandswert der Widerstandsbahn unzulässig
verringern.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, einen, insbesondere für hochohmige
Widerstandswerte geeigneten elektrischen Drehwiderstand mit auch im Dauerbetrieb
zuverlässiger Kontaktgabe anzugeben, bei dem Nebenschlüsse der Widerstandsbahn sicher
vermieden werden.
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Ausgehend von dem eingangs näher erläuterten Drehwiderstand löst die
Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß zumindest die bei Drehung des Schleifers von
der Kontaktspirale zwischen der Widerstandsbahn und der Kollektorplatte überstrichene
Oberfläche der Grundplatte mit einem eine glatte Oberflächenstruktur aufweisenden,
isolierenden Material beschichtet ist.
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Die Oberflächenstruktur des Materials soll hierbei glatt im Vergleich
zur Oberflächenstruktur der Grundplatte sein. Die Überzugsschicht vermindert den
Abrieb der Kontaktspirale und verhindert Nebenschlüsse der Widerstandsbahn durch
den Abrieb als auch Nebenschlüsse durch andere mechanische Einwirkungen.
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DLe überzugsschicht macht ein Polieren der Grundplatte unnötig, wodurch
die Herstellungskosten des Drehwiderstands verringert werden. Weiterhin können bei
der Wahl des Materials
der Grundplatte Abriebsprobleme außer acht
gelassen werden; dieses Material kann somit ausschließlich nach Gesichtspunkten
ausgewählt werden, die seine elektrischen Eigenschaften sowie das Aufbringen bzw.
Aufdampfen der Widerstandsbahn betreffen.
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Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der darüberhinaus zumindest
auch die von der Kontaktspirale bei Drehung des Schleifers überstrichene, über die
Widerstandsbahn radial hinaus reichende Oberfläche der Grundplatte mit dem die glatte
Oberflächenstruktur aufweisenden, isolierenden Material beschichtet ist. Diese Ausgestaltung
ist auch vorteilhaft, wenn die Kontaktspirale nicht über die Widerstandsbahn hinausreicht,
da hierdurch der radialäußere Bereich um die Widerstandsbahn vor anderen mechanischen
Einflüssen geschützt ist. Die Oberfläche der Grundplatte muß nicht vollständig mit
einer Überzugsschicht versehen sein; es reicht aus, wenn die überzugsschicht einen
Ring um die Widerstandsbahn herum bildet.
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Die Überzugsschicht besteht vorzugsweise ihrerseits aus einem abriebfesten
Material; als besonders geeignet hat sich Glas erwiesen, das sich nach dem Aufbringen
der Widerstandsbahn, der Kollektorplatte und ggfs. zugehöriger Anschlüsse aufschmelzen
läßt. Geeignet sind Glaspasten, die auf die Grundplatte aufgestrichen, aufgespritzt
oder z.B. im Siebdruck aufgedruckt und anschließend eingebrannt werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Schaft des Schleifers in einem radial federnd anliegenden Lager drehbar am Gehäuse
gehalten ist. Diese Ausführungsform steht in engem Zusammenhang mit der Kontaktgabe
derKontaktspiraleauf der Widerstandsbahn. Sie überwindet
in besonders
einfacher Weise Schwierigkeiten, die sich daraus ergeben, daß üblicherweise der
Federdruck, mit dem das Kontaktelement des Schleifers auf der Widerstandsbahn aufliegt,
auch zur Hemmung des Schleifers gegen Verdrehen dient. Hoher, eine ausreichende
Hemmung sicherstellender Kontaktdruck erhöht aber den Abrieb der Widerstandsbahn
und vermindert so die Lebensdauer des Drehwiderstands, bzw. ändert deren Widerstandswert.
Da in dieser Ausführungsform die Reibkräfte des Lagers radial am Schaft des Schleifers
angreifen, kann die in axialer Richtung des Schafts wirkende Andruckkraft der Kontaktspirale
auf einen den Abrieb der Widerstandsbahn weitgehend verringernden, jedoch ausreichenden
Kontaktdruck sicherstellenden Wert eingestellt werden.
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Bevorzugt ist das Lager als ein den Schaft federnd umschließender,
mittels eines Stegs vom Gehäuse beabstandet gehaltener, geschlitzter Ring ausgebildet.
Der Ring kann in einer Durchtrittsöffnung des Schafts durch das Gehäuse liegen;
er kann aber auch in Achsrichtung des Schafts vom Gehäuse beabstandet sein. Dies
hat den Vorteil, daß die Durchtrittsöffnung dem Schaft angepaßt sein kann und das
Eindringen von Staub und dergleichen verhindert wird. Während herkömmliche Drehwiderstände
zur Reibhemmung zusätzliche Federn oder elastische Ringelemente verwenden, kann
das die Reibhemmung bewirkende Lager in den vorstehend erläuterten Ausgestaltungen
einstückig am Gehäuse angeformt sein, was die Herstellungskosten des Drehwiderstands
senkt.
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Als günstig hat es sich erwiesen, wenn der Schaft eine Umfangsnut
aufweist, in die der Ring eingeschnappt ist. Hierdurch wird eine axiale Fixierung
des Schafts erreicht. Der Ring dient hierbei als Anschlag, der axial auf den Schaft
wirkende Kräfte aufnimmt und Beschädigungen der Widerstandsbahn durch zu starkes
Andrücken des Schleifers mittels des Schafts beim Einstellen verhindert. Da der
Ring lediglich
an einem Steg gehalten ist, ist zweckmäßigerweise
eine am Gehäuse gehaltene Zunge vorgesehen, die in den Schlitz des Rings eingreift
und so ausgebildet ist, daß sie federnd in die Umfangsnut einschnappen kann. Mit
Hilfe der Zunge kann der Schaft auch an der dem Steg abgekehrten Seite des Rings
am Gehäuse in axialer Richtung abgestützt werden. Um den Schaft leichter einführen
zu können, kann die dem Gehäuseinneren zugewandte, radial innere Kante des Rings
mit einer Anfasung versehen sein.
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Eine insbesondere mit der Verbesserung der Reibhemmung in Zusammenhang
stehende vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Halterungselemente, die die
Grundplatte am Gehäuse halten, durch federnde, an den Kanten der Grundplatte vorbeitretende
Zungen gebildet sind, die an ihren über die Grundplatte hinausragenden freien Enden
mit keilförmig zur Grundplatte hin sich verdickenden Rastnasen versehen sind, deren
Anschlagflächen einen vorbestimmten maximalen axialen Abstand zwischen der Grundplatte
und der Anschlagschulter des Schleifers festlegen. Diese bevorzugt einstöckig am
Gehäuse angeformten Zungen und Rastnasen ermöglichen nicht nur eine einfache Montage
der Grundplatte am Gehäuse, sondern stellen auch eine gleichbleibende Andruckkraft
der Federspirale auf der Widerstandsbahn sicher. Während das Kontaktelement des
Schleifers herkömmlicher Drehwiderstände üblicherweise als Kontaktzunge ausgebildet
ist und somit über einen langen Federweg verfügt, läßt das die Kontaktspirale gemäß
der Erfindung an die Widerstandsbahn andrückende Andruckpolster nur geringe elastische
Auslenkungen zu. Die obenstehend erläuterten Halterungselemente schaffen die Voraussetzung
definierter Andruckkräfte.
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Als günstig hat es sich herausgestellt, wenn das Gehäuse im Bereich
der Kanten der Grundplatte seitlich an den Kanten vorbeitretende Führungsflächen
für die Grundplatte aufweist
und die Zungen von den Kanten seitlich
beabstandet sind.
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Die Zungen können hierbei frei zur Grundplatte bzw. von ihr weg ausgelenkt
werden, womit einwandfreies Anliegen der Anschlagflächen ihrer Rastnasen an der
Grundplatte sichergestellt ist. Seitliche Verschiebungen der Grundplatte können
auf einfachste Weise verhindert werden, wenn zumindest ein Teil der Führungsflächen
federnd an den Kanten anliegt.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist schließlich vorgesehen,
daß das Gehäuse wenigstens eine nach innen vorspringende, zur Grundplatte weisende
Schulter aufweist, die einen vorbestimmten minimalen axialen Abstand zwischen der
Grundplatte und der Anschlagschulter des Schleifers festlegt.
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In dieser Ausführungsform wird einerseits ein Verkanten der Grundplatte
verhindert und andererseits wird durch diese Maßnahmen ein maximaler Wert des Kontaktdrucks
der Kontaktspirale festgelegt.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert
werden, und zwar zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
elektrischen Drehwiderstands; Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Drehwiderstand
nach Fig. 1 entlang der Linie II-II; Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer
eine Widerstandsbahn tragenden Grundplatte des Drehwiderstands nach Fig. 1; Fig.
4 einen Schnitt durch den Drehwiderstand nach Fig. 2 entlang der Linie IV-IV;
Fig.
5 eine Ansicht eines Schleifers, gesehen von der Kontaktseite her; Fig. 6 eine entlang
der Linie VI-VI aus Fig. 7 teilweise geschnittene Einzelheit einer anderen Ausführungsform
der Schleiferbefestigung eines Drehwiderstands; und Fig. 7 eine Draufsicht auf den
Drehwiderstand nach Fig. 6.
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Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines als Trimmer
verwendbaren elektrischen Drehwiderstands, dessen Widerstandswert mittels eines
in einem Lager 3 drehbar gehaltenen Schafts 5 einstellbar ist. Der Schaft 5 ist
der leichteren Handhabbarkeit wegen an seinem freien Ende mit einer Riffelung 7
versehen. Ein an diesem Ende vorgesehenes Sackloch 9 trägt an seinem Boden einen
Schlitz 11 und dient als Führung beim Verstellen mittels eines Schraubenziehers.
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Der Schaft 5 hat Kreisquerschnitt und tritt durch eine runde, seinem
Durchmesser mit geringem Spiel angepaßte Öffnung 13 des Gehäuses 1 ein. Die Öffnung
13 bildet eine von zwei Lagerstellen des Lagers 3, dessen andere Lagerstelle durch
einen von einem Steg 15 in Achsrichtung des Schafts 5 gegen die Öffnung 13 versetzt
am Gehäuse 1 gehaltenen Ring 17 gebildet ist. Der Ring 17 weist dem Steg 15 gegenüberliegend
einen Schlitz 19 auf und liegt, da sein Innendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser
des Schafts 5 gewählt ist, radial federnd am Schaft 5 an. Der Ring 17 bildet somit
eine ausschließlich radiale Kräfte auf den Schaft 5 ausübende Reibhemmung, die den
Schaft 5 verdrehungssicher hält.
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Der Schaft 5 erweitert sich im Inneren des Gehäuses 1 zu einem mit
einer Anschlagschulter 21 am Gehäuse anliegenden
Schleifer 23,
dessen Unteransicht am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist. Der Schleifer 23 weist,
wie in der Schnittdarstellung nach Fig. 2 dargestellt ist, eine radial nach außen
verlaufende Ausnehmung 25 auf, in die eine Kontaktspirale 27 sowie-ein elastisches
Druckpolster 29 eingelegt sind.
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Das Druckpolster 29 besteht aus einem elastischen Kunststoff-oder
Gummimaterial und wirkt, wie der Schleifer 23 bzw. der Schaft 5 und das Gehäuse
1, elektrisch isolierend. Das Druckpolster 29 drückt die Kontaktspirale 27 gegen
eine aus elektrisch isolierendem Material, z.B. Keramik, hergestellte Grundplatte
31 und verbindet eine auf der Grundplatte zentrisch zur Achse des Schafts 5 aufgebrachte
Kollektorplatte 33 mit einer konzentrisch zur Kollektorplatte 33 verlaufend aufgebrachten
ringförmigen Widerstandsbahn 35.
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Die Anordnung der Kollektorplatte 33 und der Widerstandsbahn 35 ist
am besten aus Fig. 3 zu ersehen, die einen Ausschnitt eines entsprechenden Teils
der Grundplatte 31 zeigt. Fig. 3 zeigt auch nicht näher erläuterte Anschlußfahnen
37 und 39 der Enden der Widerstandsbahn 35 bzw. der Kollektorplatte 33.
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Der zwischen der Widerstandsbahn 35 und der Kollektorplatte 33 gelegene
Bereich der Oberfläche der Grundplatte 31 ist, um Nebenschlüsse durch Abrieb der
in diesem Bereich auf der rauhen Keramikoberfläche der Grundplatte 31 schleifenden
Kontaktspirale 27 zu verhindern, mit einer ringförmigen Uberzugsschicht 41 aus geschmolzenem
Glas verzogen. Die Uberzugsschicht 41 zeigt daher eine gegenüber der rauhen Keramikoberfläche
der Grundplatte 31 glatte Oberflächenstruktur, auf der die Kontaktspirale 27 abriebfrei
gleiten kann. Auf den radial außerhalb der Widerstandsbahn 35 gelegenen Bereichen
der Grundplatte 31 ist ebenfalls eine ringförmige Uberzugsschicht 43 aus Glas aufgeschmolzen,
die das über die Widerstandsbahn 35 hinausragende Ende der Kontaktspirale 27 vor
Abrieb schützt. Auf diese Weise können sich keine
durch abgeriebenen
Metallstaub gebildeten Nebenschlußwege entlang der Widerstandsbahn 35 ausbilden,
die ansonsten, insbesondere bei sehr hochohmigen Widerstandsbahnen, deren Widerstandswert
unzulässig verändern würden.
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Die Grundplatte 31 sitzt, wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist,
auf Schultern 45 auf, die an von Seitenwänden 47 des Gehäuses 1 nach innen vorspringenden
Rippen 49 ausgebildet sind. Die Schultern 45 verjüngen den Querschnitt der Rippen
49 zu Führungsflächen 51, die an den Kanten der Grundplatte 31 anliegen und diese
führen. Die Führungsflächen 51 können auch eine von der Breite der Rippen 49 abweichende
Breite aufweisen, d.h. schmäler oder breiter sein. Gegebenenfalls können beiderseits
der Führungsflächen 51 Schlitze vorgesehen sein, so daß die Führungsflächen 51 federnd
an den Kanten der Grundplatte 31 anliegen können. Während die Schultern 45 den minimalen
Abstand der Grundplatte 31 vom Gehäuseboden festlegen, definieren den Schultern
45 entgegengerichtete Anschlagflächen 53 den entsprechenden maximalen axialen Abstand.
Die Anschlagflächen 53 werden durch keilförmig zur Grundplatte 31 hin sich erweiternde
Rastnasen 55 gebildet, die an den freien Enden federnder, durch Schlitze 57 in den
Seitenwänden 47 gebildeter Zungen 59 angeformt sind. Die Zungen 59 sind von den
seitlichen Kanten der Grundplatte 31 beabstandet und werden beim Einsetzen der Grundplatte
31 in das Gehäuse mittels der Rastnasen 55 ausgelenkt, deren Anschlagflächen 53
hinter der Grundplatte 31 einschnappen.
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Zur Begrenzung des Drehwinkels des Schleifers 23 auf etwa 2700 ist
auf der inneren Bodenfläche des Gehäuses 1 ein Stopper 61 angeformt, der mit einer
aus Fig. 5 ersichtlichen, vom Schleifer radial abstehenden, einen Teil der Ausnehmung
25 aufnehmenden Nase 63 zusammenwirkt.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform der Schleiferbefestigung.
Gleichwirkende Teile sind hierbei mit
gegenüber der Ausführungsform
nach den Fig. 1 bis 5 um die Zahl 100 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet. Insoweit
wird auf die Beschreibung dieser Figuren Bezug genommen.
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Zur axialen Fixierung und Entlastung eines Schleifers 123 ist in dessen
Schaft 105 eine Umfangsnut 171 vorgesehen, in die ein mittels eines Stegs 115 am
Gehäuse 101 gehaltener, geschlitzter Ring 117 eingreift. Die Umfangsnut 171 und
der Ring 117 sind derart aneinander angepaßt, daß der Schaft 105 im zusammengebauten
Zustand des Drehwiderstands mit einer durch die Umfangsnut 171 gebildeten Ringschulter
173 an der vom Gehäuseinneren wegweisenden Stirnfläche 175 des Rings 117 anliegt.
Auf der dem Steg gegenüberliegenden Seite ist eine einstückig am Gehäuse 101 angeformte
Zunge 177 vorgesehen, die in den Schlitz des Rings 117 eingreift und mit einer radial
zum Schaft vorstehenden Nase 179 in die Umfangsnut 171 eingreift. Die Nase 179 stützt
den Schaft bei axialer Belastung während der Betätigung des Schleifers 123 an der
Ringschulter 173 ab. Die dem Gehäuseinneren zugewandte radial innere Kante des Rings
117 bzw. der Nase 179 ist mit einer zum Gehäuseinneren sich erweiternden Anfasung
181 versehen.
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