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"Elektrische Steuermechanik"
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuermechanik, bei welcher
durch die separate oder kombinierte Auslenkung eines Steuerknüppels in zwei zueinander
senkrechten Richtungen ein erstes und/oder ein zweites Potentiometer unabhängig
voneinander positionierbar sind. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei
der Fernsteuerung von Fahrzeugnodellen zur Ubertragung von zwei gleichzeitig veränderlichen
Proportionalfunktionen oder auch in der Hörfunktechnik zur Einstellung der Lautstärkeverteilung
bei Quadrophonie eingesetzt.
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Bei einer bekannten Bauart solcher Vorrichtungen werden Drehpotentiometer
verwendet, deren jedes durch Verschwenkung eines von zwei Schwenkrahmen betätigt
wird, wobei die ineinander angeordneten Schwenkrahmen bezüglich eines feststehenden
Gehäuses eine kardanische Aufhängung bilden und der mit dem Steuerknüppel verbundene
äußere Schwenkrahmen den inneren Schwenkrahmen gabelartig umgreift. Hierbei ist
eines der Potentiometer an dem feststehenden Gehäuse und das andere innerhalb des
inneren Schwenkrahmens angeordnet und befestigt, wobei die Schwenkachsen
der
Rahmen jeweils mit der Drehachse eines der beiden Potentiometer zusammenfällt. Die
übliche Befestigung des Steuerknüppels an dem äußeren Schwenkrahmen und dessen Ausbildung
als Gabel führt jedoch zu einer nach vorne offenen Bauweise, was zu einer unbefriedigenden
Optik führt und die Verschmutzung der Bauelemente fördert.
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Bei einer anderen bekannten Bauart ist der Steuerknüppel als zweiarmiger
Hebel gestaltet, der in seinem Drehpunkt von einer allseitig schwenkbaren Kugel
aufgenommen ist und mit seinem hinteren Ende in übereinander liegende bogenförmige
Schlitzbahnen zweier gekreuzter Bügel eingreift, die um die beiden Achsen der zueinander
rechtwinklig versetzt am Gehäuse montierten Drehpotentiometer schwenkbar sind. Infolge
der Lagerkugel ist zwar eine nach vorne geschlossene Bauform ermöglicht, doch treten
durch die gegensinnig wirksamen Hebelübersetzungen Toleranzprobleme auf, welche
eine spiel- und damit ruckfreie Ubertragung von Proportionalfunktionen gefährden
können.
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Bei einer weiteren bekannten Bauart sind die beiden Schwenkrahmen
zur Frontseite des Gehäuses hin zylinderförmig gestaltet und gehen rückseitig in
einen Hebel über, an welchem jeweils der Schleifer eines der beiden Potentiometer
befestigt ist, deren Widerstandskörper hier als gebogener offener Steg ausgeführt
ist. Die rechtwinklig versetzt ineinander steckenden Zylinder ermöglichen zwar im
Zusammenhang mit einer hohlzylinderförmigen Gestaltung der Frontplattenrückseite
eine nach vorne geschlossene Bauweise, doch wird deren Vorteil durch die völlig
offenen Widerstandskörper weitgehend aufgehoben. Auch neigen die Spezialpotentiometer
zu einem richtungsabhängigen Verhalten, da die Abnehmerfeder einmal auflaufen und
einmal ablaufend bewegt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber eine Steuermechanik in der
eingangs definierten Grundkonstruktion mit normalen Drehpotentiometern mit im wesentlichen
nach vorne geschlossener Bauweise. Die hierzu vorgeschlagene Lösung ist in Anspruch
1 definiert. Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet eine nach vorne geschlossene
Bauweise unter Verwendung üblicher Drehpotentiometer und zudem eine gefällige Optik.
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Weitere Einzelheiten mögen nun anhand einer bevorzugten Ausgestaltung
und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert sein. Es zeigen: Fig. 1
die in eine Gehäusewand eingesetzte Steuermechanik in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Mechanik von der Rückseite
her, Fig. 3 das Gehäuse, den Stülprahmen und die Abdeckplatte der Mechanik in perspektivischer
Darstellung, Fig. 4 den äußeren und den inneren Schwenkrahmen in zerlegt er Form
von oben her und Fig. 5 den äußeren und den inneren Schwenkrahmen in zusammengesetzter
Form von unten her.
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Mit anfänglicher Bezugnahme auf Fign. 1 und 3 besteht der äußere Aufbau
der Steuermechanik aus einem Gehäuse 30, einem Stülprahmen 20 und einer Abdeckplatte
10, welche vorzugsweise einen quadratischen Grundriß haben. Während die Teile 20
und 30 schon bei der Montage der Mechanik zusammengefügt werden, wird die Deckplatte
10 erst aufgesetzt, nachdem die übrigen Teile in eine Aussparung einer Gerätewand
5 eingefügt sind. Etwa aus dem Mittelpunkt der Vorrichtung steht durch eine quadratische
Aussparung 11 der Abdeckplatte 10 ein
Steuerknüppel 7 hervor, der
im Ruhezustand senkrecht zu der Gerätewand 5 ausgerichtet ist. An zwei einander
benachbarten Seiten kann die Abdeckplatte 10 jeweils noch eine schlitzförmige Aussparung
12 bzw. 13 aufweisen, welche dem Durchtritt von Betätigungselementen 47 dient, mittels
welcher die Einstellung sog. Trimmpotentiometer erfolgt. Die Befestigung der gesamten
Einrichtung an der Gerätewand erfolgt mittels Schrauben 15, welche durch Löcher
14 in der Deckplatte 10 eingesetzt werden und in Gewindeeinsätze oder Sackbohrungen
49 an der Oberseite des Gehäuses 30 eingreifen.
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Das Gehäuse 30 ist im wesentlichen ein nach unten offener kubischer
Hohlkörper mit Seitenwänden 31, 32, 33, 34 sowie einer Dachfläche 35, welche eine
große zentrale Öffnung aufweist, in welche ein trichterförmiger Kragen 36 eingesetzt
ruder eingeformt ist. Der Kragen 36 bildet auf der Oberseite der Dachfläche 35 einen
vorspringenden umlaufenden quadratischen Rand, der auf seiner Innenseite in einen
quadratischen Trichter übergeht, dessen Mantelfläche die Dachfläche 35 in das Innere
des Körpers 30 hinein durchdringt und bis an den kugelförmigen inneren Schwenkrahmen
herangezogen ist, der noch beschrieben wird.
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Auf den sphärisch ausgeschnittenen Unterrand des Trichters kann ein
umlaufender Gummiring mit U-förmigem Profil aufgesetzt sein, wenn an die Abdichtung
hohe Forderungen gestellt werden.
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An den Eckpunkten des quadratischen Randes befinden sich auf der Dachfläche
35 die Sackbohrungen 49 zur Befestigung der Abdeckplatte 10 und des zwischengefügten
Stülprahmens 20. Bei der Befestigung der Vorrichtung wird die jenseits der Gerätewand
5 befindliche Abdeckplatte 10 mit ihrer quadratischen Aussparung 11 auf den vorspringenden
quadratischen Rand des Kragens 36 des Gehäuses 30 aufgesetzt. Der obere Bereich
der Seitenwände 31, 32, 33 und 34 des Gehäuses 30 ist nach innen parallelversetzt,
wodurch
ein in gleicher Höhe umlaufender Vorsprung 40 gebildet ist.
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An den oberen Kanten der einander benachbarten Seitenwände 32 und
33 ist jeweils eine längliche quaderförmige Aussparung 37 vorgesehen. Die Aussparungen
37 korrespondieren mit den schlitzförmigen Aussparungen 12 bzw. 13 in der Abdeckplatte
10 und dienen der Aufnahme eines Schlittenteils 47 zur Betätigung eines der Trimmpotentiometer
41, die hier als Schiebewiderstand gestaltet sind. Zur verbesserten Führung der
Schlittenteile ist am Boden der länglichen Aussparungen 37 jeweils noch eine schlitzförmige
Vertiefung 38 vorgesehen, in welche ein an der Unterseite der Schlittenteile angeformter
Vorsprung eingreift. Ferner können die Schlittenteile an ihrer dem Gehäuse 30 zugekehrten
Seite eine nicht gezeigte Rastfeder mitführen, welche in eine nicht gezeigte Wellprofilierung
an der Vertikalwand der Aussparung 37 eingreift und ein leichtes Einrasten der jeweiligen
Position des Schiebewiderstandes ermöglicht.
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Der Stülprahmen 20 ist ein rahmenförmiger Körper, der im wesentlichen
aus vier Schenkeln 21,22,23 und 24 besteht. Die beiden einander benachbarten Schenkel
21 und 24 sind glatte Vertikalwände von gleichbleibendem Querschnitt, während die
mit den Seiten 32 und 33 des Gehäuses 30 korrespondierenden übrigen Schenkel 22
und 23 im Bereich ihrer Oberkante nach innen vorgezogen sind, wodurch ein L-förmiger
Querschnitt gebldet ist. Die lnnenabschnitte der Schenkel 23 und 24 dienen der Aufnahme
jeweils eines der Schiebewiderstände 41, welche in dort vorgesehene nicht gezeigte
Profilierungen oder Stifte einsteckbar sind, wobei deren Unterkante mit der Unterkante
des Stülprahmens 20 ausgefluchtet ist. Ferner können an den Außenseiten einiger
Schenkel des Stülprahmens rechtwinklig vorspringende Stege 26 angeformt sein, welche
der Aurnaame von schlanken rechteckigen Leiterplatten 29 dienen, welche
mittels
an ihren Enden vorgesehener Löcher 28 und an der Unterseite der Stege 26 vorgesehener
Zapfen 27 auf die Stege aufsteckbar sind.
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Beim Zusammenbau der Außenteile werden zunächst die beiden länglichen
Schiebewiderstände 41 in die Innenseite der Wandabschnitte 22 und 23 des Stülprahmens
20 eingesetzt, woraufhin die beiden Schlittenteile 45 auf den nach innen zu vorspringenden
Schenkel der gleichen Wandabschnitte aufgesteckt werden, wozu die Schlittenteile
mit einer Führungsnut 46 versehen sind. Die aufgesteckten Schlittenteile greifen
mit einem angeformten Zapfen 48 in eine geeignete Aussparung des nach oben aus dem
Widerstandskörper 41 vorstehenden Schleifers 42 ein, wodurch die notwendige Bewegungsverbindung
entsteht. Daraufhin kann der Stülprahmen 20 derart auf das Gehäuse 30 aufgesetzt
werden, daß die mit Schiebewiderständen bestückten Schenkel 22 und 23 mit den Seiten
32 und 33 des Gehäuses 30 korrespondieren.
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Die Seiten 21 und 24 des aufgesteckten Stülprahmens finden im Bereich
der Seitenwände 31 und 34 des Gehäuses an dem umlaufenden Vorsprung 40 ihren Anschlag,
während im Bereich der beiden Schenkel 23 und 24 die eingesetzten Schiebewiderstände
diese Funktion übernehmen. Hieraus folgt, daß der Mittelpunkt des aufgesetzten Stülprahmens
in Bezug auf den Mittelpunkt des Gehäuses etwas in diagonaler Richtung versetzt
ist. Sobald der Stülprahmen aufgesetzt ist, tauchen die an der Unterseite der Schlittenteile
angeformten Vorsprünge in die schlitzförmigen Vertiefungen 38 am Boden der Aussparungen
37 ein, wodurch die Schlittenteile eine mehrseitige Fuhrung erhalten. Eine weitere
Verbesserung der Führung entsteht durch die später aufgesetzte Abdeckplatte 10,
in deren schlitzförmige Aussparungen 12' bzw. 13 die Handhaben 47 der Schlittenteile
eintauchen und schließlich jenseits nach außen hervortreten. In ähnlicher Weise
sind die Schiebewiderstände 41 sllseitig
festgesetzt, wenn der
Stülprahmen auf das Gehäuse aufgesetzt ist.
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Mit Bezug auf Fign. 4 und 5 bestehen die von dem Gehäuse 30 aufgenommenen
Bauteile im wesentlichen aus zwei Drehpotentiometern 91 und 92 sowie einem inneren
Schwenkrahmen 70 und einem äußeren Schwenkrahmen 50, wobei der innere Schwenkrahmen
an dem äußeren Schwenkrahmen und dieser an dem Gehäuse 30 angelenkt ist. Die beiden
Schwenkrahmen dienen der Betätigung der Potentiometer, wie noch gezeigt wird.
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Der aus vier Schenkeln 51,52,53 und 54 bestehende äußere Schwenkrahmen
50 hat einen im wesentlichen quadratischen Grundriß. Während die sich gegenüberliegenden
Schenkel 51 und 53 eine untereinander gleiche und über ihre Länge gleichbleibende
Höhe aufweisen, sind die sich gegenüberliegenden Schenkel 52 und 54 höher und in
ihrem die Höhe der beiden anderen Schenkel übersteigenden Bereich trapezförmig gestaltet.
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Die beiden höheren Schenkel 52 und 54 sind an einem auf ihrer Mittelsenkrechten
liegenden Punkt an dem Gehäuse 30 angelenkt, wozu der Schenkel 54 in seinem Bodenbereich
in der Mitte einen abgestuften Lagerzapfen 57 aufweist, dessen verjüngter Vorderabschnitt
in eine nicht gezeigte Lagerbohrung des Gehäuses 30 eingreift, die sich in dessen
Seitenwand 34 befindet.
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In der Mitte des gegenüberliegenden Schenkels 52 befindet sich in
dessen Bodenbereich eine Aussparung 56 mit einem vertieften Mittelabschnitt. In
diesen Mittelabschnitt greift die abgeflachte Achse 94 des Potentiometers 92 ein,
die zugleich den zweiten Lagerzapfen für den Schwenkrahmen 50 bildet. Hierzu ist
die Achse 94 mit einem anschraubbaren Klemmblock 86 an dem Rahmen 50 festgesetzt,
während ein zylinderförmiger Anschlußflansch 96 des Potentiometers 92 in einer Aufnahme
39 in der Mitte der Seitenwand 32 des Gehäuses 30 aufgenoflen ist. Durch
einen
anschraubbaren Klemmblock 89 kann das Potentiometer 92 bzw. dessen Anschlußflansch
96 an dem Gehäuse 30 einrichtbar festgesetzt werden. Somit führt eine Verschwenkung
des äußeren Schwenkrahmens 50 innerhalb des Gehäuses 30 unmittelbar zu einer Positionsänderung
des Potentiometers 92.
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Der innere Schwenkrahmen 70 ist entsprechend einem Merkmal der Erfindung
als Kugelkalotte gestaltet. Während die Ebene des Öffnungsrandes der Kalotte parallel
zu der unteren Abschlußebene des Schwenkrahmens 50 ausgerichtet ist, erstreckt sich
vertikal hierzu der Steuerknüppel 7, der mittels eines Gewindestiftes 73 am Scheitelpunkt
der Kugelkalotte 70 befestigt ist. Ähnlich wie der Schwenkrahmen 50 weist auch der
Schwenkrahmen 70 im Bereich seines unteren Randes einen abgestuften Lagerzapfen
77 auf, der mit seinem verjüngten Vorderabschnitt in eine Lagerbohrung 61 des äußeren
Schwenkrahmens 50 eingreift, die sich in dessen Schenkel 51 befindet.
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Auf der dem Zapfen 77 gegenüberliegenden Seite der Kalotte 70 befindet
sich eine Aufnahme 72 für den runden Anschlußflansch 95 des Potentiometers 91, welches
im wesentlichen innerhalb des Hohlraums der Kalotte 70 aufgenommen ist. Durch einen
an der Aufnahme 72 anschraubbaren Klemmblock 87 ist der Anschlußflansch 95 des Potentiometers
91 einrichtbar festgesetzt. Die nach außen vorstehende Achse 93 des Potentiometers
91 bildet auch hier wieder den zweiten Lagerzapfen und greift mit ihrem abgeflachten
Ende in den vertieften Mittelabschnitt einer Aussparung 55 am unteren Rande des
äußeren Schwenkrahmens 50 ein, welche sich in der Mitte von dessen Schenkel 53 befindet.
Durch einen Klemmblock 85 ist die abgeflachte Achse 93 des Potentiometers 91 an
dem Schwenkrahmen 50 festsetzbar.
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Somit führt eine Verschwenkung des als Kugelkalotte gestalteten inneren
Schwenkrahmens 70 innerhalb des äußeren Schwenkrahmens 50 unmittelbar zu einer Positionsänderung
des Potentiometers 91.
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Zur Bildung einer definierten Ruhelage des Schwenkrahmens 50 sind
beidseitig des abgestuften Lagerzapfens 57 zwei kürzere Zapfen 58 und 59 vorgesehen,
welche in der Ruhelage des Rahmens beide an der Anschlagkante 84 eines Rückstellhebels
80 anliegen. Der Rückstellhebel 80 hat eine schlanke Dreiecksform, in deren Scheitelpunkt
sich eine Anlenkbohrung 81 befindet. Während die eine Hauptseite des Dreiecks eine
Aussparung 83 zum freien Durchtritt des Lagerzapfens 57 aufweist, ist die gegenüberliegende
Seite über die Grundlinie hinaus verlängert und weist in ihrem vorstehenden Abschnitt
einen Haken 82 auf, an welchem eine nicht gezeigte Schraubenfeder angreift, welche
den Rückstellhebel 80 um seine Bohrung 81 zu verschwenken trachtet, wobei die Anschlagkante
84 gegen die Zapfen 58 und 59 geführt wird.
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Sobald nun der Rahmen 50 verschwenkt wird, wird einer der beiden Zapfen
58 bzw. 59 von der Anschlagkante 84 abgehoben, während der andere Zapfen den Rückstellhebel
80 entgegen seiner Federkraft verschwenkt, wodurch ein Rückstellmoment entsteht.
Zur Erzielung einer in beiden Richtungen gleichen Rückstellkraft sind die Zapfen
58 und 59 in unterschiedlichen Entfernungen von dem Lagerzapfen 57 angeordnet, wodurch
die unterschiedlichen Ubersetzungen von deren Anschlagpunkten an der Anschlagkante
84 in Bezug auf den Drehpunkt 81 bzw. den Angriffspunkt 82 der Feder kompensiert
sind. Der Rückstellhebel 80 ist an einem nicht gezeigten Zapfen des Gehäuses 30
angelenkt und zwischen dessen Seitenwand 34 und der Seitenwand 54 des Rahmens 50
angeordnet. Eine analoge Rückstellmechanik ist zwischen der Kugelkalotte 70 und
dem Schenkel 51 des Rahmens 50 angeordnet und dient der Rückstellung des inneren
Schwenkrahmens 70 innerhalb des äußeren Schwenkrahmens 50.
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Für den inneren Schwenkrahmen 70 kann ferner noch eine Rasterung vorgesehen
sein, welche durch eine bogenförmig geschwungene Wellfläche 88 an dem Klemmblock
87 gebildet sein kann, welche mit einer nicht gezeigten Pederspange zusanenwirkt
die in eine besondere Ausnehmung 99 innerhalb des Kl«mblocks
86
eingesteckt ist, der durch Schrauben an der Aussparung 56 des Schenkels 52 des Rahmens
50 befestigt ist.
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Das freie Ende der hieran befestigten Federspange greift in die Wellfläche
88 des Klemmblocks 87 ein, wodurch die Rasterung erfolgt.