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Stellachse, insbesondere Drehwelle, für Drehwiderstände,
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elektrische Schalter udgl.
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(Priorität der japanischen Anmeldung Nr. 11903/82 vom 29.Januar 1982)
Die Erfindung betrifft eine Stellachse, insbesondere Drehwelle für Drehwiderstände,
elektrische Schalter udgl.,nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Bekannte Drehwellen für elektrische Bauteile bestehen aus Kunstharz.
Hier wird als Nachteil angesehen, daß es schwierig ist, vorgeschriebene Maße hinreichend
genau einzuhalten, so daß nach einer gewissen Betriebsdauer die Stellachsenbzw.
Drehwellen verschleißen, Riefen aufweisen oder --- beiDrehwellen --- ein Schlackern
bzw. eine unrunde Bewegung auftritt.
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Eine solche Welle mit zugehörigem Rotor bekannter Bauart ist in Figur
1 dargestellt, welche diese Bauteile in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, darstellt.
Der Drehwiderstand weist auf einer Grundplatte 1 einen Leiter und eine Widerstandsbahn
auf der Oberfläche la auf, die konzentrisch und kreisförmig angeordnet sind. Widerstandsbahn
und Leiterbahn sind elektrisch an Abgriffe 2 angeschlossen, die an einem Ende der
Grundplatte 1 montiert sind. Die Grundplatte 1 ist mit einem Halteloch 1b versehen
und von einem metallischen Gehäuse 3 umfaßt, welches eine zum Abstützen dienende
Öffnung 3a aufweist. Ferner hat der Drehwiderstand einen Rotor 4 mit einer Rotorwelle
4a und einer Rotorscheibe 4b; die Rotorwelle 4a ist in der öffnung 3a des Metallgehäuses
3 abgestützt. Eine
Rotorscheibe 4b ist mit einem am Ende vorstehenden
Stift 4o versehen und in dem Halteloch 1b der Grundplatte 1 abgestützt. Somit ist
die Rotorwelle um die abstützenden bzw.
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haltenden Löcher herum um die Achse drehbar. Ferner hat der Rotor
einen Fuß 4d, der elastisch gegen die Oberfläche la der Grundplatte 1 drückt und
bei Drehung des Rotors 4 einen hinreichenden Widerstand (Reibiderstand) gewährleistet.
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Ein an die Stirnfläche der Rotorscheibe 4b befestigter Schleifarm
5 gleitet über die Widerstands-bzw. Leiterbahn auf der Oberfläche la der Grundplatte
1, wenn der Rotor bzw. die Rotorwelle gedreht wird.
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Die Rotorwelle ist dadurch hergestellt, daß in Hitze schmelzende Chips,
Granulat oder Pulver als Kunstharz,z.B. Polyacethal,verschmolzen, nachfolgend gekühlt
und in einer Form zum Erstarren gebracht werden. Während der Ausformung besteht
eine Neigung für die Kunstharzkristalle, zu schrumpfen, mit der Folge, daß die erstarrende
Masse einer Innenspannung ausgesetzt ist. Diese Innenspannung führt zu Lunkern,
Deformationen und einer verbogenen Oberfläche der Welle 4, mit der Folge, daß die
Maßgenauigkeit schädlich herabgesetzt wird.
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Wenn also ein Rotor bzw. die Rotorwelle mit diesen Fehlern behaftet
und im Betrieb eingesetzt wird, werden die abstützenden Bauteile, die zur Fixierung
der Rotorwelle 4a am Metallgehäuse 3 dienen, "ausgeleiert" bzw. verschlissen, oder
der zur Führung dienende Fuß 4d ist uneben, bzw. instabil gegen die Grundplatte
1 angedrückt mit der Folge, daß die Rotorwelle 4 nicht sanft und gleichmäßig rotiert
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe -zugrunde, die während der Ausformung
an einer Stellachse bzw. drehbaren Welle auftretenden Material- und Formfehler zu
beseitigen und erhöhte Qualität, sowie hohe Maßgenauigkeit sicherzustellen.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Dadurch wird eine Stellachse bzw. eine - Welle ~ geschaffen, deren
Abmessungen hochgenau sind. Wird ein solches Bauteil in ein elektrisches Aggregat
eingefügt, treten Verschleiß, unrunder Lauf, Trägheit udgl. mit ihren Folgeerscheinunget
nicht auf und die Welle odgl. arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit. Die Welle kann
hoch widerstandsfähig gegen Verschleiß gemacht werden, in dem der Mantel bzw. seine
deckslartige Scheibe aus einem synthetischen Werkstoff besteht, der unterschiedlich
zu demjenigen des Kernes ist, mit der Folge, daß die Bedingungen jeweils optimiert
werden, unter welchen die Welle rotierbar abgestützt und ferner die Stellteile betätigt
werden.
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l Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 2 einen Längsquerschnitt
durch eine drehbare Welle Fig. 3 eine Draufsicht auf die Welle gemäß Fig. 2 Fig.
4 einen Aufriss der Welle gemäß Fig. 2 und Fig. 5 eine Ansicht von unten auf die
Welle nach Figur 2 Die Stellachse gemäß Erfindung ist besonders zweckmäßig in ihrer
Ausführungsform als Welle für Drehpotentiometer oder Drehwiderstände nach Fig. 1.
Die Stellachse besteht aus ein Schaft bzw. einer Welle I,umfaßt von einem Metallgehäuse,
und aus einem Stellglied II, montiert an das eine Ende der Stellachse I, und ersteres
ist mit Befestigungsteilen für einen Schleifarm versehen. Die Stellachse weist einen
Kern 1o und einen diesen Kern umfassenden Mantel 20 auf.
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Zunächst wird der Kern lo aus Kunstharz,z.B. Polyacethal, ausgeformt,
z.B. gegossen. Der Kern lo weist einen oberen,
abgeschrägten Schaft
11 und eine untere Scheibe 12 auf, die mit dem unteren Ende des Schaftes 11 einstückig
hergestellt ist. Die Scheibe 12 hat flächenhafte obere umlaufende Stufen 12a, 12b,
die dazu dienen, einen innigen Flächenkontakt mit dem Mantel 20 bei einer Nacharbeitsstufe
(nachfolgend angegeben) sicherzustellen. Ferner hat die Scheibe 12 an ihrer unteren
Oberfläche eine zentrale zylindrische Lagerfläche 12c und einen abstützenden Stift
12d, der zentral hiervon absteht.
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Es sind ferner vier Radialrippen 12e vorhanden, die sich von der Lagerfläche
12c unter einem winkelmäßig gleichen Abstand hinweg erstrecken. Der Stift 12d ist
in seiner Funktion den Stift 4c gemäß Figur 1 äquivalent, um die Welle bzw. Rotorwelle
in dem Halteloch der Grundplatte drehbar abzustützen.
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Die untere Oberfläche der Scheibe 12 weist ferner eine Schürze bzw.
einennach unten gerichteten Rand 12f verringerter Dicke auf, die gemäß Figur ? und
4 im unteren Bereich bzw.
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Rand wellenförmig ausgeführt ist. Ferner hat die Scheibe 12 vier Vertiefungen
12g, vgl. Figur 5, die als bogenförmige vertikale durchgehende Bereiche am radialen
Innenumfang des Randes bzw.
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der Schürze 12f vorhanden sind. Die dünne Schürze 12f ist leicht zusammenziehbar
und kann elastisch in vertikaler Richtung an den Stellen deformiert werden,an welchen
die Vertiefungen 12g vorhanden sind. Wenn nun die Rotorwelle auf der Grundplatte
eines Drehwiderstandes montiert wird, wird die Schürze 12f elastisch gegen die obere
Fläche der Grundplatte gehalten, mit der Folge, daß die Rotorwelle stabil positioniert
wird und einen konstanten Widerstand gegen die Drehbewegung der Welle ausübt. Ferner
hat die Scheibe 12 an ihrer unteren Oberfläche eine Vielzahl von Vorsprüngen 12h,
und ein Schleifarm, z.B. ein Schleifarm 5 gemäß Figur 1, zu Fixieren.
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Der Mantel 20 erstreckt sich um die Stellachse 1 und um die obere
Fläche des Stellgliedes II. Der Mantel 20 wird in einem Nacharbeitsgang ausgeformt,
indem der Kern lo in eine Vorform eingesetzt wird, direkt nachdem der Kern lo ausgeformt
(ausgegossen, ausgeblasen) ist,und danach wird der Kern mit Kunst-
harzmaterial
überzogen. Der Mantel 20 kann aus Polyazethal bestehen,während andererseits der
Kern aus gleichem Werkstoff, aber im Einzelfall auch aus einem unterschiedlichen
Werkstofft, bestehen kann. Nach einem vorteilhaften Beispiel für diesen zusammengesetzten
Werkstoff kann der Mantel 20 aus einer Kombination von Polyazethal und Polycarbonat
bestehen. Wenn eine Stellachse bzw. ein drehbares Stellglied verwendet wird, welches
öfters als Welle gedreht wird, soll es aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff
bestehen.
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i Der Mantel 20 ist mit einem dünnen Mantelrohr 21 versehen, der
die Stellachse I umfassend, ausgeformt bzw. ausgegossen ist, und eine seitliche
Stufe 21a aufweist, welche komplementär eineranderenStufe lla des Schaftes 11 zugefügt
ist.
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Die Stufe 21a dient dazu, einen nicht dargestellten Stell-oder Drehknopf
an die Stellachse I bzw. die drehbare Welle zu befestigen.
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Ferner weist der Mantel 20 ebenfalls ein kreisförmiges deckelartiges
Glied,z.B. eine Scheibe 22 auf, welche die obere Stirnfläche der Scheibe 12 des
Kernes lo bedeckt und im Stellglied II eingepasst ist. Eine zwischen der Scheibe
22 und der anderen Scheibe 12 gebildete Zwischenschicht ist durch die Linie A-A
in Figur 4 veranschaulicht. Die deckelartige Scheibe 22 hat ferner an ihrer oberen
Stirnseite einen hochkant stehenden Ringrand 22a, der sich konzentrisch zur Stellachse
I innerhalb einer Ringnut 22b erstreckt, welche durch den Ringrand 22a und die Stellachse
I definiert ist.
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Wenn nun die Stellachse bzw. die drehbare Welle in einen veränderbaren
Drehwiderstand eingebaut wird, befindet sich eine (nicht dargestellte) Feder zwischen
dem Metallgehäuse und der Ringnut 22b, um die Schürze 12f des Stellgliedes II gegen
die obere Stirnfläche der Grundplatte anzudrücken.
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Die deckelförmige Scheibe 22 ist ferner mit einem Anschlag 22c versehen,
um die Drehbewegung der Welle auf einen bestimmten Drehwinkel zu beschränken.
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Aus Vorstehendem sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung
erkennbar: Die Stellachse, Welle odgl. wird dadurch hergestellt, daß als erster
Arbeitsschritt der Kern lo aus Kunstharz gegossen, gespritzt odgl. ausgeformt wird;
dann wird der ausgeformte Kern lo in eine Vorform eingeführt und danach wird der
Kern lo mit dem Mantel 20 überzogen. Sogar dann, wenn der Kern lo kontrahiert, deformiert
oder sich biegend verwirft, so werden diese Materialfehler durch den Mantel 20 während
des Arbeitsschrittes in der Nachform zugedeckt. Indem der Mantel 20 mit einer so
dünnen Wandstärke wie möglich aus geformt wird, unterliegt der Mantel 2o im wesentlichen
überhaupt nicht diesen Materialfehlern wie Lunkern, einer Verwerfung, Deformation
oder einer Biegebeanspruchung, oder solche Fehler sind hinreichend während des Vorarbeitsschrittes
vernachlässigbar. Infolgedessen wird die Stellachse, die Welle bzw. Rotorwelle mit
hoher Maßgenauigkeit nach dem Vorarbeitsschritt beendet bzw. einem finish zugeführt.
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Unterschiedliche Ausführungsformen, abweichend vom Beispiel gemäß
Zeichnung, sind möglich. Anstelle einer Welle für Drehpotentiometer kann die Stellachse
bzw. Welle in andere elektrische Bauteile eingesetzt bzw. für diese ausgebildet
werden,z.B. Drehschalter, für Impulsschalter udgl. Sofern diese Schalter betroffen
sind, wird ein beweglicher Kontakt an dem Stellglied II montiert. Abweichungen in
der Form, im Werkstoff und in der Montage einzelner Bauteile zueinander sind im
Rahmen der Erfindung im Einzelfall aus vorstehendem erkennbar.