DE3744254A1 - Unter oel betriebenes linearpotentiometer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein unter Öl betriebenes Linearpotentiometer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bekanntlich werden Schleifer für Linearpotentiometer so ausgebildet, daß ihre Zungen in Art einer Blattfeder ausgehend von ihrer Befestigungsstelle etwas geneigt zur abzutastenden Kontaktfläche verlaufen und an ihren Enden steiler gekröpft sind, wobei diese Zone zur Erhöhung der Funktionssicherheit häufig kammerartig ausgebildet ist. Der Zweck dieser Anordnung liegt in einem selbsttätigen Verschleißausgleich sowie in der Überbrückung kleinerer Unebenheiten durch die leichtbeweglichen Zinken des Kammes.

Während trocken betriebene Linearpotentiometer zufriedenstellend arbeiten und lange Lebensdauer erreichen, haben sich bei unter Öl betriebenen Linearpotentiometern verschiedene Schwierigkeiten gezeigt, die insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten auftreten. Eine Schwierigkeit liegt im Abheben der Zungen und den damit verbundenen Kontaktunterbrechungen. Eine Erklärung ist wahrscheinlich in der Bildung eines dynamischen Schmierkeils, der sich bei ziehendem Betrieb bildet, zu suchen. Ziehender Betrieb bedeutet, daß sich die Befestigungsstelle vor dem Schleifer her bewegt und diesen zieht. Überraschenderweise ist auch der Verschleiß bei einem Unter-Öl-Betrieb größer als bei Trockenlauf, obwohl von Öl eigentlich ein besonders guter Schmiereffekt erwartet werden sollte. Die Erklärung liegt wahrscheinlich darin, daß sich bei einem geschobenen Schleifer, d. h. wenn sich der Schleifer vor der Befestigungsstelle her bewegt und von dieser geschoben wird, ebenfalls ein dynamischer Keil oder zumindest ein dynamischer Staudruck bildet, der auf die Oberseite einer Zunge wirkt und diese so stark andrückt, daß ein erhöhter Verschleiß auftritt. Durch diese Erscheinungen sind Unter- Öl-Potentiometer auf einen vergleichsweise geringen Geschwindigkeitsbereich beschränkt, wenn eine volle Funktionssicherheit und eine lange Lebensdauer gewährleistet werden sollen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Linearpotentiometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß sowohl die Neigung zum Abheben des Schleifers als auch der Verschleiß durch verstärkte Anpressung verringert werden. Die Ausgestaltung soll einfach und billig sein und sich ohne zusätzlichen Raumbedarf verwirklichen lassen, so daß auch einer Anwendung innerhalb einer Kolbenstange eines mit innenliegender Wegumformung ausgerüsteten Hydraulikzylinders nichts im Wege steht. Schließlich soll eine einfache Montage möglich sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß der Einsatzbereich zu wesentlich höheren Geschwindigkeiten verschoben werden kann, ohne daß ein Abheben des Schleifers eintritt. Der Grund dürfte darin zu suchen sein, daß das in dem Hohlraum des Gleitstücks eingeschlossene Ölvolumen immer zusammen mit dem Gleitstück bzw. Schleifer bewegt wird und somit eine zum Abheben oder verstärkten Anpressen führende Relativbewegung zwischen dem Öl und den Zungen des Schleifers unterbunden oder zumindest stark verringert wird.

Anspruch 2 richtet sich auf die Gestalt des Hohlraums.

Anspruch 3 richtet sich auf die Anordnung des Gleitstückes in bezug auf eine vom Linearpotentiometer durchdrungene Lagerscheibe.

Anspruch 4 bezieht sich auf die Befestigung des Gleitstücks innerhalb einer Lagerscheibe.

Anspruch 5 richtet sich auf eine federnde Anpressung eines Gleitstücks.

Anspruch 6 richtet sich auf ein geeignetes Material für ein Gleitstück.

Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt quer zur Achse einer Lagerscheibe und quer zur Längsrichtung eines Linearpotentiometers mit Gleitstück entsprechend der Schnittlinie C-C von Fig. 3.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf das Linearpotentiometer mit den Zungen des Schleifers entsprechend der Schnittlinie A-A von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt parallel zur Achse der Lagerscheibe entsprechend der Schnittlinie B-B von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung entsprechend Fig. 1 mit einem in zwei sich gegenüberliegenden Führungsnuten angeordneten Linearpotentiometer.

Fig. 5 zeigt eine Aufsicht auf die Anordnung von Fig. 4 in Richtung einer der Führungsnuten.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie B-B von Fig. 4.

Eine Lagerscheibe 1 ist in nicht näher dargestellter Weise in einem Kolben eines Hydraulikzylinders drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert. Die Lagerscheibe 1 besitzt einen als Gleitführung für ein Linearpotentiometer 2 dienenden etwa rechteckigen Durchbruch 3, an den sich nach oben (in der Darstellung von Fig. 1) ein weiterer im wesentlichen rechteckiger Durchbruch 4 und nach unten ein halbkreisförmiger Durchbruch 5 anschließen. Das Linearpotentiometer 2 besitzt zwei in einem isolierenden Substrat 6 eingebettete und parallel laufende Kontaktbahnen 7 und 8. Innerhalb des Durchbruchs 4 ist ein Gleitstück 9 angeordnet, welches im wesentlichen den Zwischenraum zwischen dem Linearpotentiometer 2 und dem Boden 10 des Durchbruchs 4 ausfüllt. Innerhalb des Gleitstücks 9 befinden sich zwei Hohlräume 11 und 12, die zur Aufnahme zweier Zungen 13 und 14 dienen. Die Zungen 13 und 14 sind durch eine isoliert am Gleitstück 9 befestigte Platte 15 verbunden. Eine in einer Bohrung 16 innerhalb der Lagerscheibe 1 geführte Schraubenfeder 17 drückt auf die Platte 15 und damit auch auf das Gleitstück 9. Zum Zwecke der guten Befestigung und der einfachen Montage besitzt das Gleitstück 9 Führungsnuten 18 und 19, die in ihrer Breite der Breite der Lagerscheibe 1 entsprechen. Dadurch ist es möglich, das Gleitstück 9 zunächst in axialer Richtung in den Durchbruch 3 einzuschieben, bis die Führungsnuten 18 und 19 der Lagerscheibe 1 genau gegenüber liegen. In dieser Stellung kann dann das Gleitstück in radialer Richtung in den Durchbruch 4 geschoben werden, wodurch es seine endgültige Lage erhält. Das Gleitstück 9 ist im übrigen aus einem gleitfähigen und isolierenden Material hergestellt. Ein solches Material könnte z. B. eine Polymer auf der Basis Polyoxymethylen (POM) sein.

Zur Montage ist zu sagen, daß zuerst die Schraubenfeder 17 eingesetzt wird und dann das zusammen mit dem Schleifer vormontierte Gleitstück 9 auf die schon beschriebene Weise eingeschboben wird. Nachdem das Gleitstück 9 in seine Endposition gelangt und dort gehalten wird, kann das Linearpotentiometer 2 durch den Durchbruch 3 geschoben werden. Üblicherweise wird das Linearpotentiometer 2 an einem seiner Enden festgelegt, so daß sich dann die Lagerscheibe 1 mit dem Gleitstück 9 relativ dazu bewegen kann. Es ist dabei anzustreben, daß das Gleitstück 9 möglichst dicht auf den Kontaktbahnen 7 und 8 aufliegt und zumindest den Ölfilm so abstreift, das in den Hohlräumen 11 und 12 keine Strömung entsteht. Diese Abstreifen wird durch die federnde Anpressung unterstützt. Da die Hohlräume 11 und 12 ringsherum dicht abgeschlossen sind, ist es leicht ersichtlich, daß keine wesentliche Relativbewegung innerhalb eines Hohlraums 11 oder 12 entstehen kann. Eine zusätzliche Auf- oder Abwärtsbelastung der Zungen 13 und 14 entsteht nicht. Der Durchbruch 5 dient im übrigen dazu, verdrängtes Ölvolumen innerhalb eines Hydraulikzylinders ohne große Druckdifferenz durchströmen zu lassen.

Aus den Fig. 4 bis 6 ist eine weitere Ausführungsform ersichtlich. Eine aus leitfähigem Material bestehende kreisringförmige Scheibe 20 ist fluchtend auf hier nicht näher dargestellter Weise zwischen den Teilen 21 und 22 einer Lagerscheibe 23 gehalten. Diese Lagerscheibe 23 wird von einem Linearpotentiometer 24 durchdrungen, welches zwei sich gegenüberliegende Durchbrüche 25 und 26 besitzt. Jeweils um 90 Grad versetzt dazu sind Führungsnuten 27 und 28 angeordnet, an deren Böden 29 und 30 ein isolierendes Substrat 31 und 32 eingebettet ist. In dem Substrat verlaufen Kontaktbahnen 33 und 34. Die Teile 21 und 22 besitzen mit den Führungsnuten 27 und 28 korrespondierende, in Achsrichtung verlaufende Ansätze 35, 36, 37 und 38, welche die Führungsnuten 27 und 28 oberseitig abdecken und zusammen mit ihren zu Stegen 39, 40, 41 und 42 abgekröpften Enden als Gleitstücke dienen, welche bündig bis auf die Kontaktbahnen 33 und 34 reichen. Zum Zwecke einer besseren Seitenführung sind die Ansätze 35 und 37 mit den Stegen 39 und 41 durch Führungswände 43 und 44 bzw. 45 verbunden. Der durch die Führungsnut 27, die Teile 21 und 22, die Ansätze 35 und 37 sowie die Stege 39 und 41 entstehende Hohlraum ist mit 46 bezeichnet. Der innerhalb der Teile 21 und 22, der Ansätze 36 und 38, der Stege 40 und 42 sowie der Führungsnut 28 entstehende Hohlraum ist mit 47 bezeichnet. Innerhalb des Hohlraums 46 ist eine die Kontaktbahn 33 berührende Zunge 48 angeordnet, die mit der Scheibe 20 durch Lötung oder dergleichen fest verbunden ist und damit in leitender Verbindung mit einer weiteren Zunge 49 steht, die im Hohlraum 47 die Kontaktbahn 34 berührt und ebenfalls fest mit der Scheibe 20 verbunden ist.

Die Montage erfolgt zweckmäßigerweise so, daß zunächst die aus einem nicht leitenden Kunststoff bestehenden Teile 21 und 22 zusammen mit der Scheibe 20 montiert werden. Da die sich gegenüberliegenden Ansätze 35 und 37 bzw. 36 und 38 fluchten müssen, liegt es nahe, die Teile 21 und 22 mit Montagehilfen zu versehen. Man erhält auf diese Weise einen komplett mit dem Schleifer montierten Lagerring, der dann nur noch auf das Linearpotentiometer 24 aufgeschoben werden braucht. Das Aufschieben sollte so erfolgen, daß die Zungen 48 und 49 ziehend beansprucht werden. Es ist klar ersichtlich, daß die Gleitstücke nun keinen geschlossenen Hohlraum mehr bilden, sondern daß jeweils zwei gegenüberliegende Wände durch die Führungsnuten gebildet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es ohne weiteres möglich, innerhalb eines Hohlraums auch zwei oder mehr Schleifer anzuordnen. Beispielsweise könnten die Hohlräume 11 und 12 zu einem einzigen vereinigt werden. Eine weitere Anwendung der Erfindung wäre die Stellungsüberwachung von hydropneumatischen Kolbenspeichern von der Flüssigkeitsseite her.

Bezugszeichenliste

1 Lagerscheibe
2 Linearpotentiometer
3 Durchbruch
4 Durchbruch
5 Durchbruch
6 Substrat
7 Kontaktbahn
8 Kontaktbahn
9 Gleitstück
10 Boden
11 Hohlraum
12 Hohlraum
13 Zunge
14 Zunge
15 Platte
16 Bohrung
17 Schraubenfeder
18 Führungsnut
19 Führungsnut
20 Scheibe
21 Teil
22 Teil
23 Lagerscheibe
24 Linearpotentiometer
25 Durchbruch
26 Durchbruch
27 Führungsnut
28 Führungsnut
29 Boden
30 Boden
31 Substrat
32 Substrat
33 Kontaktbahn
34 Kontaktbahn
35 Ansatz
36 Ansatz
37 Ansatz
38 Ansatz
39 Steg
40 Steg
41 Steg
42 Steg
43 Führungswand
44 Führungswand
45 Führungswand
46 Hohlraum
47 Hohlraum
48 Zunge
49 Zunge

Claims (6)

1. Unter Öl betriebenes Linearpotentiometer, insbesondere für Hydraulikzylinder mit innenliegender Wegumformung, mit einem dem Potentiometerabgriff dienenden Schleifer, dessen Zunge oder Zungen federelastisch auf dem Linearpotentiometer aufliegen und auf diesem in dessen Längsrichtung hin- und herbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zunge (13, 14; 48, 49) oder mehrere Zungen in einem ölgefüllten Hohlraum (11, 12; 46, 47) angeordnet sind, der einerseits von dem Linearpotentiometer (2; 24) und andererseits von Wänden von Führungsnuten (18, 19; 27, 28) und/oder einem Gleitstück (9; 35, 37, 39, 41; 36, 38, 40, 42) sowie schließlich dem Schleifer (13, 14, 15; 20, 48, 49) bzw. der Befestigungsfläche für den Schleifer gebildet wird, welches Gleitstück (9; 35, 37, 38, 41; 36, 38, 40, 42) mit dem Schleifer verbunden oder mit diesem gemeinsam bewegbar ist, aus nicht leitendem Material besteht und auf dem Linearpotentiometer (2; 24) gleitet.

2. Linearpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11; 12) länglich oval, nur geringfügig breiter als eine Zunge (13; 14) bzw. die Zungen und in seiner Länge etwas länger als die Länge der Zungen (13; 14) ist.

3. Linearpotentiometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Linearpotentiometer (2) in an sich bekannter Weise einen als Gleitführung dienenden Durchbruch (3) innerhalb einer Lagerscheibe (1) nahezu spielfrei durchdringt, welche konzentrisch drehbar, jedoch axial unverschieblich in einem Kolben oder einer Kolbenstange eines Hydraulikzylinders angeordnet ist, wobei senkrecht zur Gleitführung ein weiterer Durchbruch (4) angeordnet ist, an dessen Boden (10) der Schleifer (13, 14, 15) befestigt ist, wobei das Gleitstück (9) in den zweiten Durchbruch (4) vor der Montage des Linearpotentiometers (2) eingeschoben wird und nach dem Einschieben des Linearpotentiometers (2) in die Gleitführung (Durchbruch 3) den Zwischenraum zwischen Linearpotentiometer (2) und der Befestigung des Schleifers (13, 14, 15) ausfüllt.

4. Linearpotentiometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (9) in seiner Gesamtbreite etwas kleiner ist als die Gesamtbreite der Gleitführung (Durchbruch 3) und in seiner Gesamtlänge größer als die axiale Ausdehnung der Lagerscheibe (1) ist, wobei das Gleitstück (9) beidseitig an den Breitseiten Führungsnuten (18; 19) besitzt, deren Abstand der Breite des zweiten Durchbruchs (4) entspricht, derart, daß das Gleitstück (9) in die Gleitführung (Durchbruch 3) zunächst axial eingeschoben wird, bis die Führungsnuten (18; 19) mit dem zweiten Durchbruch (4) korrespondieren und dann radial in diesen eingeschoben wird.

5. Linearpotentiometer nch Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lagerscheibe (1) und Gleitstück (9) eine oder mehrere Schraubenfedern (17), Federklemmen, Blattfedern oder dergleichen angeordnet sind, die das Gleitstück (9) auf die Kontaktbahn (7; 8) drücken.

6. Linearpotentiometer nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (9; 35, 37, 39, 41; 36, 38, 40, 42) aus einem Polymer auf der Basis Polyoxymethylen (POM) besteht.