DE602004002799T2

DE602004002799T2 - Drehbares elektrisches Bauteil

Info

Publication number: DE602004002799T2
Application number: DE602004002799T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Asano; Shintaro Kobayashi
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: EP1473746A1; DE602004002799D1; DE602004006916D1; ES2312875T3; EP1473746B1; ES2274339T3; EP1473747A1; DE602004006916T2; EP1473747B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drehbare elektrische Bauteile, wie z.B. variable Widerstände und Drehcodierer, und betrifft im Spezielleren ein drehbares elektrisches Bauteil, das ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von darin eingebetteten Gleitstücken sowie eine Leiterstruktur aufweist, auf der die Gleitstücke relativ verschiebbar sind.
2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Diese Art von drehbarem elektrischem Bauteil ist z.B. in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 64-7602 offenbart. Die 12A und 12B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung eines Gehäuses des offenbarten drehbaren elektrischen Bauteils. Bei dem in den 12A und 12B dargestellten drehbaren elektrischen Bauteil handelt es sich um einen variablen Widerstand, bei dem eine Mehrzahl elastischer Kontaktelemente, d.h. Gleitstücke 51, durch Einsatzformen in ein im Wesentlichen quadratisches Gehäuse 50 eingebettet sind.
Es ist zwar nicht dargestellt, jedoch beinhaltet der variable Widerstand eine Drehplatte, d.h. ein drehbares Substrat mit einer Leiterstruktur, auf der die Gleitstücke 51 relativ verschiebbar sind, wobei z.B. ein Widerstandselement als Widerstandsstruktur dient und wobei zwei leitfähige Schichten vorhanden sind, die als Elektrodenstrukturen dienen. Wie in den 12A und 12B gezeigt ist, sind Schenkel 52 der Gleitstücke 51 an Fußbereichen 53 gebogen, und vordere Enden 54 von diesen ragen in Richtung auf das drehbare Substrat. Ein Vorsprung 55 reguliert die Rotationsbewegung des drehbaren Substrats.
Bei dem bekannten variablen Widerstand mit einer derartigen Konfiguration ändert sich ein Widerstandswert zwischen einem Anschluss, der in Gleitberührung mit der Widerstandsstruktur mit Gleitstücken 51 verbunden ist, sowie einem Anschluss, der in Gleitberührung mit der Elektrodenstruktur mit Gleitstücken 51 verbunden ist, aufgrund einer Rotationsbewegung des drehbaren Substrats.
Die Fußbereiche 53 der Gleitstücke 51 sind in einer bestimmten Umfangsrichtung einer kreisförmigen Aussparung, in der das drehbare Substrat untergebracht ist, zwischen den beiden angrenzenden Ecken des Gehäuses 50 kollektiv eingebettet. Aus diesem Grund haben die Gleitstücke 51, die in Gleitberührung mit der an der Innenseite des drehbaren Substrats vorgesehenen Elektrodenstruktur stehen, das Gleitstück 51, das in Gleitberührung mit der an der Außenseite des drehbaren Substrats vorgesehenen Elektrodenstruktur steht, sowie das Gleitstück 51, das in Gleitberührung mit der zwischen den beiden vorstehend genannten Elektrodenstrukturen vorgesehenen Widerstandsstruktur steht, unterschiedliche Formgebungen.
Das heißt, die Gleitstücke 51 in Gleitberührung mit der an der Innenseite des drehbaren Substrats vorgesehenen Elektrodenstruktur erstrecken sich nahezu entlang der Radialrichtung der kreisförmigen Aussparung, und das Gleitstück 51 in Gleitberührung mit der an der Außenseite des drehbaren Substrats vorgesehenen Elektrodenstruktur erstreckt sich in Umfangsrichtung der kreisförmigen Aussparung. Das Gleitstück 51 in Gleitberührung mit der Widerstandsstruktur zwischen den beiden vorstehend genannten Elektrodenstrukturen erstreckt sich nahezu entlang der Umfangsrichtung der kreisförmigen Aussparung.
Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten variablen Widerstand sind die Fußbereiche 53 der Gleitstücke 51 kollektiv in dem Bereich zwischen den beiden Ecken des Gehäuses 50 in der speziellen Umfangsrichtung der kreisförmigen Aussparung eingebettet. Aus diesem Grund ist die Länge des Gehäuses 50 größer als die Summe aus dem Durchmesser der kreisförmigen Aussparung und der Länge des Bereichs, in dem die Fußbereiche 53 der Gleitstücke 51 eingebettet sind. Als Ergebnis hiervon nimmt die äußere Größe des Gehäuses 50 zu, und eine Größenreduzierung des variablen Widerstands ist schwierig.
Dabei ist es möglich, die Fußbereiche 53 der Gleitstücke 51 in die Bodenwand der kreisförmigen Aussparung des Gehäuses 50 einzubetten. Für ein solches Einbetten muss jedoch der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung vergrößert werden. Das heißt, die Gleitstücke 51 in Gleitberührung mit der Elektrodenstruktur auf der Innenseite des drehbaren Substrats müssen ausreichend lang sein, um eine Federeigenschaft zu gewährleisten, und der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung muss daher vergrößert werden. Bei einer derartigen Konstruktion wird somit die äußere Größe des Gehäuses 50 von einem anderen Standpunkt als dem vorstehend beschriebenen vergrößert.
Da die Gleitstücke 51 ferner unterschiedliche Formgebungen aufweisen, besteht auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Federeigenschaften von diesen variieren. Das heißt, äquivalente Federeigenschaften unter den Gleitstücken 51 lassen sich nur schwer gewährleisten. Da ferner die Kontaktbereiche zwischen den Gleitstücken 51 und den beiden Elektrodenstrukturen sowie der Widerstandsstruktur auf dem drehbaren Substrat nahezu auf einer geraden Linie positioniert sind, ist es schwierig, die Oberfläche des die Strukturen aufweisenden drehbaren Substrats parallel zu der Bodenwand der kreisförmigen Aussparung zu halten. Aufgrund dieser Tatsache besteht die Wahrscheinlichkeit, dass bei den Strukturen auf dem drehbaren Substrat oder bei den Gleitstücken 51 aufgrund der Rotation des drehbaren Substrats ungleichmäßiger Verschleiß auftritt. Dies vermindert die Lebensdauer.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände des bekannten Standes der Technik erfolgt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines drehbaren elektrischen Bauteils mit einem Gehäuse, das eine geringere äußere Größe aufweist.
Zum Erreichen der vorstehend genannten Zielsetzung schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Gesichtspunkt ein drehbares elektrisches Bauteil mit einem Gehäuse, mindestens drei Gleitstücken, die elektrisch voneinander unabhängig sind und separat in das Gehäuse eingebettet sind, sowie mit einem drehbaren Substrat mit einem Leitermuster bzw. einer Leiterstruktur, auf der die Gleit stücke eine Gleitbewegung ausführen, wobei die Gleitstücke in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats voneinander beabstandet sind.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Gleitstücke separat in das Gehäuse eingebettet, und zwar derart, dass sie in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats voneinander beabstandet sind, so dass sich die Längen der Gleitstücke lang ausführen lassen. Dies vermindert die Gesamtfläche der Bereiche, in denen die Gleitstücke mit der Leiterstruktur in Kontakt stehen, und vermindert ferner die äußere Größe des Gehäuses. Da sich die Gleitstücke lang ausbilden lassen, kann eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden. Da die Gleitstücke in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats voneinander beabstandet sind, können die Kontaktbereiche zwischen der die Struktur aufweisenden Oberfläche des drehbaren Substrats und den Gleitstücken in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats verteilt werden. Darüber hinaus können die Gleitstücke mit der gleichen Formgebung ausgebildet werden.
Vorzugsweise weist das Gehäuse mindestens drei Ecken außerhalb von einer Region auf, in der sich das drehbare Substrat dreht, und die Gleitstücke sind in Bereichen in der Nähe der jeweiligen Ecken des Gehäuses eingebettet. Diese Konstruktion ermöglicht eine effektive Nutzung der Bereiche in der Nähe der Ecken des Gehäuses, die bisher tote Räume waren, als Bereiche, in denen die Gleitstücke eingebettet sind.
Vorzugsweise weist das Gehäuse eine kreisförmige Aussparung auf, in der das drehbare Substrat untergebracht ist, und jeder der Bereiche in der Nähe der jeweiligen Ecken des Gehäuses beinhaltet einen Teil einer Bodenwand der kreisförmigen Aussparung. Da die Regionen, in denen die Gleitstücke eingebettet sind, einen Teil der Bodenwand der kreisförmigen Aussparung beinhalten, lassen sich die Gleitstücke selbst dann in stabiler Weise in dem Gehäuse halten, wenn die tote Räume bildenden Bereiche in der Nähe der Ecke außerhalb eines Überlappungsbereichs zwischen dem Gehäuse und dem drehbaren Substrat vermindert sind. Dadurch lässt sich die Größe des Gehäuses weiter reduzieren. Selbst wenn die Regionen, in denen die Gleitstücke eingebettet sind, somit in die kreisförmige Aussparung hineinragen, kann aufgrund der Tatsache, dass sich die Gleitstücke in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats erstrecken können, eine ausreichende Länge von diesen gewährleistet werden, so dass sich eine vorbestimmte Federeigenschaft erzielen lässt.
Vorzugsweise sind Schließplatten in integraler Weise mit den jeweiligen Gleitstücken vorgesehen, um in dem Gehäuse vorhandene Räume zu schließen. In diesem Fall können die Schließplatten das Anhaften von Harz an den jeweiligen Gleitstücken während des Einsatzformens verhindern. Da die Schließplatten gleichzeitig mit der Ausbildung der jeweiligen Gleitstücke gebildet werden können, kann insbesondere die Anzahl der Teile verringert werden, die für das Einsatzformen erforderlich sind.
Vorzugsweise sind Anschlüsse in integraler Weise mit den jeweiligen Gleitstücken vorgesehen. Da die Anschlüsse gleichzeitig mit der Bildung der jeweiligen Gleitstücke gebildet werden können, nimmt die Anzahl der Teile nicht zu.
Vorzugsweise ist die planare Formgebung des Gehäuses im Wesentlichen quadratisch, besitzen die Ecken Ausschnitte bzw. Ausnehmungen und liegen die Anschlüsse von durch die Ausnehmungen definierten Räumen frei. In diesem Fall lässt sich die Formgebung des gesamten Bauteils, das das Gehäuse und die Anschlüsse beinhaltet, in der Draufsicht quadratisch ausbilden. Das heißt, die Anschlüsse ragen nicht von dem gesamten quadratischen Bauteil nach außen weg. Dies ermöglicht ein einfaches Einspannen bei der Montage des Gehäuses, d.h. des drehbaren elektrischen Bauteils, auf einer gedruckten Schaltungsplatte.
Vorzugsweise beinhaltet das leitfähige Muster bzw. die Leiterstruktur eine bogenförmige Widerstandsstruktur sowie ein Paar ringförmiger Elektrodenstrukturen, die mit den beiden Enden der Widerstandsstrukturen verbunden sind, und weisen die Gleitstücke vier Gleitstücke auf, die elektrisch voneinander unabhängig sind, wobei zwei der Gleitstücke in Gleitberührung mit den Elektrodenstrukturen sind und die übrigen beiden Gleitstücke auf gegenüberliegenden Seiten von dem Rotationszentrum des drehbaren Substrats derart angeordnet sind, dass sie mit der Widerstandsstruktur in Gleitberührung stehen. Dadurch wird ein kleiner variabler Widerstand erzielt, der keine tote Zone aufweist.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Gleitstücke in Umfangsrichtung des drehbaren Substrat voneinander beabstandet. Daher lassen sich die Gleitstücke lang ausbilden, und die äußere Größe des Gehäuses kann verringert werden. Dadurch kann die Größe des Bauteils insgesamt vermindert werden. Da sich die Gleitstücke lang ausbilden lassen, kann eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden, und die Lebensdauer ist verbessert.
Die Kontaktbereiche zwischen der die Struktur aufweisenden Oberfläche des drehbaren Substrats und den Gleitstücken können in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats verteilt werden. Somit kann ein ungleichmäßiger Verschleiß der auf dem drehbaren Substrat vorgesehenen Struktur oder der Gleitstücke verhindert werden. Auch dies verbessert die Lebensdauer.
Die Gleitstücke können die gleiche Formgebung aufweisen. In diesem Fall werden Schwankungen bei den Federeigenschaften innerhalb der Gleitstücke vermindert, der vorstehend beschriebene ungleichmäßige Verschleiß wird weiter reduziert, und es ist eine höhere Lebensdauer gewährleistet.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine allgemeine Perspektivansicht eines drehbaren elektrischen Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht auf ein Gehäuse, das bei dem in 1 gezeigten drehbaren elektrischen Bauteil vorgesehen ist;
3 eine auseinandergezogene Perspektivansicht des in 1 dargestellten drehbaren elektrischen Bauteils;
4 eine auseinandergezogene perspektivische Rückansicht des in 1 dargestellten drehbaren elektrischen Bauteils;
5 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie V-V in 1;
6 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in 1;
7 eine Draufsicht auf ein drehbares Substrat, das bei dem in 1 dargestellten drehbaren elektrischen Bauteils vorgesehen ist;
8 eine Perspektivansicht unter Darstellung von Gleitstücken und Anschlüssen, die in das in 2 dargestellte Gehäuse eingebettet sind;
9 eine Draufsicht auf ein Plattenelement vor der Herstellung der Gleitstücke und der Anschlüsse gemäß 2;
10 eine Draufsicht zur Erläuterung der positionsmäßigen Beziehung zwischen einer Leiterstruktur, die auf dem in 1 dargestellten drehbaren Substrat vorgesehen ist, und den in das Gehäuse eingebetteten Gleitstücken;
11 eine Draufsicht auf den wesentlichen Bereich eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Darstellung der positionsmäßigen Beziehung zwischen einer auf einem drehbaren Substrat vorgesehenen Leiterstruktur und in einem Gehäuse eingebetteten Gleitstücken; und
12A und 12B eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung eines Gehäuses, das bei einem bekannten drehbaren elektrischen Bauteil vorgesehen ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Drehbare elektrische Bauteile gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
Die 1 bis 6 zeigen ein drehbares elektrisches Bauteil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem drehbaren elektrischen Bauteil um einen variablen Widerstand, der z.B. als Positionssensor verwendet wird. Wie insbesondere in 3 dargestellt ist, beinhaltet der variable Widerstand ein Gehäuse 1, das ein Basiselement bildet, ein drehbares Substrat 2, das dem Gehäuse 1 gegenüber angeordnet ist, ein drehbares Element 3 zum Übertragen einer Rotationskraft auf das drehbare Substrat 2, sowie ein Abdeckelement 4 zum Überdecken des Gehäuses 1 und des drehbaren Elements 3. Eine Wellenöffnung 3a, durch die sich eine Betätigungswelle (nicht gezeigt) hindurch erstreckt, ist im Zentrum des drehbaren Elements 3 vorgesehen.
Das Gehäuse 1 ist in der Draufsicht beispielsweise im Wesentlichen quadratisch, wie dies in 2 gezeigt ist. Mindestens drei elektrisch voneinander unabhängige Gleitstücke, beispielsweise vier Gleitstücke 5, 6, 7 und 8, sind in der Nähe der Ecken des Gehäuses 1 angebracht. Das Gehäuse 1 weist eine kreisförmige Aussparung 17 auf, in der das in 3 dargestellte drehbare Substrat 2 drehbar gehalten ist. Die Gleitstücke 5, 6, 7 und 8 sind separat in das Gehäuse 1 eingebettet, so dass sie in Umfangsrichtung des in der kreisförmigen Aussparung 17 gehaltenen drehbaren Substrats 2 voneinander beabstandet sind.
Zwei der vier Gleitstücke 5 bis 8, d.h. die Gleitstücke 5 und 7, befinden sich in Gleitberührung mit einem Paar Elektrodenstrukturen, die auf dem drehbaren Substrat 2 vorgesehen sind und später noch beschrieben werden, und die beiden übrigen Gleitstücke 6 und 8 befinden sich in Gleitberührung mit einer Widerstandsstruktur, die auf dem drehbaren Substrat 2 vorgesehen ist und ebenfalls noch beschrieben wird. Die Gleitstücke 6 und 8 sind derart angeordnet, dass sich das Rotationszentrum des drehbaren Substrats 2 zwischen ihnen befindet.
Die Gleitstücke 5 bis 8 erstrecken sich in linearer Weise mit der gleichen Formgebung und sind durch Einsatzformen in das Gehäuse 1 eingebettet. Fußbereiche der eingebetteten Gleitstücke 5 bis 8 sind teilweise innerhalb einer Bodenwand der kreisförmigen Aussparung 17 angeordnet. Das heißt, Bereiche der Bodenwand der kreisförmigen Aussparung 17 befinden sich in den Regionen in der Nähe der Ecken des Gehäuses 1, in denen die Gleitstücke 5 bis 8 eingebettet sind.
Wie in 8 gezeigt ist, sind Anschlüsse 9 bis 12 in integraler Weise mit den jeweiligen Gleitstücken 5 bis 8 ausgebildet. Das heißt, das Gleitstück 5 und der Anschluss 9, das Gleitstück 6 und der Anschluss 10, das Gleitstück 7 und der Anschluss 11 sowie das Gleitstück 8 und der Anschluss 12 sind in integraler Weise ausgebildet.
Wie ebenfalls in 8 gezeigt ist, sind Schließplatten 18 bis 21 in integraler Weise mit den jeweiligen Gleitstücken 5 bis 8 ausgebildet. Die Schließplatten 18 bis 21 schließen Räume, die während des Einsatzformens in dem Gehäuse 1 gebildet werden sind, und verhindern ein Anhaften von Harz an den Gleitstücken 5 bis 8. Das heißt, das Gleitstück 5 und die Schließplatte 18, das Gleitstück 6 und die Schließplatte 19, das Gleitstück 7 und die Schließplatte 20 sowie das Gleitstück 8 und die Schließplatte 21 sind in integraler Weise miteinander ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt ist, sind Ausschnitte bzw. Ausnehmungen 13 bis 16 an den vier Ecken des Gehäuses 1 vorgesehen, und die vorstehend beschriebenen Anschlüsse 9 bis 12 liegen von den durch die Ausnehmungen 13 bis 16 definierten Räumen frei. Das heißt, der in integraler Weise mit dem Gleitstück 5 ausgebildete Anschluss 9 liegt in der Ausnehmung 13 frei, der in integraler Weise mit dem Gleitstück 6 ausgebildete Anschluss 10 liegt in der Ausnehmung 14 frei, der in integraler Weise mit dem Gleitstück 8 ausgebildete Anschluss 12 liegt in der Ausnehmung 15 frei, und der in integraler Weise mit dem Gleitstück 7 ausgebildete Anschluss 11 liegt in der Ausnehmung 16 frei. Die in den Ausnehmungen 13 bis 16 freiliegenden Anschlüsse 9 bis 12 sind innerhalb des Umrisses des drehbaren elektrischen Bauteils angeordnet, welches das in der Draufsicht quadratische Gehäuse 1 beinhaltet. Das heißt, die Anschlüsse 9 bis 12 sind derart angeordnet, dass sie von dem quadratischen Umriss nicht nach außen hervorstehen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, ist ein Paar Eingriffsvorsprünge 1a an den beiden Seiten des Gehäuses 1 vorgesehen. Die Eingriffsvorsprünge 1a werden in ein Paar Eingriffselemente 4a eingepasst, die an den beiden Seiten des in 3 dargestellten Abdeckelements 4 vorgesehen sind.
Die Gleitstücke 5 bis 8, die Anschlüsse 9 bis 12 sowie die Schließplatten 18 bis 21 sind aus einem einzigen Plattenelement gebildet, wie dies in 9 dargestellt ist. Bei dem in 9 dargestellten Plattenelement handelt es sich um eine durch Schneiden gebildete Metallplatte, die Gleitstückmaterialbereiche 5a, 6a, 7a und 8a, Anschlussmaterialbereiche 9a, 10a, 11a, 12a sowie Schließplattenmaterialbereiche 18a, 19a, 20a und 21a beinhaltet.
Das Plattenelement ist entlang von Referenzbiegelinien 27, 28, 29 und 30 nach unten gebogen und wird während des Einsatzformens des Gehäuses an Schneidbereichen 22, 23, 24, 25 und 26 geschnitten. Die Gleitstückmaterialbereiche 5a, 6a, 7a und 8a werden derart gebogen, dass sie elastische Eigenschaften aufweisen. Somit werden die Gleitstücke 5 bis 8, die Anschlüsse 9 bis 12 und die Schließplatten 18 bis 21 in der in 8 dargestellten Weise gebildet. Das heißt, die Gleitstücke 5 bis 8, die Anschlüsse 9 bis 12 sowie die Schließplatten 18 bis 21 werden in der in 8 dargestellten Form durch Einsatzformen in das Gehäuse 1 eingebettet.
Ein Leitermuster bzw. eine Leiterstruktur, wie sie in 7 dargestellt ist, ist auf der Oberfläche des drehbaren Substrats 2 gegenüber den Anschlüssen 5 bis 8 vorgesehen. Die Leiterstruktur beinhaltet eine Elektrodenstruktur 31, auf der das Gleitstück 5 eine Gleitbewegung ausführt, eine Widerstandsstruktur 32, auf der die Gleitstücke 6 und 8 eine relative Gleitbewegung ausführen, sowie eine Elektrodenstruktur 33, auf der das Gleitstück 7 eine Gleitbewegung ausführt. Das heißt, das drehbare Substrat 2 ist an vier Kontaktbereichen mit den vier Gleitstücken 5 bis 8 gehalten, wobei die zwei Elektrodenstrukturen 31 und 33 sowie die Widerstandsstruktur 32 dazwischen angeordnet sind. Beispielsweise sind die vier Kontaktbereiche in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats 2 in Intervallen von etwa 90° voneinander beabstandet.
Wie in 3 gezeigt ist, sind zwei ringförmige Erhebungen 3c zentriert auf die Wellenöffnung 3a an der oberen Oberfläche des drehbaren Elements 3 derart vorgesehen, dass sie in Gleitberührung mit dem Abdeckelement 4 stehen. Eine Mehrzahl von Erhebungen 3b ist an der unteren Oberfläche des drehbaren Elements 3 um die Wellenöffnung 3a herum derart vorgesehen, dass diese in Berührung mit dem drehbaren Substrat 2 stehen, wie dies in 4 gezeigt ist.
Bei dem variablen Widerstand des ersten Ausführungsbeispiels, der die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, erfolgt eine Rotationsbewegung des drehbaren Elements 3 durch Rotation der Betätigungswelle (nicht gezeigt), die in die in 1 gezeigte Wellenöffnung 3a gepasst ist, wobei sich das drehbare Substrat 2 zusammen mit dem drehbaren Element 3 dreht. Wie in 10 gezeigt ist, führt bei dieser Rotationsbewegung das in das Gehäuse 1 eingebettete Gleitstück 5 eine relative Gleitbewegung auf der Elektrodenstruktur 31 aus, die Gleitstücke 6 und 8 führen eine relative Gleitbewegung auf der Widerstandsstruktur 32 aus, und das Gleitstück 7 führt eine relative Gleitbewegung auf der Elektrodenstruktur 33 aus. Signale in Abhängigkeit von Änderungen beim Widerstandswert werden durch den Anschluss 9 und die Anschlüsse 10 und 12 sowie durch den Anschluss 11 und die Anschlüsse 10 und 12 abgegeben, so dass die rotationsmäßige Position der Betätigungswelle detektiert wird.
Da die Gleitstücke 6 und 8 derart angeordnet sind, dass mindestens eines von ihnen in stetiger Berührung mit der Widerstandsstruktur 32 steht, die über einen Bereich von 180° oder mehr auf dem drehbaren Substrat 2 vorgesehen ist, kann die rotationsmäßige Position des drehbaren Elements 3 unabhängig von dem Drehwinkel des drehbaren Elements detektiert werden. Das heißt, unabhängig davon, ob der Drehwinkel geringer als oder gleich 360° ist oder größer als 360° ist, kann die rotationsmäßige Position des drehbaren Elements 3 durch den Anschluss 10 oder den Anschluss 12 in ununterbrochener und zuverlässiger Weise detektiert werden, ohne dass eine tote Zone gebildet wird.
Da bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Gleitstücke 5 bis 8 separat in das Gehäuse 1 eingebettet sind, so dass sie in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats 2 voneinander beabstandet sind, lassen sich die Gleitstücke 5 bis 8 lang ausbilden. Somit kann die Gesamtfläche der Bereiche, in denen die Gleitstücke 5 bis 8 mit der Leiterstruktur, d.h. den Elektrodenstrukturen 31 und 33 sowie der Widerstandsstruktur 32, in Berührung stehen, reduziert werden, und dadurch kann wiederum die äußere Größe des Gehäuses 1 vermindert werden. Als Ergebnis hiervon kann die Größe des Bauteils insgesamt verringert werden. Da sich die Gleitstücke 5 bis 8 lang ausbilden lassen, wird ferner eine ausreichende Festigkeit gewährleistet, und die Lebensdauer wird erhöht.
Die Bereiche des Gehäuses 1, die von einem überlappenden planaren Bereich zwischen dem in der Draufsicht im Wesentlichen quadratischen Gehäuse 1 und dem drehbaren Substrat 2 getrennt sind, d.h. die Bereiche in der Nähe der Ecken des Gehäuses 1 außerhalb von der in 2 dargestellten kreisförmigen Aussparung 17, die bisher tote Räume waren, lassen sich nun in wirksamer Weise als Bereiche nutzen, in denen die Gleitstücke 5 bis 8 eingebettet sind. Auf diese Weise lässt sich die äußere Größe des Gehäuses 1 auf eine Größe zum Unterbringen des drehbaren Substrats 2, d.h. eine kleine Größe begrenzen, die die Ausbildung der kreisförmigen Aussparung 17 zulässt. Dies trägt ebenfalls zur Größenreduzierung des Bauteils insgesamt bei.
Da insbesondere die Bereiche, in die die Gleitstücke 5 bis 8 eingebettet sind, einen Teil der Bodenwand der kreisförmigen Aussparung 17 beinhalten, können selbst dann, wenn die tote Räume bildenden Bereiche in der Nähe der Ecken des Gehäuses 1 vermindert werden, die Gleitstücke 5 bis 8 in stabiler Weise in dem Gehäuse 1 gehalten werden. Dadurch lässt sich die äußere Größe des Gehäuses 1 minimieren.
Selbst wenn die Bereiche, in die Gleitstücke 5 bis 8 eingebettet sind, in die kreisförmige Aussparung 17 hineinragen, wie dies vorstehend beschrieben worden ist, besteht aufgrund der Erstreckung der Gleitstücke 5 bis 8 in der Sehnenrichtung des drehbaren Substrats 2 die Möglichkeit, dass diese eine ausreichende Länge zum Erzielen einer vorbestimmten Federeigenschaft gewährleisten, ohne dass dabei der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung 17 mehr als nötig vergrößert wird.
Die Gleitstücke 5 bis 8 erstrecken sich von Bereichen in der Nähe der verschiedenen Ecken des Gehäuses 1 in Sehnenrichtung des kreisförmigen drehbaren Sub strats 2 und sind nahezu in der gleichen Weise angeordnet. Daher können die Gleitstücke 5 bis 8 die gleiche Formgebung sowie äquivalente Federeigenschaften aufweisen, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Da die vier Gleitstücke 5 bis 8 mit der gleichen Formgebung ferner in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats 2 voneinander beabstandet sind, d.h. in der Nähe der verschiedenen Ecken des Gehäuses 1 angeordnet sind, können die Kontaktbereiche von diesen mit den Elektrodenstrukturen 31 und 33 sowie der Widerstandsstruktur 32 auf dem drehbaren Substrat 2 in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats 2 im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet sein, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Somit kommt es zu keinem Kippen des drehbaren Substrats 2, sondern dieses kann während der Rotationsbewegung in einer vorbestimmten Ebene parallel zu der Bodenwand der kreisförmigen Aussparung 17 gehalten werden. Dies verhindert ungleichmäßigen Verschleiß zwischen den Gleitstücken 5 bis 8 und den Elektrodenstrukturen 31 und 33 sowie der Widerstandsstruktur 32 auf dem drehbaren Substrat 2 und gewährleistet eine lange Lebensdauer.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel können die in 2 dargestellten Schließplatten 18 bis 21 das Anhaften von Harz an den jeweiligen Gleitstücken 5 bis 8 während des Einsatzformens verhindern. Daher ist es nicht notwendig, Schließplatten zum Verhindern eines Anhaftens von Harz an den Gleitstücken 5 bis 8 separat von den Gleitstücken 5 bis 8 auszubilden. Das heißt, da die Schließplatten 18 bis 21 gleichzeitig mit der Bildung der jeweiligen Gleitstücke 5 bis 8 in infegraler Weise ausgebildet werden können, wie dies vorstehend beschrieben worden ist, lässt sich die Anzahl der für den Einsatzformvorgang erforderlichen Teile reduzieren, und die Produktionskosten lassen sich vermindern. In ähnlicher Weise können die Anschlüsse 9 bis 12 gleichzeitig mit der Bildung der jeweiligen Gleitstücke 5 bis 8 in integraler Weise ausgebildet werden, so dass die Anzahl von Teilen nicht zunimmt. Als Ergebnis hiervon lassen sich die Produktionskosten reduzieren.
Da die Anschlüsse 9 bis 12 in den an den Ecken des Gehäuses 1 vorgesehenen Ausnehmungen 13 bis 16 angeordnet sind, kann der das Gehäuse 1 und die Anschlüsse 9 bis 12 beinhaltende Umriss in der Ebene quadratisch ausgebildet werden. Das heißt, die Anschlüsse 9 bis 12 können derart angeordnet werden, dass sie nicht von dem quadratischen Umriss nach außen ragen. Dies ermöglicht ein einfaches und zuverlässiges Einspannen bei der Montage des Gehäuses 1, d.h. des drehbaren elektrischen Bauteils, auf einer gedruckten Schaltungsplatte und verbessert die Montageeffizienz.
Da die Gleitstücke 5 bis 8 entlang der verschiedenen Seiten des Gehäuses 1 angeordnet sind, lassen sich die Schließplatten 18 bis 21 in einfacher Weise darunter anordnen. Da die Anschlüsse 9 bis 12 ferner an den verschiedenen Ecken des Gehäuses 1 angeordnet sind, kann die Breite der Anschlüsse erhöht werden, und die Fixierfestigkeit nach der Montage lässt sich erhöhen.
Da die ringförmigen Erhebungen 3c in Gleitberührung mit dem Abdeckelement 4 an der oberen Oberfläche des drehbaren Elements 3 vorgesehen sind, kann das drehbare Element 3 während einer Rotationsbewegung in linearer Berührung mit dem Abdeckelement 4 gehalten werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Rotationsbewegung des drehbaren Elements 3 erzielt, und die Zuverlässigkeit des Bauteils wird verbessert.
Da eine Mehrzahl von Erhebungen 3b in Berührung mit dem drehbaren Substrat 2 an der unteren Oberfläche des drehbaren Elements 3 vorgesehen ist, kann ein Biegen des drehbaren Substrats 2 durch den Berührungsdruck mit den Gleitstücken 5 bis 8 verhindert werden. Dies ermöglicht die Aufrechterhaltung einer ebenen planaren Formgebung des drehbaren Substrats 2 für eine lange Zeitdauer sowie die Gewährleistung einer hohen Signalausgangsleistung. Auch dies trägt zu einem zuverlässigeren Bauteil bei.
Da ein Paar Eingriffsstücke 4a des Abdeckelements 4 in Passeingriff mit einem Paar Eingriffsvorsprünge 1a des Gehäuses 1 gebracht ist, ist die Anbringung des Abdeckelements 4 an dem Gehäuse 1 in einfacher Weise möglich.
11 zeigt eine Draufsicht unter Darstellung des wesentlichen Teils eines Drehcodierers, der als drehbares elektrisches Bauteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dient, wobei im Spezielleren die positionsmäßige Beziehung zwischen einer auf einem drehbaren Substrat vorgesehenen Leiterstruktur sowie in einem Gehäuse eingebetteten Gleitstücken dargestellt ist.
Der in 11 gezeigte Drehcodierer wird als Rotationswinkelsensor verwendet und beinhaltet nur drei Gleitstücke 5, 6 und 7. Eine auf einem drehbaren Substrat 2 vorgesehene Leiterstruktur beinhaltet eine innerste gemeinsame Struktur 34, eine erste Leiterstruktur 35 außenseitig von der gemeinsamen Struktur 34 sowie eine zweite Leiterstruktur 36 außenseitig von der ersten Leiterstruktur 35. Im Übrigen ist die Konstruktion die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, das in den 1 bis 10 dargestellt ist.
Wenn bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer derartigen Konfiguration das drehbare Substrat 2 eine Rotationsbewegung ausführt, führt das Gleitstück 5 eine relative Gleitbewegung auf der gemeinsamen Struktur 34 aus, das Gleitstück 6 führt eine relative und intermittierende Gleitbewegung auf der ersten Leiterstruktur 35 aus, und das Gleitstück 7 führt eine relative und intermittierende Gleitbewegung auf der zweiten Leiterstruktur 36 aus. Den Drehwinkeln des drehbaren Substrats entsprechende Signale werden dadurch durch die Anschlüsse 9 und 10 sowie die Anschlüsse 9 und 11 abgegeben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Gleitstücke 5, 6 und 7 in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel angeordnet, das in den 1 bis 10 dargestellt ist, und aus diesem Grund lassen sich betriebsmäßige Vorteile schaffen, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels äquivalent sind.
Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Ausnehmungen 13 bis 16 an den Ecken des Gehäuses 1 vorgesehen sind und die Anschlüsse 9 bis 12 in den durch die Ausnehmungen 13 bis 16 gebildeten Räumen angeordnet sind, können die Ausnehmungen 13 bis 16 beispielsweise in einer Situation weggelassen werden, in der keine Notwendigkeit für ein Einspannen während der Montage zu berücksichtigen ist. Das heißt, das Gehäuse 1 kann in der Draufsicht wie ein vollständiges Quadrat ausgebildet sein, und die Anschlüsse 13 bis 16 können von geeigneten Stellen, beispielsweise den Seitenflächen des Gehäuses 1, nach außen vorstehen.
Während das Gehäuse 1 bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen im Wesentlichen quadratisch, d.h. im Wesentlichen rechtwinklig ist, kann es auch andere polygone Formgebungen, wie z.B. die eines Dreiecks, eines Sechsecks und eines Achtecks, oder die eines Kreises und einer Ellipse aufweisen.

Claims

Drehbares elektrisches Bauteil, aufweisend: ein Gehäuse (1); mindestens drei Gleitstücke (5, 6, 7), die elektrisch voneinander unabhängig vorgesehen sind und separat in das Gehäuse eingebettet sind; und ein drehbares Substrat (2) mit einer Leiterstruktur, auf der die Gleitstücke eine Gleitbewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitstücke in Umfangsrichtung des drehbaren Substrats voneinander beabstandet sind.
Drehbares elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse zumindest drei Ecken außerhalb von einer Region aufweist, in der das drehbare Substrat eine Rotationsbewegung ausführt, und wobei die Gleitstücke in Bereiche in der Nähe der jeweiligen Ecken des Gehäuses eingebettet sind.
Drehbares elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse eine kreisförmige Aussparung aufweist, in der das drehbare Substrat untergebracht ist, und wobei jeder der Bereiche einen Teil einer Bodenwand der kreisförmigen Aussparung beinhaltet.
Drehbares elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Schließplatten in integraler Weise mit den jeweiligen Gleitstücken vorgesehen sind, um in dem Gehäuse vorhandene Räume zu schließen.
Drehbares elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Anschlüsse in integraler Weise mit den jeweiligen Gleitstücken ausgebildet sind.
Drehbares elektrisches Bauteil nach Anspruch 5, wobei die planare Formgebung des Gehäuses im Wesentlichen quadratisch ist, die Ecken Ausnehmungen aufweisen und die Anschlüsse von durch die Ausnehmungen gebildeten Räumen freiliegen.
Drehbares elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Leiterstruktur eine bogenförmige Widerstandsstruktur sowie ein Paar ringförmige Elektrodenstrukturen aufweist, die mit beiden Enden der Widerstandsstruktur verbunden sind, wobei die mindestens drei Gleitstücke vier Gleitstücke umfassen, wobei zwei der Gleitstücke in Gleitberührung mit den Elektrodenstrukturen stehen und die verbleibenden beiden Gleitstücke auf gegenüberliegenden Seiten von dem Rotationszentrum des drehbaren Substrats derart angeordnet sind, dass sie in Gleitberührung mit der Widerstandsstruktur stehen.