DE8512061U1 - Drehpotentiometer mit Schalter - Google Patents

Description

DIPL-ING. PETER OTTE-PATENTANWALT·'··.· 7250 Leonberg

Vertreter beim Europäischen Patentamt / European Pntent Attorney Tiroler Straße

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15.04.1985

Firma BSG-Schalttechnik GmbH + Co. KG, Meisterstr. 19, 7460 Baiingen 1

Drehpotentiometer mit Schalter
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Drehpotentiometer mit Schalter nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche kombinierten, gleichzeitig eine Schaltbewegung und eine Stellbewegung durchführenden oder jedenfalls in eine zeitliche Zuordnung zueinander bringende elektrische Schaltungskomponenten sind in vielfältiger Form bekannt - genannt sei als ein Ausführungsbeispiel für viele die DE-OS 27 46 841, bei welcher eine Vorrichtung zum Schalten und gleichzeitigen allmählichen Verstellen elektrischer Einflußgrößen ein Drehpotentiometer umfaßt, welches eine drehachsfeste Kontur aufweist, die separat und angrenzend beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnete Schaltereinheiten, die auch Mikroschalter o.dgl. sein können, dann betätigt, wenn in der Potentiometerverdrehung eine bestimmte Position, üblicherweise eine Endposition, erreicht

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ist. Solche Schalter-Potentiometerkombinationen dienen häufig einer Halb- und Vollweilenregelung mit Thyristoren oder Triacs, wobei in bestimmten Positionen entweder die ganze Regelung eingeschaltet oder gegebenenfalls eine durch eine Umschaltung erreichbare Maximalposition zur Vollwellenansteuerung erreicht wird.

Der Aufbau solcher Schalter-Drehpotentiometerkombinationen ist üblicherweise kompliziert und kostenaufwendig, da, und zwar selbst dann, wenn unmittelbar auf Leiterplatten gebaut wird, jedenfalls die Widerstandsbahn auf diesen üblicherweise durch beidseitige Nieten befestigt werden muß und die Schalter häufig als separate Bauteile angrenzend zur Nocken aufweisenden Potentiometer-Umfangskontur angeordnet werden, also eigene Gehäuse, jedenfalls Halterungen für die Schaltarme u.dgl. aufweisen müssen.

Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Kombination aus Drehpotentiometer mit Schalter in drastisch vereinfachter und insbesondere stark kostengünstiger Weise als separates Bauteil zur Verfugung zu stellen, welches an beliebiger Stelle Steuer- oder Regelsystemen noch zugeordnet werden kann, beispielsweise als Stellglied mit Schaltmöglichkeiten.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß bei Verwendung und Einbau des Potentiometers als unabhängiges., abgeschlossenes vorgefertigtes Bauteil überhaupt nur noch zusätzlich fünf weitere Teile

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erforderlich sind, um eine Drehpotentiometer-Schalterkombinaüon mit einwandfreier Funktion und guter Linearität und einer bisher nicht erreichbaren Kostengünstigkeit aufzubauen. Gleichzeitig ist der Montageaufwand zur Herstellung einer solchen Kombination entscheidend reduziert mit dem weiteren Vorteil, daß sich der endmontierte Kombinationsbaustein problemlos in beliebige Schaltungen und vorzugsweise auch unmittelbar in vorgefertigte Leiterplatten einsetzen läßt, wodurch sich dann auch automatisch sofort die erforderlichen Anschlüsse zu den Leiterbahnen ergeben.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Ilauptanspruch angegebenen Drehpotentiometers mit Schalter möglich. Besonders vorteilhaft ist zur Aufnahme und Lagerung des vorgefertigten Kleindrehpotentiometers ein äußeres Halbschalengehäuse, welches eine der Außenform des einzusetzenden Potentiometerbausteins entsprechende Innenkontur aufweist und metallische Schaltarm- und gleichzeitig Kontaktanschlußbahnen und -federn in Gehäusewandausnehmungen oder -taschen aufnimmt.

Schließlich ist vorteilhaft die zusätzliche Anordnung einer Art Nockenring, der lose, aber drehfest auf der Drehachse für das Potentiometer sitzt und daher eine Schnappschalterwirkung (Momentumschaltung) des zugeordneten Schalters ermöglicht, wenn eine vorgegebene Winkelposition erreicht ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge-

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stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen: ;

Fig. 1 die erfindungsgemäße Kombination aus Drehpotentiometer 5'

und Schalter in einem seitlichen Schnitt längs der Linie I-I J

der Fig. 2; :

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einer Draufsicht aus der Richtung X der Fig. 1 und

Fig. 3 die gleiche Darstellungsform wie in Fig. 2 gezeigt, jedoch lediglich mit entnommenem Kleinpotentiometer und

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in der Draufsicht aus der Richtung Y in Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, für ein in sich vollkommen abgeschlossenes, mit einer Durchstecköffnung für die Drehbetätigung versehenes Kleinpotentiometer ein weiteres, dieses aufnehmendes und für die Verwendung lagerndes Übergehäuse vorzusehen, welches dann gleichzeitig noch die zusätzliche Funktion erfüllt, entsprechende Schalterkomponenten, Kontaktstückträger, elastische Schaltarme und Anschlußfahnen für den Schalter so zu lagern, daß sich die Schalterbetätigung gleichzeitig bei Verdrehen einer Steckachse für das Potentiometer vornehmen läßt, wobei diese Steckachse gleichzeitig auch das in das aufnehmende Halbschalengehäuse eingelegte Kleinpotentiometer festhält, entweder durch Verrastung von hinter greifenden, beim Einschieben zunächst wieder zurückweichenden Rastzungen oder auch durch Verschweißung eines Achsenendes in der Durchsteck-

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öffnung, beispielsweise durch Erwärmen und Schmelzen des aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Achsenbereichs.

Die Darstellung der Fig. 1 zeigt bei 10 das in ein topfartiges oder halbschalenartig ausgebildetes Über gehäuse 11 eingelegte Kleinpotentiometer, mit dem weiteren Hinweis, daß dieses Kleinpotentiometer ein abgeschlossenes, vorgefertigtes Drehpotentiometer-Bauteil ist mit eigenem Gehäuse, vorzugsweise vollkommen gekapselt in Form einer runden Zylinderscheibe, lediglich mit einer mittleren Durchstecköffnung für eine Drehachse, die vorzugsweise unrund ist, so daß die Achse dann in dieser Öffnung drehfest sitzt; in der Fig. 1 ist diese Öffnung mit 10a bezeichnet. Dabei besteht ein weiterer, allgemein gültiger Vorteil bei solchen vorgefertigten Kleindrehpotentiometern darin, daß diese vollautomatisch hergestellt werden können, daher besonders kostengünstig sind bei gleichzeitig einwandfreien Funktionseigenschaften. Die allgemeine Form des fertigen Drehpotentiometers vervollständigt sich im unteren Bereich, also an der Stelle, wo das Drehpotentiometer am Boden des topfförmigen Gehäuses 10 anliegt, durch zwei radial wegstehende Lappen oder Ansätze 12a, 12b (Fig. 2), die als Kontaktansehluß-Träger dienen und gleichzeitig den ringförmigen Aufbau des Drehpotentiometers an dieser Stelle in eine Rechteckform übergehen lassen, so daß der ganze Aufbau unrund wird und sich eine Verdrehsicherung des eingelegten Potentiometers 10 im Übergehäuse 11 durch ein entsprechend rechteckförmig verlaufende Innenkontur 13 im Aufnahmebereich des Übergehäuses erzielen läßt.

Auf den inneren Aufbau des vorgefertigten Kleindrehpotentiometers braucht nicht weiter eingegangen zu werden, da dies nicht Gegenstand

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der Erfindung ist; der einfache Aufbau eines solchen Potentiometerbausteins vervollständigt sich lediglich noch durch drei nach außen geführte Kontaktzungen, nämlich eine erste Kontaktzunge 14a, die das Abgriffpotential führt und zwei weitere Kontaktzungen 14b, 14c, die die beiden endseitigen Anschlüsse der Widerstands bahn betreffen. Beim Einlegen in das Übergehäuse 11 (vergl. Fig. 1) ragen diese Kontaktzungen über die in der Zeichenebene der Fig. 1 rechte, mit Bezug auf die Drehpotentiometer-Schalterkombination untere Abschlußfläche hinaus und erstrecken sich in der gleichen Richtung wie zwei am Übergehäuse angeordnete, vorzugsweise mit dem Kunststoffmaterial des Übergehäuse einstückige Fixier- und Lagerzapfen 15a, 15b, so daß sich eine solchermaßen aufgebaute Kombination aus Drehpotentiometer und Schalter in entsprechende Aufnahme-Fixierbohrungen etwa exner Leiterplatte mit zugeordneten Bohrungen für den Durchtritt der Kontaktznngen des Potentiometers und, wie weiter unten gleich noch erläutert wird, des oder der Schalter, einsetzen und befestigen läßt. Die Kontaktzungen ragen dann bis zur gegenüberliegenden Leiterbahn-Fläche von der Bestückungsseite der Leiterplatte durch and können dort mit zugeordneten Leiterbahnen, etwa durch Tauchlötung, auch elektrisch verbunden werden.

Wesentliche Maßnahmen vorliegender Erfindung lassen sich am besten der Darstellung der Fig. 3 entnehmen, die in einer Ansicht von unten, also in das halbschalenförmige Übergehäuse hinein dieses mit den Schal terkontakten zeigt, bei entnommenem Kleinpotentiometer 10.

Man erkennt, daß neben der unrunden, durch die Kontur 13 gewährleisteten Innenform für die Aufnahme des Potentiometers an be-

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stimmten Stellen der Ringwandung 11a des Übergehäuses 11 diese Wandung in radial nach innen wegstehende, zur Außenwandung 11a parallele Wandungsteile 16, 17, 18 übergeht, die als innere periphere Taschen bezeichnet werden können und der Aufnahme von an dieser Stelle eingelegten Schalterteilen dienen. Diese Doppelwandungen 16, 17, 18 bilden mit der äußeren Ringwandung 11a nach unten offene Aufnahmenuten oder Schlitze zur federnden und durch Druck und Reibung gehaltenen Aufnahme einmal eines hinteren Querteils \>a eines federnden Schaltarms 19 sowie des hinteren Endes 20a eines stationären Gegenkontaktes 20. Der federnde Schaltarm 19 ist, ausgehend vom Quer glied 19b und einstückig über ein Zwischenglied 21 mit diesem verbunden, mehrfach in sich abgebogen, so daß jedenfalls eine nach innen gedruckte schleifenförmige Ausbuchtung 19a gebildet ist, die den Angriffspunkt für eine Nockenfläche 22 bildet, die dann auf die Ausbuchtung 19a aufläuft und dabei den Schaltarm 19 in Richtung auf den äußeren Rand des Übergehäuses 11 aushebt, wenn eine mit dem Nockenteil 22 verbundene Drehachse eine Drehbewegung längs des Pfeils A ausführt. Die Ausbuchtung 19a gelangt dann unter die von der Nockenfläche 22 gebildete Nocke 22a, so daß , vorzugsweise mit einem vorgegebenen Überhub, das Kontaktstück 23 am Schaltarm 19 ir.it vorgegebener Kontakt-Anpreßkraft bei 24 auf die Gegenkontaktzunge 20 gedruckt wird.

Der bewegliche Schaltarm 19 und der stationäre Gegenkontakt 20 bestehen vorzugsweise aus einer geeigneten metallischen Federlegierung und sind insgesamt, auch mit ihren hinteren Lager- odtir Querteilen einstückig ausgebildet, wobei diese Querteile gleichzeitig bei 25 und 26 in der Zeichenebene dann in vertikal nach oben abstehende

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Schalter-Kontaktzungen übergehen, wodurch sich der Aufbau der KontaktHnsclüüsse für die Kombination vervollständigt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht das den Schaltnocken 22a für die Schalterbetätigung aufweisende Bauteil aus einem Nockenring 27, der mittig einen unrunden Durchsteckausschnitt 28*aufweist und am Bodengrund des Übergehäuses, wie am besten der Darstellung der Fig. 1 entnommen werden kann, als unterstes Teil in einer entsprechenden Ausnehmung anliegt und von dem Achsstummel 28 der Drehachse 29 durchsetzt ist. Der Gesamtaufbau ist daher so, wie am besten der Darstellung der Fig. 1 entnommen werden kann; der Boden ues topfförmigen Übergehäuses weist eine zentrale Durchbrechung 30 auf, durch die der Achsstummel 28 der Drehachse 29 geführt ist; anschließend sitzt auf dem Achsstummel dann das Nockenteil 27 für die Schalterbetätigung und schließlich ist der Achsstummel noch durch die unrunde Durchführungsöffnung 10a des Kleinpotentiometers 10 geführt und der dort nach außen ragende Teil dann entweder verbreitert angeschmolzen oder durch Randbereiche der Durchführungsöffnung des Potentiometers 10 hintergreifende Rastnasen verankert. Auf der anderen Seite liegt die Drehachse mit einer verbreiterten Abschulterung 29a an der Außenfläche des Übergehäuses 11 an, so daß das Ganze einen sicheren Zusammenhang bekommt. Die Drehachse 29 kann dann noch, wie bei 31 angedeutet, in flügelartige Aufweitungen übergehen, so daß ein Betätigungskaopf aufgeschoben werden kann; ein solcher Betätigungsknopf ist bei 32 angedeutet und eine bevorzugte Ausführungsform vorliegender Erfindung besteht darin, diesen Betätigungsknopf, der durch eine weit herabgezogene Ringschürze 32a auch den Aufbau der Gesamtkombination mindestens teil-

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weise überdecken kann, mit der Drehachse 29 einstückig auszubilden und den Drehknopf 32 an seinem Umfang mit einer Riffelung zu versehen.

Schließlicli besteht eine weitere vorteilhafte Maßnahme vorliegender Erfindung darin, den Nockenring 27 mit losem Drehspiel, also mit einem vorgpgehppen Freigang auf dem Achsstumrncl 28 anzuordnen, so daß sich eine Schnappschalterwirkung ergibt, wenn beim Wegdrehen der Nocke 22a in dem Moment, zu welchem die Nockenfläche 22 die Ausbuchtung 19a endgültig freigeben möchte, durch den Federdruck des Schaltarnis 19 der Nockenring 27 unabhängig von der weiter durchgeführten Drehbewegung schlagartig um vorgegebene Winkelbeträge weggedrückt werden kann, wodurch der Schalter 19/2 3/24 abrupt öffnet und eine Funkenbildung vermieden wird.

Bei der Montage werden die metallischen, den Schaltarm 19 und den Festkontakt 20 bildenden Teile von oben in der Zeichenebene der Fig. gesehen in die Aufnahmenuten eingeschoben, wobei die Parallelwandungen 16, 17, 18 auch teilweise zurückweichen können und dann, durch eine punktförmige Auflage, wie bei 33 angedeutet, die entsprechenden Metallteile unter Druck festhalten.

Es versteht sich, daß die spezielle Art und Ausbildung der jeweils im Zuge der Potentiometerverstellung zu betätigenden Schalter an sich beliebig ist; so kann natürlich durch entsprechende Umformung der Nocken und des Drehbereiches der Schalter auch als Netzschalter ausgebildet sein und bei anfänglicher Drehbewegung des Potentiometers geschlossen werden; es ist auch möglich, mehr als nur einen Schalter

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im Übergehäuse 11 unterzubringen, beispielsweise in übereinanderliegenden Ebenen, die dann von in gleicher Weise übereinanderliegenden Nockenringen 27 betätigt werden. Die Bauhöhe verändert sich hierdurch nur unwesentlich. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise einen Netzschalter beim anfänglichen Verdrehen des Potentiometers zu schließen und in der Endposition der Potentiometerstellung einen sogenannten Max-Schalter zu betätigen, der im Falle einer Halb- oder Vollwellensteuerung dann die jeweilige volle Netzhalbwelle auf das Gerät durchschaltet, also unter Umgehung der hier gegebenenfalls eingesetzten Phasenanschnittsteuerung.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

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DIPL-ING. PETER OTTEJPAliENTANWATJT-·'· 7250LeonbSrg Vertreter beim Europäischen Patentamt / European Patent Attorney Tiroler Straße 1884/ot/mü 15.04.1985 Firma BSG-Schalttechnik GmbH + Co. KG, Meisterstr. 19, 7460 Baiingen 1 Schutzansprüche

1. Drehpotentiometer mit Schalter, mit einem auf einer Widerstands bahn gleitenden Schleifer und mindestens einem durch die Drehbewegung einer Achse gleichzeitig, vorzugsweise bei Erreichen von Potentiomcer-Endpositionen betätigbaren Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß ein in sich abgeschlossenes, vorgefertigtes Drehpotentiometer-Bauteil (10) mit eigenem Gehäuse und .lach außen geführten Anschlußzungen (14a, 14b, 14c) in ein weiteres, topfförmiges, auf einer Seite offenes Übergehäuse (11) eingesetzt ist, in welchem sich, von Wandteilen (16, 17, 18) dieses weiteren Gehäuses (11) gehalten, Schaltkontaktträger befinden, die von einem auf einer gleichzeitig die Verdrehung und die Lagerung des Potentiometer-Bauteils (10) im Übergehäuse bewirkenden Drehachse (29) angeordneten Nockenbetätigungsteil (Nockenring 27) geschaltet sind.

2. Drehpotentiometer mit Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontaktträger (19, 20) lagernden Wand-

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teile des Übergehäuses (11) einstückige, mit der Außenwandung (Ha) Aufnahmenuten bildende, nach innen versetzte Parallelwandberaiche sind, die die eingeführten Schaltkontaktträger unter Druckwirkung festhalten und lagern,

3. Drehpotentiometer mit Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (29) durch eine Bodenöffnung (30) des Übergehäuses (11) geführt ist und zunächst den die Bewegungen der Schaitkontaktträger (19, 20) bewirkenden Nockenring (27) und anschließend die Durchtrittsöffnung (10a) des Potentiometerbausteins (10) durchsetzt und auf der abgewandten Seite mit diesem verriegelt ist.

4. Drehpotentiometer mit Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsstummel die Durchtrittsöffnung (10a) des Potentiometerbausteins (10) durch Rastzungen hintergreift, oder durch Verschmelzung aufgeweitet ist.

5. Drehpotentiometer mit Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenring (27) zur Erzielung einer Schnappschalterwirkung mit Spiel auf der Drehachse (29) sitzt.

6. Drehpotentiometer n.it Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Schaltkontaktträger (20) an der Innenwandung des Überjehäuses (11) stationär gehalten und ein zweiter Schaltkontaktträger (19) als Schaltarm federnd unter der Wirkung einer Nooke (22a) am Nockenring (27) beweglich ausgebildet ist und eine Ausbauchung (19a) aufweist, an welcher die

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Nocke (22a) des Nockenrings (27) zur Schalterbetätigung angreift.

7. Drehpotentiometer mit Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergehäuse (11) Lager- und
Fixierzapfen (15a, 15b) aufweist.

8. DrGhpotentiomeier mit ooh&lter nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vom Drehpotentiometer-Baustein (10) und von den Schaltkontaktträgern (19, 20) Kontaktzungen (14a, 14b, 14c; 25, 26) ausgehen und sich in gleicher Richtung erstrecken wie die Lagerzapfen (15a, 15b) des Übergehäuses (11) derart, daß die
Kombination aus Drehpotentiometer mit Schalter unmittelbar an
einer Leiterplatte befestigt und die Kontaktzungen auf der Leiterbahnseite elektrisch mit Leiterbahnen verbindbar sind.

9. Drehpotentiometer mit Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (29) vorzugsweise einstückig mit einem Drehknopf (32) ausgebildet ist.

10. Drehpotentiometer mit Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehknopf (32) mit einer heruntergezogenen
Schürze (32a) den Drehpotentiometer/Schalteraufbau überdeckt.