DE8907174U1

DE8907174U1 - Drehpotentiometer mit Drehkörper und Antriebsvorrichtung

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Publication number: DE8907174U1
Application number: DE8907174U
Authority: DE
Original assignee: AB Elektronik GmbH
Current assignee: AB Elektronik GmbH
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1989-09-28
Also published as: EP0402618A3; DE59008788D1; EP0402618B1; EP0402618A2

Description

j 10 Drehpotentiometer mit Drehkörper und Antriebsvorrichtung

; Die Neuerung bezieht sich auf ein Drehpotentiometer

- »it einen Drehk&rpe·? / der auf seiner Rückseite Schleif-&igr; kontakte und auf ei~?r Stirnseite zwei Zapfen trägt-

deren Achsen parallel zur Drehachse des Drehkörpers

liegen und in Bezug &&! &aacgr;*&egr; Drehachse einander gegenüberliegend angeordnet sind,

- sow?e mi*; einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Drehachse verdrehbaren Helle befestigten Balken, der mit seinen Enden an je einer Außenseite in einem Kontaktbereich eines Zapfens anschlägt und somit von der WtHe auf den Drehkörper ein Drehmoment zu übertragen vermag.

Ein solches Drehpotentiometer ist beispielsweise aus dem DE-6M 80 10 175 bekannt. Bei dem bekannten Drehpotentiometer ist der Drehkörper im Inneren eines Gehäuses angeordnet. Die Zapfen liegen innerhalb des Gehäuses, und der Balken, der zur Antriebsvorrichtung gehört, greift in das Gehäuse ein. Dabei muß vorausgesetzt werden, daß die Antriebsvorrichtung mit dem Balken gegenüber den Zapfen ein gewisses Spiel in Achsenrichtung der Drehkörper-Achse haben muß, da die Antriebsvorrichtung mit Teilen beispielsweise einer Brennkraftmaschine verbunden ist, die gegenüber dem Potentiometer über Schwingungen, Wärmeausdehnungen und dergleichen immer eine gewisse Bewegung vollziehen, so daß ein solches Spiel unerläßlich ist.

^ 1 Durch das Spiel kommt es zu Abrieben, Lockerungen und

ä Verstellungen, die auf Dauer die genaue Einstellung des

'■- Potentiometers beeinflussen und zu Fehleinstellungen

% führen. Da derartige Drehpotentiometer beispielsweise

4 5 mit der Drosselklappe von elektronisch überwachten Ver-

'■* gasern eingesetzt werden, ist es sehr wesentlich, daß

F eine Verstellung, über die Lebensdauer des Motores prak-

\- tisch ausgeschlossen ist, zumindest aber korrigierbar

ist. Darüber hinaus ist erforderlich, daß schon vor der 10 Auslieferung des Drehpotentiometers eine genaue Einstellung und Justierung (Eichung) erfolgen kann, wobei die •_: dafür benötigte Zeit möglichst klein gehalten werden

soll.

•&Ogr;¹ 15 Diese Aufgaben gemäß Neuerung werden gelöst bei einem

Drehpotentiometer der eingangs genannten Art, bei dem die Zapfen auf der Stirnseite des Drehkörpers von der Peripherie der Stirnseite her frei zugänglich angeordnet • sind.

I 20

^: Das bedeutet, daß der Balken nicht in den Innenraum ei-

f nes Gehäuses hineinragt, sondern außerhalb eines Gehäuses die Zapfen kontaktiert. Entgegen den Erwartungen hat ' ein Drehpotentiometer mit dieser Anordnung eine sehr

25 hohe Standzeit; Verschmutzungen beeinflussen den Xontaktbereich zwischen Zapfen und Balken nicht, überdies bleibt der Kontaktbereich zwischen Zapfen und Antriebsvorrichtung zugänglich und kann so mit geeigneten Maßnahmen, von denen in den Unteransprüchen einige als Aus-30 führungsbeispiele dargestellt sind, nachträglich eingestellt werden. Darüber hinaus empfiehlt es sich, den Balken und die Zapfen wenigstens in den gegenseitigen Kontaktbereichen aus verschleißarmem Metall herzustellen oder zumindest mit einem solchen hetall zu belegen. Da-' 35 alt wird eine der Ursachen des raschen Verschleißen und

der damit verbundenen Verstellung, beruhend auf d·« Reiben von Kunststoff-Flächen gegeneinander, beseitigt. j

\ rl:

Eine wesentliche Ausführungsform stellt diejenige dar, bei der der Drehkörper aus einer Welle und einer Drehscheibe besteht, die hintereinanderliegend koaxial verbunden sind, und bei dem die Welle an ihrem freien Ende in der die Zapfen tragenden Stirnseite endet und die Drehscheibe die Schleifkontakte trägt. Hierbei ist vorzugsweise die Drehscheibe von dem Gehäuse umgeben, das mit einer Führungsöffnung versehen ist, durch die das freie Ende der Welle des Drehkörpers ragt und in dem es vorzugsweise auch geführt ist.

Ein wesentlicher Aspekt der Neuerung ist, daß durch die Zugänglichkeit der Verbindung zwischen Zapfen und Balken im eingebauten, zumindest jedoch zusammengebauten Zustand es möglich ist, verschiedene Verstellmöglichkeiten anzubringen. So kann dem Balken beispielsweise eine Keilform gegeben werden. Der Balken kann dann in einem Langloch entlang der Drehachse seiner Welle geführt werden, wobei innerhalb der gegebenen Verstellmöglichkeiten gewisse Anfangs-Drehwinkel ausgeglichen werden können. Es ist auch möglich, den Balken von wenigstens einem seiner freien Enden her über einen Teil seiner Radial-Länge zu schlitzen, wobei die den Schlitz begrenzenden Zungen auseinanderzubiegen sind. Auch hierdurch läßt sich eine Verstellung erreichen.

Andere Verstellmöglichkeiten werden durch entsprechende Konfiguration der Zapfen ermöglicht. Beispielsweise kann wenigstens einer der Zapfen auf der Stirnseite des Drei- ·

3Q körpers auf einer parallel oder tangential zu einem Drehkreis liegenden Linie verstellbar sein. Die Verstellbarkeit läßt sich vorteilhafterweise auch dadurch erreichen, daß die Zapfen auf einem den Drehkörper oder die Welle umgebenden Ring angeordnet sind, der drehverstell-

O₅ bar ist.

- 4 - J

• »II · ·

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Weiterhin ist möglich, daß wenigstens einer der Zapfen im Kontaktbereich mit dem Balken Exzentrizitäten aufweist, so daß beim Drehen des Zapfens um seine Achse der Abstand des Kontaktbereiches von der Achse verstellbar ist. Auch hierdurch kann der Anfangswinkel des Drehpotentiometers verstellbar sein.

Ähnliches gilt für die Möglichkeit, den Zapfen auf einem Teil seiner Höhe zu schlitzen, wobei der Schlitz in Abstand zum Kontaktbereich verläuft. Zusätzlich ist möglich, den Schlitz von zwei auseinanderbiegbaren Zungen zu begrenzen. Der Schlitz gibt die Möglichkeit, mit Hilfe eines Schraubendrehers den Zapfen zu verdrehen oder aber ihn etwas aufzubiegen, so daß die Verstellmöglichkeit erreicht wird.

Die vorstehenden Möglichkeiten der Verstellung der Kontaktbereiche in Bezug auf eine Nullstellung des Potentiometers lassen sich vorzugsweise dann erreichen, wenn die Zapfen auf der Stirnseite des Drehkörpers von der Peripherie der Stirnseite her frei zugänglich angeordnet sind. Es sei aber nicht ausgeschlossen, daß das Gehäuse auch teilweise die Stirnseite umschließt, aber noch eine ausreichende Zugangsmöglichkeit läßt, um wenigstens im ausgebauten Zustand die Zapfen und/oder den Balken in vorgenannter Weise zu verstellen.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung ^v dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzel-2Q nen:

Figur 1 ein Drehpotentiometer gemäß Neuerung, teilweiseim Schnitt;

O₅ Figur 2 eine Draufsicht auf einen Drehkörper mit Zapfen

eines Drehpotentiometers gemäß Figur 1;

Figuren 3 und 3a Draufsichten ähnlich Figur 2, jedoch

auf gänderte Ausführungsformen;

Figur 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Drehpotentiometers;

Figur 5 eine Draufsicht auf den mit Zapfen bestückten

Drehkörper eines Drehpotentiometers gemäß Figur 4;

Figuren 5 bis 5 Draufsichten auf einen Drehkürper eines Drehpotentiometers in weiteren Ausführungsformen.
(

In der Figur 1 ist ein Drehpotentiometer dargestellt,

bei dem in einem Gehäuse 11 eine Drehscheibe 31 angeordnet ist, die an ihrer Rückseite 2 einen Schleifkontakt 32 trägt. Die Drehscheibe 31 ist einstückig mit einer Welle 33 verbunden, so daß die beiden Teile 32 und 33 hintereinander liegen, koaxial verbunden sind und einen Drehkörper 1 bilden. Das freie Ende 34 der Welle 33 ragt aus dem Gehäuse 11 heraus und endet in einer planen Stirnseite 10. Die Welle 33 ist dabei geführt in einer rühfungsöffnüng 35 des Gehäuses 11, das die Drehscheibe 31 völlig umgibt.

Auf der Stirnseite 10 sind zwei Zapfen 3, 4 implantiert,

so daß ihre Achsen parallel zum Drehkörper 1 liegen. Die Zapfen können aus Metall hergestellt sein, während der

3Q Drehkörper 10 beispielsweise aus einem nicht-leitendem Material, wie Kunststoff oder Keramik, gefertigt ist. ?.ur Verminderung des Verschleißes können Zapfen und Balken in den Kontaktbereichen mit einem verschleißarmen Metall, beispielsweise poliertem Edelstahl, belegt sein.

ge- Die beiden Zapfen 3, 4 liegen in einem Winkel von 18C° versetzt um einen um die Drehachse 5 laufenden Drehkreis, mit anderen Worten, sie liegen sich in Bezug auf

die Drehachse 5 einander gegenüber. In den von der Höhe der Zapfen begrenzten Arbeitsbereich ragt eine Antriebsvorrichtung 6, die aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Drehachse verdrehbaren Welle 7 und einem daran befestigten Balken 8 besteht. Der Balken &bgr; schlag* mit seinen Enden an je eine Außenseite in einem Kontaktbereich 9 an die Außenseite je eines Zapfens 3, 4 an. Wie ersichtlich kann in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Figur 2 ein Drehmoment von der Welle 7 auf den Drehkör-P^er 1 übertragen werden.

Wie Figur 2 ausweist, sind die Zapfen 3, 4 nicht exakt rund, sondern weisen im Kontaktbereich 9 mit dem Balken &bgr; Exzentrizitäten 14 auf. Gleichzeitig sind die Zapfen 3, 4 um ihre Achse verdrehbar, so daß beim Drehen der Zapfen 3, 4 um ihre Achse der Abstand des Kontaktbereiches 9 von der Achse des Zapfens 15 verstellbar ist. Diese Verstellung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Zapfen außerhalb des Kontaktbereiches etwas aufgerauht sind, einen Durchstich zum Ansetzen eines Werkzeuges aufweisen oder ähnliche Eigenschaften aufweisen. Durch diese Verstellmöglichkeit ist auch gewährleistet, daß Verstellungen der Drehachse 5 das Drehkörpers gegenüber der Welle 7 nach dem Einbau ausgegli-

2g chen werden können.

Hervorzuheben ist, daß das Gehäuse 11 nicht den Bereich der Zapfen 3, 4 überragt, sondern die Stirnseite 10 der Welle 33 von der Peripherie her völlig .fr*»i zugänglich 3Q läßt. Damit ist das notwendige Spiel zwischen Balken 8 und Zapfenhöhe unbeeinflußt gegeben und kann sogar von außen ohne weiteres kontrolliert werden.

Figur 3 zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel, bei _o_ dem sich runde Zapfen 3'*' und 4¹'' ~uf einem den Drehkörper oder die Welle 33 umgebenden Ring 36 befinden, der gegen eine Reibungskraft drehverstellbar ist, so daß

4·· · · t · (IrVf

ait ihm die Positionen der Zapfen 3'*' und 4''* gegen- §? über der Balkenposition verstellbar ist.

Figur 3a zeigt eine Ausführungsfora, bei der der Balken 8 nit zwei Zapfen 3^>(> und 4'¹' zusammenwirkt, die in die Stirnseite 10 so implantiertfHlaß sie auf einer parallel oder tangential zu einen Drehkreis liegenden Linie 25 verstellbar sind. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß ein Schlitz 25' in die Stirnseite eingefräst ist, der den Fuß des Zapfens 3 ^>fl bzw. 4''' aufnimmt, wobei der Fuß formschlüssig gehalten ist. Es ist auch möglich, mehrere eng benachbarte Bohrungen auf der Linie 25 nebeneinander vorzusehen, die jeweils mit einem Gewinde versehen sind, so daß der Zapfen 3'¹' bzw. J₅ 4''' von einer Gewindebohrung in die andere versetzt werden kann. Der Verstellbereich reicht jeweils nur über ein kurzes Stück, beispielsweise über den Durchmesser des jeweilig betroffenen Zapfens.

In der Figur 4 ist ein Drehpotentiometer dargestellt,

bei dem in einem Gehäuse 11 ein Drehkörper 1 drehbar um eine Drehachse 5 angeordnet ist, die mit einem Achsetummel 5' nach unten durch das Gehäuse 11 ragt. Es handelt sich um einen im wesentlichen scheibenförmigen Drehkör-

2g per 1, der auf seiner Rückseite 2 Schleifkontakte aufweist, die im vorliegenden Falle nicht detailliert dargestellt sind. Beim Drehen des Drehkörpers 1 über eine Widerstandeschicht wird der Widerstand, wie bei dem Potentiometer-Prinzip üblich, verändert. Auf der der Rücksei-

J₃₀ te 2 gegenüberliegenden Stirnseite 10 des Drehkörpers sind zwei Zapfen 3, 4 fest implantiert oder einstückig mit dem Drehkörper hergestellt. Die Zapfen können aus Metall hergestellt sein, während der Drehkörper 10 beispielsweise aus einem nicht-leitendem Material, wie Kunststoff oder Keramik, gefertigt ist. Zur Vermittlung

dee Verschleißes können Zapfen und Balken in den Kontaktbereichen mit einem verschleißarmen Metall, beispiela-

&diams; · ·t

weise poliertea Edelstahl, belegt sein. Die beiden Zapfen 3, 4 liegen in e Ine« Winkel von 180° versetzt ua einen tut die Drehachse 5 laufenden Drehkreis, alt anderen Worten, sie liegen sich in Bezug auf die Drehachse 5 einander gegenüber. In den von der Höhe der Zapfen begrenzten Arbeitsbereich ragt eine Antriebsvorrichtung 6, die arns einem aa einer &©as©strisch zur Drehkdrper-Brehachse verdrehbaren Welle 7 und einem daran befestigten Ssülcen 8 besteht. Der Balken 8 sichlägt mit seinen Enden an j«

1Q eine Außenseite In ednem Kontakt&erelch an die Au^nseite je eines Zapfens 3, 4 an. Wie ersichtlich kann in Gegenuhrzeigsrrichtung gemäß Figur 2 ein Drehaoasnt von der Welle 7 auf den Drehkörper 1 übertragen werden.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der Zapfen 3", 4", vorgesehen sind, die auch Exzentrizitäten 14* aufweisen, und zwar gegenüberliegend, und zusätzlich einen Schlitz 16 tragen, der über einen Teil der Höhe der Zapfen 3" bzw. 4" reicht. Bei dieser Ausführungsform ist auch möglich, daß die Exzentrizitäten nicht durch zusätzliche Materialverdickungen erzielt werden, sondern dadurch, daß zwei auseinanderbiegbare Zungen 17, 18 den Schlitz 16 begrenzen und mit einem keilförmigen Werkzeug auseinandergebogen werden. Auch hierdurch läßt sich der

&ldquor;_ Elnsatzwinkel der Potentiometereinstellung verstellen.

' Eine andere Ausführungsform ist in den Figuren 6 und 7

dargestellt. Hierbei ist ein Balken 8' vorgesehen, der gegenüber der Welle 7 In der Längsrichtung des Balkens verstellbar ist, wie durch die Pfeile (durchgezogen, gestrichelt) angedeutet ist. Mit Hilfe einer Langlochführung IS und beispielsweise einer Klemmeinrichtung läßt sich der Balken 8' gegenüber der Welle 7 je nach Erfordernissen verstellen. Um mit der Verstellung auch eine __ Veränderung des Anaatz-Drehwinkels (Nullwinkel) zu

erreichen, hat der Balken 8' eine Kellform, so daß sich veränderte Anstellwinkel ergeben.

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Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein Balken 8* vorgesehen ist, der von seinen beiden freien Enden her einen Schlitz 20, 21 aufweist, wobei die die Schlitze begrenzenden Zungen 22, 23 ebenfalls ause.inanderbiegbar sind, so daß sich der Ansatzwinkel gegenüber den Zapfen 3', 4' ändern läßt.

Zusätzlich zu den dargestellten Maßnahmen ist es noch möglich, Rückholfedern oder dergleichen einzubauen, wie

Φ diss as sich für Drehnotentieis<&t<sir bekaaat ist. Es aai auch nicht ausgeschlossen, daß über die beiden vorbeschriebenen Zapfen hinaus weitere Zapfen angebracht werden, so das ss-iis© Verstellung in beiden Richtungen möglich ist, wobei ebentsjls das üsuerunejsgemäße Prinzip anzuwenden

• # III·

Claims

• ■■ tt ·■ ac «&bgr; ill· · · &igr; fit· • · ·■··» it·· i ··· )| II» f · ■ t Il · ) % I » t · itiii·· ·· ta it ·« -Al-1 Schutzansprüche:

1. Drehpotentiometer

I - mit einem Drehkörper, der auf seiner Rückseite

•J 5 Schleifkontakte und auf einer Stirnseite zwei

Ö Zapfen trägt, deren Achsen parallel zur Drehachse

if des Urehfcdrpsrs liegen und in Bezug auf die

^v Drehachse einander gegenüberliegend angeordnet

sind,
10 ~ sowie mit einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus

einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Dreh-

V achse verdrehbaren Welle befestigten Balken, der

/^: mit seinen Enden an je einer Außenseite in einem

Kontaktbereich eines Zapfens anschlägt und somit 1g von der Welle auf den Drehkörper ein Drehmoment zu

übertragen vermag,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (3, 3', 3", f 3' ' '; 4, 4' , 4", 4¹ ' ¹I- auf der Stirnseite (10) des

I Drehkörpers (1) von der Peripherie der Stirnseite

\i 2o ^¹⁰* ^{ner irei} zugänglich angeordnet sind.

2. Drehpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (1) aus einer Welle

§ (33) und einer Drehscheibe (31) besteht, die hinter-

25 einanderliegend koaxial verbunden sind und bei dem

die Welle (33) an ihrem freien Ende (34) in der die Zapfen (3, 4) tragenden Stirnseite (10) endet und die Drehscheibe (31) den Schleifkontakt (32) trägt.

3Q

3. Drehpotentiometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drrhtiheibe (31) von einem Gehäuse (11) umgeben isfc, das alt einer Führungeöftnung (35) versehen ist, durch die das freie Ende (34) der Welle (33) des Drehkörpers (1) raat und in der es vorzugeweise geführt ist.

- A2 -

• · »lit

4. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Zapfen (3, 3', 3", 3'"; 4, 4', 4", 4"') und/oder Balken (8, 8', 8") wenigstens in den gegenseitigen Kontaktbereichen (9) aus ver-

S schleißarmem Metall bestehen bzw.mit einem solchen

Metall belegt sind.

5. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (8') eine Keilform hat und gegenüber der Welle (7) verstellbar ist.

6. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (8") von wenigstens einem seiner freien Enden her über einen Teil seiner

Radial-Länge geschlitzt ist, wobei die den Schlitz

(20; 21) begrenzenden Zungevt (22, 23) auseinander zu biegen sind.

7. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zapfen (3¹'¹,

4¹¹¹) auf der Stirnseite (10) des Drehkörpers (i ) auf einer parallel oder tangential zu einem Drehkreis liegenden Linie (25) verstellbar ist.

2Q

8. Drehpotentiometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (3'¹', 4¹'¹) auf einen den Drehkörper oder die Welle (33) umgebenden Ring (36) angeordnet sind, der drehverstellbar ist.

on

9. Drehpotentiometer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zapfen (3, 4) im Kontaktbereich (9) mit den Balken Exzentrizitäten (14) aufweist, so daß bein Drehen des Zapfens (3, 4) um seine Achse der Ab-

gg stand des Kontaktbereiches (9) von der Achse (15)

verstellbar ist.

- A3 -

• ·*·■■ Vt * ·

'A3*'—

1

10. Drehpotentiometer nach wenigstens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zapfen (3", 4") auf einem Teil seiner Höhe geschlitzt ist, wobei der Schlitz (16) in

5 Abstand zum Kontaktbereich (9) verläuft.

11. Drehpotentiometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (16) von zwei auseinanderbiegbaren Zungen (17, 18) begrenzt ist. 10