EP0254252B1 - Rotary potentiometer, in particular for use as an angular position sensor for the rotary positioning of a shaft - Google Patents
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- EP0254252B1 EP0254252B1 EP87110479A EP87110479A EP0254252B1 EP 0254252 B1 EP0254252 B1 EP 0254252B1 EP 87110479 A EP87110479 A EP 87110479A EP 87110479 A EP87110479 A EP 87110479A EP 0254252 B1 EP0254252 B1 EP 0254252B1
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Definitions
- the invention relates to a rotary potentiometer according to the preamble of claim 1.
- Such rotary potentiometers are commercially available in a wide variety of designs, with the spring support usually being mounted in the housing with as little play as possible. If such a rotary potentiometer is to be used as a rotary position sensor, for example for the angular position of a shaft, the problem arises that the axis of rotation of the rotary potentiometer is not always aligned with the central axis of the shaft. There can be a so-called There is a "center offset" of the two axes. These two axes can also be tilted towards each other. This is unsatisfactory in mechanical and electrical terms. Mechanically, this easily leads to destruction.
- the object of the invention is therefore to improve the rotary potentiometer of the type mentioned in such a way that it provides excellent linearity of its electrical output signals in relation to the rotary position over a long service life, even if the axis of rotation of the potentiometer is not the main axis of the potentiometer actuating shaft is aligned.
- the rotary potentiometer has a housing 1, which is closed with a cover 2 with an integrated plug plate.
- a resistance plate 3 is fixedly held in the housing, on which a spring support 4 is rotatably and oscillatingly mounted, specifically via a metal bearing bush 5, which in turn is held free of play by a bearing bush holder 6, the bearing bush holder 6 being free of play in an opening of the resistance support 3 is held.
- a wiper spring 7 is attached to the spring carrier 4, which is designed here as a brush wiper spring and with two Brushes 57 is in sliding electrical contact with resistance tracks applied to the resistance plate.
- the resistance carrier 3 is fixedly centered and held in a recess of the housing 1 by means of a “cage” 8, this cage 8 also serving as a support for a torsion spring 9 which is fastened at one end to the spring carrier 4.
- the potentiometer is biased into an end position by this torsion spring 9.
- three plugs 10 are soldered onto the resistance carrier 3. These plugs are in electrical connection with the mentioned resistance tracks. They protrude through the resistance carrier 3 and are soldered to the side facing the wiper spring 7.
- the cover 2 is fastened to the housing 1 by means of rivets 11, a cavity between the cover and the side of the resistance carrier 3 facing it being completely filled with a sealing compound 12, so that the resistance carrier 3 is encapsulated in a watertight manner with respect to the cover 2.
- the housing 1 has on its actuation side (bottom in FIG. 1) a central through opening 13 through which an actuation shaft (not shown) can engage in a blind bore 14 of the spring support 4.
- Said actuating shaft is connected to a rotating part, the rotational position of which is to be detected by the rotary potentiometer according to the invention.
- this is the pivot axis of the throttle valve of an internal combustion engine, the opening position of which is to be detected.
- the rotary potentiometer is then flanged to the internal combustion engine by means of screws projecting through fastening openings 15. In practice, it is not always ensured that the main or rotational axis 16 of the rotary potentiometer is exactly aligned with the central axis of the rotary actuating shaft.
- the spring support 4 is mounted such that it oscillates with respect to the resistance support 3, so that the axis of rotation of the spring support can oscillate or wobble with respect to the main axis of rotation 16.
- the spring support 4 is held practically immovable in relation to the resistance support 3 in the axial direction (only the axial play required for the pendulum movement is present), with the result that the pressing force of the wiper spring 7 relative to the resistance support 3 only changes even when the spring support 4 swings out to the side changes minimally, so that the electrical contact resistance between the resistance tracks and the wiper spring is constant within very narrow limits. This is further favored by the relatively large length of the arms of the wiper spring.
- the oscillating mounting is obtained by a flexible bearing pin 17, which is integrally formed here on the spring support 4.
- the flexibility of the bearing pin 17 is obtained by the fact that it has slots 18 which run in the axial direction and are offset in the radial direction. Through these slots 18, the bearing pin 17 can be resiliently radially deformed, so that, as a result, the spring support can oscillate relative to the rigid bearing bush 5.
- the bearing journal 17 In the axial direction, the bearing journal 17 is held relative to the bearing bush 5 by two radially outwardly projecting projections 19 and 20.
- the collar 19 arranged at the free end of the bearing pin 17 can be pressed radially inward due to the slots 18, so that the bearing pin 17 can be inserted into the bearing bush 5 without problems and snaps or locks there. This insertion is facilitated by a chamfer 21 at the free end of the journal.
- the lower collar 20 acts in the other direction opposite the opposite end face of the bearing bushing 5. Due to the spring force of the wiper spring 7, the spring support 4 is pushed away by the resistance support 3 to such an extent that the collar 19 of the bearing pin 17 abuts the corresponding end face of the bearing bushing 5 . As can be seen in Fig. 1, there is only a very slight play in the axial direction between the collar 20 and the corresponding end face of the bearing bush 5. This slight play is required to allow the pendulum movement of the journal 17.
- the bearing bush 5 is made of metal for reasons of low wear. In order to be able to easily mount this bearing bush on the resistance carrier 3, it is inserted into the bearing bush holder 6 and locked there in the axial direction between two radially inwardly projecting edges 22 and 23 of the bearing bush holder 6 (cf. FIG. 11).
- the bearing bush holder 6 is off elastic material such as plastic.
- the bearing bush holder 6 is in turn snapped into an opening of the resistance carrier 3 and also by means of two axially spaced edges 24 and 25.
- the spacing between these two edges 24 and 25 corresponds to the thickness or material thickness of the resistance carrier 3 said opening of the resistance carrier 3 can be inserted, it has on its outside radially protruding projections 26 which are inclined in the axial direction and are elastic in themselves, so that the bearing bush holder 6 can be snapped into the resistance carrier 3.
- the exact shape of these projections 26 can be seen in FIGS. 11, 12 and 13.
- the projections are arranged mirror-symmetrically in pairs and approximately crescent-shaped in plan view (FIG. 13).
- the edges 25 of the projections 26 pointing in the direction of the resistance support 3 are slightly inclined, as a result of which a certain wedge effect is obtained.
- the outer circumference of the upper part of the bearing bush holder 6 is designed to be slightly tapered, which is expressed in the angle (FIG. 12). With this arrangement described, the bearing bush is absolutely fixed and free of play on the resistance carrier 3.
- the resistance support 3 must be firmly and correctly aligned relative to the housing 1 be kept.
- the resistance carrier 3 is held in the cage 8 (housing insert).
- This cage 8 (see also FIGS. 2, 4 and 9) is adapted to the shape of the resistance carrier 3 with regard to the contour of its outer wall.
- the upper edge 27 of its outer wall 28 serves as a support for the resistance carrier 3.
- spring arms 29 are provided on the outer wall 28 of the cage 8, which protrude beyond the upper edge 27 and with their inwardly facing surface a limitation for form a displacement of the resistance carrier 3.
- the spring arms 29 have projections 30 projecting outward beyond the contour of the outer wall 28 (cf. in particular FIG. 10).
- a central recess of the housing 1 is very precisely adapted to the outer contour of the outer wall 28, so that when the cage 8 is inserted into this central recess of the housing 1, the spring arms 29 are pressed inwards, as a result of which they are pressed against the end face of the resistance carrier 3 and tighten it tight. (see FIGS. 1 and 2).
- An additional securing of the resistance carrier 3 in the cage 8, which is already effective during assembly, is also obtained in that the spring arms 29 have inwardly pointing projections 31 (see FIG. 10), behind which the resistance carrier 3 engages.
- the spring arms 29 have additional, outwardly projecting ribs 32 (see FIG. 10) which are guided in correspondingly shaped recesses 33 in the housing 1.
- These ribs can also (different from the representation of FIGS. 9 and 10) except for the Reach down the bottom of the cage and thus practically be projections of the outer wall 28 of the cage.
- the cage 8 has an inner, cylindrical sleeve 34 (FIG. 9) which is at a distance from the cylindrical part 35 of the outer wall 28 and which does not extend in the axial direction up to Top edge 27 extends.
- the torsion spring 9 is inserted into the intermediate space thus formed. With a radially outwardly projecting arm, the torsion spring 9 is supported between two ribs 37 and 38, these ribs adjoining the cylindrical part 35 with a passage opening for the arm 36 of the spring 9. (Fig. 4).
- Another, axially extending arm 39 of the torsion spring 9 engages in a recess 52 provided on the outer circumference of the spring carrier 4 and thus prestresses the spring carrier in the direction of rotation in one direction.
- the upper edge of the sleeve 34 of the cage 8 finally serves as a stop for the pendulum movement of the spring support, which can best be seen from FIGS. 1 and 2.
- the spring support 4 has one or two rotation limit stops 40 on its outer circumference, which cooperate with corresponding stops 41 in the central through opening of the housing 1. Furthermore, these stops can also serve as a stop for limiting the range of rotation of the spring support 4.
- the spring support 4 has opposite to the through opening 13 of the housing 1, a blind hole 42, in which two driver webs 43 and 44, starting from the cylindrical inner wall of the Sackboh tion 42 protrude.
- the side surfaces 45, 46, 47 and 48 of the driver webs are inclined with respect to the central axis of rotation 16 (see the angle 49 in FIG. 6).
- the driver shaft (not shown) rotates the spring support 4 counterclockwise (see Arrows in Fig. 3) so flat driver surfaces of the driver shaft come to rest on the side surfaces 46 and 48.
- the spring support 4 shown in FIGS. 5 to 8 is designed with respect to the direction of rotation shown in FIG. 3 for the other direction of rotation, ie it is rotated clockwise in the direction seen from the actuating shaft. Accordingly, the surfaces 45 and 46 or 47 and 48 are interchanged with respect to FIG. 3.
- protrusions 50 and 51 are provided on the inwardly facing wall of the blind bore 42 immediately in front of the contact surfaces 46 and 48 of the driver webs 43 and 44, which act as run-on surfaces for the "blade" of the rotary driver serve.
- projections 50 and 51 lie directly opposite one another and, as a result, ensure that the spring support is tilted when the drive shaft is inclined or is deflected in an oscillating manner in the bearing bush.
- the radially inward-facing surfaces of the projections 50 and 51 are also "undercut", ie the thickness of the projections decreases from the opening side towards the inside. The angle between these surfaces and the central axis is also approximately 3 °.
- Fig. 6 can also be seen that the blind hole 42 is widened somewhat conically towards its opening in order to permit the wobbling movement of the spring carrier with respect to the driving shaft.
- the projections 51 are rounded in the direction of the opening of the blind bore 42 (reference number 53) to facilitate insertion of the driver shaft.
- the spring support has fastening projections 54 running parallel to the bearing pin 17 for fastening the wiper spring 7.
- the wiper spring has corresponding openings through which the fastening projections 54 protrude. With a snap ring 55 which engages behind a collar of the fastening projections 54, the wiper spring is then held on the spring carrier.
Landscapes
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehpotentiometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Drehpotentiometer sind in den verschiedensten konstruktiven Ausführungen im Handel erhältlich, wobei üblicherweise der Federträger möglichst spielfrei im Gehäuse gelagert ist. Soll ein solches Drehpotentiometer als Drehstellungsmeßfühler, beispielsweise für die Winkelstellung einer Welle verwendet werden, so tritt das Problem auf, daß die Drehachse des Drehpotentiometers nicht immer mit der Mittelachse der Welle ausgefluchtet ist. Es kann hierbei ein sogenannter "Mittenversatz" der beiden Achsen vorliegen. Auch können diese beiden Achse zueinander gekippt sein. Dies ist in mechanischer und elektrischer Hinsicht nicht zufriedenstellend. Mechanisch führt dies leicht zu Zerstörungen. In elektrischer Hinsicht können sich Linearitätsabweichungen und eine Hysterese ergeben. Dies ist für viele Einsätzfälle natürlich nicht hinnehmbar. Ein Beispiel eines Anwendungsfalles ist die Abtastung der Stellung der Drosselklappe eines Verbrennungsmotors, wobei ein Meßsignal für die Steuerung des Zündzeitpunktes und/oder des Einspritzzeitpunktes und der Einspritzmenge für eine Kraftstoff-Einspritzung erzeugt werden soll.The invention relates to a rotary potentiometer according to the preamble of
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Drehpotentiometer der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es bei langer Lebensdauer eine hervorragende Linearität seiner elektrischen Ausgangssignale bezogen auf die Drehstellung liefert und zwar auch dann, wenn die Drehachse des Potentiometers nicht mit der Hauptachse einer das Potentiometer betätigenden Welle ausgefluchtet ist.The object of the invention is therefore to improve the rotary potentiometer of the type mentioned in such a way that it provides excellent linearity of its electrical output signals in relation to the rotary position over a long service life, even if the axis of rotation of the potentiometer is not the main axis of the potentiometer actuating shaft is aligned.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung sind in Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of
Mit einem Drehpotentiometer nach der Erfindung wurden folgende Vorteile erreicht:
Die Lebensdauer war zufriedenstellend, d.h. bei 10⁶ Drehbewegungen über den gesamten Winkelbereich traten weder Zerstörungen noch Abweichungen der elektrischen Werte auf; die Kennlinie des Drehpotentiometers war mit einer Toleranz von +/- 2 % über den gesamten Winkelbereich linear. Die Reproduzierbarkeit war besser als 0,3 % und die Spannungshysterese war kleiner als 1,5 %. Weiterhin war das Drehmoment über den gesamten Drehbereich gleichmäßig linear.The following advantages were achieved with a rotary potentiometer according to the invention:
The service life was satisfactory, ie with 10⁶ rotary movements over the entire angular range, there were no damage or deviations in the electrical Values on; the characteristic of the rotary potentiometer was linear with a tolerance of +/- 2% over the entire angular range. The reproducibility was better than 0.3% and the voltage hysteresis was less than 1.5%. Furthermore, the torque was uniformly linear over the entire rotation range.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt :
- Fig. 1:
- Einen Schnitt des Drehpotentiometers (längs der Linie A-F der Fig. 3);
- Fig. 2:
- Eine weitere Schnittansicht des Drehpotentiometers;
- Fig. 3:
- Eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht des Potentiometers, gesehen von der Drehbetätigungsseite her;
- Fig. 4:
- Einen weiteren Schnitt des Drehpotentiometers wobei einige Teile (Widerstandsplatte und Lagerbuchse) fortgelassen sind;
- Fig. 5:
- Eine Draufsicht des bei dem Drehpotentiometers verwendeten Federträgers, gesehen von der Drehbetätigungsseite her;
- Fig. 6:
- Einen Querschnitt des Federträgers der Fig. 5;
- Fig. 7:
- Eine Seitenansicht des Federträgers der Fig. 5;
- Fig. 8:
- Einen Teilschnitt längs der Linie E-F der Fig. 5;
- Fig. 9:
- Einen Querschnitt des bei dem Drehpotentiometer verwendeten Käfigs, der die Widerstandsplatte gegenüber dem Gehäuse hält und zentriert;
- Fig. 10:
- Eine vergrößerte Einzelheit X der Fig. 9;
- Fig. 11:
- Einen Querschnitt der bei der Erfindung verwendeten Lagerbuchse;
- Fig. 12:
- Eine Seitenansicht der Lagerbuchse;
- Fig. 13:
- Eine Draufsicht auf die Lagerbuchse; und
- Fig. 14:
- Eine Seitenansicht des Federträgers mit an ihm befestigter Schleiferfeder.
- Fig. 1:
- A section of the rotary potentiometer (along the line AF of Fig. 3);
- Fig. 2:
- Another sectional view of the rotary potentiometer;
- Fig. 3:
- A partially cutaway top view of the potentiometer, seen from the rotary actuation side;
- Fig. 4:
- Another section of the rotary potentiometer with some parts (resistance plate and bearing bush) omitted;
- Fig. 5:
- A plan view of the spring support used in the rotary potentiometer, seen from the rotary actuation side;
- Fig. 6:
- A cross section of the spring support of Fig. 5;
- Fig. 7:
- A side view of the spring support of Fig. 5;
- Fig. 8:
- A partial section along the line EF of Fig. 5;
- Fig. 9:
- A cross section of the cage used in the rotary potentiometer that holds and centers the resistance plate against the housing;
- Fig. 10:
- An enlarged detail X of FIG. 9;
- Fig. 11:
- A cross section of the bearing bush used in the invention;
- Fig. 12:
- A side view of the bearing bush;
- Fig. 13:
- A top view of the bearing bush; and
- Fig. 14:
- A side view of the spring support with the wiper spring attached to it.
Es sei darauf hingewiesen, daß in den einzelnen Zeichnungen unterschiedliche Maßstäbe verwendet wurden.It should be noted that different scales were used in the individual drawings.
Das Drehpotentiometer besitzt ein Gehäuse 1, das mit einem Deckel 2 mit integrierter Steckerplatte verschlossen ist. Im Gehäuse ist ortsfest eine Widerstandsplatte 3 gehalten, an der ein Federträger 4 drehbar und pendelnd gelagert ist, und zwar über eine Metall-Lagerbuchse 5, die ihrerseits von einem Lagerbuchsenhalter 6 spielfrei gehalten ist, wobei der Lagerbuchsenhalter 6 spielfrei in einer Öffnung des Widerstandsträgers 3 gehalten ist. An dem Federträger 4 ist eine Schleiferfeder 7 befestigt, die hier als Bürstenschleiffeder ausgebildet ist und mit zwei Bürsten 57 in schleifendem elektrischen Kontakt mit auf der Widerstandsplatte aufgebrachten Widerstandsbahnen steht. Der Widerstandsträger 3 ist mittels eines "Käfigs" 8 fest in einer Ausnehmung des Gehäuses 1 zentriert und gehalten, wobei dieser Käfig 8 weiterhin als Abstützung für eine Drehfeder 9 dient, die mit ihrem einen Ende an dem Federträger 4 befestigt ist. Durch diese Drehfeder 9 wird das Potentiometer in eine Endstellung vorgespannt. Auf dem Widerstandsträger 3 sind im Ausführungsbeispiel drei Stecker 10 aufgelötet. Diese Stecker stehen in elektrischer Verbindung mit den erwähnten Widerstandsbahnen. Sie ragen durch den Widerstandsträger 3 hindurch und sind an der der Schleiferfeder 7 zugewandten Seite angelötet. Der Deckel 2 ist mittels Nieten 11 an dem Gehäuse 1 befestigt, wobei ein Hohlraum zwischen dem Deckel und der zu ihm weisenden Seite des Widerstandsträgers 3 mit einer Vergußmasse 12 vollständig ausgefüllt ist, so daß der Widerstandsträger 3 gegenüber dem Deckel 2 wasserdicht abgekapselt ist.The rotary potentiometer has a
Das Gehäuse 1 hat an seiner Betätigungsseite (unten in Fig. 1) eine zentrale Durchgangsöffnung 13, durch die eine (nicht dargestellte) Betätigungswelle in einer Sackbohrung 14 des Federträgers 4 eingreifen kann. Die genannte Betätigungswelle ist mit einem Drehteil verbunden, dessen Drehstellung von dem Drehpotentiometer nach der Erfindung erfaßt werden soll. Beispielsweise handelt es sich hier um die Schwenkachse der Drosselklappe einer Verbrennungskraftmaschine, deren Öffnungstellung erfaßt werden soll. Das Drehpotentiometer ist dann an der Verbrennungskraftmaschine mittels durch Befestigungsöffnungen 15 ragende Schrauben angeflanscht. In der Praxis ist dabei nicht immer sicherzustellen, daß die Haupt- bzw. Drehachse 16 des Drehpotentiometers exakt mit der Mittelachse der Drehbetätigungswelle ausgefluchtet ist. Vielmehr können diese beiden Achsen einen sogenannten Mittenversatz haben und/oder unter einem Winkel schräg zueinander stehen. Dies führt zu Ungenauigkeiten bzw. Linearitätsfehlern des Potentiometers bezogen auf die Drehstellung des Drehmitnehmers. Weiterhin können dabei übermäßige Beanspruchungen des Drehpotentiometers auftreten, die zu seiner Zerstörung führen.The
Zur Vermeidung dieser Probleme ist der Federträger 4 gegenüber dem Widerstandsträger 3 pendelnd gelagert, so daß die Drehachse des Federträgers gegenüber der Hauptdrehachse 16 pendeln bzw. taumeln kann. Andererseits ist der Federträger 4 gegenüber dem Widerstandsträger 3 in Axialrichtung praktisch unverschiebbar gehalten (lediglich das für die Pendelbewegung erforderlche Axialspiel ist vorhanden), womit erreicht wird, daß die Andruckkraft der Schleiferfeder 7 gegenüber dem Widerstandsträger 3 sich auch bei einem seitlichen Ausschwenken des Federträgers 4 nur minimal ändert, so daß der elektrische Übergangswiderstand zwischen den Widerstandsbahnen und der Schleiferfeder innerhalb sehr enger Grenzen konstant ist. Dies wird zusätzlich durch die relativ große Länge der Arme der Schleiferfeder begünstigt.In order to avoid these problems, the
Die pendelnde Lagerung erhält man durch einen flexiblen Lagerzapfen 17, der hier einstückig an dem Federträger 4 angeformt ist. Die Flexibilität des Lagerzapfens 17 erhält man dadurch, daß er in Axialrichtung verlaufende in Radialrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Schlitze 18 aufweist. Durch diese Schlitze 18 läßt sich der Lagerzapfen 17 federnd radial verformen, so daß im Ergebnis der Federträger gegenüber der starren Lagerbuchse 5 pendeln kann.The oscillating mounting is obtained by a
In axialer Richtung ist der Lagerzapfen 17 gegenüber der Lagerbuchse 5 durch zwei radial nach außen vorspringende Vorsprünge 19 und 20 gehalten. Der am freien Ende des Lagerzapfens 17 angeordnete Bund 19 läßt sich aufgrund der Schlitze 18 radial nach innen drücken, so daß der Lagerzapfen 17 problemlos in die Lagerbuchse 5 eingeführt werden kann und dort einschnappt bzw. verriegelt. Dieses Einführen wird durch eine Fase 21 am freien Ende des Lagerzapfens erleichtert. Der untere Bund 20 wirkt in der anderen Richtung gegenüber der gegenüberliegenden Stirnseite der Lagerbuchse 5. Aufgrund der Federkraft der Schleiferfeder 7 wird der Federträger 4 von dem Widerstandsträger 3 so weit fortgedrückt, daß der Bund 19 des Lagerzapfens 17 an der entsprechenden Stirnseite der Lagerbuchse 5 anliegt. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist in Axialrichtung zwischen dem Bund 20 und der entsprechenden Stirnseite der Lagerbuchse 5 nur ein sehr geringes Spiel vorhanden. Dieses geringfügige Spiel ist erforderlich, um die Pendelbewegung des Lagerzapfens 17 zu gestatten.In the axial direction, the bearing
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse 5 aus Gründen geringen Verschleißes aus Metall gefertigt. Um diese Lagerbuchse leicht an dem Widerstandsträger 3 montieren zu können, ist sie in den Lagerbuchsenhalter 6 eingeführt und dort in Axialrichtung zwischen zwei radial nach innen vorspringenden Kanten 22 und 23 des Lagerbuchsenhalters 6 verriegelt (vgl. Fig. 11). Der Lagerbuchsenhalter 6 ist dabei aus elastischem Material wie z.B. Kunststoff. Der Lagerbuchsenhalter 6 ist seinerseits in einer Öffnung des Widerstandsträgers 3 eingeschnappt und zwar ebenfalls mittels zweier im axialem Abstand zueinander liegender Kanten 24 und 25. Der Abstand dieser beiden Kanten 24 und 25 entspricht der Dicke bzw. Materialstärke des Widerstandsträgers 3. Damit der Lagerbuchsenhalter 6 durch die genannte Öffnung des Widerstandsträgers 3 eingeführt werden kann, besitzt er an seiner Außenseite radial abstehende Vorsprünge 26, die in axialer Richtung schräg verlaufen und in sich elastisch sind, so daß der Lagerbuchsenhalter 6 in dem Widerstandsträger 3 eingerastet werden kann. Die genaue Form dieser Vorsprünge 26 ist den Fig. 11, 12 und 13 zu entnehmen. Die Vorsprünge sind dabei spiegelsymetrisch paarweise angeordnet und in der Draufsicht (Fig. 13) in etwa sichelförmig. Um eine bessere Klemmwirkung zu erhalten, sind die in Richtung zum Widerstandsträger 3 weisenden Kanten 25 der Vorsprünge 26 etwas schräg gestellt, wodurch man eine gewisse Keilwirkung erhält. Um weiterhin ein gutes Einführen des Lagerbuchsenhalters 6 in die Öffnung des Widerstandsträgers 3 zu gewährleisten, ist der Außenumfang des Oberteiles des Lagerbuchsenhalters 6 leicht konisch spitz zulaufend ausgebildet, was sich in dem Winkel (Fig. 12) ausdrückt. Mit dieser beschriebenen Anordnung ist die Lagerbuchse absolut fest und spielfrei an dem Widerstandsträger 3 befestigt.In the illustrated embodiment, the bearing
Damit in Normallage der Federträger 4 zentral zur Hauptachse 16 des Gehäuses ausgerichtet ist und neben der erlaubten Dreh- und Pendelbewegung keine weiteren Verschiebungen durchmacht, muß der Widerstandsträger 3 fest und korrekt ausgerichtet gegenüber dem Gehäuse 1 gehalten sein. Hierzu und zur Erleichterung der Montage ist der Widerstandsträger 3 in dem Käfig 8 (Gehäuseeinsatz)gehalten. Dieser Käfig 8 (vgl. auch Fig. 2, 4 und 9) ist hinsichtlich der Kontur seiner Außenwand der Form des Widerstandsträgers 3 angepaßt. Die Oberkante 27 seiner Außenwand 28 dient als Auflage für den Widerstandsträger 3. Zum Halten und Einspannen des Widerstandsträgers 3 sind an der Außenwand 28 des Käfigs 8 mehrere Federarme 29 vorgesehen, die über die Oberkante 27 hinausragen und mit ihrer nach innen weisenden Fläche eine Begrenzung für ein Verschieben des Widerstandsträgers 3 bilden. Zusätzlich haben die Federarme 29 nach außen über die Kontur der Außenwand 28 hinausragende Vorsprünge 30 (vgl. insbes. Fig. 10). Eine zentrale Ausnehmung des Gehäuses 1 ist dagegen sehr genau an die Außenkontur der Außenwand 28 angepaßt, so daß beim Einführen des Käfigs 8 in diese zentrale Ausnehmung des Gehäuses 1 die Federarme 29 nach innen gedrückt werden, wodurch sie gegen die Stirnseite des Widerstandsträgers 3 gedrückt werden und diesen fest verspannen. (vgl. Fig. 1 und 2). Eine zusätzliche, auch bereits bei der Montage wirkende Sicherung des Widerstandsträgers 3 in dem Käfig 8 wird noch dadurch erhalten, daß die Federarme 29 nach innen weisende Vorsprünge 31 (vgl. Fig. 10) haben, hinter denen der Widerstandsträger 3 einrastet.So that in the normal position the
Damit der Käfig 8 noch präziser in dem Gehäuse 1 zentriert ist, besitzen die Federarme 29 zusätzliche, nach außen vorspringende Rippen 32 (vgl. Fig. 10), die in entsprechend geformten Ausnehmungen 33 des Gehäuses 1 geführt sind. Diese Rippen können auch (abweichend von der Darstellung der Fig. 9 und 10) bis auf den Boden des Käfigs herunterreichen und damit praktisch Vorsprünge der Außenwand 28 des Käfigs sein.So that the
Eine weitere Funktion des Käfigs 8 ist die Halterung der Drehfeder 9. Hierzu hat der Käfig eine innere, zylindrische Hülse 34 (Fig. 9), die im Abstand zu dem zylindrischen Teil 35 der Außenwand 28 liegt und die sich in axialer Richtung nicht bis zur Oberkante 27 erstreckt. In den so gebildeten Zwischenraum ist die Drehfeder 9 eingesetzt. Mit einem radial nach außen vorspringenden Arm ist die Drehfeder 9 zwischen zwei Rippen 37 und 38 abgestützt, wobei sich diese Rippen an den zylindrischen Teil 35 mit einer Durchtrittsöffnung für den Arm 36 der Feder 9 anschließen. (Fig. 4). Ein weiterer, axial verlaufender Arm 39 der Drehfeder 9 greift in eine am Außenumfang des Federträgers 4 vorhandene Ausnehmung 52 und spannt damit den Federträger in Drehrichtung in eine Richtung vor.Another function of the
Die Oberkante der Hülse 34 des Käfigs 8 dient schließlich noch als Anschlag für die Pendelbewegung des Federträgers, was am besten aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist.The upper edge of the
Um eine definierte "Null-Stellung" des Federträgers 4 gegenüber dem Gehäuse zu erhalten, hat der Federträger 4 an seinem Außenumfang einen oder zwei Drehbegrenzungsanschläge 40, die mit entsprechenden Anschlägen 41 in der zentralen Durchgangsöffnung des Gehäuses 1 zusammen wirken. Weiterhin können diese Anschläge auch als Anschlag für die Begrenzung des Drehbereiches des Federträgers 4 dienen.In order to obtain a defined "zero position" of the
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 5 und 6 wird nun die Verbindung einer Mitnehmerwelle mit dem Federträger erläutert. Der Federträger 4 besitzt gegenüberliegend zur Durchgangsöffnung 13 des Gehäuses 1 eine Sackbohrung 42, in welche zwei Mitnehmerstege 43 und 44 ausgehend von der zylindrischen Innenwand der Sackboh rung 42 hineinragen. Die Seitenflächen 45, 46, 47 und 48 der Mitnehmerstege verlaufen gegenüer der Mitteldrehachse 16 geneigt (vgl. den Winkel 49 in Fig. 6) Dreht die (nicht dargestellte) Mitnehmerwelle im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 den Federträger 4 im Gegenuhrzeigersinn (vgl. die Pfeile in Fig. 3) so kommen ebene Mitnehmerflächen der Mitnehmerwelle an den Seitenflächen 46 und 48 zur Anlage. Da diese "Anlageflächen" von oben gesehen hinterschnitten sind, ist sichergestellt, daß auch bei einem Mittenversatz zwischen Drehachse 16 und Mittelachse der Mitnehmerwelle sowie auch bei einer Schrägstellung der Mitnehmerwelle gegenüber der Mittelachse 16 stets eine Linienberührung zwischen der Mitnehmerwelle und den Anlageflächen 46 und 48 vorhanden ist. Hierdurch wird auch bei diesen beiden möglichen Fehlerzuständen ein Gleichlauf zwischen Drehmitnehmer und Federträger 4 sichergestellt. Der bei Kardangelenken bekannte Gleichlauffehler zwischen Antriebs- und Abtriebswelle wird hierdurch vermieden. Betrachtet man die Mitnehmerstege 43 und 44 angenähert als dreiseitige Prismen, so sind die Kanten des Prismas gegenüber einer der Ebene, die durch eine Grundseite des Prismas und die Drehachse 16 gebildet wird, unter einem spitzen Winkel 49 (Fig. 6) geneigt, wobei die Neigungswinkel der Anlageflächen 46 und 48 gegensinnig geneigt sind. In der Draufsicht der Fig. 3 und 5 sind damit also beide Anlageflächen 46 und 48 "hinterschnitten". Verlängert man die Oberseiten der Anlageflächen 46 und 48 mit einer gedachten geraden Linie, so sieht man, daß diese beiden Linien nicht durch die Mittelachse 16 gehen, sondern in einem Abstand an dieser vorbeilaufen. Der Abstand dieser beiden Linien zueinander entspricht in etwa der Dicke des schraubenzieherartigen Ansatzes der Mitnehmerwelle. Der genannte Neigungswinkel 49 liegt in der Größenordnung von 3°. Die den Anlageflächen 46 und 48 gegenüberliegenden Seitenflächen 45 bzw. 47 sind hier ebenfalls in entsprechender Weise geneigt. In der Ansicht der Fig. 3 sind sie also nicht hinterschnitten, d.h. sie sind in der Ansicht der Fig. 3 sichtbar.3, 5 and 6, the connection of a driver shaft to the spring support will now be explained. The
Der in den Fig. 5 bis 8 gezeigte Federträger 4 ist bezogen auf die in Fig. 3 dargestellte Drehrichtung für die andere Drehrichtung ausgelegt, d.h. er wird in Richtung von der Betätigungswelle her gesehen im Uhrzeigersinn gedreht. Entsprechend sind die Flächen 45 und 46 bzw. 47 und 48 gegenüber der Fig. 3 vertauscht. In Fig. 5 ist weiterhin zu entnehmen, daß an der nach innen weisenden Wandung der Sackbohrung 42 unmittelbar vor den Anlagenflächen 46 bzw. 48 der Mitnehmerstege 43 bzw. 44 Vorsprünge 50 und 51 vorgesehen sind, die als Auflaufflächen für die "Klinge" des Drehmitnehmers dienen. Diese Vorsprünge 50 und 51 liegen einander unmittelbar gegenüber und sorgen im Ergebnis dafür, daß der Federträger bei Schrägstellung der Mitnehmerwelle gekippt wird bzw. in der Lagerbuchse pendelnd ausgelenkt wird. Die radial nach innen weisenden Flächen der Vorsprünge 50 und 51 sind ebenfalls "hinterschnitten", d.h. die Dicke der Vorsprünge nimmt von der Öffnungsseite her nach innen zu laufend ab. Der Winkel zwischen diesen Flächen und der Mittelachse beträgt ebenfalls ca. 3°. Fig. 6 ist auch zu entnehmen, daß die Sackbohrung 42 zu ihrer Öffnung hin etwas konisch aufgeweitet ist, um die Taumelbewegung des Federträgers gegenüber der Mitnehmerwelle zu gestatten.The
In der vergrößerten Schnittdarstellung der Fig. 8 ist zu erkennen, daß die Vorsprünge 51 (bzw. 50) in Richtung zur Öffnung der Sackbohrung 42 abgerundet sind (Bezugszeichen 53) um ein Einführen der Mitnehmerwelle erleichtern.In the enlarged sectional view of FIG. 8 it can be seen that the projections 51 (or 50) are rounded in the direction of the opening of the blind bore 42 (reference number 53) to facilitate insertion of the driver shaft.
Schließlich läßt sich den Fig. 6 und 7 noch entnehmen, daß der Federträger parallel zum Lagerzapfen 17 verlaufende Befestigungsvorsprünge 54 für die Befestigung der Schleiferfeder 7 aufweist. Wie aus den Fig. 4 und 14 zu erkennen ist, hat die Schleiferfeder entsprechende Öffnungen, durch welche die Befestigungsvorsprünge 54 hindurch ragen. Mit einem Schnappring 55, der hinter einen Bund der Befestigungsvorsprünge 54 greift, wird dann die Schleiferfeder am Federträger gehalten.Finally, it can be seen from FIGS. 6 and 7 that the spring support has
Claims (12)
- Rotary potentiometer, in particular for use as a rotary position sensor for the rotary position of a shaft, having- a housing (1)- a resistor carrier (3) held therein- a spring carrier (4) rotatably mounted in the housing (1)- a brush spring (7) which is secured to the spring carrier (4) and which is in brushing electrical contact with a resistor layer of the resistor carrier (3), and- means for coupling the shaft to the spring carrier (4),characterized in that the spring carrier (4) is additionally mounted to oscillate with respect to the resistor carrier (3) such that its axis of rotation (16) can adopt an acute angle with respect to a vertical on the resistor carrier (3).
- Rotary potentiometer according to Claim 1, characterized in that the spring carrier (4) has a flexible bearing journal (17) arranged centrally with respect to the axis of rotation (16) of the spring carrier (4).
- Rotary potentiometer according to Claim 2, characterized in that the flexible bearing journal (17) is held in a rigid bearing bush (5) which for its part is secured to the resistor carrier (3).
- Rotary potentiometer according to Claim 3, characterized in that the bearing journal (17) is held in the bearing bush (5) non-displaceably (with low play) in the axial direction.
- Rotary potentiometer according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the bearing journal (17) has axially running slots (18).
- Rotary potentiometer according to Claim 4 or 5, characterized in that the bearing journal (17) has at its free end a radially jutting projection (19) which is latched into the end side of the bearing bush (5).
- Rotary potentiometer according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the spring carrier (4) has on its side opposite the rotary journal (17) a blind bore (42) into which entrainment webs (43, 44) project, the entrainment webs (43, 44) having undercut bearing surfaces (46, 48) such that entrainment surfaces of the shaft bear against the bearing surfaces (46, 48) even in the event of a centre offset of the shaft with respect to the axis of rotation (16) of the spring carrier (4) and/or in the event of the axis of the shaft being tilted with respect to the axis of rotation.
- Rotary potentiometer according to Claim 7, characterized in that the entrainment webs (43, 44) have approximately the shape of a three-sided prism, and in that the edges of the prism are inclined at an acute angle with respect to a plane enclosing a base side of the prism and the axis of rotation (16).
- Rotary potentiometer according to Claim 8, characterized in that, directly adjoining the bearing surfaces (46, 48) of the entrainment webs (43, 44), the blind bore has radially inwardly projecting projections (50, 51), whereof the radial extent is smaller than that of the entrainment webs, and in that these projections (50, 51) are also undercut.
- Rotary potentiometer according to Claim 9, characterized in that the acute angle of the edges of the prisms is in the order of magnitude of 3°.
- Rotary potentiometer according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the resistor carrier (3) holding the bearing bush (5) for the spring carrier (4) is held in a housing insert (cage 8) which is tensioned by spring arms (29) which are bent when the cage (8) is pushed into the housing (1).
- Rotary potentiometer according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the spring carrier (4) has a radius-shaped chamfer (56) whereof the radius goes out from the theoretical centring point or oscillating point of the bearing journal (17).
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