DE19606408A1 - Veränderbares Widerstandselement - Google Patents
Veränderbares WiderstandselementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein veränderbares Widerstands
element mit einem Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse
angeordneten ersten Abgriffselement und mit einem von
außerhalb des Gehäuses betätigbaren, in dem Gehäuse
angeordneten und mit dem ersten Abgriffselement in
Wirkverbindung stehenden zweiten Abgriffselement.
Derartige veränderbare Widerstandselemente sind
beispielsweise als Mehrgangpotentiometer in vielfälti
ger Weise bekannt. Sie werden in den unterschiedlich
sten Bereichen der Technik eingesetzt. Beispielsweise
finden sie als Wegaufnehmer in der Automobiltechnik, in
der Hubfahrzeugtechnik und anderen Bereichen der
Technik Anwendung.
Hierbei kommt es grundsätzlich immer auf die exakte
Zuordnung der Position des Abgriffselements zu einer
Signalgröße an. Beispielsweise muß die Drehposition
einer zumindest an einer Seite aus dem Gehäuse her
ausgeführten Welle exakt einer Signalgröße zugeordnet
werden. Diese exakte Zuordnung muß über einen langen
Zeitraum erhalten bleiben.
Bei bekannten veränderbaren Widerstandselementen, ist
das in dem Gehäuse angeordnete erste Abgriffselement
meistens in Form einer auf einer Trägerplatte angeord
neten Widerstandsbahn ausgebildet, wohingegen das
zweite Abgriffselement als Schleifer ausgebildet ist,
der auf der Widerstandsbahn über federnde Kontaktstifte
aufliegt. Der Schleifer ist durch eine Drehbewegung der
Welle in eine Translationsbewegung versetzbar. Eine
derartige Ausgestaltung und Anordnung findet außer bei
veränderbaren Widerstandselementen auch bei beliebigen
anderen Signalgebern, beispielsweise kapazitiven,
induktiven, magnetoresistiven, optoelektronischen
u. dgl. Anwendung.
Nachteilig bei einem solchen veränderbaren Widerstands
element ist, daß es einem erheblichen Verschleiß
unterliegt, da die federnden Kontaktelemente dauernd
auf der Widerstandsbahn schleifen, wodurch sich ein
nicht unerheblicher Abrieb der Widerstandsbahn und/oder
der Kontaktelemente und damit eine Verringerung der
Lebensdauer des Widerstandselements ergibt. Darüber
hinaus kann der entstehende Abrieb sowie alternde
Gleitmittelzusätze zu Kontaktunterbrechungen und in
Folge davon zu Ausfällen des Widerstandselements
führen.
Darüber hinaus ist es bei derartigen Widerstands
elementen nie ganz auszuschließen, daß in das Innere
des Gehäuses Feuchtigkeit eindringt, welche zur
Korrosion der Widerstandsbahn und/oder der Schleifkon
takte des Abgriffselements führen kann. Hierdurch wird
die Funktionsfähigkeit des Widerstandselementes
beeinträchtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein veränderbares
Widerstandselement der gattungsgemäßen Art zu ver
mitteln, welches die obenerwähnten Probleme beseitigt
und eine präzise Funktion über einen langen Zeitraum
gewährleistet, wobei insbesondere ein Abrieb der
Abgriffselemente vermieden werden soll. Darüber hinaus
soll das Widerstandselement auch bei extremen Einsatz
bedingungen, insbesondere bei Feuchtigkeit, einsetzbar
sein und dabei eine präzise Funktionsweise ermöglichen.
Die Aufgabe wird bei einem veränderbaren Widerstands
element der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das erste Abgriffselement ein
Foliensensor ist, der seinen Widerstands- /Spannungswert
durch Beaufschlagung mit einem Druck ändert, und daß
das zweite Abgriffselement ein deformierbarer Körper
ist, der zur Ausübung eines Drucks auf den Foliensensor
verformbar ist.
Eine derartige Ausbildung der Abgriffselemente er
möglicht in besonders vorteilhafter Weise einen nahezu
verschleißfreien präzisen Abgriff des Widerstands
wertes, der auch von sich ändernden Umgebungsbedingun
gen praktisch nicht beeinflußt wird.
Darüber hinaus funktioniert das zweite Abgriffselement
nicht nur als Übertragungs- und Wandlungselement,
sondern seine Elastizität wird gleichzeitig auch zur
Kompensation möglicher Lagerspiele der mechanischen
Übertragungsteile genutzt.
Rein prinzipiell könnte der Foliensensor in dem Gehäuse
an einer beliebigen Stelle angeordnet werden. Ins
besondere hinsichtlich einer leichten Herstellung und
Montage des veränderbaren Widerstandselementes ist der
Foliensensor an einer inneren Fläche, beispielsweise an
einer inneren Umfangsfläche oder einer inneren Stirn
fläche, angeordnet.
Das Gehäuse kann auf die unterschiedlichste Art und
Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das Gehäuse
jedoch eine zylinderförmige Gestalt auf, da durch diese
bei einfacher Herstellung besonders kompakte Bauformen
des veränderbaren Widerstandselements ermöglicht
werden.
Um insbesondere eine optimale Kraftübertragung von dem
deformierbaren Körper auf den Foliensensor zu gewähr
leisten, ist vorgesehen, daß der deformierbare Körper
eine Gestalt aufweist, die im wesentlichen dem, zur
Erzielung der auf den Foliensensor wirkenden Druck
änderung notwendigen, Kraftlinienverlauf angepaßt ist.
Des weiteren ist vorgesehen, daß der deformierbare
Körper verdrehsicher mit einer Andruckscheibe in
Verbindung ist, welche ein Innengewinde aufweist, das
in ein Außengewinde einer von außen betätigbaren Welle
eingreift.
Der deformierbare Körper wird dabei vorzugsweise durch
Drehen der Welle deformiert, wodurch ein Widerstands-/-
Spannungswert an dem Foliensensor abgreifbar ist, der
immer eindeutig einer Drehposition der Welle zugeordnet
ist.
Um einen beliebig wiederholbaren und dabei reproduzier
baren Abgriff zu ermöglichen, ist der deformierbare
Körper elastisch deformierbar.
Vorzugsweise besteht der deformierbare Körper aus einem
Elastomer.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der
nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen
Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene Darstellung einer Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen ver
änderbaren Widerstandselements und
Fig. 2a, 2b
schematisch den Aufbau eines an sich bekann
ten Foliensensors im zylinderförmig aufge
rollten Zustand zum Einbau in einem in Fig.
I dargestellten veränderbaren Widerstands
element und im abgewickelten Zustand.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt ein veränderbares
Widerstandselement 1 ein im wesentlichen kreiszylin
derförmiges Gehäuse 2, welches stirnseitig durch eine
Bodenplatte 3 verschlossen ist. In dem Gehäuse ist in
einem Lager 4 eine Welle 6 gelagert, die wenigstens
teilweise ein Außengewinde 7 aufweist.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf ein
veränderbares Widerstandselement 1 mit einem kreiszy
linderförmigen Gehäuse 2 beschränkt ist, sondern
vielmehr auch ein zylinderförmiges Gehäuse mit beliebi
ger Grundfläche, beispielsweise mit einer elliptischen
Grundfläche u. dgl., verwendet werden kann.
An einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 2 ist ein
Foliensensor 8 angeordnet. Wie aus Fig. 2a und 2b
hervorgeht, weist ein solcher, an sich bekannter
Folien(druck)sensor 8 (Force Sensing Resistor, FSR)
zwei Polymerfilme auf, wobei ein Leiterbild in Form
eines Satzes ineinandergreifender Elektroden 23, 24 auf
einen Polymerfilm 21 aufgetragen ist, der von einem
weiteren zumeist als Halbleiterpolymer ausgebildeten
Polymerfilm überdeckt ist (nicht dargestellt). Durch
Beaufschlagung des Foliensensors 8 mit einem Druck ist
sein Widerstandswert veränderbar.
In das Außengewinde 7 der Welle 6 greift ein in
Axialrichtung angeordnetes Innengewinde 9 einer
Andruckscheibe 12 ein. Diese liegt über eine ver
drehsichere Profilierung 13 oder auch kraftschlüssig am
deformierbaren Körpers 11 an.
Auf der der verdrehsicheren Profilierung 13 gegenüber
liegenden Seite 14 liegt der deformierbare Körper 11
form- und/oder kraftschlüssig an einer Anlagefläche 16
des Gehäuses 2 an, so daß er in dem Gehäuse 2 axial und
radial nicht beweglich ist.
Wenn die Welle 6 in eine Drehbewegung versetzt wird,
schraubt sich gewissermaßen das Außengewinde 7 in das
Innengewinde 9 der radial nicht beweglichen, deformier
baren Andruckscheibe 12 ein. Hierdurch wird der
elastisch deformierbare, zumeist aus einem Elastomer
bestehende Körper 11 definiert verformt, da auf ihn
eine in Axialrichtung wirkende Kraft ausgeübt wird.
Diese eingeleitete Kraft wird zum Teil über die
außenliegende radiale Fläche 25 als Druck auf den
Foliensensor 8 übertragen, wo eine Widerstands- bzw.
Spannungsänderung über seinen gesamten Sensorbereich
gleichzeitig erzielt wird.
Der auf den Foliensensor 8 ausgeübte Druck und die
damit definierte Signalgröße sind unmittelbar einer
genauen Winkelposition der Welle 6 zugeordnet. Die
Übertragungselemente stehen über den elastisch defor
mierbaren Körper 11 unter einer - wenn auch nur
geringfügigen - Vorspannung und ermöglichen eine spiel-
und damit eine weitestgehende hysteresefreie Funktion
bei Vor- und Rücklauf der Drehung der Welle 6.
Der Vorteil dieses Widerstandselementes 1 ist, daß
keinerlei Abrieb der Abgriffselemente entstehen kann,
da die Abgriffselemente zwar in formschlüssigem Kontakt
miteinander stehen, jedoch keine - beispielsweise eine
Widerstandsbahn abtragende - verschleißende Reibver
bindung besteht.
Darüber hinaus kann eventuell in das Gehäuse 2 ein
dringende Feuchtigkeit die Präzision dieses Wider
standselementes in keiner Weise beeinträchtigen, da
sowohl der Foliensensor 8 als auch der deformierbare
Körper 11 diesbezüglich unempfindlich sind.
Claims (8)
1. Veränderbares Widerstandselement mit einem Gehäu
se, mit einem in dem Gehäuse angeordneten ersten
Abgriffselement und mit einem von außerhalb des
Gehäuses betätigbaren, in dem Gehäuse angeordneten
und mit dem ersten Abgriffselement in Wirkver
bindung stehenden zweiten Abgriffselement, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Abgriffselement ein
Foliensensor (8) ist, der seinen Widerstands-/-
Spannungswert durch Beaufschlagung mit einem Druck
ändert, und daß das zweite Abgriffselement ein
deformierbarer Körper (11) ist, der zur Ausübung
eines Drucks auf den Foliensensor (8) verformbar
ist.
2. Veränderbares Widerstandselement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Foliensensor (8)
an einer inneren Fläche des Gehäuses (2) angeord
net ist.
3. Veränderbares Widerstandselement nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
(2) eine zylinderförmige Gestalt aufweist.
4. Veränderbares Widerstandselement nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der deformierbare Körper (11) eine Gestalt
aufweist, die im wesentlichen dem, zur Erzielung
der auf den Foliensensor (8) wirkenden Druck
änderung notwendigen, Kraftlinienverlauf angepaßt
ist.
5. Veränderbares Widerstandselement nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der deformierbare Körper (11) verdrehsicher
mit einer Andruckscheibe (12) in Verbindung ist,
welche ein Innengewinde (9) aufweist, das in ein
Außengewinde (7) einer von außen betätigbaren
Welle (6) eingreift.
6. Veränderbares Widerstandselement nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der deformierbare
Körper (11) durch Drehen der Welle (6) deformier
bar ist.
7. Veränderbares Widerstandselement nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der deformierbare Körper (11) elastisch
deformierbar ist.
8. Veränderbares Widerstandselement nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der deformierbare Körper (11) aus einem
Elastomer besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996106408 DE19606408A1 (de) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Veränderbares Widerstandselement |
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Publications (1)
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