DE19635193A1 - Handbetätigter Winkelgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen handbetätigten Winkelgeber mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Aus der DE 43 11 496 C2 ist ein handbetätigter Winkelgeber mit einem dreh­ bar gelagerten und manuell bewegbaren Geberelement, einem dieses abtasten­ den Sensor und einem magnetisch und berührungslos wirkenden Rastmecha­ nismus. Dabei hält der Rastmechanismus das Geberelement in definierten, durch die Handbetätigung ineinander überführbaren Winkelpositionen. Ferner weist das Geberelement einen Magnetflußleitkörper mit auf einer zur Dreh­ achse des Geberelements konzentrischen Linie im Abstand aufeinander folgen­ den Zungen und wenigstens einen Magneten auf, die relativ zueinander be­ weglich sind. Die Zungen liegen zumindest auf einem Teil ihrer Länge in einer zur Drehachse des Geberelements konzentrischen Zylinderfläche. Konzentrisch zu dieser Zylinderfläche und in geringem radialem Abstand von ihr in Um­ fangsrichtung sind im Wechsel aufeinander folgende Nord- und Südpole eines Magneten vorgesehen. Die Winkelteilungen der Zungen sind gleich den Winkeln zwischen zwei benachbarten Polen, einem ganzzahligen Vielfachen oder einem ganzzahligen Bruchteil dieser Winkelteilungen.

Nachteil einer derartigen Anordnung ist, daß das Element mit den Zungen ein kompliziertes Stanzbiegeteil und somit teuer in der Herstellung ist. Ferner baut dieses Teil relativ groß.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe löst ein Winkelgeber mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Für den Rastmechanismus des erfindungsgemäßen Winkelgebers sind nur zwei Teile erforderlich, nämlich der Magnetflußleitkörper und der Magnet. Der Magnetflußleitkörper seinerseits weist einen Streifen eines Bleches auf, das in einem rotationssymmetrischen Teil befestigt ist. Das Blech ist mit einer Reihe von in gleichem Abstand zueinander angeordneten Ausnehmungen versehen.

Das Blech ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform am Innenumfang des rotationssymmetrischen Teils angebracht. Bei dieser Ausgestaltung befindet sich der Magnet innerhalb des Bleches. Auf diese Weise können die Pole des Magneten in dessen äußerer Mantelfläche vorgesehen werden, was bei gleicher Polzahl zu einem kleineren Magneten führt als eine Anordnung der Pole in einer Innenmantelfläche.

Vorzugsweise sind die Ausnehmungen von annähernd rechteckförmiger Gestalt. Dabei ist die Erstreckung der Ausnehmungen in Querrichtung zum Blechstrei­ fen größer als deren Erstreckung in Längsrichtung.

Einbaufehler können durch eine mittige Anordnung der Ausnehmungen im Blech verhindert werden. Zudem wird die Stabilität des Blechstreifens erhöht. Ein Verhaken zungenförmiger Ausnehmungen wird verhindert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Breite der Ausnehmun­ gen der Breite der Stege zwischen den einzelnen Ausnehmungen.

Die Wirksamkeit des Rastmechanismus wird durch übereinstimmende Winkel zwischen zwei benachbarten Polen und zwei benachbarten Stegen bzw. zwei Ausnehmungen optimiert. Allerdings können die Winkel auch variiert werden, wobei sie jeweils ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruchteil sein müssen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand zweier in den beiliegenden Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 das Teil 33 des ersten Ausführungsbeispiels vor dem Zu­ sammenbau,

Fig. 3 einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt einen handbetätigten Winkelgeber 1 mit einem Einstellrad 3, das mittels einer Welle 5 an einem Gehäuse 7 außenseitig angebracht und gelagert ist. In der Gesamtheit werden sämtliche mit der Welle 5 drehbar gelagerten Teile als Geberelement 9 bezeichnet. Das Gehäuse 7 weist einen Gehäusedec­ kel 11 und ein topfförmiges Unterteil 13 auf. Der Gehäusedeckel 11 ragt unter Bildung eines rotationssymmetrischen Flansches 15 seitlich über das Unterteil 13 hinaus. Mit Hilfe des Flansches 15 kann der Winkelgeber 1 beispielsweise in einer Schalttafel oder Tastatur befestigt werden. Der Gehäusedeckel 11 hat in Richtung des Gehäuseinnenraums 17 eine scheibenförmige Verstärkung 19, deren Außenkontur im wesentlichen der Öffnungsform des Unterteils 13 ent­ spricht. In entgegengesetzter Richtung hat der Gehäusedeckel 11 eine weitere scheibenförmige Verstärkung 21. In der Mitte des Gehäusedeckels 11 ist ein senkrecht durch die Verstärkungen 19 und 21 verlaufender zylinderförmiger Durchlaß 23 vorgesehen, in dem die Welle 5 mittels Lager 25 und 27 radial und axial gelagert ist.

Koaxial zur Drehachse ist am äußeren Rand der scheibenförmigen Verstärkung 21 ein rohrförmiger Fortsatz 29 angeformt, der an seinem oberen Ende einen nach innen ragenden Rand 31 aufweist. Ebenfalls koaxial zur Drehachse ist innen an den rohrförmigen Fortsatz 29 anliegend ein Streifen eines Bleches 33 angeordnet.

Fig. 2 zeigt das Blech 33 in der Abwicklung. Es ist ein Stanzteil mit leiterartiger Ausgestaltung, bei dem sich rechteckförmige Ausnehmungen 35 mit Stegen 37 abwechseln. Dabei entspricht die Breite der Stege 37 etwa der Breite der Ausnehmungen 35.

Am aus dem Gehäuse 7 ragenden Ende 41 der Welle 5 ist ein rotationssymme­ trisches Teil 43 beispielsweise durch Aufschrumpfen, Einpressen oder Einkleben angebracht, das an seinem Umfang einen ringförmigen Permanentmagneten 45 trägt. Der äußere Umfang des Permanentmagneten 45 ragt bis dicht an das Blech 33 heran. Das Blech 33 ist entsprechend dem äußeren Umfang des Magneten 45 gebogen, so daß ein geringer Luftspalt entsteht. Der Permanent­ magnet 45 ist so magnetisiert, daß in seiner äußeren Mantelfläche in Umfangs­ richtung im Wechsel aufeinander Nord- und Südpole folgen, wobei der Winkel zwischen zwei unmittelbar benachbarten Polen gleich dem Winkel zwischen zwei unmittelbar benachbarten Stegen 37 ist. Der erstgenannte Winkel könnte aber auch größer oder kleiner als der letztgenannte Winkel sein, allerdings ist dann erforderlich, daß der eine Winkel stets ein ganzzahliges Vielfaches des anderen Winkels ist.

Der Permanentmagnet 45 bildet zusammen mit dem Blech 33 einen Rastme­ chanismus. Dieser versucht das Geberelement 9 in einer derjenigen Winkelpo­ sitionen festzuhalten, in denen die Stege 37 auf je einen der Pole ausgerichtet sind. Der Magnetfluß geht dann über den Luftspalt zwischen dem Pol auf den auf diesen ausgerichteten Steg 37 über, teilt sich in diesem und schließt sich über die beiden benachbarten Stege 37, deren Luftspalt zu den Polen, auf die diese ausgerichtet sind und diese Pole selbst zu dem zwischen ihnen liegenden Pol. Da in dieser Winkelposition jeder der magnetischen Kreise seinen gering­ sten magnetischen Widerstand hat, erzeugt der Rastmechanismus bei einer Drehbewegung des Geberelements 9 aus dieser Winkelstellung heraus ein Gegendrehmoment. Dieses ist wegen der Vielzahl der magnetischen Kreise relativ hoch, auch wenn das Rastmoment der einzelnen magnetischen Kreise gering ist.

Am im Gehäuseinnenraum 17 befindlichen Ende 55 der Welle 5 ist eine runde Codescheibe angebracht. Zur Vergrößerung der Anlagefläche zwischen Code­ scheibe 57 und der Welle 5 ist konzentrisch zur Welle 5 an deren Ende 55 ein Ring 59 angeordnet, der auf seiner an der Codescheibe 57 zugewandten Seite zusammen mit dem Ende 55 eine plane Fläche bildet.

An der Verstärkung 19 ist im Gehäuseinnenraum 17 eine Gabel 61 mit einer Ausnehmung 63 angebracht. In diese Ausnehmung 63 ragt ein Randbereich der Codescheibe 57. Als Sensor, der bei jeder Drehung der Welle 5 in die nächste Rastposition ein impulsartiges Signal erzeugt, kann in der Gabel 61 eine Licht­ schranke vorgesehen sein, mit der die Codescheibe 57 abgetastet wird. Auf der Unterseite der Gabel 61 ist eine Leiterplatte 65 angeordnet, die mittels einge­ bautem Chip entweder die Meßergebnisse der Abtastung selbst umwandelt und dadurch eine entsprechende Winkelstellung des Permanentmagneten 45 zum feststehenden Blech 33 ermittelt. Alternativ dazu können die Abtastsignale an eine externe Auswertevorrichtung weitergeleitet werden.

Die Abdeckung der aus dem Gehäuse 7 ragenden Teile erfolgt mittels eines an der dem Gehäuse 7 abgewandten Seite des Teiles 43 angebrachten hau­ benartigen Teiles 67 des Einstellrades 3. Dieses haubenartige Teil 67 dient gleichzeitig zur Verdrehung der mit der Welle verbundenen Teile und somit der Positionseingabe von Hand.

Fig. 3 zeigt einen zweiten handbetätigten Winkelgeber 101, dessen Aufbau im wesentlichen mit dem des ersten Ausführungsbeispiels vergleichbar ist. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß der Permanentmagnet 145 nicht mit der Welle 105, sondern mit dem Gehäuse 107 verbunden ist. Dement­ sprechend ist das Blech 133 mit dem Einstellrad 103 verbunden und somit drehbar. Der Rastmechanismus funktioniert entsprechend dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel, wobei jedoch die bewegten und die stationären Teile vertauscht sind.

Die Abtastung der Winkelstellung kann ebenfalls außerhalb des Gehäuses 7 innerhalb des haubenartigen Teils 67 erfolgen. Hierfür kann beispielsweise ein entsprechender Sensor direkt die relative Stellung der Stege 37, 137 zur Posi­ tion des Permanentmagneten 45, 145 ermitteln.

Claims (5)

1. Handbetätigter Winkelgeber (1, 101) mit einem drehbar gelagerten und manuell bewegbaren Geberelement (9), einem dieses abtastenden Sensor und einem magnetisch und berührungslos wirkenden Rastmechanismus, welcher das Geberelement (9) in definierten, durch die Handbetätigung ineinander überführbaren Winkelpositionen hält, und welcher einen einen ersten Teil definierenden Magnetflußleitkörper mit auf einer zur Drehach­ se des Geberelements (9) konzentrischen Linie im Abstand aufeinander folgenden Zungen und wenigstens einem, einen zweiten Teil definieren­ den Magneten (45, 145) mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung im Wechsel aufeinander folgenden Nord- und Südpolen aufweist, wobei die beiden Teile des Rastmechanismus relativ zueinander beweglich angeord­ net sind, dadurch gekennzeichnet, daß um den Permanentmagneten ein Streifen eines Bleches (33, 133) in geringem Abstand angeordnet ist, wobei das Blech (33, 133) eine Reihe von in gleichem Abstand zuein­ ander angeordneten Ausnehmungen (35) aufweist.

2. Handbetätigter Winkelgeber (1, 101) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmungen (35) von rechteckförmiger Gestalt sind.

3. Handbetätigter Winkelgeber (1, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (35) mittig im Blech (33, 133) angeordnet sind.

4. Handbetätigter Winkelgeber (1, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ausnehmungen (35) der Breite der Stege (37, 137) zwischen den einzelnen Ausnehmun­ gen (35) entspricht.

5. Handbetätigter Winkelgeber (1, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelteilung der Stege (37, 137) gleich der durch den Winkel zwischen zwei benachbarten Polen definierten Winkelteilung, einem ganzzahligen Vielfachen oder einem ganzzahligen Bruchteil dieser Winkelteilung ist.