DE3338409C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen veränderbaren Widerstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher veränderbarer Widerstand bzw. ein Potentiometer ist bereits aus der US-PS 41 14 132 bekannt. Um den Rotor eines solchen Potentiometers zwischen den beiden Anschlägen zu bewegen, sind mehrere Umdrehungen der Scheckenwelle erforderlich. Damit bei Erreichen eines der beiden Anschläge durch weiteres Drehen keine Beschädigungen im Getriebe erfolgen, ist eine Einrichtung zum Auskuppeln des Zahnradsegments aus der Schneckenwelle vorgesehen, die mit auf der Scheckenwelle kämmenden Schrägflächen arbeitet, welche von der Kontaktfeder beaufschlagt sind. Gleichzeitig sollte beim Erreichen dieses Punktes ein entsprechender Klinkenmechanismus ein hörbares "Klicken" verursachen, damit das Erreichen des Anschlages angezeigt wird.

Das in der US-PS 41 14 132 beschriebene Potentiometer hat jedoch den Nachteil, daß beim Auskuppeln im Bereich der Anschläge ein sicheres Wiedereinkuppeln nicht gewährleistet ist, wenn beim häufigen "Überdrehen" des Potentiometers die weitere Funktion unter Umständen in Frage gestellt ist, dadurch, daß die Schrägflächen und/oder die Schneckenwelle abgenutzt werden.

Aus der DE-OS 15 15 673 ist ebenfalls ein Potentiometer bekannt, das zum Erreichen einer hohen Untersetzung mit einem Schneckengetriebe ausgerüstet ist. Bei diesem Potentiometer wird jedoch bei Erreichen eines Anschlages das elastisch verformbar ausgebildete Rotorelement einschließlich der die Zähne bildenden Schlitze verformt. Diese Konstruktion ist beim häufigen "Überdrehen" einem hohen Verschleiß ausgesetzt, und das Wiedereinkuppeln ist ebenfalls nach längerem Gebrauch nicht mehr zuverlässig möglich.

Aus der US-PS 36 26 351 ist ein Potentiometer mit Schneckenantrieb bekannt, das ebenfalls Endanschläge aufweist. Wird die Schneckenwelle weitergedreht, so wird das Zahnsegment des Rotors gegen die Kraft einer besonderen Feder durch seitliches Ausweichen aus der Schneckenwelle ausgekuppelt. Diese Lösung ist verhältnismäßig kompliziert und erfordert insbesondere eine aufwendige Rotorlagerung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausklinkmechanismus für einen veränderbaren Widerstand bzw. ein Potentiometer zu schaffen, der sich durch besonders wenige Bauteile, kleine Bauweise und sichere Funktion auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einem veränderbaren Widerstand der eingangs genannten Art gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden sollen anhand der Zeichnungen einige bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Explosions-Darstellung eines schneckengetriebenen Potentiometers in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Aufsicht, teilweise im Schnitt, des Potentiometers nach Fig. 1, mit abgenommener Abdeckung, der Rotor befindet sich kurz vor Erreichen des Anschlags gegen den Uhrzeigersinn;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in der Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2, der Rotor ist in der Klinkenposition am Anschlag gegen den Uhrzeigersinn;

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 in der Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2, der Rotor befindet sich kurz vor Erreichen des Anschlags im Uhrzeigersinn;

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 in der Fig. 6;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2, der Rotor ist an der Klinkenposition an dem Anschlag im Uhrzeigersinn; und

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie 9-9 in der Fig. 8.

Der im folgenden als Potentiometer bezeichnete veränderliche Widerstand enthält ein Gehäuse 10, das einen im wesentlichen kreisförmigen Einschnitt oder Hohlraum 12 aufweist. In der Mitte des Hohlraums 12 ist ein im wesentlichen senkrechter Lagerzapfen 14 angeordnet.

Eine Schneckenwelle 16 mit einem geschlitzten Kopf 18 (passend für ein Drehwerkzeug, wie z. B. einen Schraubenzieher) und einem Teil eines verlängerten Schneckengewindes 20 mit ununterbrochenem Gewindegang sind dargestellt. Das Schneckengewinde 20 ist in einem länglichen Hohlraum 22 des Gehäuses 10 seitlich versetzt untergebracht.

In dem kreisförmigen Hohlraum 12 ist ein Gehäuse-Stoppelement 24 mit zwei radialen Flächen 26, 28 angeordnet. Eine radiale Fläche 26 ist geneigt, um eine ansteigende Rampe zu bilden. Die entgegengesetzte Fläche 28 ist im wesentlichen senkrecht.

Ein scheibenförmiger Rotor 30 paßt in den Hohlraum 12 und dreht sich in diesem. Zu diesem Zweck weist die Unterseite des Rotors 30 zur Aufnahme des Lagerzapfens 14 eine Lagerbohrung 32 auf. Die Unterseite des Rotors 30 hat ferner einen im wesentlichen ringförmigen Ausschnitt 34, unterbrochen durch ein Rotor-Stoppelement 36. Der Ausschnitt 34 ist so groß, daß das Gehäusestoppelement 24 in ihn paßt, wie in den Fig. 2 bis 9 zu sehen ist. Das Rotor-Stoppelement 36 besitzt ein Paar radial erstreckter, im wesentlichen senkrechter Flächen 38.

Auf dem Umfang des Rotors 30 befindet sich ein Zahnradsegment mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 40 in gleichen Abständen. Die Zähne 40 erstrecken sich über etwas weniger als die gesamten 360° des Umfangs des Rotors. Auf diese Weise hinterlassen sie eine zahnlose Lücke 42 auf dem Rotorumfang. Wie man am besten in Fig. 1 erkennt, sind mindestens einer, besser zwei der Zähne 40 direkt auf der einen Seite der Lücke 42 axial verkürzt, so daß sie sich nur über einen Teil der Rotorkante erstrecken. Die verkürzten Zähne 44 sollten aus später zu erläuternden Gründen auf jener Seite der Lücke 42 sein, die der senkrechten Seite 28 des Gehäuse-Stoppelements 24 am nächsten ist, wenn der Rotor sich im Hohlraum 12 befindet. Die verbleibenden Zähne 40 erstrecken sich im Gegensatz zu den verkürzten Zähnen 44 im wesentlichen über die gesamte Kante des Rotors.

Die Oberfläche des Rotors 30 trägt eine elastische Kontaktfeder 46. Die Kontaktfeder 46 ist außermittig angeordnet (wie man am besten in den Fig. 2, 4, 6 und 8 erkennt) und sorgt für elektrischen Kontakt zwischen einem Widerstandsglied 48 und einem benachbarten Abgriff 50. Das Widerstandsglied 48 und der Abgriff 50 werden durch verschiedene bekannte Verfahren auf einer Platte 52 gebildet, die außerdem leitfähige Anschlußelemente 54 trägt, die für die Potentiometerfunktion notwendig sind.

Die Platte 52 ist in dem Gehäuse 10 so untergebracht, daß die Kontaktfeder 46 in Druckkontakt mit dem Abgriff 50 und dem Widerstandsglied 48 ist. Das Gehäuse ist schließlich durch eine nicht dargestellte Abdeckung versiegelt. Jedes Anschlußelement 54 ist leitend an einen Anschlußstift 56 angeschlossen, der aus der Abdeckung herausragt.

Wie bei üblichen Potentiometern des schneckengetriebenen Typs kann der Rotor 30 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn verdreht werden, wenn die Schneckenwelle 16 gedreht wird, aufgrund der Kopplung zwischen dem Schneckengewinde 20 und den Zahnradzähnen 40. Wird der Rotor gedreht, bewegt sich die Kontaktfeder 46 entlang des Widerstandsgliedes 48, während sie gleichzeitig den Kontakt mit dem Abgriff 50 aufrechterhält. Üblicherweise werden mehrere vollständige Umdrehungen der Schneckenwelle 16 für ein vollständiges Überstreichen des Widerstandsgliedes 48 von einem zum anderen Ende durch die Kontaktfeder 46 benötigt.

Wenn die Kontaktfeder 46 eines der Enden des Widerstandsglieds 48 erreicht hat, wird es notwendig, weitere Drehungen des Rotors 30 aufgrund irrtümlicher Drehung der Schneckenwelle 16 zu verhindern. Außerdem darf eine solche weitere Drehung der Schneckenwelle 16 nicht zu irgendeiner Beschädigung des Mechanismus führen, und es muß sichergestellt sein, daß bei Umkehrung der Drehrichtung eine Einkopplung zwischen dem Schneckengewinde 20 und den Zahnradzähnen 40 stattfindet. Hierzu dient der Klinkenmechanismus.

Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 2 bis 9 dargestellt.

In den Fig. 2 und 3 ist der Rotor 30 gezeigt, kurz bevor er den Anschlag gegen den Uhrzeigersinn erreicht (von oben gesehen). Das Rotor-Stoppelement 36 nähert sich die Fläche 26 des Gehäuse-Stoppelements 24, hat sie aber noch nicht ganz erreicht. Das Schneckengewinde 20 ist noch mit einem oder mehreren der Zahnradzähne 40 verkoppelt. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, liegt der Rotor 30 im wesentlichen eben und glatt auf dem Boden des kreisförmigen Hohlraums 12, auf mit einem Spielraum zwischen dem Rotor 30 und der Platte 52.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen den Klinkvorgang bei Erreichen des Anschlags gegen den Uhrzeigersinn durch den Rotor 30. Wenn dies geschieht, zwingt fortgesetzte Drehung der Schneckenwelle 16 entgegen dem Uhrzeigersinn das Rotor-Stoppelement 36 die Fläche 26 des Gehäuse-Stoppelements 24 hinauf. Wie man am besten in Fig. 5 erkennt, zwingt dies den Rotor 30 zum Aufwärtsschwenken gegenüber der der Schneckenwelle 16 abgewandten Seite. Dieser Schwenkvorgang drückt außerdem die Kontaktfeder 46 zusammen, wie ebenso in Fig. 5 dargestellt ist. Fortgesetzte Drehung der Schneckenwelle 16 im Gegenuhrzeigersinn führt dann zu einer kurzzeitigen Entkopplung des Schneckengewindes 20 und des letzten der Zahnradzähne 40 vor der Lücke 42. Die Kraft der Kontaktfeder 46 preßt dabei das Rotor-Stoppelement 36 die Rampe der Fläche 26 hinunter und verursacht eine leichte Drehung im Uhrzeigersinn des Rotors 30, die Schneckengewinde und Zahnrad wieder in Kopplung bringt. Der Rotor ist nun in einer Stellung, die sowohl für eine weitere Klinkenbewegung als auch für sofortige Drehung im Uhrzeigersinn geeignet ist, falls die Drehrichtung umgekehrt wird.

Das Klinken am Anschlag im Uhrzeigersinn könnte leicht in derselben Weise vorgesehen werden. Alles was benötigt würde, wäre eine Rampe auf beiden radialen Flächen 26, 28 des Gehäuse-Stoppelements 24 anstatt nur auf der einen, wie dargestellt.

Wie sich aber herausstellte, ist dann das Klinkengeräusch, jenes "Klick", am Anschlag im Uhrzeigersinn der Rotorbewegung schlechter hörbar als am Anschlag im Gegenuhrzeigersinn.

Diese Erscheinung beruht auf der Tatsache, daß während der Drehung im Gegenuhrzeigersinn das Schneckengewinde 20 dazu neigt, abwärts auf die benachbarte Kante des Rotors 30 zu drücken. Dies führt zu einer gesteigerten Einschwenkaktion und damit zu einer erhöhten Kompression der Kontaktfeder 46. Das kraftvollere Agieren der Kontaktfeder 46 gegen den Rotor 30 beim Entkoppeln des Schneckengewindes 20 von den Zahnradzähnen 40 erzeugt ein lauteres Geräusch, wenn der Rotor 30 die Rampe des Gehäuse-Stoppelements 26 hinuntergezwungen wird und die Zahnradzähne 40 gegen das Schneckengewinde 20 schlagen.

Während der Drehung im Uhrzeigersinn neigt das Schneckengewinde 20 dazu, die benachbarte Kante des Rotors 30 anzuheben. Dieser Anhebevorgang würde die Kompression der Kontaktfeder 46 mindern, wenn der Rotor durch Zusammenwirken des Rotor-Stoppelements 36 und der Rampe geschwenkt wird. Das Ergebnis wäre eine verminderte Kraft der Federreaktion auf den Rotor 30 beim Entkoppeln, so daß der Rotor 30 weniger kraftvoll gegen das Schneckengewinde treffen würde und ein weniger hörbares Geräusch entsteht.

Um ein genügend lautes "Klick" auch beim Anschlag im Uhrzeigersinn zu erzeugen, wird ein Mechanismus verwendet, wie er in den Fig. 6 bis 9 dargestellt ist.

In den Fig. 6 und 7 ist der Rotor 30 kurz vor Erreichen des Anschlags im Uhrzeigersinn gezeigt. Das Rotor-Stoppelement 36 nähert sich der flachen senkrechten Fläche 28 des Gehäuse-Stoppelements 24, hat sie aber noch nicht ganz erreicht. Das Schneckengewinde 20 ist noch immer mit einem oder mehreren Zahnradzähnen 40 gekoppelt. Wie Fig. 7 zeigt, liegt der Rotor 30 im wesentlichen eben, glatt auf dem Boden des kreisförmigen Hohlraums 12 mit einem Spielraum zwischen dem Rotor 30 und der Platte 52.

Die Fig. 8 und 9 zeigen den Klinkvorgang bei Erreichen des Anschlags im Uhrzeigersinn durch den Rotor 30. Eine weitere Bewegung des Rotors 30 wird durch das Anstoßen des Rotor-Stoppelements 36 gegen die senkrechte Seite 28 des Gehäuse-Stoppelements 24 verhindert. Ist der Rotor in dieser Stellung, so sind die verkürzten Zahnradzähne 44 in Kopplung mit dem Schneckengewinde 20. Eine weitere Drehung im Uhrzeigersinn der Schneckenwelle 16 bewirkt ein Anheben der verkürzten Zähne 44 über das Schneckengewinde 20, wodurch der Rotor 30 aufwärts auf der dem Schneckengewinde 20 abgewandten Seite geschwenkt wird, wie in Fig. 9 dargestellt. Dieser Schwenkvorgang drückt die Kontaktfeder 46 zusammen. Fortgesetzte Drehung der Schneckenwelle 16 im Uhrzeigersinn bewegt das Schneckengewinde 20 hinter die verkürzten Zähne 44 und die Kraft der Kontaktfeder 46 läßt den Rotor 30 abwärts in seiner ursprünglichen Stellung einrasten. Die verkürzten Zähne 44 sind nun in einer geeigneten Stellung relativ zu dem Schneckengewinde 20, um entweder den Klinkvorgang bei fortgesetzter Drehung der Schneckenwelle 16 im Uhrzeigersinn zu wiederholen oder sich mit dem Schneckengewinde zu verkoppeln, um bei Umkehrung der Drehrichtung der Schneckenwelle 16 den Rotor gegen den Uhrzeigersinn zu drehen.

Da der Klinkvorgang beim Anschlag des Rotors im Uhrzeigersinn zu einer Art Schnappverhalten des Rotors 30 gegenüber dem Gehäuse führt, entsteht ein ziemlich lautes Klinkengeräusch oder "Klick", selbst bei einer relativ leichten Kompression der Kontaktfeder 46.

Daher ist die bevorzugte Ausführungsform, wie oben beschrieben, ein Klinkenmechanismus, der alle Vorteile in sich vereinigt: Zuverlässigkeit, Einfachheit der Konstruktion und eine kompakte Größe. Außerdem wird ein leicht hörbares Klinkengeräusch bei beiden Anschlägen des Rotors erhalten. All diese Vorteile werden erreicht durch ein Gerät, daß aufgrund seiner Einfachheit leicht herzustellen ist. Mehr noch, die Verbesserung des Klinkenmechanismus wurde nicht auf Kosten der elektrischen Funktion des Potentiometers erreicht, da die Form der Kontaktfeder 46 der elektrischen Funktion angepaßt werden kann, während sie ihre zweite Aufgabe im Klinkenmechanismus wahrnimmt.

Claims (3)

1. Veränderbarer Widerstand mit einem Gehäuse, einem Rotor, der in dem Gehäuse drehbar gelagert ist und eine mit einem Widerstandsglied in Kontakt stehende elektrische Kontaktfeder trägt, mit einem Zahnradsegment am äußeren Rand des Rotors, einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Schneckenwelle, die in das Zahnradsegment eingreift, um den Rotor zwischen zwei Anschlägen zu bewegen, und einer Einrichtung zur Begrenzung der Drehbewegung des Rotors durch Auskuppeln des Zahnradsegments aus der Schneckenwelle jenseits der Anschläge, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein erstes Stoppelement (36) am Rotor (30) und ein zweites Stoppelement (24) am Gehäuse (10) enthält, gegen das das erste Stoppelement (36) stößt, wenn der Rotor (30) sich an einem der Anschläge befindet, daß die Einrichtung den Rotor in eine Richtung schwenkt, in der die Kontaktfeder (46) gegen das Widerstandsglied (48) gedrückt wird, wenn der Rotor (30) sich an den Anschlägen befindet, nämlich dadurch daß eines der Stoppelemente (24) eine angeschrägte Fläche (26) besitzt, auf die bei Erreichen mindestens eines der beiden Anschläge des Rotors (30) das erste Stoppelement (36) aufläuft, und daß das Anstoßen der angeschrägten Fläche (26) am anderen Stoppelement (24) ein Kippen des Rotors gegen die Kraft der Kontaktfeder (46) bewirkt, wobei durch das Entkoppeln des letzten Zahnradrahmens von der Schneckenwelle (16) die Kontaktfeder (46) wieder entspannt wird, so daß der Rotor (30) in eine Lage gebracht wird, in der das Zahnradsegment (40) wieder in die Schneckenwelle (16) einkoppelt.

2. Veränderbarer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stoppelement (24) zwei einander entgegengesetzte radial erstreckte Flächen (26, 28) besitzt, von denen die erste Fläche (26) angeschrägt ist und gegen das erste Stoppelement (36) stößt, wenn der Rotor (30) den einen der Anschläge erreicht und von denen die zweite Fläche (28) im wesentlichen eben und senkrecht zur Rotordrehrichtung ist und gegen das erste Stoppelement (36) stößt, wenn der Rotor (30) den zweiten der Anschläge erreicht.

3. Veränderbarer Widerstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (16) ein ununterbrochenes Schneckengewinde (20) aufweist, und daß das Zahnradsegment einen axial verkürzten Zahnradzahn (44) enthält, der sich nur über einen Teil des Außenrands des Rotors (30) erstreckt und so auf diesem angeordnet ist, daß er nach Erreichen zumindest eines der beiden Anschläge durch den Rotor (30) auskoppelt, nämlich dadurch, daß die Schneckenwelle (16) den Rotor (30) aufwärts schwenkt, so daß der verkürzte Zahnradzahn (44) außer Eingriff mit dem Schneckengewinde (20) kommt.