EP0878807A1 - Elektrischer Drehwiderstand - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an electrical rotary resistor according to the preamble of the claim 1.
- Such a resistor is the subject of DE 36 31 056 A1 and there has a circumferential resistance track in the base body, which from one to the Axis of rotation acting in the radial direction tapping member is contacted.
- a coaxial screw which with the base body is screwed and presses on a rotating body.
- This screw fulfills several Functions. It holds the rotating body on the base body, it provides a necessary one Pressing force for the desired frictional torque between the rotating body and the base body safe and serves to mechanically hold the rotary resistor.
- a tandem potentiometer is known from DE 89 12 785 U1, in which a Grinder carrier coupled to a drive shaft by means of a reduction gear is, so that one of the grinder supports at a smaller angle than the angle of the Drive shaft is adjusted. This measure allows a more sensitive Reach adjustment of the potentiometer.
- the reduction gear is to be formed by a planetary gear, wherein the mentioned grinder carrier is connected to a planet gear which between Gear teeth of the drive shaft and a stationary concentric gear is arranged.
- the object of the invention is to create a generic one Rotary resistance to be designed so that a reduced design effort sensitive adjustment and a constant from copy to copy Adjustment friction torque can be achieved.
- Fig. 1 shows a cross section of an electrical rotary resistor 1 with one in one Housing 2 mounted actuating button 3, the actuating angle 4 greater than one Resistance tap angle 5 is, as explained in more detail below with reference to FIG. 3 becomes.
- the actuating button 3 is supported on at least three balls 6, one of which Cage washer 7 run in a housing groove 8, the radial wall 9 and one Axial wall 10 is formed, against which the balls 6 under the contact force of a Outer tapered surface 11 of the button 3 are loaded.
- Fig. 2 shows one alternative embodiment, in which an inner cone tread 12 is provided.
- the radial and axial wall running surfaces have contact and resistance tracks 13, 14, which are short-circuited by the balls 6.
- the balls 6 consist of a very good conductive material and can be coated with a precious metal. It is therefore not necessary previously used contact bridges, grinders, etc., so that an extraordinary There is a discount.
- the actuating button 3 has a stop projection 15, the The actuation adjustment angle 4 is limited by housing stops 16, as shown in FIG. 3 can be seen. This stop approach 15 contacts with during the actuation adjustment at least one of two stop lugs 17 of the cage disc 7, their arrangement takes place at an angle which is approximately half the actuation adjustment angle 4 or Resistance tap angle 5 corresponds.
- the invention is based on the knowledge that a ball or roller on which an object rolls, rolls at half the speed of the object or only half its way travels.
- micro slip In the present rotary resistor 1, this micro slip is increased by the circular orbits of the ball support points 18, 19, 20 of different sizes, which are shown in FIG are shown by sliding the balls 6 on the contact and resistance tracks 13, 14 are balanced.
- the contact force of the outer and inner cone contact surfaces 11 and 12 is determined by a or several springs 21 clamped between the housing 2 and the actuating button 3 are produced.
- a disc spring 22 which is in the installed state under Tension on a collar 23 of the actuating button 3 and on a stop collar 24 of the housing 2 supports.
- FIGS. 1 and 2 differ in the design with external or Inner cone treads 11 and 12 respectively.
- FIG. 1 shows the design with an outer cone tread 11 in which the radial wall 9 of the housing 2 points inwards, and Fig. 2 with Inner cone contact surface 12, in which the radial wall 9 points outwards.
- the film 27 in the embodiment according to FIGS. 1 and 3 to the inside directed housing wall is created and secured against rotation by a rib 30.
- the Foil 27 has in the region of contact segments 31 which form the contact path 13 and are electrically connected via the mentioned connecting lugs 26, in the region of the rib 30 the conductive end sections 28 and in the middle section a resistance track 14 forming resistance layer 32, so that a contact from the respective Contact segment 31 to the conductive layer 28 and a contact to Resistance layer 32 takes place over the balls 6 in between, the Voltage tap between resistance layer 32 and contact segment 31 a position-dependent voltage level.
- the formation of the film 27 in FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, but there are measures for attachment and To secure against rotation.
- the actuating button 3 can have a latching, which by a Latching teeth 33 of the housing 2 or actuating button 3 is effected, in which the Spring arms 25 of the spring 21 clamped between the housing 2 and the actuating button 3 intervene to achieve an adjustment lock.
- the ledges 26 led out of the housing 2 enable the electrical Connection of the connected to the two layers of the end portions 28 of the film 27 Contact segments 31 to the plus and minus pole of a voltage source.
- the position-dependent voltage between plus or Minus connection can be tapped.
- Fig. 4 shows a further embodiment in which contact is made on both sides by on both sides of the contact segments 13 existing balls 6 and contact tracks 14 and Inner cone treads 12, the one inner cone tread 12 on one on the Actuation button 3 attached end ring 34.
- This version enables a higher voltage or current load by doubling the contact.
- the invention is not limited to the embodiments shown, several can Balls and multiple resistance tracks are provided without the area of Invention is left.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract
Bekannte Drehwiderstände mit feinfühliger Verstellung des Betätigungsknopfes benötigen ein Untersetzungsgetriebe und weisen ein von Exemplar zu Exemplar abweichendes Stellmoment auf. Hiergegen weist der neue Drehwiderstand die Merkmale auf, daß der Betätigungsknopf (3) auf wenigstens drei Kugeln (6) gelagert ist, die von einer Käfigscheibe (7) und in einer Gehäuserille (8) rollen, die von einer Radialwand (9) und einer Axialwand (10) gebildet ist, gegen die die Kugeln (6) unter der Auflagekraft einer Außen- bzw. Innenkegellauffläche (11 bzw. 12) des Betätigungsknopfes (3) belastet sind, daß die Radial- und Axialwandlaufflächen jeweils Kontakt- und Widerstandsbahnen (13, 14) aufweisen, die von den Kugeln (6) kurzgeschlossen sind, und daß der Betätigungsknopf (3) einen Anschlagansatz (15) aufweist, dessen Betätigungsverstellwinkel (4) durch zwei Gehäuseanschläge (16) begrenzt ist und der während der Betätigungsverstellung mit wenigstens einem von zwei Anschlagansätzen (17) der Käfigscheibe (7) kontaktiert, deren Anordnung unter einem Winkel erfolgt, der in etwa dem halben Betätigungsverstellwinkel (4) bzw. dem Widerstandsabgriffwinkel (5) entspricht. Hierdurch ist eine Verbilligung und Funktionsverbesserung erreicht worden. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehwiderstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Ein derartiger Widerstand ist beispielsweise Gegenstand der DE 36 31 056 A1 und
weist dort eine im Grundkörper umlaufende Widerstandsbahn auf, die von einem zur
Drehachse in radialer Richtung wirkenden Abgriffsglied kontaktiert wird.
Bei diesem Drehwiderstand soll das beim Drehen auftretende Reibmoment dadurch
justierbar sein, daß eine koaxiale Schraube vorgesehen ist, die mit dem Grundkörper
verschraubt ist und auf einen Drehkörper drückt. Diese Schraube erfüllt mehrere
Funktionen. Sie hält den Drehkörper am Grundkörper, sie stellt eine notwendige
Andrückkraft für das gewünschte Reibmoment zwischen Drehkörper und Grundkörper
sicher und dient zur mechanischen Halterung des Drehwiderstandes.
Aus dem DE 89 12 785 U1 ist ein Tandem-Potentiometer bekannt, bei dem ein
Schleiferträger mittels eines Untersetzungsgetriebes mit einer Antriebswelle gekoppelt
ist, so daß einer der Schleiferträger um einen kleineren Winkel als der Winkel der
Antriebswelle verstellt wird. Durch diese Maßnahme läßt sich eine feinfühligere
Verstellung des Potentiometers erreichen.
Das Untersetzungsgetriebe soll von einem Planetenradgetriebe gebildet werden, wobei
der erwähnte Schleiferträger mit einem Planetenrad verbunden ist, das zwischen
Verzahnungen der Antriebswelle und eines ortsfesten konzentrischen Zahnrades
angeordnet ist.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen
Drehwiderstand so auszubilden, daß bei verringertem konstruktiven Aufwand eine
feinfühlige Verstellung und ein von Exemplar zur Exemplar gleichbleibendes
Verstellreibmoment erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden
nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Querschnitte von zwei Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Drehwiderstandes;
einen Schnitt durch den Drehwiderstand nach Fig. 1,
ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines elektrischen Drehwiderstandes 1 mit einem in einem
Gehäuse 2 gelagerten Betätigungsknopf 3, dessen Betätigungsverstellwinkel 4 größer als ein
Widerstandsabgriffwinkel 5 ist, wie nachfolgend anhand der Fig. 3 noch näher erläutert
wird. Der Betätigungsknopf 3 ist auf wenigstens drei Kugeln 6 gelagert, die von einer
Käfigscheibe 7 geführt in einer Gehäuserille 8 rollen, die von einer Radialwand 9 und einer
Axialwand 10 gebildet ist, gegen die die Kugeln 6 unter der Auflagekraft einer
Außenkegellauffläche 11 des Betätigungsknopfes 3 belastet sind. Fig. 2 zeigt eine
alternative Ausführung, bei der eine Innenkegellauffläche 12 vorgesehen ist. Diese beiden
Ausführungen der Lagerung ermöglichen eine reibungsarme Verstellung des
Betätigungsknopfes 3.
Die Radial- und Axialwandlaufflächen weisen Kontakt- und Widerstandsbahnen 13, 14 auf,
die von den Kugeln 6 kurzgeschlossen sind. Die Kugeln 6 bestehen aus einem sehr gut
leitenden Werkstoff und können mit einem Edelmetall beschichtet sein. Es entfallen somit
bisher verwendete Kontaktbrücken, Schleifer usw., so daß eine außerordentliche
Verbilligung vorliegt. Der Betätigungsknopf 3 weist einen Anschlagansatz 15 auf, dessen
Betätigungsverstellwinkel 4 durch Gehäuseanschläge 16 begrenzt ist, wie aus Fig. 3
ersichtlich ist. Dieser Anschlagansatz 15 kontaktiert während der Betätigungsverstellung mit
wenigstens einem von zwei Anschlagansätzen 17 der Käfigscheibe 7, deren Anordnung
unter einem Winkel erfolgt, der etwa dem halben Betätigungsverstellwinkel 4 bzw. dem
Widerstandsabgriffwinkel 5 entspricht. Diese Abweichung des Winkels vom theoretisch im
Verhältnis 100 % zu 50 % erreichbaren Winkel kann versuchsmäßig oder rechnerisch
bestimmt werden. Es hat sich gezeigt, daß die unterschiedlich großen Kreisbahnen des
Angriffspunktes der Außenkegellauffläche 11 an den Kugeln 6 und des Mittelpunktes der
Kugeln 6 bzw. Kreisbahnen des Angriffspunktes der Innenkegellauffläche 12 an den Kugeln
6 und des Mittelpunktes der Kugeln 6 das Verhältnis vergrößern (ca. 100 % zu 55 %) bzw.
verkleinern (ca. 100 % zu 38 %).
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß eine Kugel oder Rolle, auf der ein Gegenstand
abrollt, mit der halben Geschwindigkeit des Gegenstandes rollt bzw. nur dessen halben Weg
zurücklegt. Hierdurch wird bei der beschriebenen Ausführung des Drehwiderstandes 1 eine
Untersetzung der Betätigungsverstellung des Betätigungsknopfes 3 auf die Verstellung der
Kugeln 6 bzw. auf die Verstellung des die Kugeln führenden Käfigs 7 erreicht, ohne daß z.B.
Zahnradgetriebe benötigt werden.
Es ist bekannt, daß bei Wälzlagern eine aus Rollen und Gleiten zusammengesetzte
Bewegungsart der Wälzkörper auftritt, wobei das Gleiten als Mikroschlupf bezeichnet wird.
Bei dem vorliegenden Drehwiderstand 1 wird dieser Mikroschlupf verstärkt durch die
unterschiedlich großen Kreisbahnen der Kugelabstützpunkte 18, 19, 20, die in Fig. 1
dargestellt sind, die durch Gleiten der Kugeln 6 auf den Kontakt- und Widerstandsbahnen
13, 14 ausgeglichen werden.
Hierdurch erfolgt eine Selbstreinigung der Kontakt- und Widerstandsbahnen 13 und 14, die
erst den Einsatz der Kugeln 6 als kurzschließendes Übertragungselement ermöglicht.
Dieser Mikroschlupf bewirkt jedoch auch, daß das theoretisch vorliegende
Untersetzungsverhältnis u. U. nicht eingehalten wird. Hierfür dienen jedoch die
Anschlagansätze 17 an der Käfigscheibe 7. Durch diese erfolgt immer eine Mitnahme der
Käfigscheibe 7 und damit der Kugeln 6 durch den Anschlagansatz 15 des
Betätigungsknopfes 3 bis zu den Gehäuseanschlägen 16, d. h. es liegt jeweils eine
Neujustierung vor.
Die Auflagekraft der Außen- bzw. Innenkegellauffläche 11 bzw. 12 wird durch eine oder
mehrere zwischen Gehäuse 2 und Betätigungsknopf 3 eingespannte Federn 21 erzeugt. In
Fig. 1 ist hierfür eine Scheibenfeder 22 vorgesehen, die sich in eingebautem Zustand unter
Spannung auf einem Bund 23 des Betätigungsknopfes 3 und auf einem Anschlagbund 24
des Gehäuses 2 abstützt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Feder 21 mit Federarmen 25.
Die Ausführungen der Fig. 1 und 2 unterscheiden sich durch die Ausbildung mit Außen- bzw.
Innenkegellaufflächen 11 bzw. 12. Fig 1 zeigt die Ausbildung mit Außenkegellauffläche 11,
bei der die Radialwand 9 des Gehäuses 2 nach innen zeigt, und Fig. 2 mit
Innenkegellaufläche 12, bei der die Radialwand 9 nach außen zeigt.
Es ist vorgesehen, daß die Kontaktbahnen 13 über Anschlußfahnen 26 aus dem Gehäuse 2
herausgeführt sind und die Widerstandsbahn 14 aus einer in das Gehäuse 2 eingelegten
Folie 27 besteht, deren Endabschnitte 28 mit einer leitenden Schicht versehen sind, wie aus
Fig. 3 ersichtlich ist, die einen Schnitt der Fig. 1 durch den Betätigungsknopf 3 und das
Gehäuse 2 zeigt, in dem die Kugeln 6 innerhalb von Führungsausnehmungen 29 der
Käfigscheibe 7 dargestellt sind und der durch die Gehäuseanschläge 16 begrenzte
Betätigungsverstellwinkel 4 des Betätigungsknopfes 3 sowie der Widerstandsabgriffwinkel
5, der in etwa dem halben Betätigungswinkel 4 entspricht, unter dem die Anschlagansätze
17 der Käfigsscheibe 7 angeordnet sind.
Es versteht sich von selbst, daß bei der Betätigungsverstellung der Anschlagansatz 15 vom
Gehäuseanschlag 16 in Richtung des Anschlagansatzes 17 der Käfigscheibe 7 und des
anderen Gehäuseanschlags 16 wegwandert, wobei die dabei mit etwa der halben
Geschwigkeit mitbewegte Käfigscheibe 7 bzw. der entsprechende Anschlagansatz 17 durch
den Anschlagansatz 15 des Betätigungsknopfes 3 erst bei dessen Annäherung oder
Anschlag an den Gehäuseanschlag 16 eingeholt wird.
Es ist ersichtlich, daß die Folie 27 in der Ausführung nach Fig. 1 und 3 an die nach innen
gerichtete Gehäusewandung angelegt und durch eine Rippe 30 verdrehgesichert ist. Die
Folie 27 weist im Bereich von Kontaktsegmenten 31, die die Kontaktbahn 13 bilden und
über die erwähnten Anschlußfahnen 26 elektrisch angeschlossen sind, im Bereich der Rippe
30 die leitenden Endabschnitte 28 und im Mittelabschnitt eine die Widerstandsbahn 14
bildende Widerstandsschicht 32 auf, so daß eine Kontaktierung vom jeweiligen
Kontaktsegment 31 zu der leitenden Schicht 28 und eine Kontaktierung zur
Widerstandsschicht 32 über die dazwischen liegenden Kugeln 6 erfolgt, wobei der
Spannungsabgriff zwischen Widerstandsschicht 32 und Kontaktsegment 31 eine
stellungsabhängige Spannungshöhe aufweist. Die Ausbildung der Folie 27 in Fig. 2
entspricht der nach Fig. 1, es sind jedoch Maßnahmen zur Befestigung und
Verdrehsicherung zu treffen.
Vorteilhafterweise kann der Betätigungsknopf 3 eine Verrasterung aufweisen, die durch eine
Rastverzahnung 33 des Gehäuses 2 bzw. Betätigungsknopfes 3 bewirkt wird, in die die
Federarme 25 der zwischen Gehäuse 2 und Betätigungsknopf 3 eingespannten Feder 21
eingreifen, um eine Verstellsicherung zu erreichen.
Die aus dem Gehäuse 2 herausgeführten Anschlußfahnen 26 ermöglichen den elektrischen
Anschluß der mit den beiden Schichten der Endabschnitte 28 der Folie 27 verbundenen
Kontaktsegmente 31 an den Plus- und Minuspol einer Spannungsquelle. Über die
Anschlußfahne 26 des mit der Widerstandsschicht 32 der Folie 27 verbundenen
Kontaktsegments 31 kann die stellungsabhängige Spannung zwischen Plus- oder
Minusanschluß abgegriffen werden.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung, bei der eine beidseitige Kontaktierung erfolgt durch
beiderseits der Kontaktsegmente 13 bestehende Kugeln 6 und Kontaktbahnen 14 und
Innenkegellaufflächen 12, wobei die eine Innenkegellauffläche 12 auf einem auf den
Betätigungsknopf 3 aufgesetzten Abschlußring 34 besteht. Diese Ausführung ermöglicht
eine höhere Spannungs- bzw. Strombelastung durch Verdopplung der Kontaktierung.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungen, es können mehrere
Kugeln und mehrere Widerstandsbahnen vorgesehen werden, ohne daß der Bereich der
Erfindung verlassen wird.
Claims (5)
- Elektrischer Drehwiderstand mit einem in einem Gehäuse gelagerten Betätigungsknopf, dessen Betätigungsverstellwinkel größer als ein Widerstandsabgriffwinkel ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsknopf (3) auf wenigstens drei Kugeln (6) gelagert ist, die von einer Käfigscheibe (7) geführt in einer Gehäuserille (8) rollen, die von einer Radialwand (9) und einer Axialwand (10) gebildet ist, gegen die die Kugeln (6) unter der Auflagekraft einer Außen- bzw. Innenkegellauffläche (11 bzw. 12) des Betätigungsknopfes (3) belastet sind, daß die Radial- und Axialwandlaufflächen jeweils Kontakt- und Widerstandsbahnen (13, 14) aufweisen, die von den Kugeln (6) kurzgeschlossen sind, und daß der Betätigungsknopf (3) einen Anschlagansatz (15) aufweist, dessen Betätigungsverstellwinkel (4) durch zwei Gehäuseanschläge (16) begrenzt ist und der während der Betätigungsverstellung mit wenigstens einem von zwei Anschlagansätzen (17) der Käfigscheibe (7) kontaktiert, deren Anordnung unter einem Winkel erfolgt, der in etwa dem halben Betätigungsverstellwinkel (4) bzw. dem Widerstandsabgriffwinkel (5) entspricht.
- Elektrischer Drehwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagekraft der Außen- bzw. Innenkegellauffläche (11 bzw. 12) durch eine oder mehrere zwischen Gehäuse (2) und Betätigungsknopf (3) eingespannte Federn (21) bewirkt ist.
- Elektrischer Drehwiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnen (13) bzw. Kontaktsegmente (31) über Anschlußfahnen (26) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind.
- Elektrischer Drehwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn (14) auf einer in das Gehäuse (2) eingelegten Folie (27) besteht, deren Endabschnitte (28) mit einer leitenden Schicht versehen sind.
- Elektrischer Drehwiderstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsknopf (3) eine Verrasterung aufweist, die durch eine Rastverzahnung (33) des Gehäuses (2) bzw. Betätigungsknopfes (3) bewirkt wird, in die Federarme (25) der zwischen Gehäuse (2) und Betätigungsknopf (3) eingespannten Feder (21) eingreifen.
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