(19)
(11) EP 0 402 618 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
19.12.1990  Patentblatt  1990/51

(21) Anmeldenummer: 90108617.3

(22) Anmeldetag:  08.05.1990
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5H01C 10/14, H01C 10/32
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR GB IT

(30) Priorität: 12.06.1989 DE 8907174 U

(71) Anmelder: AB Elektronik GmbH
D-59368 Werne (DE)

(72) Erfinder:
  • Apel, Peter
    D-4717 Südkirchen (DE)

(74) Vertreter: Hoffmeister, Helmut, Dr. Dipl.-Phys. 
Patentanwalt, Postbox 38 28
48021 Münster
48021 Münster (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Drehpotentiometer mit Drehkörper und Antriebsvorrichtung


    (57) Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehpotentiometer mit einem Drehkörper (1), der auf seiner Rückseite Schleifkontakte (32) und auf einer Stirnseite (10) zwei Zapfen (3, 4) trägt, deren Achsen parallel zur Drehachse (5) des Drehkörpers (1) liegen und in Bezug auf die Drehachse (5) einander gegenüberliegend angeordnet sind, sowie mit einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Drehachse verdreh­baren Welle (7) befestigten Balken (8), der mit seinen Enden an je einer Außenseite in einem Kontaktbereich eines Zapfens (3, 4) anschlägt und somit von der Welle (7) auf den Drehkörper (1) ein Drehmoment zu übertragen vermag.
    Um die Zapfen nachträglich verstellbar zu machen, werden sie auf der Stirnseite (10) des Drehkörpers (1) von der Peripherie der Stirnseite (10) her frei zugänglich angeordnet.




    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehpotentiometer
    - mit einem Drehkörper, der auf seiner Rückseite Schleif­kontakte und auf einer Stirnseite zwei Zapfen trägt, deren Achsen parallel zur Drehachse des Drehkörpers liegen und in Bezug auf die Drehachse einander gegen­überliegend angeordnet sind,
    - sowie mit einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Drehachse verdrehbaren Welle befestigten Balken, der mit seinen Enden an je einer Außenseite in einem Kontaktbereich eines Zapfens anschlägt und somit von der Welle auf den Drehkörper ein Drehmoment zu übertragen vermag.

    [0002] Ein solches Drehpotentiometer ist beispielsweise aus dem DE-GM 80 10 175 bekannt. Bei dem bekannten Drehpotentio­meter ist der Drehkörper im Inneren eines Gehäuses ange­ordnet. Die Zapfen liegen innerhalb des Gehäuses, und der Balken, der zur Antriebsvorrichtung gehört, greift in das Gehäuse ein. Dabei muß vorausgesetzt werden, daß die Antriebsvorrichtung mit dem Balken gegenüber den Zap­fen ein gewisses Spiel in Achsenrichtung der Drehkörper-­Achse haben muß, da die Antriebsvorrichtung mit Teilen beispielsweise einer Brennkraftmaschine verbunden ist, die gegenüber dem Potentiometer über Schwingungen, Wärme­ausdehnungen und dergleichen immer eine gewisse Bewegung vollziehen, so daß ein solches Spiel unerläßlich ist.

    [0003] Durch das Spiel kommt es zu Abrieben, Lockerungen und Verstellungen, die auf Dauer die genaue Einstellung des Potentiometers beeinflussen und zu Fehleinstellungen führen. Da derartige Drehpotentiometer beispielsweise mit der Drosselklappe von elektronisch überwachten Ver­gasern eingesetzt werden, ist es sehr wesentlich, daß eine Verstellung über die Lebensdauer des Motores prak­tisch ausgeschlossen ist, zumindest aber korrigierbar ist. Darüber hinaus ist erforderlich, daß schon vor der Auslieferung des Drehpotentiometers eine genaue Einstel­lung und Justierung (Eichung) erfolgen kann, wobei die dafür benötige Zeit möglichst klein gehalten werden soll.

    [0004] Diese Aufgaben gemäß Erfindung werden gelöst bei einem Drehpotentiometer der eingangs genannten Art, bei dem die Zapfen auf der Stirnseite des Drehkörpers von der Peripherie der Stirnseite her frei zugänglich angeordnet sind.

    [0005] Das bedeutet, daß der Balken nicht in den Innenraum ei­nes Gehäuses hineinragt, sondern außerhalb eines Gehäu­ses die Zapfen kontaktiert. Entgegen den Erwartungen hat ein Drehpotentiometer mit dieser Anordnung eine sehr hohe Standzeit; Verschmutzungen beeinflussen den Kontakt­bereich zwischen Zapfen und Balken nicht. Überdies bleibt der Kontaktbereich zwischen Zapfen und Antriebs­vorrichtung zugänglich und kann so mit geeigneten Maß­nahmen, von denen in den Unteransprüchen einige als Aus­führungsbeispiele dargestellt sind, nachträglich einge­stellt werden. Darüber hinaus empfiehlt es sich, den Bal­ken und die Zapfen wenigstens in den gegenseitigen Kon­taktbereichen aus verschleißarmem Metall herzustellen oder zumindest mit einem solchen Metall zu belegen. Da­mit wird eine der Ursachen des raschen Verschleißes und der damit verbundenen Verstellung, beruhend auf dem Rei­ben von Kunststoff-Flächen gegeneinander, beseitigt.

    [0006] Eine wesentliche Ausführungsform stellt diejenige dar, bei der der Drehkörper aus einer Welle und einer Dreh­scheibe besteht, die hintereinanderliegend koaxial ver­bunden sind, und bei dem die Welle an ihrem freien Ende in der die Zapfen tragenden Stirnseite endet und die Drehscheibe die Schleifkontakte trägt. Hierbei ist vor­zugsweise die Drehscheibe von dem Gehäuse umgeben, das mit einer Führungsöffnung versehen ist, durch die das freie Ende der Welle des Drehkörpers ragt und in dem es vorzugsweise auch geführt ist.

    [0007] Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß durch die Zugänglichkeit der Verbindung zwischen Zapfen und Balken im eingebauten, zumindest jedoch zusammengebauten Zu­stand es möglich ist, verschiedene Verstellmöglichkeiten anzubringen. So kann dem Balken beispielsweise eine Keil­form gegeben werden. Der Balken kann dann in einem Lang­loch entlang der Drehachse seiner Welle geführt werden, wobei innerhalb der gegebenen Verstellmöglichkeiten ge­wisse Anfangs-Drehwinkel ausgeglichen werden können. Es ist auch möglich, den Balken von wenigstens einem seiner freien Enden her über einen Teil seiner Radial-Länge zu schlitzen, wobei die den Schlitz begrenzenden Zungen aus­einanderzubiegen sind. Auch hierdurch läßt sich eine Ver­stellung erreichen.

    [0008] Andere Verstellmöglichkeiten werden durch entsprechende Konfiguration der Zapfen ermöglicht. Beispielsweise kann wenigstens einer der Zapfen auf der Stirnseite des Dreh­körpers auf einer parallel oder tangential zu einem Dreh­kreis liegenden Linie verstellbar sein. Die Verstellbar­keit läßt sich vorteilhafterweise auch dadurch errei­chen, daß die Zapfen auf einem den Drehkörper oder die Welle umgebenden Ring angeordnet sind, der Drehverstell­bar ist.

    [0009] Weiterhin ist möglich, daß wenigstens einer der Zapfen im Kontaktbereich mit dem Balken Exzentrizitäten auf­weist, so daß beim Drehen des Zapfens um seine Achse der Abstand des Kontaktbereiches von der Achse verstellbar ist. Auch hierdurch kann der Anfangswinkel des Drehpoten­tiometers verstellbar sein.

    [0010] Ähnliches gilt für die Möglichkeit, den Zapfen auf einem Teil seiner Höhe zu schlitzen, wobei der Schlitz in Ab­stand zum Kontaktbereich verläuft. Zusätzlich ist mög­lich, den Schlitz von zwei auseinanderbiegbaren Zungen zu begrenzen. Der Schlitz gibt die Möglichkeit, mit Hil­fe eines Schraubendrehers den Zapfen zu verdrehen oder aber ihn etwas aufzubiegen, so daß die Verstellmöglich­keit erreicht wird.

    [0011] Die vorstehenden Möglichkeiten der Verstellung der Kon­taktbereiche in Bezug auf eine Nullstellung des Poten­tiometers lassen sich vorzugsweise dann erreichen, wenn die Zapfen auf der Stirnseite des Drehkörpers von der Peripherie der Stirnseite her frei zugänglich angeordnet sind. Es sei aber nicht ausgeschlossen, daß das Gehäuse auch teilweise die Stirnseite umschließt, aber noch eine ausreichende Zugangsmöglichkeit läßt, um wenigstens im ausgebauten Zustand die Zapfen und/oder den Balken in vorgenannter Weise zu verstellen.

    [0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzel­nen:

    Figur 1 ein Drehpotentiometer gemäß Erfindung, teilweise im Schnitt;

    Figur 2 eine Draufsicht auf einen Drehkörper mit Zapfen eines Drehpotentiometers gemäß Figur 1;

    Figuren 3 und 3a Draufsichten ähnlich Figur 2, jedoch auf gänderte Ausführungsformen;

    Figur 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Drehpotentiometers;

    Figur 5 eine Draufsicht auf den mit Zapfen bestückten Drehkörper eines Drehpotentiometers gemäß Figur 4;

    Figuren 6 bis 8 Draufsichten auf einen Drehkörper eines Drehpotentiometers in weiteren Ausführungsfor­men.



    [0013] In der Figur 1 ist ein Drehpotentiometer dargestellt, bei dem in einem Gehäuse 11 eine Drehscheibe 31 angeord­net ist, die an ihrer Rückseite 2 einen Schleifkontakt 32 trägt. Die Drehscheibe 31 ist einstückig mit einer Welle 33 verbunden, so daß die beiden Teile 32 und 33 hintereinander liegen, koaxial verbunden sind und einen Drehkörper 1 bilden. Das freie Ende 34 der Welle 33 ragt aus dem Gehäuse 11 heraus und endet in einer planen Stirnseite 10. Die Welle 33 ist dabei geführt in einer Führungsöffnung 35 des Gehäuses 11, das die Drehscheibe 31 völlig umgibt.

    [0014] Auf der Stirnseite 10 sind zwei Zapfen 3, 4 implantiert, so daß ihre Achsen parallel zum Drehkörper 1 liegen. Die Zapfen können aus Metall hergestellt sein, während der Drehkörper 10 beispielsweise aus einem nicht-leitendem Material, wie Kunststoff oder Keramik, gefertigt ist. Zur Verminderung des Verschleißes können Zapfen und Bal­ken in den Kontaktbereichen mit einem verschleißarmen Metall, beispielsweise poliertem Edelstahl, belegt sein. Die beiden Zapfen 3, 4 liegen in einem Winkel von 180° versetzt um einen um die Drehachse 5 laufenden Dreh­kreis, mit anderen Worten, sie liegen sich in Bezug auf die Drehachse 5 einander gegenüber. In den von der Höhe der Zapfen begrenzten Arbeitsbereich ragt eine Antriebs­vorrichtung 6, die aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Drehachse verdrehbaren Welle 7 und einem daran befestigten Balken 8 besteht. Der Balken 8 schlägt mit seinen Enden an je eine Außenseite in einem Kontakt­bereich 9 an die Außenseite je eines Zapfens 3, 4 an. Wie ersichtlich kann in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Figur 2 ein Drehmoment von der Welle 7 auf den Drehkör­per 1 übertragen werden.

    [0015] Wie Figur 2 ausweist, sind die Zapfen 3, 4 nicht exakt rund, sondern weisen im Kontaktbereich 9 mit dem Balken 8 Exzentrizitäten 14 auf. Gleichzeitig sind die Zapfen 3, 4 um ihre Achse verdrehbar, so daß beim Drehen der Zapfen 3, 4 um ihre Achse der Abstand des Kontaktberei­ches 9 von der Achse des Zapfens 15 verstellbar ist. Diese Verstellung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Zapfen außerhalb des Kontaktbereiches etwas aufgerauht sind, einen Durchstich zum Ansetzen eines Werkzeuges aufweisen oder ähnliche Eigenschaften aufweisen. Durch diese Verstellmöglichkeit ist auch ge­währleistet, daß Verstellungen der Drehachse 5 des Dreh­körpers gegenüber der Welle 7 nach dem Einbau ausgegli­chen werden können.

    [0016] Hervorzuheben ist, daß das Gehäuse 11 nicht den Bereich der Zapfen 3, 4 überragt, sondern die Stirnseite 10 der Welle 33 von der Peripherie her völlig frei zugänglich läßt. Damit ist das notwendige Spiel zwischen Balken 8 und Zapfenhöhe unbeeinflußt gegeben und kann sogar von außen ohne weiteres kontrolliert werden.

    [0017] Figur 3 zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich runde Zapfen 3‴ und 4‴ auf einem den Dreh­körper oder die Welle 33 umgebenden Ring 36 befinden, der gegen eine Reibungskraft drehverstellbar ist, so daß mit ihm die Positionen der Zapfen 3‴ und 4‴ gegen­über der Balkenposition verstellbar ist.

    [0018] Figur 3a zeigt eine Ausführungsform, bei der der Balken 8 mit zwei Zapfen 3‴ und 4‴ zusammenwirkt, die in die Stirnseite 10 so implantiert sind, daß sie auf einer parallel oder tangential zu einem Drehkreis liegenden Linie 25 verstellbar sind. Diese kann beispielsweise da­durch geschehen, daß ein Schlitz 25′ in die Stirnseite eingefräst ist, der den Fuß des Zapfens 3 ‴ bzw. 4‴ aufnimmt, wobei der Fuß formschlüssig gehalten ist. Es ist auch möglich, mehrere eng benachbarte Bohrungen auf der Linie 25 nebeneinander vorzusehen, die jeweils mit einem Gewinde versehen sind, so daß der Zapfen 3‴ bzw. 4‴ von einer Gewindebohrung in die andere versetzt wer­den kann. Der Verstellbereich reicht jeweils nur über­ein kurzes Stück, beispielsweise über den Durchmesser des jeweilig betroffenen Zapfens.

    [0019] In der Figur 4 ist ein Drehpotentiometer dargestellt, bei dem in einem Gehäuse 11 ein Drehkörper 1 drehbar um eine Drehachse 5 angeordnet ist, die mit einem Achsstum­mel 5′ nach unten durch das Gehäuse 11 ragt. Es handelt sich um einen im wesentlichen scheibenförmigen Drehkör­per 1, der auf seiner Rückseite 2 Schleifkontakte auf­weist, die im vorliegenden Falle nicht detailliert darge­stellt sind. Beim Drehen des Drehkörpers 1 über eine Wi­derstandsschicht wird der Widerstand, wie bei dem Poten­tiometer-Prinzip üblich, verändert. Auf der der Rücksei­te 2 gegenüberliegenden Stirnseite 10 des Drehkörpers sind zwei Zapfen 3, 4 fest implantiert oder einstückig mit dem Drehkörper hergestellt. Die Zapfen können aus Metall hergestellt sein, während der Drehkörper 10 bei­spielsweise aus einem nicht-leitendem Material, wie Kunststoff oder Keramik, gefertigt ist. Zur Verminderung des Verschleißes können Zapfen und Balken ind en Kontakt­bereichen mit einem verschleißarmen Metall, beispiels­ weise polierten Edelstahl, belegt sein. Die beiden Zap­fen 3, 4 liegen in einem Winkel von 180° versetzt um ei­nen um die Drehachse 5 laufenden Drehkreis, mit anderen Worten, sie liegen sich in Bezug auf die Drehachse 5 ein­ander gegenüber. In den von der Höhe der Zapfen begrenz­ten Arbeitsbereich ragt eine Antriebsvorrichtung 6, die aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Drehachse verdrehbaren Welle 7 und einem daran befestigten Balken 8 besteht. Der Balken 8 schlägt mit seinen Enden an je eine Außenseite in einem Kontaktbereich 9 an die Außen­seite je eines Zapfens 3, 4 an. Wie ersichtlich kann in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Figur 2 ein Drehmoment von der Welle 7 auf den Drehkörper 1 übertragen werden.

    [0020] Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der Zapfen 3˝, 4˝, vorgesehen sind, die auch Exzentrizitäten 14′ auf­weisen, und zwar gegenüberliegend, und zusätzlich einen Schlitz 16 tragen, der über einen Teil der Höhe der Zap­fen 3˝ bzw. 4˝ reicht. Bei dieser Ausführungsform ist auch möglich, daß die Exzentrizitäten nicht durch zusätz­liche Materialverdickungen erzielt werden, sondern da­durch, daß zwei auseinanderbiegbare Zungen 17, 18 den Schlitz 16 begrenzen und mit einem keilförmigen Werkzeug auseinandergebogen werden. Auch hierdurch läßt sich der Einsatzwinkel der Potentiometereinstellung verstellen.

    [0021] Eine andere Ausführungsform ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Hierbei ist ein Balken 8′ vorgesehen, der gegenüber der Welle 7 in der Längsrichtung des Balkens verstellbar ist, wie durch die Pfeile (durchgezogen, ge­strichelt) angedeutet ist. Mit Hilfe einer Langlochfüh­rung 15 und beispielsweise einer Klemmeinrichtung läßt sich der Balken 8′ gegenüber der Welle 7 je nach Erfor­dernissen verstellen. Um mit der Verstellung auch eine Veränderung des Ansatz-Drehwinkels (Nullwinkel) zu erreichen, hat der Balken 8′ eine Keilform, so daß sich veränderte Anstellwinkel ergeben.

    [0022] Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein Balken 8˝ vorgesehen ist, der von seinen beiden freien Enden her einen Schlitz 20, 21 aufweist, wobei die die Schlitze begrenzenden Zungen 22, 23 ebenfalls auseinan­derbiegbar sind, so daß sich der Ansatzwinkel gegenüber den Zapfen 3′, 4′ ändern läßt.

    [0023] Zusätzlich zu den dargestellten Maßnahmen ist es noch möglich, Rückholfedern oder dergleichen einzubauen, wie dies an sich für Drehpotentiometer bekannt ist. Es sei auch nicht ausgeschlossen, daß über die beiden vorbe­schriebenen Zapfen hinaus weitere Zapfen angebracht wer­den, so daß eine Verstellung in beiden Richtungen mög­lich ist, wobei ebenfalls das erfindungsgemäße Prinzip anzuwenden ist.


    Ansprüche

    1. Drehpotentiometer
    - mit einem Drehkörper, der auf seiner Rückseite Schleifkontakte und auf einer Stirnseite zwei Zapfen trägt, deren Achsen parallel zur Drehachse des Drehkörpers liegen und in Bezug auf die Drehachse einander gegenüberliegend angeordnet sind,
    - sowie mit einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem an einer konzentrisch zur Drehkörper-Dreh­achse verdrehbaren Welle befestigten Balken, der mit seinen Enden an je einer Außenseite in einem Kontaktbereich eines Zapfens anschlägt und somit von der Welle auf den Drehkörper ein Drehmoment zu übertragen vermag,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (3, 3′, 3˝, 3‴; 4, 4′, 4˝, 4‴) auf der Stirnseite (10) des Drehkörpers (1) von der Peripherie der Stirnseite (10) her frei zugänglich angeordnet sind.
     
    2. Drehpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Drehkörper (1) aus einer Welle (33) und einer Drehscheibe (31) besteht, die hinter­einanderliegend koaxial verbunden sind und bei dem die Welle (33) an ihrem freien Ende (34) in der die Zapfen (3, 4) tragenden Stirnseite (10) endet und die Drehscheibe (31) den Schleifkontakt (32) trägt.
     
    3. Drehpotentiometer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Drehscheibe (31) von einem Gehäuse (11) umgeben ist, das mit einer Führungsöffnung (35) versehen ist, durch die das freie Ende (34) der Wel­le (33) des Drehkörpers (1) ragt und in der es vor­zugsweise geführt ist.
     
    4. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß Zapfen (3, 3′, 3˝, 3‴; 4, 4′, 4˝, 4‴) und/oder Balken (8, 8′, 8˝) wenigstens in den gegenseitigen Kontaktbereichen (9) aus ver­schleißarmem Metall bestehen bzw.mit einem solchen Metall belegt sind.
     
    5. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Balken (8′) eine Keilform hat und gegenüber der Welle (7) verstellbar ist.
     
    6. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Balken (8˝) von wenigstens ei­nem seiner freien Enden her über einen Teil seiner Radial-Länge geschlitzt ist, wobei die den Schlitz (20; 21) begrenzenden Zungen (22, 23) auseinander zu biegen sind.
     
    7. Drehpotentiometer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß wenigstens einer der Zapfen (3‴, 4‴) auf der Stirnseite (10) des Drehkörpers ( ₁ ) auf einer parallel oder tangential zu einem Dreh­kreis liegenden Linie (25) verstellbar ist.
     
    8. Drehpotentiometer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Zapfen (3‴, 4‴) auf einen den Drehkörper oder die Welle (33) umgebenden Ring (36) angeordnet sind, der drehverstellbar ist.
     
    9. Drehpotentiometer nach wenigstens einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­stens einer der Zapfen (3, 4) im Kontaktbereich (9) mit dem Balken Exzentrizitäten (14) aufweist, so daß beim Drehen des Zapfens (3, 4) um seine Achse der Ab­stand des Kontaktbereiches (9) von der Achse (15) verstellbar ist.
     
    10. Drehpotentiometer nach wenigstens einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­stens einer der Zapfen (3˝, 4˝) auf einem Teil sei­ner Höhe geschlitzt ist, wobei der Schlitz (16) in Abstand zum Kontaktbereich (9) verläuft.
     
    11. Drehpotentiometer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Schlitz (16) von zwei auseinander­biegbaren Zungen (17, 18) begrenzt ist.
     




    Zeichnung