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Einrichtung zur Befestigung ei-
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nes Drehknopfes auf einer Welle Die Erfindung geht von einer Einrichtung
zur Befestigung eines Drehknopfes auf einer Welle nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 aus.
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In der Elektrotechnik besteht sehr oft die Aufgabe, einen Drehknopf
auf einer Welle eines Einstellelementes, wie z.B.
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Potentiometers, Schalters usw., befestigen zu müssen. Zur Vermeidung
einer Relativbewegung zwischen Drehknopf und Welle ist diese häufig am Ende abgeflacht.
Man zieht auch Hilfsmittel, wie z.B. Madenschrauben oder Federn jeglicher Art zur
Halterung heran. Diese zusätzlichen Teile sind aus Kostengründen jedoch unerwünscht.
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Es ist bereits eine Befestigung eines Drehknopfes auf einer Welle
bekannt, bei der keine zusätzlichen Hilfsmittel verwendet werden müssen. Der Drehknopf
ist im Reibungssitz auf der Welle befestigt. Hierzu besitzt der Drehknopf einen
inneren Hohlraum, in dem sich an den Drehknopf angeformte Federorgane in der Form
von zwei Wänden befinden. Eine der Wände ist gerade, so daß sie nach der Montage
an der Abflachung der Welle anliegt. Ferner ist noch eine bogenförmige Wand vorhanden.
Beide Wände sind über Stege mit der Innenwand des Drehknopfes verbunden, wobei die
gerade Wand gegen ein radiales Nachgeben relativ starr ist, während die bogenförmige
Wand die Welle elastisch umschließt, so
daß schlienlich eine starke
Flächenpressung und demzufolge Haftreibung gegeben ist. Durch die Wahl des Kunststoffes
und der Toleranzen kann die Abzugs- bzw. Aufsteckkraft beeinflußt werden.
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Bei dieser Art von Befestigung eines Drehknopfes auf einer Welle kann
ein verhältnismäßig großes Drehmoment übertragen werden. Nun sind jedoch viele Bauelemente
im Drehwinkel durch einen Anschlag begrenzt. Bestünde eine starre Verbindung zwischen
Drehknopf und Welle, so wäre die Möglichkeit gegeben, durch gewaltsames Drehen über
den zulässigen Drehwinkel bzw. Anschlag hinaus das Bauelement zu beschädigen. Man
hat deshalb bald versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß man zwischen
Drehknopf und Welle eine Art Rutschkupplung eingebaut hat. Es ist bereits ein einstellbarer
Drehwiderstand bekannt, bei dem zwischen Bedienungsknopf und Welle eine im wesentlichen
G-förmige Feder angeordnet ist. Die Welle ist hierzu an ihrem freien Ende mit einem
Schlitz und in Umfangsrichtung mit einer Eindrehung versehen. In den Schlitz greift
als Kupplungselement diese G-förmige Feder mit ihrem Querbalken ein, so daß die
Feder selbst in die Eindrehung zu liegen kommt. Erreicht der Federträger mit seiner
Schleifkontaktfeder eine Endstellung bzw. einen Anschlag, so wirkt die Feder als
Rutschkupplung, wobei der Bedienungsknopf gedreht werden kann, ohne daß die Welle
sich mitdreht. Der Anschlag im Bauelement selbst kann dann für ein schwächeres Anschlagdrehmoment
ausgelegt sein, da die Rutschkupplung bereits bei einem kleineren Drehmoment wirksam
werden kann. Der Bedienungsknopf ist praktisch nur an der Feder gelagert, so daß
seine Stellung nicht genau festgelegt ist. Dies ist für ein auf der Außenseite eines
Gerätes befindliches Teil eines Bauelementes nachteilig, vor allem wenn mehrere
Bauelemente nebeneinander angeordnet sind und jeder Bedienungsknopf eine andere
Stellung aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Befestigung
eines Drehknopfes auf einer Welle nach der eingangs genannten Art zu schaffen, bei
der der Drehknopf in der Art einer Rutschkupplung auf der Welle befestigt ist, wobei
jedoch gleichzeitig ein sicherer Sitz bzw. genaue Positionierung gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachfolgend für ein Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnungen näher beschrieben.
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Von den Figuren zeigt Figur 1 einen Schnitt durch einen Drehknopf,
Figur 2 eine Rückansicht des Drehknopfes, Figur 3 einen Schnitt durch den Drehknopf
mit einer Welle, Figur 4 eine perspektivische Ansicht dieser Welle.
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In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Befestigung
eines Drehknopfes auf einer Welle dargestellt, wobei das Bauelement selbst, mit
dem die Welle verbunden ist, nicht dargestellt ist, da es für die Erfindung keine
Bedeutung hat. Ein solches Bauelement könnte z.B. ein Potentiometer wie ein Autoradio-Potentiometer
sein. Die Erfindung ist Jedoch nicht hierauf beschränkt. Sie kann überall dort eingesetzt
werden, wo es erforderlich ist, einen Drehknopf auf einer Welle zu befestigen unter
der Bedingung, daß ab einem bestimmten Drehmoment der Drehknopf sich auf der Welle
dreht
und daß trotz dieser Rutschkupplung der Drehknopf auf der
Welle einen definierten Sitz besitzt. Dadurch wird das über die Welle angetriebene
Bauelement vor Beschädigung oder gar Zerstörung geschützt. Da meist eine bestimmte
Anschlagfestigkeit bei Potentiometern gefordert ist, kann diese nur durch konstruktiven
Aufwand erreicht werden. Man kann so z.B. Anschläge aus Metall, separate nicht in
den Federträger integrierte Anschläge, verstärkte Mitnehmsnasen auf der Welle und
dergleichen vorsehen. In den meisten Fällen führt dies jedoch zu einer größeren
Baugröße des Potentiometers als elektrisch notwendig wäre. Da im Autoradio ohnehin
wenig Platz vorhanden ist, ist dies nachteilig. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
wird hier Abhilfe geschaffen, ohne dan zusätzliche Teile benötigt werden oder die
Baugröße vergrößert werden muß.
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Der in den Figuren mit 1 bezeichnete Drehknopf besteht aus einem Mantel
17 z.B. aus Gummi, in dessem im Innern gebildeten Hohlraum 5 ein Knopfeinsatz 16
aus Kunststoff gehaltert ist. Es wäre auch eine Ausführung denkbar, bei der Drehknopf
und Knopfeinsatz einstückig ausgebildet sind.
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Neben einem Halteteil des Knopfeinsatzes sind senkrecht hierzu Federorgane
in Form einer Hülse angeformt. Durch zwei Längsschlitze 6 ist die Hülse in zwei
Federorgane 3 und 4 aufgeteilt, wobei das eine Federorgan 3, wie aus Figur 2 hervorgeht,
zumindest teilweise innenseitig eine gerade Wand 18 und das andere Federorgan 4
eine bogenförmige Wand 19 aufweist. Durch die Tiefe der Längsschlitze und durch
geeignete Auswahl eines Kunststoffes, aus dem der Knopfeinsatz 16 hergestellt ist,
kann die Federwirkung der beiden Federorgane beeinflußt werden.
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Mit diesen Federorganen umfaßt der Drehknopf nun das Ende einer Welle
2. Diese Welle weist, wie aus Figur 4 ersichtlich ist, endseitig eine Abflachung
7 auf. Die Fläche dieser Abflachung wird durch zwei parallel zur Stirnseite der
Welle verlaufende Kanten 9 und zwei Längskanten 10 begrenzt, die auf einer Teillänge
gerade und dann abgeknickt unter einem bestimmten Winkel verlaufen. Außerdem besitzt
die Welle eine von der Stirnseite nach hinten verlaufende Anschrägung 8. Diese Anschrägung
soll das Einführen der Welle in den Drehknopf erleichtern, da die Welle mit dieser
Anschrägung an der geraden Wand 18 des Federorganes 3 bis zum Einrasten entlang
gleiten kann.
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Die Rasteinrichtung besteht aus einer auf der Innenseite der Federorgane
3 und 4 umlaufenden, erhaben angeformten Wulst 14, die nur durch die Längsschlitze
6 unterbrochen ist. Diese Wulst 14 wirkt mit einer ebenfalls umfangsseitig verlaufenden
Ringnut 15 der zelle 2 rastend zusammen. Diese Ringnut 15 ist am Umfang nur durch
die Abflachung 7 unterbrochen. Durch diese Rasteinrichtung ist der Drehknopf gegen
ein axiales Verschieben gesichert.
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Um nun eine Rutschkupplung zu verwirklichen, liegen die beiden Längskanten
der Abflachung nur teilweise in Achsrichtung der Welle 2. Auf dem größeren Teil
der restlichen Längen bilden sie einen Winkel größer Null und zwar so, dan die beiden
Längskanten zum stirnseitigen Ende der Welle hin aufeinanderzu laufen. Hierdurch
wird eine Verkleinerung der Fläche der Abflachung erzielt. Man erreicht dies am
besten 8o, indem man der Welle in diesem Bereich die Form eines Kegelstumpfes 13
gibt, wie aus der Figur 3 und 4 zu entnehmen ist. Man könnte auch die Form eines
Zylinders wählen, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Welle. Durch die Ausbildung
als Kegelstumpf wird der Sitz des Drehknopfes auf der Welle beeinträchtigt. Dem
kann man entgegenwirken, indem man zusätzlich
ein zweites Drehlager
schafft. Das erste Drehlager wird zumindest teilweise durch die Lagerung in der
Rasteinrichtung gebildet. Dieses zweite Drehlager besteht nun aus einem an der Stirnseite
der Welle sich in axialer Richtung erstreckenden Führungszapfen 11. Dieser Führungszapfen
ragt in eine Aussparung 12 des Knopfeinsatzes und bildet so das zweite Drehlager.
Man hat hiermit auf einfache Weise eine Rutschkupplung geachaffen, bei der der Drehknopf
außerdem auf der Welle einen festen Sitz aufweist.
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Wird nun der Drehknopf gewaltsam gegenüber der Welle gedreht, so werden
die Federorgane, bedingt durch den Wellendurchmesser, gespreizt. Bei weiterem Drehen
des Drehknopfes rastet dieser schließlich wieder in dsr Sollstellung ein. Das Drehmoment,
bei dem ein Überdrehen des Drehknopfes eintritt, ist bei gegebenem Knopfeinsatz,
hier insbesondere Abmessungen und Werkstoff, nur abhängig von der Länge des Kegelstumpfes
und von dessem Durchmesserverhältnis (großer Durchmesser zu kleinem Durchmesser).
Eine kleine Länge bzw. ein großes Durchmesserverhältnis ergibt eine große Spreizung
der Federorgane und damit ein großes Drehmoment. Mit einer großen Länge bzw. einem
kleinen Durchmesserverhältnis ist ein kleines Drehmoment zu erzielen. Das Drehmoment
wird nun so gewählt, daß es kleiner ist als die Anschlagfestigkeit des Potentiometers
oder eines anderen entsprechenden Bauelementes.
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