Style-Global:Vertikalhebel

David Kamm, 18.06.2014

Konzeptbeschreibung

Das Konzept des Vertikalhebels integriert einen Hebel in die Abdeckung, der durch obere und untere Anschläge begrenzt wird und überbrückbare Schaltfunktionen bietet. Speziell konstruierte Einrast-Ringe spielen eine zentrale Rolle bei der Umsetzung dieser Funktionen. Sie wurden durch Probedrucke getestet und optimiert. Die Kappe dient als stabile Basis und Bindeglied zur Brühgruppe. Ein komplexer Verbinder überträgt das Drehmoment vom Hebel auf ein Drehpotentiometer, das zur Signalgewinnung dient und mehrere Funktionen, einschließlich einer Handhebelsimulation, ermöglicht.

Kappe

Kappe

Die Basis des Vertikalhebels bildet die Kappe, die den vorderen Teil der Brühgruppe umschließt. Mit einer Höhe von 36,5 mm fügt sich die Kappe nahtlos an die Brühgruppe an und bietet ausreichend Fläche für einen festen Halt. Um eine möglichst große Fläche auf der Kappe nutzen zu können, wurde der offene Ausschnitt an die in der Brühgruppe verbauten Komponenten angepasst. Um weitere Komponenten positionsgenau auf der Kappe befestigen zu können, wurden einige Löcher vorgesehen. Als Gegenstück dazu dienen Zapfen. Eine Positionierung über Nuten in der Oberfläche der Kappe ist fertigungstechnisch nicht möglich, da die Kappenoberfläche die unterste Schicht des Druckes darstellt. Des Weiteren wurde ein Schlitz vorgesehen, durch welchen später der untere Einrast-Ring geschoben wird. Das ermöglicht eine formschlüssige Montage an der Unterseite der Kappe und somit einen festen Sitz des Ringes.

Winkel

Winkel

Kappe mit Winkel

Der 2-teilige Winkel stellt die Halterung für Potentiometer und oberen Einrast-Ring dar. Die Befestigung auf der Kappe erfolgt über eine Klebeverbindung, wobei insgesamt 4 Zapfen auf der Unterseite des Winkels die Position festlegen. Die Ursache für die Aufteilung des Winkels in 2 Teile ist, dass vorderer und hinterer Teil des Winkels eine unterschiedliche Höhe haben müssen. Dies ist bedingt durch den oberen Einrast-Ring, welcher im hinteren Winkel befestigt wird. Er benötigt bei elastischer Verformung genügend Platz, was bei gleicher Höhe der Bauteile nicht gegeben wäre. Für den unteren Einrast-Ring gilt dasselbe, was die Nut im vorderen Winkel erklärt. Eine Versetzung der Einrast-Ringe nach links ist nicht möglich, da der Hebel sehr nah am Potentiometer sitzen muss. Außerdem muss für die Positionierung des Potentiometers nachträglich eine Bohrung im vorderen Teil des Winkels angefertigt werden, was durch die Aufteilung deutlich unkomplizierter ist. Durch eine Nut werden die beiden Teile miteinander verbunden und zusätzlich verklebt.

Einrast-Ringe

Einrast-Ring oben

Einrast-Ring oben (montiert)

Einrast-Ring unten

Einrast-Ring unten (montiert)

Kappe mit Einrast-Ringen

Die Einrast-Ringe sollen sowohl als Anschlag dienen, als auch überdrückt werden können, um den Hebel in den Endpositionen zu halten. Es wurden bereits Probedrucke angefertigt, um den Schenkelabstand der Ringe festzulegen. Die Ringe mit einem Schenkelabstand von 8,8 mm haben sich dabei als geeignet herausgestellt. Die Öffnung der beiden Ringe ist identisch, jedoch unterscheiden sie sich bei der Einbauform und damit bei der Befestigung. Der obere Einrast-Ring wird über 2 Nuten formschlüssig auf den Winkel gesteckt und anschließend verklebt. Der untere Einrast-Ring hingegen wird von unten durch die Kappe gesteckt und anschließend in der dafür vorgesehenen Tasche verklebt. Dabei berücksichtigt wird ein Sicherheitsfaktor, damit ein stabiler Sitz der Kappe auf der Brühgruppe gewährleistet ist.

Potentiometer

Kappe mit Potentiometer

Das verwendete, lineare Drehpotentiometer zur Signalgewinnung ist vom Hersteller BI Technologies / TT Electronics und besitzt einen Widerstand von 100 kOhm. Beim definierten Elektronikdistributor „mouser.de“ ist es unter der Artikelnummer 858-P160KN2QC15B100K geführt. Der geschlitzte Schaft hat einen Durchmesser von 6 mm. Um das Potentiometer mit dem Winkel zu verbinden, muss nachträglich eine Durchgangsbohrung für das M6 Gewinde angefertigt werden. Die Bohrung zu drucken ist fertigungstechnisch nicht möglich, da sie nicht in der Druckebene liegt. Ein kleiner Zapfen gibt die Position des Potentiometers vor. Für diesen wird ebenfalls eine Sacklochbohrung angefertigt. Die Fähnchen des Potentiometers sollen zur problemlosen Nutzung im eingebauten Zustand senkrecht nach oben zeigen.

Hebel

Verbinder mit Potentiometer

Verbinder

Kappe mit Hebel

Um das Drehmoment vom Vertikalhebel auf das Potentiometer übertragen zu können, wird der geschlitzte Schaft des Potentiometers genutzt. Der Verbinder hat die passende Gegenform zum Schaft und wird auf das Potentiometer geschoben. Die Geometrie wurde so abgestimmt, dass ein Drehwinkel von mehr als 90° problemlos möglich ist. Fertigungstechnisch ist der Vertikalhebel bei dieser Variante nur 2-teilig realisierbar. Die Verbindung zwischen Verbinder und Hebel erfolgt formschlüssig. Zusätzlich werden die Bauteile verklebt. Da der Bauraum stark begrenzt ist, wurde davon abgesehen, einer Variante mit Klemmschelle nachzugehen.

David Kamm, 03.06.2024

Konzept Einrast Ring

Vergleich Einrast Ring

Zur Erstellung von Probedrucken wurde der obere Einrast-Ring dimensioniert, der den Vertikalhebel in der oberen Endlage fixieren soll. Vom Grundprinzip her ist er dem unteren Einrast-Ring gleich, es gibt jedoch Unterschiede in der Befestigung. Die Auslegung des oberen Rings entspricht somit der des unteren.
Bei der Dimensionierung sind Außendurchmesser und Materialstärke konstant, nur der Öffnungsgrad (Schenkelabstand) des Rings variiert. Dabei ist darauf zu achten, dass dieser kleiner als der Durchmesser des Vertikalhebels (10 mm) ist, um eine Klemmwirkung zu erzielen. Gleichzeitig muss der Abstand jedoch groß genug sein, um eine elastische Überbrückung des Widerstands zu gewährleisten.
Um sicherzustellen, dass der Hebel in den Ring passt und dort fest sitzt, ohne dass der Ring bricht, werden zwei Probedrucke mit unterschiedlichen Schenkelabständen angefertigt: 7,6 mm und 8,8 mm.

David Kamm, 30.05.2024

Konzept Vertikalhebel

Nach einer ersten, vorläufigen Version wurde ein überarbeitetes Konzept des Vertikalhebels erstellt. Die Basis stellt dabei eine Kappe da, welche den vorderen Teil der Brühgruppe umschließt und somit einen festen Halt für die benötigten Komponenten bietet. Auf dieser Kappe wird ein Winkel verklebt, welcher als Befestigung für das Potentiometer und die Einrast-Ringe dient. Die Einrast-Ringe sollen sowohl als Anschlag dienen, als auch überdrückt werden können, um den Hebel in den Endpositionen zu halten. Der Vertikalhebel wird direkt mit der Welle des Potentiometers verbunden. Eine zusätzliche Lagerung ist somit nicht erforderlich. Um den Hebel in die obere Endlage zu drücken, wird eine Spiralfeder verwendet. Diese wird direkt am Hebel sowie im hinteren Drittel der Brühgruppe befestigt. Der in der Brühgruppenabdeckung entstehende Spalt, wird durch eine Bürstendichtung verdeckt. Eine Kulissenabdeckung ist aufgrund von Platzmangel nicht möglich.

Armin Rohnen, 27.04.2024

Neben dem Display soll ein Vertikalhebel in die Abdeckung integriert werden. Dieser soll einen oberen und unteren Anschlag besitzen, welcher sich ein kleines Stück für Schaltfunktionen überbrücken lässt (Pseudoschalter). An dem Vertikalhebel angeschlossen ist ein Drehpotentiometer, was zur Signalgewinnung dient. Über den Vertikalhebel mit seinen beiden Endlagenstellungen sollen mehrere Funktionalitäten u.a. eine Handhebelsimulation realisiert werden. Dazu soll der Hebel mit einer Feder o. ä. an den oberen Anschlag gedrückt werden.