DE102004030871A1

DE102004030871A1 - Anzeigeinstrument

Info

Publication number: DE102004030871A1
Application number: DE102004030871A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Adams
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-03-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigeinstrument insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Zeiger 12, der eine Zeigernabe 11 aufweist, von der sich eine Zeigerfahne 13 radial wegerstreckt. Dabei ist der Zeiger 12 von einem reversierbaren Zeigerantrieb schrittweise schwenkbar antreibbar. Auf einer von dem Zeigerantrieb drehbar antreibbaren Nockenachse 3 ist ein Antriebsnocken 8 kreisförmigen Querschnitts angeordnet, dessen Längsachse 9 sich parallel zur Nockenachse 3 erstreckt, wobei der Antriebsnocken 8 in eine Antriebskammer 10 gleichen Querschnitts hineinragt, die im Bereich der Zeigernabe 11 im Zeiger 12 ausgebildet ist. Ein Kulissenstein 14, der in einem Abstand zur Nockenachse 3 am Zeiger 12 angeordnet ist, ist entlang einer feststehenden, meanderartigen Kulisse geführt, die sich radial umlaufend zur Nockenachse 3 über den Schwenkbereich des Zeigers 12 erstreckt und deren radialer Meanderhub dem Zweifachen des Abstandes zwischen Längsachse 9 und Nockenachse 3 entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigeinstrument insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Zeiger, der eine Zeigernabe aufweist, von der sich eine Zeigerfahne radial wegerstreckt, wobei der Zeiger von einem reversierbaren Zeigerantrieb schrittweise schwenkbar antreibbar ist.

Bei derartigen Anzeigeinstrumenten ist es bekannt einen elektrischen Schrittmotor zum Schwenkantrieb des Zeigers zu verwenden. Ein derartiger Schrittmotor benötigt einen großen Bauraum, so dass insbesondere die Bautiefe des Anzeigeinstruments groß ist. Darüber hinaus ist ein Schrittmotor teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Anzeigeinstrument der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen geringen Bauraum, insbesondere eine geringe Bautiefe ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf einer von dem Zeigerantrieb drehbar antreibbaren Nockenachse ein Antriebsnocken kreisförmigen Querschnitts angeordnet ist, dessen Längsachse sich parallel zur Nockenachse erstreckt, wobei der Antriebsnocken in eine Antriebskammer gleichen Querschnitts hineinragt, die im Bereich der Zeigernabe im Zeiger ausgebildet ist, mit einem Kulissenstein, der in einem Abstand zur Nockenachse am Zeiger angeordnet ist und entlang einer feststehenden, meanderartigen Kulisse geführt ist, die sich radial umlaufend zur Nockenachse über den Schwenkbereich des Zeigers erstreckt und deren radialer Meanderhub dem Zweifachen des Abstandes zwischen Längsachse und Nockenachse entspricht.

Durch den exzentrisch umlaufenden Antriebsnocken wird der Kulissenstein in der Kulisse in die eine oder die andere Schwenkrichtung des Zeigers fortbewegt. Durch eine kontrollierte Friktion des Antriebsnockens an der radial umlaufenden Wand der Antriebskammer wird erreicht, dass die Drehrichtung des Antriebsnockens auch die Bewegungsrichtung des Kulissensteins in der Kulisse bestimmt.

Die kontrollierte Friktion kann durch Gleit- oder Schmiermittel zwischen dem Antriebsnocken und der radial umlaufenden Wand der Antriebskammer oder durch eine geeignete Passung der Lagerung des Antriebsnockens in der Antriebskammer erreicht werden.

Durch die radiale und mit dem Zeiger schwenkende Bewegung des Kulissensteins wird eine schrittweise Bewegung des Zeigers erzeugt.

Die Schrittauflösung der Zeigerbewegung wird durch die Teilung der Meandrierung, dem Abstand der Kulisse zur Nockenachse sowie der Phasenstellung innerhalb einer Umdrehung des Antriebsnockens bestimmt.

Das Anzeigeinstrument ist besonders bei Anzeigearten mit geringer Anzeigedynamik verwendbar.

In einfacher Weise kann die Kulisse eine vertiefte Rille oder ein erhabenes Führungsband sein.

Je nach dem, ob ein gleichmäßiger oder ein ungleichmäßiger Bewegungsverlauf des Zeigers erzielt werden soll, kann die Meandrierung der Kulisse in Schwenkrichtung des Zeigers periodisch und/oder unperiodisch sein.

Durch eine unperiodische Meandrierung, also einer sich verändernden Meanderbreite, kann trotz gleichmäßigem Drehantrieb des Antriebsnockens eine gespreizte oder gestauchte Zeigerbewegung erreicht werden.

Der Kulissenstein kann entweder zum Eingriff in die Rille einen Kreisquerschnitt besitzen oder zum Angriff an dem erhabenen Führungsband das Führungsband quer zu dessen Längserstreckung beidseitig umgreifen.

Vorzugsweise ist die Kulisse in oder an einer Platte ausgebildet, die auf der einem Beobachter abgewandten Seite der Zeigerfahne parallel zu deren Schwenkebene angeordnet ist, wobei die die Platte ein Zifferblatt sein kann.

Ist die Platte ein Kunststoffteil und die Kulisse mittels eines Tiefziehverfahrens erzeugt, so führt dies zu einer einfachen, kostengünstigen Herstellbarkeit.

Um die Kulisse einem Beobachter gegenüber abzudecken, kann die Platte auf der der Zeigerfahne abgewandten Seite eines Zifferblatts angeordnet sein, wobei in einfacher Weise das freie Ende der Zeigerfahne die radial umlaufende Kontur des Zifferblatts U-förmig umgreift und an seinem dem Zifferblatt abgewandten Schenkel des U den Kulissenstein trägt.

Eine hohe Schrittauflösung ist dadurch erreichbar, dass der Kulissenstein an oder nahe dem freien Ende der Zeigerfahne angeordnet ist.

Ist auf der einem Beobachter abgewandten Seite der Zeigerfahne insbesondere parallel zur Schwenkebene eine Leiterplatte angeordnet, die Bauteile des Zeigerantriebs trägt, so führt dies zu einem bauraumsparenden Aufbau.

Dabei kann die Leiterplatte Bauteile einer Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Zeigerantriebs tragen.

Ein einfacher, nur geringen Bauraum benötigender Zeigerantrieb wird dadurch erreicht, dass der Zeigerantrieb eine koaxial zur Nockenachse sich erstreckende Antriebswelle besitzt, die den Antriebsnocken trägt und auf der ein Rotor angeordnet ist, der sich zur Nockenachse radial gegenüberliegend ein oder mehrere permanentmagnetische Polpaare aufweist, denen axial oder radial Polbleche eines Stators gegenüberliegen, der mit dem Rotor einen elektrischen Antriebsmotor bildet.

Zu einer flachen Bauweise trägt dabei bei, wenn der Rotor eine axial an den Antriebsnocken angrenzende Rotorscheibe ist.

Der Stator oder der Stator und der Rotor können auf der einem Beobachter abgewandten Seite des Zifferblattes angeordnet sein.

Zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors können für Schrittmotoren bekannte Ansteuerelektroniken angewendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt eines Anzeigeinstruments
2 eine perspektivische Ansicht eines Zeigers mit Antriebsnocken und Rotor des Anzeigeinstruments nach 1
3 eine Draufsicht des Anzeigeinstruments nach 1
4a–4e Phasenstellungen über eine volle Drehperiode eines Zeigers des Anzeigeinstruments nach 1.
Das dargestellt Anzeigeinstrument besitzt eine Leiterplatte 1 auf der elektrische und elektronische Bauteile 2 einer Ansteuerschaltung angeordnet sind.
Weiterhin ragt eine Antriebswelle 17 in eine Lagerbohrung in der Leiterplatte 2 und ist dort um eine Nockenachse 3 drehbar gelagert.
Die Antriebswelle 17 ist von einem Stator 4 eines elektrischen Antriebsmotors umschlossen, der nicht dargestellte Polbleche besitzt. Der Stator 4 ist ebenfalls auf der Leiterplatte 1 angeordnet und ist von der Ansteuerschaltung ansteuerbar.
Die Antriebswelle 17 ragt durch eine Öffnung 5 in ein zur Leiterplatte 1 parallel angeordnetes Zifferblatt 6 und trägt auf dem durch die Öffnung zur Vorderseite des Zifferblatts ragenden Ende zunächst eine den Rotor des Antriebsmotors bildende Rotorscheibe 7, die ein Polpaar mit sich zur Nockenachse 3 radial gegenüberliegenden Polen trägt.
Die Pole befinden sich auf einem zur Nockenachse 3 konzentrischen Kreis, der den Polblechen des Stators 4 axial gegenüberliegt.
Auf der dem Zifferblatt 6 abgewandten Seite der Rotorscheibe 7 ist auf der Antriebswelle 17 in Antriebsnocken 8 mit einem Kreisquerschnitt angeordnet, dessen Längsachse 9 sich parallel zur Nockenachse 3 erstreckt, so dass der Antriebsnocken 8 exzentrisch zur Nockenachse 3 ist.
Der Antriebsnocken 8 ragt in eine Antriebskammer 10 gleichen Querschnitts wie der Antriebsnocken 8 und ist darin drehbar. Die Antriebskammer 10 ist im Bereich einer Zeigernabe 11 eines Zeigers 12 ausgebildet, dessen Zeigerfahne 13 sich radial zur Nockenachse 3 erstreckt.
In einem Abstand zur Nockenachse 3 besitzt die Zeigerfahne 13 ein einen an ihrer dem Zifferblatt 6 zugewandten Seite hervorstehenden Kulissenstein 14. In dem Zifferblatt 6 ist auf einer zur Nockenachse 3 radial umlaufenden Bahn eine vertiefte Rille 15 angeordnet, die eine meanderförmige Kulisse bildet, in die das freie Ende des mit einem Kreisquerschnitt versehenen Kulissensteins hineinragt.
Wie in 3 zu sehen ist, ist auf dem Zifferblatt 6 parallel zur Bahn der Rille 15 die Skala 16 einer Füllstandsanzeige in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
In den 4a bis 4e sind die verschiedenen Phasenstellungen während einer Drehperiode der Antriebswelle 17 dargestellt.
In 4a befindet sich der Antriebsnocken 8 in der der Rille 15 nächsten Position und der Kulissenstein 14 in einem der Nockenachse 3 entferntesten Bereich einer Meandrierung der Rille 15.
Durch Drehung der Antriebswelle 17 entgegen dem Uhrzeigersinn erhält der Zeiger 12 durch die Reibung zwischen dem Antriebsnocken 8 und der Wand der Antriebskammer 10 ebenfalls eine Drehtendenz entgegen dem Uhrzeigersinn. Gleichzeitig erhält durch den Antriebsnocken 8 der Zeiger 12 eine Bewegungskomponente von der Rille 15 weg, so dass der Kulissenstein 14 in eine sich der Nockenachse 3 nähernde Flanke der Meandrierung der Rille 15 gezogen wird (4b).
Dies setzt sich soweit fort, bis der Antriebsnocken 8 sich in einer der Rille 15 entferntesten Position und damit der Kulissenstein 14 sich in einem der Nockenachse 3 nahesten Bereich der Meandrierung der Rille 15 befindet (4c).
Bei Fortsetzung der Drehbewegung der Nockenachse 3 gegen den Uhrzeigersinn gelangt der Kulissenstein 14 in die nun Meandrierung der Rille 15 und wird damit weiter verschwenkt, bis er die in 4e dargestellte Position erreicht hat.
Durch Drehrichtungsumkehr des Drehantriebs durch den reversierbaren Antriebsmotor wird in gleicher Weise eine schrittweise Schwenkbewegung des Zeigers 12 im Uhrzeigersinn erreicht.

1: Leiterplatte
2: Bauteile
3: Nockenachse
4: Stator
5: Öffnung
6: Zifferblatt
7: Rotorscheibe
8: Antriebsnocken
9: Längsachse
10: Antriebskammer
11: Zeigernabe
12: Zeiger
13: Zeigerfahne
14: Kulisssnstein
15: Rille
16: Skala
17: Antriebswelle

Claims

Anzeigeinstrument insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Zeiger, der eine Zeigernabe aufweist, von der sich eine Zeigerfahne radial wegerstreckt, wobei der Zeiger von einem reversierbaren Zeigerantrieb schrittweise schwenkbar antreibbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass auf einer von dem Zeigerantrieb drehbar antreibbaren Nockenachse (3) ein Antriebsnocken (8) kreisförmigen Querschnitts angeordnet ist, dessen Längsachse (9) sich parallel zur Nockenachse (3) erstreckt, wobei der Antriebsnocken (8) in eine Antriebskammer (10) gleichen Querschnitts hineinragt, die im Bereich der Zeigernabe (11) im Zeiger (12) ausgebildet ist, mit einem Kulissenstein (14), der in einem Abstand zur Nockenachse (3) am Zeiger (12) angeordnet ist und entlang einer feststehenden, meanderartigen Kulisse geführt ist, die sich radial umlaufend zur Nockenachse (3) über den Schwenkbereich des Zeigers (12) erstreckt und deren radialer Meanderhub dem Zweifachen des Abstandes zwischen Längsachse (9) und Nockenachse (3) entspricht.
Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse eine vertiefte Rille (15) oder ein erhabenes Führungsband ist.
Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Meandrierung der Kulisse in Schwenkrichtung des Zeigers (12) periodisch und/oder unperiodisch ist.
Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstein (14) zum Eingriff in die Rille (15) einen Kreisquerschnitt besitzt.
Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstein zum Angriff an dem erhaben Führungsband das Führungsband quer zu dessen Längserstreckung beidseitig umgreift.
Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse in oder an einer Platte ausgebildet ist, die auf der einem Beobachter abgewandten Seite der Zeigerfahne (13) parallel zur Schwenkebene angeordnet ist.
Anzeigeinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte ein Zifferblatt (6) ist.
Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte ein Kunststoffteil und die Kulisse mittels einem Tiefziehverfahren erzeugt ist.
Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte auf der der Zeigerfahne abgewandten Seite eines Zifferblatts angeordnet ist.
Anzeigeinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der Zeigerfahne die radial umlaufende Kontur des Zifferblatts U-förmig umgreift und an seinem dem Zifferblatt abgewandten Schenkel des U den Kulissenstein trägt.
Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstein an oder nahe dem freien Ende der Zeigerfahne (13) angeordnet ist.
Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einem Beobachter abgewandten Seite der Zeigerfahne (13) insbesondere parallel zu deren Schwenkebene eine Leiterplatte (1) angeordnet ist, die Bauteile (2) des Zeigerantriebs trägt.
Anzeigeinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) Bauteile (2) einer Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Zeigerantriebs trägt.
Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeigerantrieb eine koaxial zur Nockenachse (3) sich erstreckende Antriebswelle (17) besitzt, die den Antriebsnocken (8) trägt und auf der ein Rotor angeordnet ist, der sich zur Nockenachse (3) radial gegenüberliegend ein oder mehrere permanentmagnetische Polpaare aufweist, denen axial oder radial Polbleche eines Stators (4) gegenüberliegen, der mit dem Rotor einen elektrischen Antriebsmotor bildet.
Anzeigeinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eine axial an den Antriebsnocken (8) angrenzende Rotorscheibe (7) ist.
Anzeigeinstrument nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) oder der Stator und der Rotor auf der einem Beobachter abgewandten Seite des Zifferblattes (6) angeordnet ist.