DE102011003267A1 - Zeigeranzeige - Google Patents
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Abstract
Instrument (10) zur Anzeige von Messwerten, das ein Anzeigefeld (12) mit einem äußeren Umkreis, eine Skala (14) auf dem äußeren Umkreis oder in dessen Nähe sowie eine Zeigerbaugruppe (16) umfasst, umfassend: eine Führung (26) angrenzend an die Skala (14); ein Spiralantriebselement (22), das in der Führung (26) abgestützt ist; ein Motor (24) zur axialen Drehung des Spiralantriebselements; einen Läufer (20), der vom Spiralantriebselement getragen wird; und einen Zeiger (18), der mit dem Läufer (20) verbunden ist und von diesem betätigt werden kann und zur Anzeige von Messwerten relativ der Skala (14) beweglich ist; Eine Axialdrehung des Spiralantriebselements (22) im Uhrzeigersinn den Läufer (20) und den Zeiger (18) in einer Richtung relativ zur Skala (14) bewegt und eine Axialdrehung des Spiralantriebselements entgegen dem Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer entgegengesetzten Richtung relativ zur Skala bewegt.
Description
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- a. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messinstrument, insbesondere ein Anzeigeinstrument für ein Kraftfahrzeug.
- b. Verwandte Technik
- Messinstrumente mit beweglichen Zeigern sind seit vielen Jahren bekannt und in Gebrauch. Einige Konfigurationen mit Gruppen von Instrumenten, zum Beispiel Geschwindigkeitsmesser und Drehzahlmesser im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, haben eine in der Mitte eines Instruments angeordnete Anzeige mit einer am Umkreis der Anzeige entlang verlaufenden Skala. Die Anzeige kann für Kraftstoffvorrat, Computerzwecke, Navigation, Statuswarnungen, Sicherheitsaufgaben, Telefonbedienung und viele andere mögliche Anwendungen benutzt werden.
- Zur Vermeidung, dass der Zeiger oder ein Stützelement des Zeigers über der Anzeige liegt, sind viele Ansätze unternommen worden, um einen Zeiger um die Skala am Umkreis des Instruments herum zu bewegen.
US 6,484,663 beschreibt eine Antriebsanordnung mit einem Ringzahnrad und einem Ritzel. InUS 7,159,534 ist die Anwendung eines hakenförmigen Zeigers mit einem hinter der Anzeige angeordneten Motor offengelegt. Ein Riemenantrieb dient zum Bewegen eines Anzeigezeigers inJP20050432787 WO 2004/068077 - Die Verfahren gemäß dem Stand der Technik weisen verschiedene Einschränkungen auf, einschließlich des Platzbedarfs für den Einbau der Mechanismen darin oder der Sichtbarkeit der abgebildeten Zeiger bei ungünstigen Lichtverhältnissen. Sie führten auch zu Skalengestaltungen, die Kreisbogen darstellten. Es besteht eine von den Kunden ausgelöste Nachfrage nach einer Verringerung des von Skala und Zeiger beanspruchten Platzes und nach Skalen, die nicht auf Kreisformen beschränkt sind.
- KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Aspekte der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen erläutert. Bevorzugte Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
- Die Erfindung benutzt ein spiralförmiges Antriebselement, das biegsam sein und der Form einer Anzeige angepasst werden kann, die kreisförmig oder nicht-kreisförmig sein kann. Die Erfindung bietet Konstrukteuren erhebliche Freiheit bei der Festlegung der Form der Anzeige oder des Instruments.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorliegende Erfindung wird nur beispielhaft mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Instrument gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 einen Spiralantrieb, einen Läufer und einen Zeiger umfassenden Unterbaugruppe gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine Zeigerbaugruppe, die einen Spiralantrieb in einer Führung, einen Läufer und Zeiger sowie einen am einen Ende des Spiralantriebs angeschlossenen Motor umfasst, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
4 ein Instrument mit einer nicht-kreisförmigen Skala gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und -
5 in perspektivischer Darstellung einen Teil einer Anzeigeinstrumentengruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Ein Instrument
10 , das für Anwendung zum Beispiel im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, umfasst ein Anzeigefeld12 , das sich bogenförmig um einen Teil der Sichtfläche des Instruments10 erstreckt, auf dem eine Skala14 mehrere Anzeigezeichen umfasst. In diesem Beispiel umfassen die Anzeigezeichen des Anzeigefelds eine Folge von Skalenmarkierungen und Zahlen. Bei Anwendung im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs kann die Skala14 die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Motordrehzahl oder einen anderen gemessenen Betriebsparameter des Fahrzeugs anzeigen. - Eine Zeigerbaugruppe
16 umfasst generell eine Führung16 , ein Spiralantriebselement22 , das in der Führung26 abgestützt ist, einen Motor zum axialen Drehen des Spiralantriebselements22 , einen Läufer20 , der vom Spiralantriebselement22 getragen wird, sowie einen mit dem Läufer20 beweglich verbundenen Zeiger. - Wie aus
1 hervorgeht, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Zeigerbaugruppe16 um den äußeren Umkreis des Instruments10 angeordnet und bereitgestellt, um Werte auf der Skala14 des Anzeigefelds12 anzuzeigen. Der Zeiger18 ist zur Anzeige von Messwerten relativ zur Skala14 beweglich. Speziell das distale Ende des Zeigers18 liegt über dem äußeren Umkreis dem Anzeigefeld12 und bedeckt mindestens einen Teil der Anzeigezeichen. In dieser Ausführungsform hat der Zeiger18 generell eine Dreiecksform, aber der Zeiger kann jede beliebige Größe und Form haben, die für die Anzeige der Werte auf dem Anzeigefeld12 geeignet sind. - Die Basis oder das proximale Ende des Zeigers
18 ist verbunden mit einem Läufer20 , dessen Funktion nachstehend beschrieben wird. Der Zeiger18 ist auf solche Weise mit dem Läufer20 verbunden, dass sich der Zeiger18 nicht relativ zum Läufer20 bewegt. In einigen Ausführungsformen kann der Zeiger18 mit dem Läufer20 integriert ausgebildet sein. - Der Läufer
20 kann mit einem Spiralantriebselement22 in Eingriff sein. Das Spiralantriebselement22 hat eine Längsachse, die aus solche Weise um den Umkreis des Instruments10 verläuft, dass der Abstand zwischen dem Spiralantriebselement22 und dem äußeren Umkreis des Anzeigefelds12 gleichförmig über die gesamte Länge der Skala14 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Spiralantriebselement22 eine aus einem geeigneten Metall geformte Spiralfeder22 . Die Spiralfeder22 hat einen gleichförmigen Durchmesser über ihre Länge und eine konstante Teilung der Windungen. Die Spiralfeder ist biegsam, so dass die Längsachse der Spiralfeder22 konform zur Form des äußeren Umkreises des Instruments10 verlaufen kann. - Die Antriebswelle eines Motors
24 ist im Eingriff mit einem ersten Ende des Spiralantriebselements22 . Wenn sich die Antriebswelle des Motors22 in einer ersten Richtung dreht, bewirkt dies, dass sich das Spiralantriebselement22 axial in der gleichen Richtung dreht. Die axiale Drehung des Spiralantriebselements22 wird umgekehrt, wenn sich die Antriebswelle des Motors24 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung dreht. - Der Läufer
20 ist auf solche Weise mit dem Spiralantriebselement22 im Eingriff, dass sich der Läufer20 bei Drehung des Spiralantriebselements22 entlang der Länge des Spiralantriebselements22 bewegt. Wenn sich das Spiralantriebselement22 in einer ersten Richtung dreht, wird sich der Läufer20 entlang der Länge des Spiralantriebselements22 in einer ersten Richtung bewegen, und wenn sich das Spiralantriebselement22 in einer zweiten Richtung bewegt, bewegt sich der Läufer20 entlang der Länge des Spiralantriebselements22 in der entgegengesetzten Richtung. Auf diese Weise wird eine Drehung des Spiralantriebselements22 im Uhrzeigersinn den Läufer20 und den Zeiger18 in einer Richtung relativ der Skala14 bewegen, und eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn wird den Läufer20 und den Zeiger18 in einer entgegengesetzten Richtung relativ der Skala14 bewegen. - Ein weiteres Anzeigefeld oder eine andere Anzeige kann im offenen Mittelfeld
34 des Instruments10 positioniert sein. - In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Läufer ein zylindrisches Element, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Spiralantriebselements
22 . Der Läufer20 kann dadurch innerhalb des Innendurchmessers des Spiralantriebselements22 eingepasst werden, wie dies in2 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist der Läufer bogenförmig und kann der Krümmung des Spiralantriebselements22 um den Umkreis des Anzeigefelds12 folgen. In anderen Ausführungsformen kann der Läufer20 biegsam sein, um mit anderen Krümmungen des Spiralantriebselements22 übereinzustimmen. - Der Zeiger
18 steht am Läufer20 nach außen vor, so dass der Zeiger18 zwischen zwei Windungen des Spiralantriebselements22 hindurchgeht. In dieser Ausführungsform ist der Zeiger18 im Wesentlichen rechteckig. Wenn sich das Spiralantriebselement22 dreht, liegen die Windungen der Feder22 gegen einen Teil des Zeigers18 an und bewirken eine Bewegung des Läufers20 und Zeigers18 entlang der Längsachse des Spiralantriebselements22 . Ein Betrieb des Motors24 bewirkt dadurch, dass sich der Zeiger18 infolge der Axialdrehung des Spiralantriebselements22 um das Anzeigefeld12 herum bewegt. - Um das Spiralantriebselement
22 im Verhältnis zum Anzeigefeld12 in seiner Lage zu halten, wird das Spiralantriebselement22 von einer Führung26 gehalten und geführt, wie in3 dargestellt. Die Führung8 umfasst einen generell U-förmigen oder C-förmigen Kanal28 , der eine Breite und Tiefe zur Aufnahme des Spiralantriebselements22 aufweist. Die Führung26 kann aus einem beliebigen Werkstoff geformt werden und ist in einer bevorzugten Ausführungsform aus Kunststoff hergestellt. Die Führung26 kann steif oder biegsam sein, solange sie das Spiralantriebselement22 in dessen Lage um den Umkreis des Anzeigefelds12 herum hält. - In der in
3 dargestellten Ausführungsform wird das zweite Ende des Spiralantriebselements22 , am dem dem Motor24 gegenüberliegenden Ende mithilfe eines Zapfens30 in seiner Lage in der Führung26 gehalten. Der Stift30 ragt am Ende der Führung26 in den Kanal28 hinein, und der Innendurchmesser des Zapfens30 ist kleiner als der Innendurchmesser des Antriebselements22 , so dass sich die Endwicklung der Spiralfeder22 um den Zapfen30 legen und am Ende der Führung26 in ihrer Lage gehalten werden kann. - In dieser Ausführungsform bestehen der Läufer
20 und der Zeiger18 aus einem im Wesentlichen L-förmigen Element. Der längere Arm des Elements ist gekrümmt, um der Krümmung der Führung26 und des Spiralantriebselements22 zu entsprechen und bildet den Läufer20 , und der kürzere Arm des Elements erstreckt sich vom Ende der konkaven Kante des Läufers20 und bildet den Zeiger18 . Die Breite des Läuferarms20 ist ungefähr gleich der Breite der Führung26 , so dass der Läufer20 auf den Oberkanten der Wände32 aufliegt, die die Seiten32 des Führungskanals28 bilden. Ein (nicht abgebildetes) auf der Rückseite des Läuferarms vorstehendes Teil passt zwischen die Windungen des Spiralantriebselements22 und ist mit dem Spiralantriebselement22 im Eingriff, um eine Bewegung des Läufers20 und Zeiger18 entlang der Längsachse des Spiralantriebselements22 bei dessen Drehbewegung zu ermöglichen. - Es versteht sich, dass der Läufer
20 und Zeiger18 jede zweckmäßige Form haben können, so dass der Läufer mit dem Spiralantriebselement22 im Eingriff ist und die Windungen des Spiralantriebselements22 gegen einen Teil des Läufers20 anliegen und eine Bewegung des Läufers20 und Zeigers18 entlang der Längsachse des Spiralantriebselements22 bewirken. - Es versteht sich, dass das Spiralantriebselement
22 aus jedem zweckmäßigen Werkstoff geformt und aus einem Thermokunststoff hergestellt sein kann. In einer Ausführungsform ist das Spiralantriebselement22 aus einem Thermokunststoff hergestellt, und die Konstruktion des Spiralantriebselements22 sowie die Werkstoffwahl sind so erfolgt, dass das Spiralantriebselement22 ausreichend biegsam ist, um der Krümmung des Anzeigefelds12 folgen zu können. - In einigen Ausführungsformen des Instruments
10 ist der Außenumkreis des Anzeigefelds12 in mehr als eine Krümmung gegliedert, wie im Beispiel gemäß4 dargestellt. Bei Instrumenten mit Anzeigefeldern12 , die eine komplexe Form aufweisen, muss das Spiralantriebselement22 ausreichend biegsam sein, um über die gesamte Länge des Anzeigefelds12 mit dem Umkreis des Anzeigefelds12 übereinzustimmen. In anderen Ausführungsformen kann das Anzeigefeld12 im Wesentlichen geradlinig gestaltet sein, so dass das Spiralantriebselement22 aus einem steiferen Werkstoff geformt werden kann. - Ein Instrument
10 gemäß der Darstellung in4 , bei dem das Anzeigefeld12 in mehr als eine Krümmung gegliedert ist, kann aus ästhetischen Gründen bevorzugt sein. Die komplexere Form kann auch dem Formgeber von Instrumentengruppen größere Gestaltungsfreiheit bei der Anordnung von Anzeigefeldern und Anzeigen in einer Instrumentengruppe bieten. - Die Möglichkeit, eine am Umkreis eines Instruments
10 oder hinter der gekrümmten Sichtfläche eines Anzeigefelds12 angeordnete Führung das Spiralantriebselement22 enthalten zu lassen, bedeutet, dass die Mitte des Instruments10 keinen Antriebsmechanismus enthält. Eine Anzeige36 kann deshalb innerhalb des Anzeigefelds12 und vorzugsweise innerhalb des offenen Mittelfelds34 des Instruments10 angeordnet werden. Kein Teil der Anzeige36 wird an irgendeiner Stelle durch irgendeinen Teil der Zeigerbaugruppe16 oder Skala14 verdeckt, wie aus4 hervorgeht. Dies erlaubt die Anordnung weiterer Instrumente innerhalb des erstens Instruments10 oder alternativ die Anordnung einer Öffnung im Mittelfeld34 des Anzeigefelds12 . Das Instrument10 kann dann auf solche Weise gestaltet werden, dass eine LCD- oder andere Anzeige für den Fahrer des Fahrzeugs durch die Öffnung sichtbar angeordnet werden kann. - Darüber hinaus ist bei Ausführungsformen, bei denen das Spiralantriebselement
22 hinter der Sichtfläche des Anzeigefelds12 angeordnet ist, die Fläche um den Umkreis des Anzeigefelds12 herum im Wesentlichen frei von einem Antriebsmechanismus. Dadurch wäre es möglich, zum Beispiel andere Anzeigefelder um mindestens einen Teil des Umkreises des Instruments10 herum anzuordnen. -
5 zeigt ein Instrument10 , das zwei Anzeigefelder12 ,12' umfasst. In dieser Ausführungsform sind die Führung und das Spiralantriebselement (nicht abgebildet) hinter jedem der Anzeigefelder12 ,12' angeordnet. Ein erster Teil des Zeigers18 ,18' ist dann so geformt, dass er über eine Innenkante des Anzeigefelds12 ,12' passt, zum Beispiel kann der erste Teil des Zeigers18 ,18' , des sich am nächsten am (nicht gezeigten) Läufer befindet, im Wesentlichen U-förmig gestaltet sein. Ein zweiter Teil des Zeigers18 ,18' einschließlich des distalen Endes des Zeigers18 ,18' erstreckt sich zur äußeren Kante des Anzeigefelds12 ,12' hin und verdeckt einen Teil der Skala14 ,14' . Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass das Antriebselement und die Führung weder in der Mitte der Anzeigefelder12 ,12' noch um die Außenseite der Anzeigefelder12 ,12' herum Platz in Anspruch nehmen. - Obwohl das vorstehend beschriebene Spiralantriebselement
22 eine gleichmäßige Teilung aufweist, versteht es sich, dass eine Zeigerbaugruppe16 ein Spiralantriebselement22 mit ungleichförmiger Teilung aufweisen kann. In diesen Ausführungsformen bewegt sich der Läufer20 in verschiedenen Bereichen, in denen das Spiralantriebselement22 ungleichförmige Teilung aufweist, über unterschiedlich lange Strecken des Spiralantriebselements22 bei jeder Umdrehung des Antriebselements22 . Zum Beispiel wird sich der Läufer20 in Bereichen mit einer ersten Teilung bei jeder Umdrehung des Antriebselements22 über eine vorgegebene Strecke der Länge des Spiralantriebselements22 und in Bereichen mit einer zweiten Teilung bei jeder Umdrehung des Antriebselements22 über eine andere Strecke der Länge bewegen. Dies ermöglicht, dass ein Instrument einen Messwert mit in verschiedenen Bereichen des Anzeigefelds12 mit höherer oder geringerer Genauigkeit anzeigen kann. Es kann zum Beispiel erwünscht sein, die Kraftstoffrestmenge in Richtung zum unteren Ende der Kraftstofffüllstandanzeige hin mit größerer Genauigkeit anzuzeigen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 6484663 [0003]
- US 7159534 [0003]
- JP 20050432787 [0003]
- WO 2004/068077 [0003]
Claims (9)
- Instrument zur Anzeige von Messwerten, das ein Anzeigefeld mit einem äußeren Umkreis, eine Skala auf dem äußeren Umkreis oder in dessen Nähe sowie eine Zeigerbaugruppe umfasst, umfassend: eine Führung angrenzend an die Skala; ein Spiralantriebselement, das in der Führung abgestützt ist; ein Motor zur axialen Drehung des Spiralantriebselements; einen Läufer, der vom Spiralantriebselement getragen wird; und einen Zeiger, der mit dem Läufer verbunden ist und von diesem betätigt werden kann und zur Anzeige von Messwerten relativ der Skala beweglich ist; wobei eine Axialdrehung des Spiralantriebselements im Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer Richtung relativ zur Skala bewegt und eine Axialdrehung des Spiralantriebselements entgegen dem Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer entgegengesetzten Richtung relativ zur Skala bewegt.
- Instrument nach Anspruch 1, wobei der äußere Umkreis des Anzeigefelds auf mehr als eine Krümmung verteilt ist.
- Instrument nach Anspruch 1, wobei der äußere Umkreis der Skala im Wesentlichen geradlinig ist.
- Instrument nach Anspruch 3, wobei das Spiralantriebselement im Wesentlichen steif ist.
- Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiralantriebselement eine gleichförmige Teilung auf solche Art aufweist, dass sich der Läufer bei jeder Drehung des Antriebselements über eine vorgegebene Strecke auf der Länge des Spiralantriebselements bewegt.
- Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spiralantriebselement eine gleichförmige Teilung auf solche Art aufweist, dass sich in verschiedenen, unterschiedliche Teilung aufweisenden Bereichen des Spiralantriebselements der Läufer bei jeder Drehung des Antriebselements über unterschiedliche Strecken auf der Länge des Spiralantriebselements bewegt.
- Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führung einen generell U-förmigen oder C-förmigen Kanal umfasst, in dem das Spiralantriebselement abgestützt ist.
- Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem umfassend eine innerhalb des Anzeigefelds angeordnete Anzeige; wobei kein Teil der Anzeige durch einen Teil der Skala oder die Zeigerbaugruppe verdeckt ist.
- Instrument wie im Wesentlichen hierin unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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