DE10113795A1

DE10113795A1 - Wellenanordnung eines Anzeigeinstruments

Info

Publication number: DE10113795A1
Application number: DE10113795A
Authority: DE
Inventors: Takashi Komura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: KR100469521B1; KR20010095008A; US6520108B1; JP2001281013A; DE10113795B4; FR2807160B1; FR2807160A1

Abstract

Ein Anzeigeinstrument enthält eine Skalenplatte (10), ein Gehäuse (40a), welches hinter der Skalenplatte angeordnet ist, einen Antriebssteuerabschnitt (40), der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Drehwelle (50), die durch den Antriebssteuerabschnitt angetrieben wird. Die Drehwelle besteht aus einem Paar von dünnen Wellen (52, 54), die jeweils durch ein Paar von Lagern (41d, 41c) gehaltert sind, und aus einer dicken Welle (53), die mit dem Paar der dünnen Welle verbunden ist. Jede dünne Welle besitzt eine solche Länge und einen solchen Außendurchmesser, daß das Verhältnis aus Länge und Außendurchmesser zu einer ausreichenden Biegefestigkeit führt. Daher dreht sich die Drehwelle stoßfrei und der Zeiger, der durch die Welle getragen ist, zeigt exakte Werte des Fahrzeugbetriebszustandes an.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft vielfältige Anzeigeinstrumente, inklusive ei nem Fahrzeug-Anzeigeinstrument.

Bei einem Fahrzeug-Anzeigeinstrument besitzt eine Antriebseinheit einen An triebssteuerabschnitt, der hinter einer Skalenplatte angeordnet ist, und eine Drehwelle, die sich durch die Skalenplatte hindurch erstreckt, um an ihrem Ende einen Zeiger zu tragen. Die Drehwelle ist mit einem Ausgangszahnrad eines Drehzahluntersetzungsge triebezuges verbunden. Die Drehwelle ist gewöhnlich als eine Metallwelle ausgeführt, die mit dem Ausgangszahnrad integriert ist.

Da die Drehwelle beachtlich lang und dünn ist, um einen stoßfreien und exakten Betrieb des Zeigers zu ermöglichen, ist es sehr schwierig eine ausreichende Biegefestig keit zu erzielen. Daher muß die Drehwelle sehr sorgfältig gehandhabt werden, damit sie nicht verbogen wird, wenn sie bearbeitet wird oder wärmebehandelt wird.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin ein Anzeigeinstrument zu schaf fen, welches eine verbesserte Drehwelle besitzt.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin eine Drehwelle zu schaffen, die eine ausreichende Biegefestigkeit hat und zwar ohne einen Kompromiß hinsichtlich eines stoßfreien und exakten Betriebes des Zeigers.

Ein Anzeigeinstrument gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält eine Skalenplatte, eine Antriebseinheit mit einem Gehäuse, welches hinter der Skalenplatte angeordnet ist, einen Antriebssteuerabschnitt, der in dem Gehäuse ange ordnet ist, eine Drehwelle, die durch den Antriebssteuerabschnitt angetrieben wird, und ein Paar von Lagern, die an dem Gehäuse befestigt sind, und einen Zeiger, der von der Drehwelle getragen wird. Gemäß einem Merkmal der Erfindung besteht die Drehwelle aus einer dünnen Welle, die durch wenigstens eines der Lager gehaltert ist, welches nahe der Skalenplatte angeordnet ist, und eine dicke Welle, von der ein Ende mit der dünnen Welle verbunden ist und wobei die dünne Welle eine solche Länge und einen Außendurchmesser besitzt, daß das Verhältnis der Länge zum Außendurchmesser zu einer ausreichenden Biegefestigkeit führt.

Die Drehwelle kann ferner eine andere dünne Welle enthalten, die durch ein ande res Lager des Lagerpaares gehaltert ist, und das andere Ende der dicken Welle ist mit der anderen dünnen Welle verbunden und die andere dünne Welle besitzt ebenfalls eine solche Länge und einen solchen Außendurchmesser, daß das Verhältnis der Länge zum Außendurchmesser zu einer ausreichenden Biegefestigkeit führt.

Die dünne Welle kann aus einem rostfreien Stahlteil bestehen und die dicke Welle kann aus einem harzförmigen Teil bestehen. Der Antriebssteuerabschnitt kann einen Drehzahluntersetzungsgetriebezug mit einem Ausgangszahnrad enthalten. In einem sol chen Fall kann die dicke Welle mit dem Ausgangszahnrad integriert sein. Das Verhält nis von jeder dünnen Welle beträgt in bevorzugter Weise weniger als 10. Die Länge von jeder dünnen Welle kann kleiner als 10 mm sein und der Außendurchmesser von jeder dünnen Welle kann etwa 1 mm betragen. Ferner kann die dicke Welle aus einem der Materialien hergestellt sein, bestehend aus Polyacetal und Polyphenylensulfid.

Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung als auch Funktionen von damit in Verbindung stehenden Teilen der Erfindung ergeben sich kla rer aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, den anhängenden An sprüchen und den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht und eine teilweise Querschnittsansicht eines Anzeige instruments gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsseitenansicht des Anzeigeinstruments, welches in Fig. 1 veranschaulicht ist, gemäß einem Schnitt entlang der Linie II-II;

Fig. 3 eine Querschnittsrückansicht des Anzeigeinstruments, welches in Fig. 2 veranschaulicht ist, gemäß einem Schnitt entlang der Linie III-III; und

Fig. 4 eine Querschnittsseitenansicht des Anzeigeinstruments gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Ein Anzeigeinstrument gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Das Anzeigeinstrument gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Kombina tionsmeßgerät (combination meter), welches in einer Instrumentenkonsole eines Fahr zeugs zu montieren ist. Das Anzeigeinstrument enthält ein Paar von Instrumentenein heiten U, einen Geschwindigkeitsmesser und einen Maschinen-Tachometer. Jede In strumenteneinheit U besteht aus einer gemeinsamen Skalenplatte 10, einer gemeinsa men lichtleitenden Platte 20, einer gemeinsamen gedruckten Schaltungsplatine 30, einer Antriebseinheit D und einem Zeiger 60.

Auf der Skalenplatte 10 sind ein Paar von halbkreisförmigen transparenten Ska lenmustern 11 und 12 für den Geschwindigkeitsmesser und den Maschinentachometer und ein Anzeigemuster 10c zum Anzeigen der Positionen eines Gangschalthebels vor gesehen.

Die lichtleitende Platte 20 ist aus Acrylharz oder Polycarbonat hergestellt und er streckt sich derart, daß sie den rückwärtigen Teil der Skalenplatte überdeckt, der den Skalenmustern 11 und 12 entspricht, die an der Frontfläche ausgebildet sind.

Die lichtleitende Platte 20 besitzt einen lichtreflektierenden Film an der Rückseite derselben und ein Paar von Durchgangslöchern 21 an Abschnitten, die jeweils dem Ge schwindigkeitsmesser und dem Tachometer entsprechen, obwohl nur ein Durchgangs loch 21 für den linken Geschwindigkeitsmesser in Fig. 2 gezeigt ist. Die lichtleitende Platte 20 besitzt einen prismaförmigen oder konisch verlaufenden Lichtauffangabschnitt an dem Innenumfang von jedem Durchgangsloch 21. Die Skalenplatte 10 besitzt eben falls ein paar von Durchgangslöchern 13 an den gleichen Abschnitten wie die Durch gangslöcher 21 der lichtleitenden Platte 20.

Die gedruckte Schaltungsplatine 30 ist an der Rückseite der lichtleitenden Platte 30 angeordnet. Jede Antriebseinheit D besteht aus einem Antriebssteuerab schnitt 40 und einer Drehwelle 50. Jeder Antriebssteuerabschnitt ist an der Rückseite der gedruckten Schaltungsplatine 30 an dem Abschnitt derselben befestigt, welcher dem Durchgangsloch 21 entspricht. Jeder Antriebssteuerabschnitt 40 besteht aus einem Ge häuse 40a, einem Drehzahluntersetzungsgetriebezug 40b und einem Schrittmotor M. Das Gehäuse 40a besitzt eine Deckenplatte 41a, die an der Rückseite der gedruckten Schaltungsplatine 30 an dem Abschnitt derselben befestigt ist, welcher dem Durch gangsloch 21 entspricht.

Der Drehzahluntersetzungsgetriebezug 40b besteht aus vier Harz-Stirngetriebe zahnrädern 42-45 und ist in dem Gehäuse 40a montiert. Die Stirngetriebezahnräder 42-45
sind aus Polyacetal, Polyphenylensulfid oder ähnlichem hergestellt. Mittlerweile hat Polyacetal eine Biegefestigkeit von etwa 100 N/mm² bei einer Temperatur von 23°C, und Polyphenylensulfid hat eine Biegefestigkeit von etwa 200 N/mm² bei einer Tempe ratur von 23°C.

Das Stirngetriebezahnrad 42 ist drehbar durch eine Zahnradwelle 42a zwischen der Deckenplatte 41a und einer Bodenplatte 41b des Gehäuses 40a gehaltert. Das Stirn getriebezahnrad 43 besitzt einen größeren Außendurchmesser als das Stirngetriebezahn rad 42. Die Stirngetriebezahnräder 43 und 44 sind zusammen durch eine Welle 43a zwi schen den Platten 41a und 41b gehaltert. Das Zahnrad 44 besitzt einen kleineren Außen durchmesser als das Zahnrad 43. Das Zahnrad 43 kämmt mit dem Zahnrad 42. Das Stirngetriebezahnrad 45 ist durch eine Drehwelle 50 zwischen den Platten 41a und 41b gehaltert und kämmt mit dem Zahnrad 44.

Die Drehwelle 50 besteht aus einem Paar von koaxial verbundenen dicken und dünnen Wellen 51 und 52. Die dicke Welle 51 ist aus dem gleichen harzförmigen Mate rial wie das Stirngetriebezahnrad 45 hergestellt, und die dünne Welle 52 ist aus einem harten Metall wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Hochgeschwindigkeitsstahl her gestellt. Der Außendurchmesser der Harzwelle 51 liegt zwischen 2 mm und 3 mm und die Länge derselben beträgt etwa 15 mm. Die Gesamtlänge der Drehwelle 50 beträgt etwa 22 mm.

Die Harzwelle 51 reduziert die Länge der dünnen Metallwelle 52 mit einem klei nen Außendurchmesser, um eine ausreichende Biegefestigkeit zu schaffen. Beispiels weise liegt die Länge der rostfreien Stahlwelle 52 bei etwa 10 mm und der Außen durchmesser derselben beträgt etwa 1 mm. D. h. das Verhältnis der Länge der rostfreien Stahlwelle 52 zum Außendurchmesser der Welle 52 liegt bei etwa 10.

Die Harzwelle 51 ist mit dem Stirngetriebezahnrad 45 integriert und ein Ende der Metallwelle 52 ist koaxial an dem Rand der Harzwelle 51 angebracht. Es kann neuer dings die Harzwelle 51 getrennt von dem Zahnrad 45 hergestellt werden. Ein Ende Slb der Harzwelle 51 ist drehbar durch ein Lager 41c gehaltert, welches an der Boden platte 41b ausgebildet ist. Die Metallwelle 52 ist drehbar durch ein Lager 41d der Deckenplatte 41a an der Mitte 52b derselben gehaltert und erstreckt sich durch ein Durch gangsloch 31 der gedruckten Schaltungsplatine 30 und das Durchgangsloch 21 der lichtleitenden Platte 20 in die Innenseite des Durchgangsloches 13 der Skalenplatte 10.

Wenn das Stirngetriebezahnrad 45 und die Harzwelle 51 als eine Einheit gegossen werden, wird ein Endabschnitt von etwa 3 mm Länge der Metallwelle 53 in den Ab schnitt einer Gießform entsprechend der Harzwelle 51 eingeschoben.

Somit kann die Länge der Metallwelle 52 sehr kurz ausgebildet werden und der Außendurchmesser kann sehr klein gehalten werden. Als ein Ergebnis wird der Zeiger vollkommen stoßfrei angetrieben, um sehr exakt einen gemessenen Wert wie beispiels weise eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Maschinendrehzahl anzuzeigen.

Der Schrittmotor M ist in dem Gehäuse 40a montiert. Der Schrittmotor M besteht aus einem Stator 40c und einem Rotor 40d. Der Stator 40c ist an der Deckenplatte 41a befestigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt der Stator 40c ein Paar von Jochen 46 und 47 und ein Paar von Feldwicklungen 48 und 49. Das Paar der Joche 46 und 47 ist an der Deckenplatte 41a angebracht. Das Joch 46 besitzt ein Paar von Polen 46a, die dem Ro tor 40d gegenüberliegen, und das Joch 47 besitzt ein Paar von Polen 47a, die dem Ro tor 40d gegenüberliegen, und das Paar der Joche 46a, die dem Rotor 40d gegenüberlie gen.

Die Feldwicklung 48 ist an einem Zwischenabschnitt 46b des Joches 46 gewickelt und die Feldwicklung 49 ist an einem Zwischenabschnitt 47b des Joches 47 gewickelt. Die Feldwicklung 48 besitzt ein Ende 48a und die Feldwicklung 49 besitzt ein Ende 49a, von denen beide jeweils in Löcher der gedruckten Schaltungsplatine 30 ein geschoben sind und an einer Schaltung der gedruckten Schaltungsplatine 30 durch einen Rückfluß- oder Schwall-Lötprozeß angelötet werden. Wenn das Paar der Feldwicklun gen 48 und 49 durch eine elektrische Stromversorgungsquelle über die gedruckte Schaltungsplatine 30 mit Strom versorgt werden, liefern die Feldwicklungen 46 und 47 und das Paar der Joche 46 und 47 ein Magnetfeld, um den Rotor 40d in Drehung zu versetzen.

Der Rotor 40d besteht aus einem Permanentmagneten und ist durch eine Welle 42a gehaltert, die koaxial zu dem Stirngetriebezahnrad 42 verläuft.

Der Zeiger 60 besitzt einen Basisabschnitt 61, der durch ein Ende der Dreh welle 50 getragen ist. Daher wird der Zeiger 60 durch den Schrittmotor M über den Drehzahluntersetzungsgetriebezug 40b und die Welle 50 angetrieben. Das Bezugszei chen 70 in Fig. 2 zeigt eine lichtemittierende Diode zum Beleuchten der Skalenplatte 10 an. Die lichtemittierende Diode 70 ist an einen Abschnitt der gedruckten Schaltungspla tine 30 nahe dem Durchgangsloch 21 der lichtleitenden Platte 20 angelötet. Die licht emittierende Diode 70 emittiert Licht zu dem prismaförmigen Lichtauffangabschnitt des Durchgangsloches 21 und, über die lichtleitende Platte 20, über einen weiten Bereich der Skalenplatte 10. Wenn eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden einheitlich hinter der Skalenplatte 10 angeordnet sind, kann die lichtleitende Platte 20 weggelassen werden. Das Bezugszeichen 80 zeigt ein Vorderseitenabschirmteil an und das Bezugs zeichen 90 zeigt eine Frontkonsole an.

Ein Anzeigeinstrument gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird unter Hinweis auf Fig. 4 beschrieben.

Die Drehwelle 50 des Anzeigeinstruments gemäß der ersten Ausführungsform ist durch eine Drehweile 50A ersetzt. Die Drehwelle 50A besteht aus einer dünnen Metall welle 54, einer Harzwelle 53 und aus der gleichen dünnen Metallwelle 52 wie bei der ersten Ausführungsform, die koaxial in Reihe liegend verbunden sind. Die Harzwelle 53 ist mit dem Stirngetriebezahnrad 45 in der gleichen Weise integriert wie das Harzzahn rad 51 der ersten Ausführungsform. Die Metallwelle 54 besteht aus dem gleichen Mate rial wie die Metallwelle 52. Das rechte Ende 54a der Metallwelle 54 ist durch Einsatz- Formen in das linke Ende 43b der Harzwelle 53 in der gleichen Weise wie die Metall welle 52 eingebracht. Das linke Ende 54b der Metallwelle 54 ist drehbar durch das La ger 41c der Bodenplatte 40a gehaltert. Die Gesamtlänge der Welle 54 beträgt etwa 5 mm und der Außendurchmesser der Welle 54 ist der gleiche wie bei der Metallwelle 52.

Da die dünne Metallwelle 54 ausreichend kurz ist, um ein Verhältnis aus der Länge derselben zum Außendurchmesser derselben aufrecht zu erhalten, kann eine aus reichende Biegefestigkeit erreicht werden, obwohl sie sehr viel dünner ist als das Ende 51b der Harzwelle 51. Als ein Ergebnis kann die Welle 50A sehr viel stoßfreier als die Welle 50 des Anzeigeinstruments gemäß der ersten Ausführungsform der Erfin dung angetrieben werden.

Bei der vorangegangenen Beschreibung der Erfindung wurde die Erfindung unter Hinweis auf spezifische Ausführungsformen derselben offenbart. Es ist jedoch offen sichtlich, daß vielfältige Abwandlungen und Änderungen an den spezifischen Ausfüh rungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung, wie er sich aus den anhängenden Ansprüchen ergibt, zu verlassen. Dem zufolge ist die Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich als veranschauli chend und nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.

Claims

1. Anzeigeinstrument mit einer Skalenplatte (10), einem Gehäuse (40a), welches hinter der Skalenplatte angeordnet ist, einem Antriebssteuerabschnitt (40), der in dem Gehäuse angeordnet ist, einer durch den Antriebssteuerabschnitt angetriebe nen Drehwelle (5) und einem Paar Lager (41c, 41d), die an dem Gehäuse zur Halterung der Drehwelle angebracht sind, und mit einem von der Drehwelle ge tragenen Zeiger (60), dadurch gekennzeichnet, daß
die Drehwelle eine dünne Welle (52) umfaßt, die durch wenigstens eines (41d) des Paares der Lager gehaltert ist, welches nahe der Skalenplatte angeordnet ist, und eine dicke Welle (51) umfaßt, die mit der dünnen Welle verbunden ist, und
die dünne Welle eine solche Länge und einen solchen Außendurchmesser besitzt, daß das Verhältnis aus der Länge zu dem Außendurchmesser eine ausreichende Biegefestigkeit liefert.

2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Welle ein rostfreies Stahlteil aufweist, und daß die dicke Welle ein Harzteil auf weist.

3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebs steuerabschnitt einen Drehzahluntersetzungsgetriebezug (40b, 42, 43, 44, 45) mit einem Ausgangszahnrad (45) aufweist, und daß die dicke Welle mit dem Aus gangszahnrad integriert ist.

4. Anzeigeinstrument nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis der dünnen Welle (52) kleiner ist als 10.

5. Anzeigeinstrument nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Länge der dünnen Welle (52) etwa 10 mm beträgt, und daß der Außendurchmesser der dünnen Welle etwa 1 mm beträgt.

6. Anzeigeinstrument nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die dicke Welle (51) aus einem der Materialien hergestellt ist, die bestehen aus Polyacetalharz und Polyphenylensulfid.

7. Anzeigeinstrument nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß
die Drehwelle (50) ferner eine andere dünne Welle (54) umfaßt, die durch das an dere (41c) des Paares der Lager gehaltert ist, und
die dicke Welle (51) mit ihrem anderen Ende mit der anderen dünnen Welle ver bunden ist, und
die andere dünne Welle eine solche Länge und einen solchen Außendurchmesser besitzt, daß das Verhältnis aus der Länge zu dem Außendurchmesser eine ausrei chende Biegefestigkeit liefert.