DE102007032851A1

DE102007032851A1 - Kraftfahrzeug-Anzeigeinstrument mit umgreifendem Zeiger

Info

Publication number: DE102007032851A1
Application number: DE102007032851A
Authority: DE
Inventors: Martin Mayer; Manfred SÜSS; Kristian Engel
Original assignee: Johnson Controls Automotive Electronics GmbH
Current assignee: Johnson Controls Automotive Electronics GmbH
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2008-08-14
Also published as: WO2008095651A2; EP2115399A2; WO2008095651A3; US8166907B2; US20100058976A1

Abstract

Es wird ein Anzeigeinstrument, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Drehachse drehbaren Zeiger vorgeschlagen, wobei der Zeiger einen radial bezüglich der Drehachse inneren ersten und für einen Benutzer nicht einsehbaren Bereich sowie einen radial bezüglich der Drehachse äußeren zweiten und für einen Benutzer einsehbaren Bereich aufweist, wobei in einem radialen Abstand von der Drehachse eine Zusatzlagerung des Zeigers und/oder ein Anschlag zur Aufnahme von auf die Drehachse im wesentlichen senkrecht stehende Kippmomente vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Instrument für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein mittels zentral angeordneter Drehachse gelagerter Zeiger großteils durch ein Instrumentenbestandteil verdeckt ist. Insbesondere umgreift das drehachsenferne Zeigerende das Instrumentenbestandteil randseitig, wodurch die Zeigerspitze sichtbar wird. Ein derartiger Zeiger macht keinen Gebrauch von der Mittelzone des sichtbaren Bereichs eines Instruments, so dass ungehinderte Sicht auf das Instrumentenbestandteil gegeben ist, welches z. B. als Matrixdisplay ausgebildet sein kann.
Solche, eine Mittelzone des sichtbaren Bereichs eines Instruments abdeckende Zeiger sind beispielsweise aus den Druckschriften WO 2006/005821 A1 , JP 2003-014508 , DE 197 39 628 oder WO 2006/02474 A1 bekannt. Die ausladende Zeigerkonstruktion, die dafür notwendig ist, bringt jedoch wahlweise ein Gewichts- oder ein Stabilitätsproblem für den Zeiger mit sich. Wird ein Zeiger sehr leicht ausgelegt, ist er anfällig für Vibrationen der Zeigerspitze. Bei verbesserter Stabilität steigt durch den langen, an der Drehachse angreifenden Hebelarm die Belastung dort, wodurch der Antrieb (Motor oder Getriebe) robuster und damit teurer auszuführen ist.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Anzeigeinstrument mit verbesserter Schock- und Vibrationsresistenz verfügbar zu machen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Anzeigeinstrument, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Drehachse drehbaren Zeiger, wobei der Zeiger einen radial bezüglich der Drehachse inneren ersten und für einen Benutzer nicht einsehbaren Bereich sowie einen radial bezüglich der Drehachse äußeren zweiten und für einen Benutzer einsehbaren Bereich aufweist, wobei in einem radialen Abstand von der Drehachse eine Zusatzlagerung des Zeigers und/oder ein Anschlag zur Aufnahme von auf die Drehachse im wesentlichen senkrecht stehende Kippmomente vorgesehen ist. Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Zusatzlagerung durch Hinzunahme zumindest eines weiteren Lagers zu der im Antrieb vorhandenen Lagerung der Drehachse realisiert, während gemäß einer zweiten Ausführungsform die Zusatzlagerung durch Begrenzung des möglichen Zeigerkippwinkels in Relation zur Raumlage der unbelasteten Drehachse realisiert wird, indem der Zeigerschaft nahe des Antriebsblocks mit einer Scheibe ummantelt ist, welche gegen ein am Antriebsblock angebrachtes Gegenstück zur Anlage kommt. Es ist hierdurch insgesamt möglich, sowohl den Zeiger vergleichsweise leicht und damit auch leicht drehbar bzw. mit einem geringen Massenträgheitsmoment auszustatten als auch eine vergleichsweise stabile Anordnung des Zeigers zu gewährleisten, insbesondere in einem Umfeld wie dies in Kraftfahrzeugen vorkommt, in welchem Vibrationen verschiedenster Art (Stärke und Frequenz) auftreten. Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft möglich, dass ein analoger und um eine Drehachse drehbarer Zeiger sowohl eine große Leichtgängigkeit, eine große Vibrationsresistenz und auch eine große Positioniergenauigkeit gegenüber benachbarten Bauteilen wie etwa dem der Zeigerspitze benachbarten bzw. gegenüberliegenden Ziffernblatt aufweist.
In der ersten Ausführungsform ist insbesondere ein zusätzliches Haltewinkelstück vorgesehen, das am oder nahe bei dem Antriebsgehäuse befestigt ist, wobei der drehachsparallele Schenkel des Winkels bzw. des Haltewinkelstücks sich in dem Kreissektor befindet, der bei der Zeigerbewegung nicht überstrichen wird. Es ist hierdurch möglich, dass der Zeiger in axialer Richtung der Drehachse des Zeigers an zwei verschiedenen Stellen gelagert wird bzw. gehalten ist, wobei die beiden in axialer Richtung der Drehachse des Zeigers beabstandeten Stellen bevorzugt auf der einen und der anderen Seite der Bewegungsebene bzw. des Bewegungskonus des Zeigers befindet. In einer ersten Unterart dieser Ausführungsform ist in dem Winkelstück eine Lagerbuchse zur Realisierung der Zusatzlagerung vorgesehen, wobei in der Lagerbuchse das der Antriebsseite abgewandte Ende der Antriebswelle gelagert ist, worunter auch ein entsprechend konstruiertes Endstück eines in einen wellenlosen Antrieb eingepassten (z. B. eingesteckten) Zeigers zu verstehen ist. Dieses Endstück kann materialgleich zum Zeigermaterial ausgeführt sein oder aus einem Material höherer Festigkeit geformt sein. In einer zweiten Unterart dieser Ausführungsform (die alternativ oder kumulativ zur ersten Unterart vorgesehen sein kann) trägt das Haltewinkelstück einen sich dem Zeiger entgegenstreckenden Ring, der zumindest an seiner potentiellen Kontaktfläche zum Zeiger, nämlich seiner als ebene Kontaktbahn ausgebildeten Stirnwand, gleitreibungsarm gestaltet ist, sei es durch Wahl des Ringmaterials oder Beschichtung, etwa mit Nanopartikeln oder Teflon. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zeigers kann ein ebensolcher Ring vorgesehen sein, der beispielsweise auf dem Antriebsgehäuse befestigt ist. Damit ist ein beidseitiger Begrenzungsanschlag geschaffen, der einem Schwingen des Zeigers durch Stoß- oder Vibrationsanregung entgegenwirkt. Es wird hierdurch ein Anschlag zur Aufnahme von auf die Drehachse im wesentlichen senkrecht stehende Kippmomente realisiert. Gemäß einer weiteren (alternativ oder kumulativ zu den anderen Varianten bzw. Ausführungsformen realisierbaren) Variante eines Anschlags zur Aufnahme von auf die Drehachse im wesentlichen senkrecht stehende Kippmomente kann ein Begrenzungsanschlag oder Begrenzungsanschlagspaar auch weiter entfernt von der Drehachse angeordnet sein, je nach dem verfügbaren Bauraum bzw. dem Eigenresonanzverhalten des Zeigers. Hierfür ist nicht zwingend ein Haltewinkelstück erforderlich.
Bei der zweiten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die je nach Lastfall punktuelle, sektorielle oder kreisbahnumlaufende Kontaktfläche in erheblichem Abstand von der Drehachse wirksam ist, damit aufgrund der Hebelgesetze die der Kipptendenz entgegenstehende Gegenkraft möglichst klein bleibt; denn die durch die Kontaktfläche entstehenden Reibungsverluste wachsen proportional zur Kraft, mit der die Zeigerscheibe und ihr Gegenstück aufeinandergedrückt sind. In einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Kippwinkel durch permanenten Kontakt zwischen Scheibe und Gegenlager auf einen Wert von exakt oder nahe bei Null Grad eingeschränkt. Es kann ein Gleitmittel im Bereich der Kontaktfläche eingebracht oder eine reibungsmindernde Beschichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine PTFE-Schicht (Polytetrafluorethylen, Teflon) oder dergleichen. Als Alternative dazu können Wälzkörper im Bereich der Kontaktfläche eingebracht sein, die durch eine als Kreisrinne ausgebildete Vertiefung in der Scheibe oder dem Gegenlager auf der Kreisbahn gehalten werden.
Die in den verschiedenen Ausführungsformen dargelegten Maßnahmen können auch miteinander kombiniert sein.
Erfindungsgemäß ist es insbesondere bevorzugt, wenn an der Zusatzlagerung und/oder am Anschlag der Zeiger dauerhaft gleitend anliegt. Hierdurch kann eine vergleichsweise stabile Lagerung, die auch eine große Erschütterungsresistenz bzw. Schockresistenz aufweist, mit vergleichsweise einfachen Mitteln realisiert werden. Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn der Zeiger an der Zusatzlagerung und/oder am Anschlag mittels eines Gleitmittels oder einer reibungsmindernden Beschichtung, insbesondere eine PTFE-Schicht (Teflonschicht), leichtgängig gelagert ist oder leichtgängig anliegt. Hierdurch können die Reibungskräfte, die für eine Bewegung des Zeigers um die Drehachse aufgrund der dauerhaften Zusatzlagerung oder aufgrund des lediglich zeitweisen Anliegens am Anschlag in erheblicher Weise und mit einem vergleichsweise geringen Aufwand reduziert werden.
Erfindungsgemäß ist weiterhin besonders bevorzugt, wenn der Zeiger an der Zusatzlagerung und/oder am Anschlag mittels eines Wälzkörpers, insbesondere einer Rolle oder einer Kugel, dauerhaft anliegt. Hierdurch kann Reibungskraft für eine Bewegung des Zeigers um die Drehachse in noch stärkerem Maße reduziert werden. Es kann aber die Lagerung auch derart ausgebildet sein, dass es nur bei auftretenden Schocks zu einem Kontakt zwischen dem Führungsbereich des Zeigers und dem Begrenzungselement kommt.
Besonders ist es bevorzugt, wenn als Zusatzlagerung ein antriebsblockfernes Drehachsenlager vorgesehen ist bzw. wenn als Zusatzlagerung eine Scheibe und ein Gegenstück vorgesehen ist. Hierdurch kann mit konstruktiv einfachen Mitteln die Zusatzlagerung realisiert werden.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass als Anschlag erste Begrenzungsanschläge und/oder zweite Begrenzungsanschläge vorgesehen sind. Hierdurch ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass der Zeiger sowohl im Normalbetrieb – d. h. wenn die Vibrationsbelastung nicht übermäßig groß ist – besonders leichtgängig um die Drehachse gedreht werden kann als auch dass ein effektiver und dauerhaft wirksamer Schutz gegen übermäßige Vibrations- bzw. Schockbelastung mit sehr einfachen Mittel realisierbar ist.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zeiger z. B. als ein Hakenzeiger ausgebildet ist. Hierdurch können verschiedenste Varianten und Formen eines Zeigers im erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument realisiert werden.
Figuren
1 bis 3 zeigen Ausführungsvarianten einer ersten Ausführungsform der Befestigung eines Zeigers in einem erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument.
4 bis 8 zeigen Ausführungsvarianten einer zweiten Ausführungsform der Befestigung eines Zeigers in einem erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument.
Die 1, 2 und 3 zeigen in einem erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument 10 einen auf einer Platine 1 bzw. einer Leiterplatte 1 angeordneten Antrieb 2 bzw. Motor 2, der einen Zeiger 3 rotierend zu bewegen vermag, sowie ein Haltewinkelstück 4. Die Zeigerbasis selbst kann in den Antrieb eingesteckt sein (1 und 2) oder eine Metallwelle (nicht eigens mit einem Bezugszeichen bezeichnet) des Antriebs umschließen (3). Die 1 und 2 zeigen darüber hinaus erste Begrenzungsanschläge 5, 6 sowie zweite Begrenzungsanschläge 7, 8 und einen ersten, nicht einsehbaren Bereich 11 des Zeigers 3 sowie einen zweiten, einsehbaren Bereich 12 des Zeigers 3. In den 2 und 3 ist überdies ein antriebsblockfernes Drehachsenlager 9 durch das Haltewinkelstück 4 gehalten. Der Abstand zwischen den ersten Begrenzungsanschlägen 5, 6 und dem Zeiger 3 bzw. der Abstand zwischen den zweiten Begrenzungsanschlägen 7, 8 und dem Zeiger ist im Normalfall (d. h. in einer Situation, in der auf den Zeiger 3 keine senkrecht zur Drehachse 3' verlaufenden dynamischen – d. h. auf äußere Krafteinwirkung wie Vibrationen oder dergleichen beruhende – Kippmomente wirken) größer als null vorgesehen, so dass keine dauerhafte Anlage zwischen dem Zeiger 3 und den Begrenzungsanschlägen 5, 6, 7, 8 vorliegt. Die Begrenzungsanschläge dienen daher als Anschlag zur Aufnahme von auf die Drehachse 3' im wesentlichen senkrecht stehender Kippmomente, wobei der Anschlag in einem radialen Abstand von der Drehachse 3' vorgesehen ist.
Gemäß in den 4 bis 7 dargestellten Abwandlungen der ersten Ausführungsform der Befestigung des Zeigers 3 in dem erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument 10 sind Varianten des Anschlags des Zeigers 3 gegenüber einem feststehenden (d. h. nicht um die Drehachse 3' beweglicher) Bereich 14 (insbesondere das Ziffernblatt) des Anzeigeinstruments 10 dargestellt. Hierbei ist in 4 der Zeiger 3 in einem radial vergleichsweise weit außen liegenden Bereich zwischen den Begrenzungsanschlägen 5, 6 geführt, wobei der Zeiger 3 hierfür einen Führungsabschnitt 3'' aufweist, der zwischen den Begrenzungsanschlägen 5, 6 geführt ist. Zur Reibungsverminderung (im Falle eines auf den Zeiger 3 wirkenden im wesentlichen senkrecht zur Drehachse 3' verlaufenden Kippmoments derart, dass der Führungsabschnitt 3'' zur Anlage an einem der Begrenzungsanschläge 5, 6 kommt) kann an diesem Führungsabschnitt 3'' bzw. an den gegenüberliegenden Stellen der Begrenzungsanschläge 5, 6 eine oder eine Mehrzahl von reibungsvermindernden Maßnahmen durchgeführt werden, wie beispielsweise eine entsprechende Formgebung mit geringer Kontaktfläche – etwa mittels einer in 4 angedeuteten Kugel als Form des äußersten Endes des Führungsabschnitts 3'' – oder auch eine reibungsvermindernde Oberflächengestaltung bzw. Oberflächenbeschichtung. Zur Reibungsverminderung kann alternativ auch ein Wälzkörper 13 vorgesehen sein, der bevorzugt am Führungsabschnitt 3'' angeordnet ist. Hierbei ist in 5 und im rechten Teil der 7 das Beispiel eines Wälzkörpers 13 – etwa eines Röllchens – am Führungsabschnitt 3'' dargestellt, wobei der Wälzkörper 13 entweder (bei Vorhandensein eines entsprechenden Kippmoments) am oberen Begrenzungsanschlag 6 oder aber am unteren Begrenzungsanschlag 5 anliegt und zur Reibungsverminderung abrollt. In 6 und im linken Teil der 7 ist das Beispiel von zwei Wälzkörper 13 an einem zweigeteilt ausgebildeten Führungsabschnitt 3'' dargestellt, wobei zwei Wälzkörper 13 vorhanden sind und am Begrenzungsanschlag 5 zur Reibungsverminderung abrollen. Hierbei kann es entweder vorgesehen sein, dass die zwei Wälzkörper 13 dauerhaft am Begrenzungsanschlag 5 anliegen, d. h. es handelt sich im Sinne der Erfindung um eine (dauerhafte) Lagerung des Zeigers am Begrenzungsanschlag 5. Alternativ dazu (in der 6 und im linken Teil der 7 jedoch nicht dargestellt) können die Wälzkörper 13 beabstandet zum Begrenzungsanschlag 5 vorgesehen sein, wodurch die Leichtgängigkeit der Zeigerbewegung erhöht wird.
In 8 ist anhand einer Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Anzeigeinstrument die Anordnung einer den Zeigerschaft umschließenden Scheibe 1' mit damit zusammenwirkendem Gegenstück 2' gezeigt, wobei die Skizze in Details nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zu verstehen ist: der hier gut erkennbare Abstand zwischen der Scheibe 1' und dem Gegenstück 2' kann ausführungsabhängig deutlich geringer bzw. vernachlässigbar gering vorgesehen sein. Wenn der Abstand zwischen der Scheibe 1' und dem Gegenstück 2' im Normalfall (d. h. in einer Situation, in der auf den Zeiger 3 keine senkrecht zur Drehachse 3' verlaufenden dynamischen – d. h. auf äußere Krafteinwirkung wie Vibrationen oder dergleichen beruhende – Kippmomente wirken) größer als null ist, also keine dauerhafte Anlage zwischen der Scheibe 1' und dem Gegenstück 2' vorliegt, dient die Scheibe 1' und das Gegenstück 2' als Anschlag zur Aufnahme solcher auf die Drehachse im wesentlichen senkrecht stehender Kippmomente, wobei der Anschlag in einem radialen Abstand von der Drehachse 3' vorgesehen ist. Wenn der der Abstand zwischen der Scheibe 1' und dem Gegenstück 2' im Normalfall null ist, eine dauerhafte Anlage zwischen der Scheibe 1' und dem Gegenstück 2' vorliegt, dann wirkt die Scheibe 1' und das Gegenstück 2' als Zusatzlagerung, die in einem radialen Abstand von der Drehachse 3' vorgesehen ist.

1: Platine/Leiterplatte
1': Scheibe
2: Antrieb/Motor
2': Gegenstück
3: Zeiger
3': Drehachse
4: Haltewinkelstück
5, 6: erste Begrenzungsanschläge
7, 8: zweite Begrenzungsanschläge
9: antriebsblockfernes Drehachsenlager
10: Anzeigeinstrument
11: nicht einsehbarer erster Bereich des Zeigers
12: einsehbarer zweiter Bereich des Zeigers
13: Wälzkörper
14: feststehender Bereich des Anzeigeinstruments/Ziffernblatt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/005821 A1 [0002]
- JP 2003-014508 [0002]
- DE 19739628 [0002]
- WO 2006/02474 A1 [0002]

Claims

Anzeigeinstrument (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Drehachse (3') drehbaren Zeiger (3), wobei der Zeiger (3) einen radial bezüglich der Drehachse (3') inneren ersten und für einen Benutzer nicht einsehbaren Bereich (11) sowie einen radial bezüglich der Drehachse (3') äußeren zweiten und für einen Benutzer einsehbaren Bereich (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem radialen Abstand von der Drehachse (3') eine Zusatzlagerung (9, 1', 2') des Zeigers (3) und/oder ein Anschlag (5, 6, 7, 8) zur Aufnahme von auf die Drehachse (3') im wesentlichen senkrecht stehende Kippmomente vorgesehen ist.
Anzeigeinstrument (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zusatzlagerung (9, 1', 2') und/oder am Anschlag (5, 6, 7, 8) der Zeiger (3) dauerhaft gleitend anliegt.
Anzeigeinstrument (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zusatzlagerung (9, 1', 2') und/oder am Anschlag (5, 6, 7, 8) der Zeiger (3) mittels eines Gleitmittels oder einer reibungsmindernden Beschichtung, insbesondere eine PTFE-Schicht (Teflonschicht), leichtgängig gelagert ist oder leichtgängig anliegt.
Anzeigeinstrument (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zusatzlagerung (9, 1', 2') und/oder am Anschlag (5, 6, 7, 8) der Zeiger (3) mittels eines Wälzkörpers, insbesondere einer Rolle oder einer Kugel, dauerhaft anliegt.
Anzeigeinstrument (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzlagerung (9, 1', 2') ein antriebsblockfernes Drehachsenlager vorgesehen ist.
Anzeigeinstrument (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzlagerung (9, 1', 2') eine Scheibe (1') und ein Gegenstück (2') vorgesehen ist.
Anzeigeinstrument (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Anschlag (5, 6, 7, 8) erste Begrenzungsanschläge und/oder zweite Begrenzungsanschläge vorgesehen sind.
Anzeigeinstrument (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger ein Hakenzeiger ist.