DE102010043631A1

DE102010043631A1 - Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle sowie Anzeigeinstrumentvorrichtung

Info

Publication number: DE102010043631A1
Application number: DE102010043631A
Authority: DE
Inventors: Yuusuke Shimada-shi Aono; Shigeki Shimada-shi Totsuka
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: US20140198477A1; DE102010043631B4; US10031001B2; JP5631033B2; JP2011117926A; US20110107575A1; US8826507B2

Abstract

Wenn ein Eindrückteil in ein Eindrückloch eingedrückt wird, kommt der zu einer Form entlang der Innenfläche verformte Scheitel des Eindrückteils in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs, wobei eine Eindrückkraft zum Eindrücken des Eindrückteils in das Eindrückloch oder eine Herausziehkraft zum Herausziehen des Eindrückteils aus dem Eindrückloch durch die Länge einer Schnittlinie bestimmt wird, entlang der eine Fläche, an der die Außenfläche des Eindrückteils in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs kommt, und ein Querschnitt orthogonal zu der Axialrichtung des Eindrückteils einander kreuzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehwelle, an der eine Nadel befestigt wird, die Ziffern auf einer Skala in einer Anzeigeinstrumentvorrichtung für ein Fahrzeug oder ähnliches angibt, sowie insbesondere einen Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle, der beim Eindrücken der Nadel in die Drehwelle eine Konzentration einer mechanischen Spannung verhindert, wobei die Nadel dennoch fest verbunden werden kann.
In einer Anzeigeinstrumentvorrichtung, die an einem Fahrzeug oder ähnlichem montiert wird, wird eine Skala mit den darauf vorgesehenen Zeichen, Ziffern und Strichen durch eine eigene Lichtquelle von hinten beleuchtet oder wird eine auf die Zeichen oder Ziffern der Skala zeigende Nadel beleuchtet (siehe z. B. die Patentliteratur 1).
Insbesondere ist wie in 9 gezeigt eine Anzeigeinstrumentvorrichtung bekannt, die umfasst: einen Instrumentenkasten 102 unter einer Skala 101, eine Lichtquelle 103, eine Nadelwelle 14, die das Licht von der Lichtquelle 103 führt und an deren oberem Endteil eine Nadel 105 befestigt ist, Lager 106 und 107 zum Halten der Nadelwelle 104, sodass diese frei gedreht werden kann, ein Zahnrad 108, über das eine Drehkraft von einem Motor (nicht in der Zeichnung gezeigt) für das Drehen der Nadelwelle 104 und der Nadel 105 übertragen wird, und einen parabolförmigen Reflektor 109, der in einem Teil des Lichtführungspfads, in dem das Licht aus der Lichtquelle 103 zu der Nadel 105 geführt wird, angeordnet ist. In dieser Anzeigeinstrumentvorrichtung wird die Nadel 105 durch die Emission des Lichts aus der Lichtquelle 103 beleuchtet. Das Bezugszeichen 110 in 9 gibt ein Substrat an.
Um Licht in der Nadelwelle oder in der Nadel zu führen, wird die Nadelwelle oder die Nadel gewöhnlich aus einem geeigneten Kunstharzmaterial ausgebildet, wobei die Nadel dann in die Nadelwelle eingedrückt wird, um dieselben fest miteinander zu verbinden. Wenn jedoch die Nadelwelle und die Nadel nicht sehr genau verarbeitet sind, kann es vorkommen, dass die Nadel nach dem Eindrücken in die Nadelwelle nur locker in die Nadelwelle eingepasst ist, sodass die Nadel einfach aus der Nadelwelle herausgezogen werden kann. Wenn die Nadel dagegen knapp in die Nadelwelle passt, ist es unter Umständen schwer, die Nadel an der Nadelwelle zu befestigen. Es wird deshalb hier ein Nadelbefestigungsaufbau vorgeschlagen, in dem die Teile fest miteinander verbunden werden können, ohne dass die Verarbeitung sehr genau sein muss (siehe zum Beispiel die Patentliteratur 2).
Wie in 10 und 11 gezeigt, umfasst der Nadelbefestigungsaufbau einen Wellenteil 201 aus einem Kunstharz und einen Nadelbefestigungsteil 202, der in einem oberen Endteil des Wellenteils 201 ausgebildet ist, wobei eine nicht in der Zeichnung gezeigte Nadel an dem Nadelbefestigungsteil 202 befestigt wird. In der Nadel ist ein rohrförmiges Befestigungsstück an einer Bodenfläche (unteren Fläche) als Basisende vorgesehen. Ein innerer Teil des Befestigungsstücks bildet ein zylindrisches Befestigungsloch H, das in 12 gezeigt ist. In 11 und 12 gibt das Bezugszeichen 204A einen Eckteil eines weiter unten beschriebenen Passteils 204 an. Das Bezugszeichen 204B gibt einen seitlichen Teil des Passteils 204 an. Das Bezugszeichen 205 gibt ein Zahnrad an.
Der Nadelbefestigungsteil 202 umfasst einen abgeschrägten Teil 203 an einem oberen Endteil und den geraden Passteil mit einer im wesentlichen regelmäßigen, quadratischen Stangenform an einem unteren Teil. Der abgeschrägte Teil 203 ist derart geformt, dass er glatt in ein Befestigungsloch H der Nadel gepasst werden kann und weist eine im wesentlichen regelmäßige, quadratische Pyramidenform auf, die nach unten hin allmählich dicker wird. Ein äußerer Umfangsteil 203A an einem oberen Ende und die Eckteile 203B sind jeweils abgeschrägt. Weiterhin ist in dem Passteil 204 wie in 12 gezeigt die Länge s zwischen gegenüberliegenden Seiten etwas kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser r des Befestigungslochs H der Nadel und ist die Länge t jeder Diagonallinie etwas größer als der Innendurchmesser r des Befestigungslochs H der Nadel.
Patentliteratur 1: Offengelegte deutsche Patentanmeldung Nr. 19538547 .
Patentliteratur 2: JP-UM-A-1-120684 .
Wenn jedoch bei einem derartigen Nadelbefestigungsaufbau der Querschnitt des Passteils 204 in dem Wellenteil 201 eine einfache Polygonform wie etwa eine quadratische Form aufweist, wird ein großer Zwischenraum zwischen dem Wellenteil und dem Passteil gebildet. Deshalb tritt eine große Lichtmenge durch den Zwischenraum nach außen aus, sodass die Menge des zu der Nadel geführten Lichts beträchtlich reduziert wird und dementsprechend die Lichtemissionseffizienz vermindert wird. Insbesondere wenn der Querschnitt des Passteils eine dreieckige Form aufweist, ist der Zwischenraum so groß, dass er nicht vernachlässigt werden kann, weil die austretende Lichtmenge in diesem Fall besonders groß ist. Deshalb besteht ein Bedarf für einen Nadelbefestigungsaufbau, der das Licht effizient übertragen kann und eine Lichtemission und Beleuchtung mit einer guten Lichtemissionseffizienz realisieren kann.
Und wenn in einem derartigen Nadelbefestigungsaufbau ein Passteil mit einem zum Beispiel dreieckigen Querschnitt in das Befestigungsloch H der Nadel gepasst wird, ist die Differenz zwischen den Eindrücklasten der kontaktierenden Teile in den Eckteilen größer als diejenige der nicht-kontaktierenden Teile der Eckteile, die nicht in Kontakt mit dem Befestigungsloch H kommen, sodass die Gefahr besteht, dass Risse aufgrund einer Konzentration von mechanischen Spannungen in den Eckteilen entstehen. Deshalb ist der oben beschriebene Nadelbefestigungsaufbau nachteilig.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf die zuvor geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle und eine Anzeigeinstrumentvorrichtung anzugeben, in der die Lichtemissionseffizienz der Nadel nicht extrem verschlechtert ist, sodass ein Beleuchtungslicht effizient zu der Nadel geführt werden kann, und die Entstehung von Rissen verhindert werden kann.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu erfüllen, ist ein Nadelbefestigungsaufbau einer Drehwelle gemäß der vorliegenden Erfindung wie nachfolgend mit Bezug auf (1) und (2) beschrieben gekennzeichnet.

(1) Wenn in einem Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle, in dem ein Eindrückteil der Drehwelle mit Lichtführungseigenschaften in ein Eindrückloch einer Nadel eingedrückt wird, das Eindrückloch einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der Eindrückteil an einem Endteil der Drehwelle einen regelmäßigen, n-polygonalen Querschnitt aufweist (in diesem Fall: 5 ≤ n) und der Eindrückteil in das Eindrückloch gedrückt wird, kommt ein Scheitel des Eindrückteils, der zu einer Form entlang der Innenfläche des Eindrücklochs verformt wird, in Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs und wird eine Eindrückkraft zum Einstecken des Eindrückteils in das Eindrückloch oder eine Herausziehkraft zum Herausziehen des Eindrückteils aus dem Eindrückloch durch die Länge einer Schnittlinie bestimmt, entlang der eine Fläche, an der die Außenfläche des Eindrückteils in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs kommt, und ein Querschnitt orthogonal zu der Axialrichtung des Eindrückteils einander kreuzen.
(2) In einem Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle mit dem Aufbau von (1) wird die Länge der Schnittlinie durch den Durchmesser der Innenfläche des Eindrücklochs, die Länge von einer Achse des Eindrückteils zu dem Scheitel und/oder die Anzahl n der Scheitel des Eindrückteils bestimmt.

Bei dem in (1) und (2) beschriebenen Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle kann der Zwischenraum zwischen dem Eindrückteil und dem Eindrückloch stärker reduziert werden als zum Beispiel bei einem dreieckigen Querschnitt. Dementsprechend wird die Lichtemissionseffizienz der Nadel nicht stark durch ein Austreten von Licht an dem Zwischenraum vermindert, sodass das Beleuchtungslicht effizient zu der Nadel übertragen werden kann. Und weil der Eindrückteil einen Aufbau aufweist, in dem eine große Anzahl von Winkelteilen einer Polygonform (aber auch keine zu große Anzahl von Winkelteilen) entsprechend verteilt sind, um in Kontakt mit dem Eindrückloch zu kommen, kann im Gegensatz zu einem Eindrückteil mit einem kreisförmigen Querschnitt, der entlang der gesamten Umfangsfläche in Kontakt mit dem Eindrückloch kommt, und im Gegensatz zu einem Eindrückteil mit einem dreieckigen Querschnitt, der nur an der kleinen Anzahl von drei Winkelteilen konzentrisch in Kontakt mit dem Eindrückloch kommt, vermieden werden, dass eine große Eindrücklast konzentrisch auf das Einrückloch ausgeübt wird. Deshalb kann auch bei einer Nadel, die aus einem Kunstharz ausgebildet ist und eine relativ geringe Stärke aufweist, verhindert werden, dass Risse in dem Eindrückloch entstehen.
Weiterhin ist die Eindrücklast der Drehwelle in das Eindrückloch proportional zu der Kontaktfläche, wobei die Kontaktfläche in Abhängigkeit von der Länge der Schnittlinie verändert wird. Indem also die Länge der Schnittlinie angepasst (verändert) wird, kann eine Eindrücklast mit einer geeigneten Größe vorgesehen werden, sodass keine Risse in dem Nadelhülsenteil entstehen und die Nadel zuverlässig an der Drehwelle befestigt werden kann.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, ist eine Anzeigeinstrumentvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie nachfolgend unter (3) und (4) beschrieben gekennzeichnet.

(3) Anzeigeinstrumentvorrichtung, die umfasst: eine Anzeigeplatte, eine Drehwelle, die einen von der Anzeigeplatte nach vorne vorstehenden Endteil aufweist und durch eine Drehkraft gedreht wird, die von einem Motor über ein Zahnrad übertragen wird, eine Nadel, die an einer unteren Fläche ein Eindrückloch aufweist, in das ein Eindrückteil an dem Endteil der Drehwelle eingedrückt wird, und sich entlang der Vorderfläche der Anzeigeplatte dreht, und eine Lichtquelle, die an einer Rückfläche der Anzeigeplatte vorgesehen ist und ein Beleuchtungslicht ausgibt, das in der Drehwelle von einem Basisendteil zu dem Endteil geführt wird, um das Licht von der Nadel zu emittieren, wobei die Drehwelle mit den Lichtführungseigenschaften in das Eindrückloch der Nadel eingedrückt wird, wobei das Eindrückloch einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Eindrückteil in dem Endteil der Drehwelle einen regelmäßigen n-polygonalen Querschnitt (in diesem Fall: 5 ≤ n) aufweist, und wobei, wenn der Eindrückteil in das Eindrückloch eingedrückt wird, der zu einer Form entlang der Innenfläche des Eindrücklochs verformte Scheitel des Eindrückteils in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs kommt, wobei eine Eindrückkraft zum Eindrücken des Eindrückteils in das Eindrückloch oder eine Herausziehkraft zum Herausziehen des Eindrückteils aus dem Eindrückloch durch die Länge der Schnittlinie bestimmt wird, entlang der eine Fläche, an der die Außenfläche des Eindrückteils in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs kommt, und ein Querschnitt orthogonal zu der Axialrichtung des Eindrückteils einander kreuzen.
(4) In einer Anzeigeinstrumentenvorrichtung mit dem Aufbau von (3) wird die Länge der Schnittlinie durch den Durchmesser der Innenfläche des Eindrücklochs, die Länge von der Achse zu dem Scheitel des Eindrückteils und/oder die Anzahl n der Scheitel des Eindrückteils bestimmt.

Bei der Anzeigeinstrumentenvorrichtung gemäß (3) oder (4) wird die Lichtemissionseffizienz der Nadel aus dem weiter oben genannten Grund nicht stark vermindert, sodass das Beleuchtungslicht effizient zu der Nadel übertragen werden kann und eine Entstehung von Rissen verhindert werden kann. Und indem die Länge der Schnittlinie angepasst (verändert) wird, kann die Eindrücklast auf eine geeignete Größe gesetzt werden, sodass keine Risse in dem Nadelhülsenteil entstehen und die Nadel zuverlässig an der Drehwelle befestigt werden kann.
Bei dem Nadelbefestigungsaufbau der Drehwelle und der Anzeigeinstrumentenvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Zwischenraum zwischen dem Eindrückteil und dem Eindrückloch stärker reduziert als zum Beispiel einem Eindrückteil mit einem dreieckigen Querschnitt. Dementsprechend wird die Lichtemissionseffizienz nicht stark durch ein an dem Zwischenraum austretendes Licht vermindert, sodass das Beleuchtungslicht effizient zu der Nadel übertragen werden kann. Und weil der Eindrückteil einen Aufbau aufweist, in nur eine ziemlich große Anzahl von Winkelteilen einer polygonalen Form in Kontakt mit dem Eindrückloch kommen, kann im Gegensatz zu einem Eindrückteil mit einem kreisförmigen Querschnitt, der entlang der gesamten Umfangsfläche in Kontakt mit dem Einrückloch kommt, und im Gegensatz zu einem Eindrückteil mit einem dreieckigen Querschnitt, der nur an einer kleinen Anzahl von etwa drei winkeligen Teilen in Kontakt mit dem Eindrückloch kommt, vermieden werden, dass eine große Eindrücklast konzentrisch auf das Eindrückloch ausgeübt wird. Deshalb kann auch bei einer Nadel, die aus einem Kunstharz ausgebildet ist und eine relativ geringe Stärke aufweist, verhindert werden, dass Risse in dem Eindrückloch entstehen.
Weiterhin ist die durch die Drehwelle auf das Eindrückloch ausgeübte Eindrücklast proportional zu der Kontaktfläche, wobei die Kontaktfläche in Abhängigkeit von der Länge der Schnittlinie verändert wird, entlang der die Scheitel der Drehwelle in Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs kommen. Indem also die Länge der Schnittlinie angepasst (verändert wird), kann die Eindrücklast vorzugsweise auf eine korrekte Größe gesetzt werden, sodass keine Risse in dem Nadelhülsenteil entstehen und die Nadel zuverlässig an der Drehwelle befestigt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend kurz beschrieben. Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Anzeigeinstrumentenvorrichtung mit einem Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht der Anzeigeinstrumentenvorrichtung.
3(A) ist eine Ansicht, die einen Zustand vor dem Eindrücken eines Eindrückteils in ein Eindrückloch in der Anzeigeinstrumentenvorrichtung von 2 zeigt, und 3(B) ist eine Ansicht, die einen Zustand nach dem Eindrücken zeigt.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von 3(B).
5 zeigt ein Vergleichsbeispiel, in dem ein Eindrückteil mit einem dreieckigen Querschnitt in ein Eindrückloch eingedrückt ist.
6 zeigt ein weiteres Vergleichsbeispiel, in dem ein Eindrückteil mit einem kreisförmigen Querschnitt in ein Eindrückloch eingedrückt ist.
7 zeigt die Umfangslänge eines Passteils einer Drehwelle an einem Hülsenteil einer Nadel in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist zeigt eine andere Umfangslänge des Passteils der Drehwelle an dem Hülsenteil der Nadel in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Schnittansicht einer Anzeigeinstrumentenvorrichtung mit einem gewöhnlichen Nadelbefestigungsaufbau.
10(A) zeigt eine Drehwelle mit einem anderen gewöhnlichen Nadelbefestigungsaufbau, und 10(B) ist eine vergrößerte Ansicht von wichtigen Teilen in 10(A).
11 ist eine Draufsicht auf 10(B).
12 zeigt die Beziehung zwischen den Größen eines Passteils der Drehwelle von 10 und einem Befestigungsloch.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 und 2 zeigen eine Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 die eine Drehwelle mit einem Nadelbefestigungsaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Die Anzeigemessinstrumentenvorrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 3, die an einem Substrat 2 montiert ist, ein Anzeigeinstrumentengehäuse 4, das dort an dem Substrat 2 befestigt ist, wo auch die Lichtquelle 3 montiert ist, und eine Anzeigeplatte (nicht in der Zeichnung gezeigt), die an dem Anzeigeinstrumentengehäuse 4 angeordnet ist und Informationen zu einem Fahrzeug oder der Fahrzeugumgebung in der Form von Ziffern, Zeichen oder ähnlichem anzeigt.
Die Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform bildet einen Teil eines nicht in der Zeichnung gezeigten Kombinationsanzeigeinstruments. Die Anzeigeplatte definiert eine Vorderfläche. In der Anzeigeplatte öffnen sich verschiedene Anzeigefenster, in denen verschiedene Arten von Instrumenten wie etwa die Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 installiert werden. Die Anzeigeplatte ist einstückig mit einem Kombinationsanzeigeinstrumentengehäuse ausgebildet, das Seitenflächen und eine Rückfläche definiert. Weiterhin ist der obere Teil der Anzeigeplatte durch ein transparentes, geschwärztes Deckglas (nicht in der Zeichnung gezeigt) bedeckt.
Die Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform bildet ein Anzeigeinstrument, in dem eine Nadel 9 über einen vorbestimmten Winkel in Übereinstimmung mit einem Sensorsignal, das einer durch einen Sensor (nicht in der Zeichnung gezeigt) erfassten Geschwindigkeit entspricht, gedreht wird, um auf eine bestimmte Ziffer auf der Anzeigeplatte (nicht in der Zeichnung gezeigt) zu zeigen. Die aktuelle Geschwindigkeit wird also analog angezeigt.
Die Lichtquelle 3 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform umfasst zum Beispiel eine LED zum Ausgeben eines sichtbaren Lichts mit einer vorbestimmten Wellenlänge (λ). Das aus der Lichtquelle 3 ausgegebene Licht (nachfolgend als Beleuchtungslicht bezeichnet) ist über einen Phasenwinkel von 360° hinweg nicht von der Richtung abhängig und weist gleichmäßige Ausgabeeigenschaften auf. Die Lichtquelle 3 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weist derartige Lichtmengen-Verteilungseigenschaften auf, dass sie über den gesamten Umfang in Bezug auf eine horizontale Ebene (eine X-Y-Ebene) eine im wesentlichen gleichmäßige Lichtmenge zu einer Drehwelle 8 ausgibt.
Die Lichtquelle 3 der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf die LED beschränkt, wobei jedoch eine Lichtquelle mit einem kompakten Punkt und einem niedrigen Stromverbrauch zu bevorzugen ist.
Das Anzeigeinstrumentengehäuse 4 umfasst einen unteren Gehäuseteil 4A, der an dem Substrat 2 fixiert ist, und einen oberen Gehäuseteil 4B, der auf dem unteren Gehäuseteil 4A angeordnet ist und an demselben festgeschraubt ist. In dem Anzeigeinstrumentengehäuse 4 sind eine Drehwelle 8, ein Motor 5, ein Zwischenzahnrad 6 und ein Ausgabezahnrad 7 angeordnet. In einen teilweise aus dem Anzeigeinstrumentengehäuse 4 nach außen vorstehenden Endteil (nachfolgend auch als „oberer Endteil” bezeichnet) der Drehwelle 8 wird eine Nadel 9 eingedrückt. In der Drehwelle 8 ist eine Bremsfeder 11 angeordnet.
Der Motor 5 dreht die Nadel 9 und die Drehwelle 8 über das Zwischenzahnrad 6 und das Ausgabezahnrad 7 derart, dass die Nadel 9 entlang der Oberfläche der Anzeigeplatte gedreht wird und zum Beispiel auf eine Skala zeigt. Der Motor 5 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform umfasst einen Ständer 51 aus einem geeigneten elektrisch leitenden Material und einen Läufer 52, der an einer Läuferwelle 52A in einem geöffneten, inneren Teil des Ständers 51 befestigt ist. Der Motor 5 ist als ein Schrittmotor ausgebildet.
Der Ständer 51 ist an dem unteren Gehäuseteil 4A fixiert, wobei ein magnetischer Kern als magnetischer Pol in den geöffneten, inneren Teil vorsteht und eine auf eine Rolle gewickelte Spule 51A an dem magnetischen Kern befestigt ist.
Der Läufer 52 ist mit einer im wesentlichen zylindrischen Form aus einem geeigneten magnetischen Material ausgebildet und derart in dem geöffneten, inneren Teil des Ständers 51 angeordnet, dass er sich frei drehen kann. An einem oberen Teil des Läufers ist ein Läuferzahnrad 53 koaxial fixiert. Die Läuferwelle 52A mit dem daran befestigten Läufer 52 wird durch ein Lager 52B (siehe 2) in dem unteren Gehäuseteil 4A derart gehalten, dass sie sich frei drehen kann.
Das Zwischenzahnrad 6 ist an einer Haltewelle 6A fixiert, wobei die Haltewelle 6A derart durch ein Lager 6B in dem unteren Gehäuseteil 4A gehalten wird, dass sie sich frei drehen kann. Das Zwischenzahnrad 6 umfasst ein großes Zahnrad 61 mit einer großen Anzahl von Zähnen, die in das Läuferzahnrad 53 mit einer kleinern Anzahl von Zähnen an dem oberen Teil des Läufers 5 eingreifen, sodass eine Drehgeschwindigkeit (eine Drehkraft) des Läufers 52 verlangsamt auf das Zwischenzahnrad 6 übertragen wird. Weiterhin umfasst das Zwischenzahnrad 6 ein Ritzel 62 mit einer kleinen Anzahl von Zähnen und einem kleinen Durchmesser, das koaxial und einstückig mit dem großen Zahnrad 61 an der Haltewelle 6A fixiert ist.
Das Ausgabezahnrad 7 ist einstückig mit der Drehwelle 8 in einem mittleren Teil der Drehwelle 8 ausgebildet, um die Drehkraft von dem Ritzel 62 des Zwischenzahnrads 6 zu der Drehwelle 8 zu übertragen. Insbesondere ist das Ausgabezahnrad 7 aus einem geeigneten Kunstharzmaterial mit hervorragenden Lichtführungseigenschaften ausgebildet, um zu verhindern, dass ein Teil des von der Lichtquelle 3 gegenüber einem Basisendteil (nachfolgend auch als „unterer Endteil” bezeichnet) der weiter unten beschriebenen Drehwelle 8 einfallenden und zu dem Ausgabezahnrad 7 gehenden Beleuchtungslichts in dem Ausgabezahnrad 7 gedämpft oder absorbiert wird.
Und um in dem Ausgabezahnrad 7 die Oberfläche eines Verbindungsteils mit der Drehwelle 8 auf einen möglichst kleinen Wert zu unterdrücken, ist die Dicke (t) des Ausgabezahnrads 7 auf einen möglichst kleinen Wert reduziert, der dennoch eine vorbestimmte Stärke sichergestellt. Auf diese Weise wird ein Aufbau erhalten, mit dem ein Verlust des Beleuchtungslichts aufgrund der Bewegung des Lichts von der Drehwelle 8 zu dem Ausgabezahnrad 4 auf ein Minimum reduziert werden kann. Auf einer oberen Fläche des Ausgabezahnrads 7 ist ein Ausgangspositions-Setzstift 72 aufrecht vorgesehen und greift in eine Stoppfläche 42 (siehe 2) des oberen Gehäuseteils 4B ein.
Weiterhin greift an dem Ausgabezahnrad 7 ein großes Zahnrad 71 mit einer großen Anzahl von Zähnen entlang des Außenumfangs in das Ritzel 62 an dem oberen Teil des Zwischenzahnrads 6 ein, sodass die Drehgeschwindigkeit des Zwischenzahnrads 6 verlangsamt auf das Ausgabezahnrad 7 übertragen wird, um das Ausgabezahnrad 7 zu drehen. Die Drehwelle 8 ist einstückig mit dem Ausgabezahnrad 7 ausgebildet und wird zusammen mit dem Ausgabezahnrad 7 gedreht, dessen Drehgeschwindigkeit mit derselben Winkelgeschwindigkeit stark verlangsamt wird.
Die Drehwelle 8 ist mit einer soliden und im wesentlichen zylindrischen Form einstückig mit dem Ausgabezahnrad 7 aus einem geeigneten, für Licht durchlässigen Kunstharzmaterial mit hervorragenden Lichtführungseigenschaften ausgebildet. Weiterhin steht wie oben beschrieben der obere Endteil der Drehwelle 8 durch ein Wellenloch 41 des oberen Gehäuseteils 4B aus dem Anzeigeinstrumentengehäuse 4 auf der Oberfläche der Anzeigeplatte nach außen vor. An dem oberen Endteil der Drehwelle 8 wird die Nadel 9 befestigt, während der untere Endteil durch ein Lager 8A in dem unteren Gehäuseteil 4A derart gehalten wird, dass sich die Drehwelle 8 frei drehen kann.
Weiterhin ist eine untere Endfläche der Drehwelle 8 wie in 2 gezeigt direkt über der Lichtquelle 3 angeordnet. Wenn das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 3 einfällt, wird das Beleuchtungslicht in der Drehwelle 8 zu dem oberen Endteil geführt. Dementsprechend wird in der Drehwelle 8 an einem Verbindungsteil zwischen einem inneren Teil und einer Außenumfangsfläche der größte Teil des Beleuchtungslichts reflektiert (durch eine regelmäßige oder totale Reflexion) und geht zu dem oberen Endteil.
Weiterhin umfasst die Drehwelle 8 wie in 3 gezeigt an ihrem oberen Ende einen Eindrückteil 81, der einen polygonen Querschnitt mit einer Länge α in Entsprechung zu einer Tiefe α eines weiter unten beschriebenen Eindrücklochs 93 der Nadel 9 aufweist. Der Eindrückteil 81 weist in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wie in 4 gezeigt einen regelmäßigen, hexagonalen Querschnitt auf. Wenn Licht aus dem Eindrückteil 81 nach außen, d. h. in einen Zwischenraum β an dem Eindrückloch 93 der Nadel 9 austritt, kann die austretende Lichtmenge auf eine möglichst kleine Menge reduziert werden, weil die Breite des Zwischenraums klein ist.
Weiterhin weist in dem Eindrückteil 81 wenigstens eine maximale Diagonallinie des regelmäßigen, hexagonalen Querschnitts vor dem Eindrücken des Eindrückteils in das Eindrückloch eine Dimension auf, die etwas größer als der Durchmesser D des Eindrücklochs 93 vor dem Eindrücken des Einrückteils in das Eindrückloch ist. Die „maximale Diagonallinie” ist geometrisch als eine Diagonallinie mit einer maximalen Länge zwischen zwei einander regelmäßig gegenüberliegenden Scheiteln zu verstehen, wobei die Scheitel in der vorliegenden regelmäßigen Hexagonalform durch einen Mittenwinkel von 180° voneinander getrennt sind.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Querschnitt des Eindrückteils 81 als ein regelmäßiges Hexagon konfiguriert, wobei die Querschnittform aber nicht darauf beschränkt ist. Es kann ein Querschnitt in der Form eines n-Polygons verwendet werden, wobei die Anzahl n der Seiten und Winkelteile (Scheitel) in einem Bereich von 3 ≤ n ≤ 10 und vorzugsweise in einem Bereich von 6 ≤ n ≤ 8 liegt. Wenn die Querschnittform des Eindrückteils 81 in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform derart konfiguriert ist, dass die Anzahl n der Seiten und der Winkelteile (Scheitel) in dem Bereich von 6 ≤ n ≤ 8 liegt, ist also eine größere Anzahl von Scheiteln vorgesehen. Wenn der Eindrückteil in das Eindrückloch 93 der Nadel 9 eingedrückt wird, kann eine mechanische Spannung durch die Winkelteile (die Teile in Entsprechung zu den Scheiteln des regelmäßigen Hexagons) 81A des Eindrückteils 81 gut verteilt werden, sodass eine ungleichmäßige Verteilung in der mechanischen Spannung der Winkelteile 81A stark reduziert werden kann. Dadurch wird das Austreten von Licht über einen weiter unten beschriebenen Zwischenraum (siehe 4) zwischen dem Eindrückteil 81 und dem Eindrückloch 93 unterdrückt.
Die Nadel 9 umfasst einen Nadelhülsenteil (Nabe) 91, in dem das Eindrückloch 93 für das Eindrücken der Drehwelle 8 ausgebildet ist, eine Ablenkungsfläche 94, die an einem Grenzteil zu dem Nadelhülsenteil 91 ausgebildet ist, und einen Zeigerteil 92, der auf ein Sichtteil wie etwa eine Skala zeigt, und ist einstückig aus einem geeigneten Kunstharzmaterial mit geeigneten Lichtführungseigenschaften ausgebildet. Das durch die Drehwelle 8 geführte Beleuchtungslicht wird also zu dem Nadelhülsenteil 91 und weiter zu dem Zeigerteil 92 geführt. Weiterhin ist ein Kopfteil (ein oberer Teil) des Nadelhüllenteils 91 der Nadel 9 durch eine Kappe 12 bedeckt.
Das Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 ist zu einer unteren Fläche des Nadelhülsenteils 91 geöffnet und weist einen im wesentlichen kreisförmigen (echt kreisförmigen) Querschnitt auf. Der Nadelhülsenteil 91 weist einen vorgeschriebenen Innendurchmesser D auf, in dem die Winkelteile 81A jeweils in Kontakt mit dem Eindrückloch 93 kommen, wenn der Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 eingedrückt wird. Der Innendurchmesser D des Eindrücklochs 93 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist etwas kleiner als die maximale Diagonallinie zwischen den regelmäßig einander gegenüberliegenden Winkelteilen 81A des Eindrückteils 81 der Drehwelle 8.
Die Ablenkungsfläche 94 des Zeigerteils 92 lenkt den optischen Pfad des größten Teils des von dem oberen Teil der Drehwelle 8 durch das Eindrückloch 93 auf den Nadelhülsenteil 91 einfallenden Lichts ab und führt das Beleuchtungslicht zu dem Zeigerteil 92. Wie in 3(B) gezeigt, ist die Ablenkungsfläche 92 als eine geneigte Fläche ausgebildet, die mit einem vorbestimmten Winkel Θ (zum Beispiel 45°) in Bezug auf eine Mittenachse A der Drehwelle 8 und das Eindrückloch 92 des Nadelhülsenteils 91 geneigt ist.
Die Kappe 12 verhindert, dass das Licht aus der Lichtquelle 3 direkt auf das Auge eines die Anzeige betrachtenden Benutzers fällt. Selbst wenn ein Teil des durch den Nadelhülsenteil 91 hindurchgehenden Lichts auf die Kappe 12 fällt, wird das Beleuchtungslicht durch die Kappe absorbiert, sodass das Beleuchtungslicht nicht direkt nach oben geht. Und weil der größte Teil des in dem Nadelhülsenteil 91 geführten Lichts nicht auf die Kappe 12 fällt und der optische Pfad durch die Ablenkungsfläche 94 abgelenkt wird, kann das Beleuchtungslicht effektiv zu dem Zeigeteil 92 geführt werden.
Im Folgenden wird der Betrieb der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung der Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 wird auf einen Tachometer in einem Mehrfach-Anzeigeinstrument Bezug genommen, wobei die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Der Betrieb ist auch bei einem anderen analogen Anzeigeinstrument gleich.
Der Motor 5 in dem Anzeigeinstrumentengehäuse 4 der Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 wird in Übereinstimmung mit einem Sensorsignal, das einer durch einen Sensor (nicht in der Zeichnung gezeigt) erfassten aktuellen Geschwindigkeit entspricht, betrieben, um die Nadel (nicht in der Zeichnung gezeigt) über einen vorbestimmten Winkel zu drehen, damit sie auf eine bestimmte Ziffer auf der Anzeigeplatte (nicht in der Zeichnung gezeigt) zeigt.
In der Anzeigemessvorrichtung 1 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird das Sensorsignal in Entsprechung zu der durch den Sensor (nicht in der Zeichnung gezeigt) erfassten Geschwindigkeit zu der Spule 51A des in 1 gezeigten Ständers 51 gesendet, um eine Magnetkraft in dem Magnetkern an jedem magnetischen Pol zu erzeugen, sodass der Läufer 52 durch die magnetische Kraft gedreht wird.
Wie in 2 gezeigt wird die Drehkraft verlangsamt von dem einstückig mit dem Läufer 52 ausgebildeten Läuferzahnrad 53 zu dem großen Zahnrad 61 des Zwischenzahnrads 6 übertragen, um das Zwischenzahnrad 6 und die das Zwischenzahnrad 6 haltende Haltewelle 6A mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit zu drehen. Dann wird die Drehkraft von dem Ritzel 62 des sich drehenden Zwischenzahnrads 6 weiter verlangsamt und zu dem Ausgabezahnrad 7 und der Drehwelle 8 übertragen, um das Ausgabezahnrad 7 und die einstückig damit ausgebildete Drehwelle 8 mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit zu drehen. Auf diese Weise wird die an dem oberen Endteil der Drehwelle 8 befestigte Nadel 9 um einen vorbestimmten Winkel gedreht, um mit einem Endteil des Zeigeteils 92 auf eine bestimmte Ziffer auf der Anzeigeplatte zu zeigen. Die aktuelle Geschwindigkeit kann also analog angezeigt werden, um einen Fahrer über die aktuelle Geschwindigkeit zu informieren.
In der die Geschwindigkeit anzeigenden Anzeigeinstrumentenvorrichtung 1 tritt das aus der Lichtquelle 3 im wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Umfang von 360° ausgegebene Beleuchtungslicht von einer Einfallsfläche an dem unteren Endteil der direkt über der Lichtquelle 3 angeordneten Drehwelle 8 wie in 2 gezeigt ein. Der größte Teil des von der Einfallsfläche auf die Drehwelle 8 einfallenden Lichts wird dabei wiederholt an dem Verbindungsteil zwischen dem inneren Teil und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 8 reflektiert und in der Drehwelle 8 nach oben geführt.
Ein Teil des von der Einfallsfläche an dem unteren Endteil der Drehwelle 8 eintretenden Lichts kann von dem dazwischen liegenden Verbindungsteil mit dem Ausgabezahnrad 7 auf den inneren Teil des Ausgabezahnrads 7 einfallen und sich dann nach vorne bewegen und nach außen austreten. Weil jedoch die Dicke des Ausgabezahnrads 7 möglichst stark reduziert wird, kann ein Austreten von Licht weitgehend unterdrückt werden.
Wie weiter oben beschreiben, wird das auf die Außenumfangsfläche des inneren Teils der Drehwelle 8 einfallende Beleuchtungslicht wiederholt reflektiert und nach oben geführt, bis es schließlich von dem oberen Endteil der Drehwelle 8 über das Eindrückloch 93 der Nadel 9 auf einen inneren Teil des Nadelhülsenteils 91 einfällt. Das auf den Nadelhülsenteil 91 einfallende Licht wird zu dem einstückig mit dem Nadelhülsenteil 91 ausgebildeten Zeigerteil 92 geführt. Der optische Pfad des größten Teils des Beleuchtungslichts wird durch die Ablenkungsfläche 94 abgelenkt, sodass der Endteil der Nadel 9 und die Nachbarschaft dazu durch das Emittieren des Lichts beleuchtet werden können. Es ist zu beachten, dass das Beleuchtungslicht nicht nur in einem unbewegten Zustand der Drehwelle 8, sondern auch während einer Drehung der Drehwelle 8 geführt werden kann, wobei sich der optische Pfad in diesem Fall allerdings spiralförmig nach oben windet.
Wenn das Beleuchtungslicht in der Drehwelle 8 nach vorne geführt wird, kann ein Teil des Lichts an dem Verbindungsteil zu dem Ausgabezahnrad 7 nach außen austreten. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist jedoch die Dicke f des Ausgangszahnrads 7 stark reduziert. Dementsprechend wird die von dem Verbindungsteil nach vorne zu dem Ausgabezahnrad 7 geführte und von dem Ausgabezahnrad nach außen austretende Lichtmenge weitgehend reduziert.
In dem Nadelbefestigungsaufbau der Drehwelle 8 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weist der Eindrückteil 81 an dem oberen Teil der Drewelle 8 einen regelmäßigen, hexagonalen Querschnitt auf. Dementsprechend ist der Zwischenraum zwischen dem Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 und dem Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 in der beispielhaften Ausführungsform kleiner als zwischen dem Eindrückteil einer Drehwelle 20A und einem Eindrückloch 93 eines Nadelhülsenteils 91 in einem Nadelbefestigungsaufbau, in dem die Drehwelle 20A einen Eindrückteil mit einem Querschnitt in der Form eines gleichseitigen Dreiecks wie in dem Vergleichsbeispiel von 5 gezeigt aufweist. Dadurch wird ein Austreten des Beleuchtungslichts durch den Zwischenraum stärker unterdrückt und kann die Effizienz der Lichtübertragung verbessert werden.
Und wenn ein Eindrückteil an dem oberen Ende einer Drehwelle 20B wie in dem Vergleichsbeispiel von 6 gezeigt einen echt kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Außendurchmesser zu einem unteren Endteil hin größer wird, sind eine große Eindrückkraft und eine große Arbeitsgenauigkeit beim Eindrücken des Eindrückteils der Drehwelle 20B in ein Eindrückloch 93 eines Nadelhülsenteils 91 erforderlich. Deshalb besteht die Gefahr, dass die Toleranzen schwer zu handhaben sind, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden. Und außerdem besteht die Gefahr, dass eine mechanische Spannung auftritt, die den Nadelhülsenteil 91 in der Umfangsrichtung wie durch die Pfeile angegeben zieht, sodass Risse entstehen können.
In dem Nadelbefestigungsaufbau der Drehwelle 8 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Drehwelle 8 oder die Nadel 9 aus einem Kunstharz ausgebildet, um gute Lichtführungseigenschaften vorzusehen. Wenn die Drehwelle 8 oder die Nadel 9 aus einem Kunstharz ausgebildet ist, sind die Anforderungen an die Arbeitsgenauigkeit größer als bei einer Drehwelle oder Nadel aus Metall. Der Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 weist einen regelmäßigen, hexagonalen Querschnitt auf. Dabei kommen nur die Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 in einen Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 93, sodass also, wenn der Eindrückteil 81 der Drehwelle 9 oder das Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 ungleichmäßig ausgebildet ist, die Winkelteile 81A als Führungen wirken und der Eindrückteil 81 nur entlang der Winkelteile in das Eindrückloch 93 eingedrückt wird. Es ist also keine große Eindrückkraft für das Eindrücken erforderlich. Und weil die Kontaktpunkte der Winkelteile 81A gegen das Eindrückloch 93 drücken und dieses wie durch die Pfeile angegeben in der Radialrichtung nach außen biegen, kann eine Entstehung von Rissen vermieden werden.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird wie in 4 gezeigt ein Eindrückaufbau verwendet, in dem die Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 mit gleichen Abständen verteilt sind, um in einen Kontakt mit dem Eindrückloch zu kommen, sodass die Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 isometrisch mit regelmäßigen Intervallen von 60° in einen Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 92 kommen. Dementsprechend wird das Auftreten einer ungleichmäßigen und übermäßig konzentrierten mechanischen Spannung vermieden und kann die Entstehung von Rissen in der Nadel 9 effektiv unterdrückt werden.
Und weil in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 einen regelmäßigen, hexagonalen Querschnitt aufweist, wird ein polygonaler Querschnitt des Eindrückteils 81 mit zu vielen Seiten und Winkelteilen vermieden. Dementsprechend kann eine unregelmäßige Reflexion durch eine Streuung des in den Zwischenraum zwischen dem Eindrückteil 81 und dem Eindrückloch 93 austretenden Lichts vermieden werden. Auf diese Weise kann ein ruhiger und gemäßigter Beleuchtungseffekt ohne Gefahr einer Blendung durch eine hohe Leuchtstärke realisiert werden.
Wie oben beschrieben, liegt in dem polygonalen Querschnitt des Eindrückteils 81 die Anzahl n der Seiten und Winkelteile 81A in einem Bereich von 3 ≤ n ≤ 10 und vorzugsweise in einem Bereich von 6 ≤ n ≤ 8. In diesem Fall reduzieren die Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 jeweils eine ungleichmäßige Verteilung der auf die Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 92 in dem Nadelhülsenteil 91 ausgeübten Spannung, sodass eine Konzentration der Spannung in einem Teil der Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 93 vermieden werden kann. Dementsprechend wird die mechanische Spannung auf die gesamte Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 93 verteilt und kann die Eindrückkraft des Eindrückteils 81 gegen das Eindrückloch 93 auf eine geeignete Größe eingestellt werden, damit keine Beschädigungen wie etwa Risse in dem Nadelhülsenteil 91 entstehen. Weiterhin kann verhindert werden, dass das durch die Drehwelle 8 gehende Beleuchtungslicht in dem Zwischenraum zwischen dem Eindrückteil 81 und dem Eindrückloch 93 gestreut wird oder austritt. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Effekten ergibt sich weiterhin der Effekt, dass die Anzahl der Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 vergrößert oder verkleinert werden kann, um die Umfangslänge eines Passteils zwischen dem Winkelteil 81A der Drehwelle 8 und dem Nadelhülsenteil 91 zu verändern. Dadurch kann die Eindrückkraft der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 eingestellt werden. Wenn die Eindrückkraft entsprechend eingestellt wird, kann eine Entstehung von Rissen in dem Nadelhülsenteil 91 vermieden werden.
Mit Bezug auf 7 und 8 wird im Folgenden ein Verfahren zum Einstellen der Eindrückkraft beschrieben. 7 zeigt einen Fall, in dem eine regelmäßig hexagonal geformte Drehwelle 8, die sechs Winkelteile 81A (die Anzahl n der Winkelteile 81A ist n = 1) an dem Eindrückteil 81 aufweist, mit dem Nadelhülsenteil 91 verbunden wird. In diesem Fall wird der Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 eingesteckt, wobei das Material des Nadelhülsenteils 91 etwas härter ist als das Material der Drehwelle 8.
Wie in 7 gezeigt, ist der Winkelteil 81A des Eindrückteils 81 größer als der Innendurchmesser des Eindrücklochs 93, sodass, wenn die Achse der Drehwelle 8 und die Achse des Nadelhülsenteils 91 auf derselben Geraden angeordnet sind, der Scheitel des Winkelteils 81A des Eindrückteils 81 außerhalb einer Innenfläche, die das Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 definiert, angeordnet ist. Um das Einstecken des Eindrückteils 81 in das Eindrückloch 92 zu verbessern, ist ein unteres Ende des Eindrücklochs 93 in der Nähe der Öffnung der Innenfläche abgeschrägt. Der Innendurchmesser des Eindrücklochs 93 bezieht sich auf den Innendurchmesser an einem oberen Ende, das an einer tieferen Position vorgesehen ist als das abgeschrägte untere Ende.
Wenn der Eindrückteil 81 in das Eindrückloch 93 eingesteckt wird, kommt der Winkelteil 81A des Eindrückteils 81 in einen Kontakt mit der Innenfläche des wie in 3 gezeigt angeschrägten Eindrücklochs 93. Wenn also der Eindrückteil 81 in das Eindrückloch 93 eingedrückt wird, wird der Winkelteil 81A des Eindrückteils 81 durch die Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 93 zusammengedrückt. Der zusammengedrückte Teil (der durch die Strichlinie in 7 angegebene Teil) wird entlang der Innenfläche des Eindrücklochs 93 (entlang einer Fläche mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt) auf beiden Seiten (rechts und links in der Zeichnung) eines Kontaktteils zwischen dem Eindrückteils 81 und dem Eindrückloch 93 erweitert. Weil eine von außen ausgeübte Kraft erforderlich ist, um den Eindrückteil 81 zu verformen, und weil die Reibungskraft zwischen der Außenfläche des Eindrückteils 81 und der Innenfläche des Eindrücklochs 93 aufgrund der Verformung groß ist, muss die zum Eindrücken des Eindrückteils 81 in das Eindrückloch 93 erforderliche Kraft erhöht werden, wenn der Eindrückteil 81 tiefer eingesteckt wird.
Dabei ist die Länge, entlang welcher der Winkelteil 81A der Drehwelle 8 zusammengedrückt wird, um in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs 93 entlang der kreisbogenförmigen Fläche gebracht zu werden, als die „Umfangslänge des Passteils” definiert (siehe X1 in 7 und X2 in 8). Insbesondere ist die Länge entlang der kreisbogenförmigen Fläche als die Länge einer Schnittlinie definiert, entlang der eine Fläche, an der die Außenfläche des Eindrückteils 81 in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs 93 kommt, und ein Querschnitt orthogonal zu der Achsenrichtung des Eindrückteils 81 einander kreuzen. Die Umfangslänge des Passteils entspricht der Größe der Kontaktfläche zwischen dem Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 und dem Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91. Die Umfangslänge des Passteils kann die Größe der Eindrückkraft beeinflussen, die erforderlich ist, um den Eindrückteil 81 in das Eindrückloch 93 einzudrückten (im Folgenden wird die Beziehung zwischen der Größe der Kontaktfläche zwischen dem Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 und dem Eindrückloch des Nadelhülsenteils einerseits und der erforderlichen Größe der Eindrückkraft zum Eindrücken des Eindrückteils 81 in das Eindrückloch 93 erläutert). Indem also eine geeignete Umfangslänge des Passteils des zusammengedrückten Teils gewählt wird, kann eine geeignete Eindrückkraft vorgesehen werden, bei der keine Risse oder anderen Beschädigungen in dem Nadelhülsenteil 91 erzeugt werden und eine geeignete Haltekraft vorgesehen werden kann, sodass sich der Nadelhülsenteil 91 nicht von der Drehwelle 8 löst, nachdem der Eindrückteil 81 in das Eindrückloch 93 eingesteckt wurde.
8 zeigt einen Fall, in dem eine Drehwelle 8 mit einem regelmäßigen, oktogonalen Querschnitt (eine oktogonale Stange) mit acht Winkelteilen 81A und damit also mehr Winkelteilen als bei der Drehwelle 8 von 7 (die Anzahl n der Winkelteile 81A ist n = 8) mit dem Nadelhülsenteil 91 verbunden wird. Wenn in diesem Fall der Eindrückteil 81 in das Eindrückloch 93 eingesteckt wird, kommt der Winkelteil 81A des Eindrückteils 81 in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs 93, das wie in 3 gezeigt abgeschrägt ist. Wenn also der Eindrückteil 81 in das Eindrückloch 93 eingedrückt wird, wird der Winkelteil 81A des Eindrückteils 81 durch die Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 93 zusammengedrückt. Der zusammengedrückte Teil (der durch die Strichlinie in 8 angegebene Teil) wird auf beiden Seiten (rechts und links in der Zeichnung) eines Kontaktteils zwischen dem Eindrückteil 81 und dem Eindrückloch 93 entlang einer kreisbogenförmigen Fläche des Eindrücklochs 93 erweitert. Weil eine von außen ausgeübte Kraft zum Verformen des Eindrückteils 81 erforderlich ist und die Reibungskraft zwischen der Außenfläche des Eindrückteils 81 und der Innenfläche des Eindrücklochs 93 durch die Verformung vergrößert wird, muss die zum Eindrücken des Eindrückteils 81 in das Eindrückloch 93 erforderliche Kraft erhöht werden, wenn der Eindrückteil 81 tiefer eingesteckt wird.
Aus einem Vergleich zwischen 7 und 8 wird deutlich, dass bei einer größeren Anzahl von Winkelteilen 81A der Drehwelle 8 die Umfangslänge des Passteils vergrößert ist (X2 > X1). Also auch wenn der maximale Radius der Drehwelle 8 (die Länge von der Achse zu dem Winkelteil 81A) nicht verändert wird, kann die Umfangslänge des Passteils eingestellt werden, indem die Anzahl der Winkelteile 81A vergrößert oder verkleinert wird. Indem also die Anzahl der Winkelteile 81A vergrößert oder verkleinert wird, kann die zum Eindrücken der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 erforderliche Eindrückkraft eingestellt werden.
Wie in 4 gezeigt, weist die vorliegende Erfindung einen Eindrückaufbau auf, in dem die Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 mit gleichen Intervallen verteilt sind, um mit dem Eindrückloch in Kontakt zu kommen, sodass die Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 isometrisch mit regelmäßigen Intervallen von 60° in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Eindrücklochs 93 kommen. Dementsprechend wird das Auftreten einer ungleichmäßigen und übermäßig konzentrierten mechanischen Spannung vermieden und kann die Erzeugung von Rissen in der Nadel 9 effektiv unterdrückt werden. Außerdem kann die Umfangslänge des Passteils des zusammengedrückten Teils der Drehwelle 8 durch die Anzahl der Winkelteile 81A bestimmt werden, sodass die zum Eindrücken der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 erforderliche Eindrückkraft eingestellt werden kann.
Um in den mit Bezug auf 7 und 8 beschriebenen Beispielen die Umfangslänge des Passteils zu verändern, wird die Anzahl der Winkelteile 81A der Drehwelle 8 vergrößert oder verkleinert. Dabei ist zu beachten, dass die Umfangslänge des Passteils auch eingestellt werden kann, indem der maximale Radius der Drehwelle 8 (die Länge von der Achse zu dem Winkelteil 81A) vergrößert oder verkleinert wird oder indem der Durchmesser des Eindrücklochs 92 des Nadelhülsenteils 91 vergrößert oder verkleinert wird.
Im Folgenden wird die Beziehung zwischen der Größe der Kontaktfläche des Eindrückteils 81 der Drehwelle 8 und dem Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 einerseits und der erforderlichen Größe der Eindrückkraft zum Eindrücken des Eindrückteils 81 in das Eindrückloch 93 erläutert.
Wenn die gesamte Außenfläche der Drehwelle 8 mit einem kreisförmigen Querschnitt gegen die Innenfläche des Eindrücklochs 93 anstößt, wobei Ds der Durchmesser der Drehwelle ist, L die Passlänge (die Länge in der Tiefenrichtung, entlang der die Drehwelle 8 in einen Kontakt mit dem Eindrückloch 93 kommt) ist, P der Kontaktflächendruck ist und μ der Reibungskoeffizient ist, wird die Eindrückkraft F zum Eindrücken der Drehwelle 8 in den Nadelhülsenteil 91 durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt: F = π × Ds × L × P × μ (1)
Weil dabei π × Ds × L die Kontaktfläche zwischen der Drehwelle 8 und dem Nadelhülsenteil 91 ist, ist die Drückkraft F proportional zu der Kontaktfläche, sofern die Kontaktfläche P nicht verändert wird.
Aus der Gleichung (1) geht hervor, dass die Eindrückkraft F proportional zu der Kontaktfläche zwischen dem Eindrückteil 81 der Drehwelle 8 und dem Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteils 91 ist. Und weil in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, in der der Eindrückteil 81 an der Anzahl von Winkelteilen 81A in einen Kontakt mit dem Eindrückloch 93 kommt, die Kontaktfläche durch (Anzahl der Winkelteile (81A) × (Umfangslänge des Passteils) × (Passlänge) ausgedrückt wird, ist die Drückkraft F proportional zu dem Produkt aus der Anzahl der Winkelteile 81A und der Umfangslänge des Passteils.
Indem wie oben beschrieben die Anzahl der Winkelteile 81A vergrößert oder verkleinert wird, der maximale Radius der Drehwelle 8 (die Länge von der Achse zu dem Winkelteil 81A) vergrößert oder verkleinert wird oder der Durchmesser des Eindrücklochs 92 des Nadelhülsenteils 91 vergrößert oder verkleinert wird, kann die Umfangslänge des Passteils verändert werden, wodurch die zum Eindrücken der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 erforderliche Eindrückkraft eingestellt werden kann. Wenn zum Beispiel wie in 7 und 8 gezeigt die Umfangslänge des Passteils von X1 zu X2 geändert wird, indem die Anzahl der Winkelteile 81A der Drehwelle 8 von 6 auf 8 erhöht wird, ist die zum Eindrücken des Eindrückteils 81 der Drehwelle 8 mit acht Winkelteilen 81A in das Eindrückloch 93 erforderliche Eindrückkraft F2 (8/6) × (X2/X1) so groß wie die zum Eindrücken des Eindrückteils 81 der Drehwelle 8 mit sechs Winkelteilen 81A in das Eindrückloch 93 erforderliche Eindrückkraft F1 (wenn angenommen wird, dass die Abstoßungskraft aufgrund der Verformung der Drehwelle 8 fix ist). Und wenn der maximale Radius der Drehwelle 8 (die Länge von der Achse zu dem Winkelteil 81A) vergrößert oder verkleinert wird oder der Durchmesser des Eindrücklochs 93 des Nadelhülsenteils 91 vergrößert oder verkleinert wird, sodass die Umfangslänge des Passteils von X3 zu X4 geändert wird, ist die zum Eindrücken des Eindrückteils 81 der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 93 erforderliche Eindrückkraft F4 bei einer Umfangslänge X4 des Passteils (X2/X1) Mal so groß wie die zum Eindrücken des Eindrückteils 81 der Drehwelle 8 in das Eindrückloch 92 erforderliche Eindrückkraft F3 bei einer Umfangslänge X3 des Passteils (wenn angenommen wird, dass die Abstoßungskraft aufgrund der Verformung der Drehwelle 8 fix ist).
Die korrekte Eindrückkraft muss unter Berücksichtigung der dimensionalen Toleranz der Drehwelle 8 und des Nadelhülsenteils 91 sowie der Temperaturänderung in der Umgebung gewählt werden und wird vorzugsweise in Übereinstimmung mit einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert der Umfangslänge des Passteils bestimmt, die unter Verwendung von experimentellen (gemessenen) Daten oder einer theoretischen Gleichung des dimensionalen Toleranz und der Temperaturänderung berechnet werden.
Wie weiter oben beschrieben, kann in dem Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle 8 der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Winkelteile 81A des Eindrückteils 81 in geeigneter Weise vergrößert oder verkleinert werden, um die Umfangslänge des Passteils des in das Eindrückloch 93 des Nadelhülsenteil 91 gepassten Eindrückteils 81 zu verändern, wodurch die Kontaktfläche zwischen dem Eindrückteil 81 und dem Eindrückloch 93 eingestellt werden kann.
In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einstellung der Last zum Eindrücken der Drehwelle in den Nadelhülsenteil 91 beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann aber auch die Herausziehkraft zum Herausziehen der Drehwelle 8 aus dem Nadelhülsenteil 91 eingestellt werden, indem die Eindrückkraft eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt und kann auch durch verschiedene andere Ausführungsformen realisiert werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Die Anzeigeinstrumentenvorrichtung mit einer Drehwelle, auf die der Nadelbefestigungsaufbau der vorliegenden Erfindung angewendet wird, kann auf verschiedene Anzeigeinstrumente wie etwa eine Tankanzeige, einen Tachometer oder eine Wassertemperaturanzeige angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19538547 [0006]
JP 1-120684 A [0006]

Claims

Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle, in dem ein Eindrückteil (81) der Drehwelle (8) mit Lichtführungseigenschaften in ein Eindrückloch (93) einer Nadel (9) eingedrückt wird, wobei: das Eindrückloch (93) einen echt kreisförmigen Querschnitt aufweist, der Eindrückteil (81) an einem Endteil der Drehwelle (8) einen regelmäßig n-polygonalen Querschnitt aufweist (wobei: 5 ≤ n), wenn der Eindrückteil (81) in das Eindrückloch (93) eingedrückt wird, ein zu einer Form entlang der Innenfläche des Eindrücklochs (93) verformter Scheitel (81A) des Eindrückteils (81) in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs (93) kommt, und eine Eindrückkraft zum Eindrücken des Eindrückteils (81) in das Eindrückloch (93) oder eine Herausziehkraft zum Herausziehen des Eindrückteils (81) aus dem Eindrückloch (93) durch die Länge einer Schnittlinie bestimmt wird, entlang der eine Fläche, an der die Außenfläche des Eindrückteils (81) in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs (93) kommt, und ein Querschnitt orthogonal zu der Axialrichtung des Eindrückteils (81) einander kreuzen.
Nadelbefestigungsaufbau für eine Drehwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Schnittlinie durch den Durchmesser der Innenfläche des Eindrücklochs (93), die Länge von der Achse zu dem Scheitel (81A) des Eindrückteils (81) und/oder die Anzahl n der Scheitel (81A) des Eindrückteils (81) bestimmt wird.
Anzeigeinstrumentvorrichtung, die umfasst: eine Anzeigeplatte, eine Drehwelle (8), die einen von der Anzeigeplatte nach vorne vorstehenden Endteil aufweist und durch eine Drehkraft gedreht wird, die von einem Motor (5) über ein Zahnrad (7) übertragen wird, eine Nadel (9), die an einer unteren Fläche ein Eindrückloch (93) aufweist, in das ein Eindrückteil (81) an dem Endteil der Drehwelle (8) eingedrückt wird, und sich entlang der Vorderfläche der Anzeigeplatte dreht, und eine Lichtquelle (3), die an einer Rückfläche der Anzeigeplatte vorgesehen ist und ein Beleuchtungslicht ausgibt, das in der Drehwelle (8) von einem Basisendteil zu dem Endteil geführt wird, um das Licht von der Nadel (9) zu emittieren, wobei die Drehwelle (8) mit den Lichtführungseigenschaften in das Eindrückloch (93) der Nadel (9) eingedrückt wird, wobei das Eindrückloch (93) einen echt kreisförmigen Querschnitt aufweist, der Eindrückteil (81) an dem Endteil der Drehwelle (8) einen regelmäßigen, n-polygonalen Querschnitt aufweist (wobei: 5 ≤ n), wenn der Eindrückteil (81) in das Eindrückloch (93) eingedrückt wird, der zu einer Form entlang der Innenfläche des Eindrücklochs (93) verformte Scheitel des Eindrückteils (81) in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs (93) kommt, und eine Eindrückkraft zum Eindrücken des Eindrückteils (81) in das Eindrückloch (93) oder eine Herausziehkraft zum Herausziehen des Eindrückteils (81) aus dem Eindrückloch (93) durch die Länge einer Schnittlinie bestimmt wird, entlang der eine Fläche, an der die Außenfläche des Eindrückteils (81) in einen Kontakt mit der Innenfläche des Eindrücklochs (93) kommt, und ein Querschnitt orthogonal zu der Axialrichtung des Eindrückteils (81) einander kreuzen.
Anzeigeinstrumentvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Schnittlinie durch den Durchmesser der Innenfläche des Eindrücklochs (93), die Länge von der Achse zu dem Scheitel (81A) des Eindrückteils (81) und/oder die Anzahl n der Scheitel (81A) des Eindrückteils (81) bestimmt wird.