DE102011003267B4

DE102011003267B4 - Zeigeranzeige

Info

Publication number: DE102011003267B4
Application number: DE102011003267A
Authority: DE
Inventors: Mark James Baker
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: US20140373773A1; US20110203512A1; DE102011003267A1; GB2478111A; US9651409B2; JP2011169902A; JP5285726B2; US8857369B2; GB201002793D0; GB2478111B

Abstract

Instrument zur Anzeige von Messwerten, das ein Anzeigefeld mit einem äußeren Umkreis, eine Skala auf dem äußeren Umkreis oder in dessen Nähe sowie eine Zeigerbaugruppe umfasst, umfassend:
eine Führung angrenzend an die Skala;
ein Spiralantriebselement, das in der Führung abgestützt ist;
ein Motor zur axialen Drehung des Spiralantriebselements;
einen Läufer, der vom Spiralantriebselement getragen wird; und
einen Zeiger, der mit dem Läufer verbunden ist und von diesem betätigt werden kann und zur Anzeige von Messwerten relativ der Skala beweglich ist;
wobei eine Axialdrehung des Spiralantriebselements im Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer Richtung relativ zur Skala bewegt und eine Axialdrehung des Spiralantriebselements entgegen dem Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer entgegengesetzten Richtung relativ zur Skala bewegt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
a. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messinstrument, insbesondere ein Anzeigeinstrument für ein Kraftfahrzeug.
b. Verwandte Technik
Messinstrumente mit beweglichen Zeigern sind seit vielen Jahren bekannt und in Gebrauch. Einige Konfigurationen mit Gruppen von Instrumenten, zum Beispiel Geschwindigkeitsmesser und Drehzahlmesser im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, haben eine in der Mitte eines Instruments angeordnete Anzeige mit einer am Umkreis der Anzeige entlang verlaufenden Skala. Die Anzeige kann für Kraftstoffvorrat, Computerzwecke, Navigation, Statuswarnungen, Sicherheitsaufgaben, Telefonbedienung und viele andere mögliche Anwendungen benutzt werden.
Zur Vermeidung, dass der Zeiger oder ein Stützelement des Zeigers über der Anzeige liegt, sind viele Ansätze unternommen worden, um einen Zeiger um die Skala am Umkreis des Instruments herum zu bewegen. US 6,484,663 beschreibt eine Antriebsanordnung mit einem Ringzahnrad und einem Ritzel. In US 7,159,534 ist die Anwendung eines hakenförmigen Zeigers mit einem hinter der Anzeige angeordneten Motor offengelegt. Aus WO 2004/068077 ist die Erzeugung des Bilds eines Zeigers auf der Anzeige bekannt, ebenso wie die Reflexion des Bilds einer Anzeige in einer Linse vor dem Instrument bekannt ist.
Aus der US 7,347,160 B2 geht eine Anzeigevorrichtung hervor, deren Zeiger durch ein Spiralantriebselement angetrieben wird. In der JP2005106588 A wird eine Anzeigevorrichtung offenbart, die anstelle eines Spiralantriebselementes ein Kettenantriebselement aufweist.
Die Verfahren gemäß dem Stand der Technik weisen verschiedene Einschränkungen auf, einschließlich des Platzbedarfs für den Einbau der Mechanismen darin oder der Sichtbarkeit der abgebildeten Zeiger bei ungünstigen Lichtverhältnissen. Sie führten auch zu Skalengestaltungen, die Kreisbogen darstellten. Es besteht eine von den Kunden ausgelöste Nachfrage nach einer Verringerung des von Skala und Zeiger beanspruchten Platzes und nach Skalen, die nicht auf Kreisformen beschränkt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aspekte der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen erläutert. Bevorzugte Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung benutzt ein spiralförmiges Antriebselement, das biegsam sein und der Form einer Anzeige angepasst werden kann, die kreisförmig oder nicht-kreisförmig sein kann. Die Erfindung bietet Konstrukteuren erhebliche Freiheit bei der Festlegung der Form der Anzeige oder des Instruments.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nur beispielhaft mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Instrument gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Spiralantrieb, eine einen Läufer und einen Zeiger umfassend Unterbaugruppe gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Zeigerbaugruppe, die einen Spiralantrieb in einer Führung, einen Läufer und Zeiger sowie einen am einen Ende des Spiralantriebs angeschlossenen Motor umfasst, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Instrument mit einer nicht-kreisförmigen Skala gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
5 in perspektivischer Darstellung einen Teil einer Anzeigeinstrumentengruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Instrument 10, das für Anwendung zum Beispiel im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, umfasst ein Anzeigefeld 12, das sich bogenförmig um einen Teil der Sichtfläche des Instruments 10 erstreckt, auf dem eine Skala 14 mehrere Anzeigezeichen umfasst. In diesem Beispiel umfassen die Anzeigezeichen des Anzeigefelds eine Folge von Skalenmarkierungen und Zahlen. Bei Anwendung im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs kann die Skala 14 die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Motordrehzahl oder einen anderen gemessenen Betriebsparameter des Fahrzeugs anzeigen.
Eine Zeigerbaugruppe 16 umfasst generell eine Führung 16, ein Spiralantriebselement 22, das in der Führung 26 abgestützt ist, einen Motor zum axialen Drehen des Spiralantriebselements 22, einen Läufer 20, der vom Spiralantriebselement 22 getragen wird, sowie einen mit dem Läufer 20 beweglich verbundenen Zeiger.
Wie aus 1 hervorgeht, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Zeigerbaugruppe 16 um den äußeren Umkreis des Instruments 10 angeordnet und bereitgestellt, um Werte auf der Skala 14 des Anzeigefelds 12 anzuzeigen. Der Zeiger 18 ist zur Anzeige von Messwerten relativ zur Skala 14 beweglich. Speziell das distale Ende des Zeigers 18 liegt über dem äußeren Umkreis dem Anzeigefeld 12 und bedeckt mindestens einen Teil der Anzeigezeichen. In dieser Ausführungsform hat der Zeiger 18 generell eine Dreiecksform, aber der Zeiger kann jede beliebige Größe und Form haben, die für die Anzeige der Werte auf dem Anzeigefeld 12 geeignet sind.
Die Basis oder das proximale Ende des Zeigers 18 ist verbunden mit einem Läufer 20, dessen Funktion nachstehend beschrieben wird. Der Zeiger 18 ist auf solche Weise mit dem Läufer 20 verbunden, dass sich der Zeiger 18 nicht relativ zum Läufer 20 bewegt. In einigen Ausführungsformen kann der Zeiger 18 mit dem Läufer 20 integriert ausgebildet sein.
Der Läufer 20 kann mit einem Spiralantriebselement 22 in Eingriff sein. Das Spiralantriebselement 22 hat eine Längsachse, die aus solche Weise um den Umkreis des Instruments 10 verläuft, dass der Abstand zwischen dem Spiralantriebselement 22 und dem äußeren Umkreis des Anzeigefelds 12 gleichförmig über die gesamte Länge der Skala 14 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Spiralantriebselement 22 eine aus einem geeigneten Metall geformte Spiralfeder 22. Die Spiralfeder 22 hat einen gleichförmigen Durchmesser über ihre Länge und eine konstante Teilung der Windungen. Die Spiralfeder ist biegsam, so dass die Längsachse der Spiralfeder 22 konform zur Form des äußeren Umkreises des Instruments 10 verlaufen kann.
Die Antriebswelle eines Motors 24 ist im Eingriff mit einem ersten Ende des Spiralantriebselements 22. Wenn sich die Antriebswelle des Motors 22 in einer ersten Richtung dreht, bewirkt dies, dass sich das Spiralantriebselement 22 axial in der gleichen Richtung dreht. Die axiale Drehung des Spiralantriebselements 22 wird umgekehrt, wenn sich die Antriebswelle des Motors 24 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung dreht.
Der Läufer 20 ist auf solche Weise mit dem Spiralantriebselement 22 im Eingriff, dass sich der Läufer 20 bei Drehung des Spiralantriebselements 22 entlang der Länge des Spiralantriebselements 22 bewegt. Wenn sich das Spiralantriebselement 22 in einer ersten Richtung dreht, wird sich der Läufer 20 entlang der Länge des Spiralantriebselements 22 in einer ersten Richtung bewegen, und wenn sich das Spiralantriebselement 22 in einer zweiten Richtung bewegt, bewegt sich der Läufer 20 entlang der Länge des Spiralantriebselements 22 in die entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise wird eine Drehung des Spiralantriebselements 22 im Uhrzeigersinn den Läufer 20 und den Zeiger 18 in einer Richtung relativ der Skala 14 bewegen, und eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn wird den Läufer 20 und den Zeiger 18 in einer entgegengesetzten Richtung relativ der Skala 14 bewegen.
Ein weiteres Anzeigefeld oder eine andere Anzeige kann im offenen Mittelfeld 34 des Instruments 10 positioniert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Läufer ein zylindrisches Element, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Spiralantriebselements 22. Der Läufer 20 kann dadurch innerhalb des Innendurchmessers des Spiralantriebselements 22 eingepasst werden, wie dies in 2 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist der Läufer bogenförmig und kann der Krümmung des Spiralantriebselements 22 um den Umkreis des Anzeigefelds 12 folgen. In anderen Ausführungsformen kann der Läufer 20 biegsam sein, um mit anderen Krümmungen des Spiralantriebselements 22 übereinzustimmen.
Der Zeiger 18 steht am Läufer 20 nach außen vor, so dass der Zeiger 18 zwischen zwei Windungen des Spiralantriebselements 22 hindurchgeht. In dieser Ausführungsform ist der Zeiger 18 im Wesentlichen rechteckig. Wenn sich das Spiralantriebselement 22 dreht, liegen die Windungen der Feder 22 gegen einen Teil des Zeigers 18 an und bewirken eine Bewegung des Läufers 20 und Zeigers 18 entlang der Längsachse des Spiralantriebselements 22. Ein Betrieb des Motors 24 bewirkt dadurch, dass sich der Zeiger 18 infolge der Axialdrehung des Spiralantriebselements 22 um das Anzeigefeld 12 herum bewegt.
Um das Spiralantriebselement 22 im Verhältnis zum Anzeigefeld 12 in seiner Lage zu halten, wird das Spiralantriebselement 22 von einer Führung 26 gehalten und geführt, wie in 3 dargestellt. Die Führung 8 umfasst einen generell U-förmigen oder C-förmigen Kanal 28, der eine Breite und Tiefe zur Aufnahme des Spiralantriebselements 22 aufweist. Die Führung 26 kann aus einem beliebigen Werkstoff geformt werden und ist in einer bevorzugten Ausführungsform aus Kunststoff hergestellt. Die Führung 26 kann steif oder biegsam sein, solange sie das Spiralantriebselement 22 in dessen Lage um den Umkreis des Anzeigefelds 12 herum hält.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform wird das zweite Ende des Spiralantriebselements 22 am dem dem Motor 24 gegenüberliegenden Ende mithilfe eines Zapfens 30 in seiner Lage in der Führung 26 gehalten. Der Stift 30 ragt am Ende der Führung 26 in den Kanal 28 hinein, und der Innendurchmesser des Zapfens 30 ist kleiner als der Innendurchmesser des Antriebselements 22, so dass sich die Endwicklung der Spiralfeder 22 um den Zapfen 30 legen und am Ende der Führung 26 in ihrer Lage gehalten werden kann.
In dieser Ausführungsform bestehen der Läufer 20 und der Zeiger 18 aus einem im Wesentlichen L-förmigen Element. Der längere Arm des Elements ist gekrümmt, um der Krümmung der Führung 26 und des Spiralantriebselements 22 zu entsprechen, und bildet den Läufer 20, und der kürzere Arm des Elements erstreckt sich vom Ende der konkaven Kante des Läufers 20 und bildet den Zeiger 18. Die Breite des Läuferarms 20 ist ungefähr gleich der Breite der Führung 26, so dass der Läufer 20 auf den Oberkanten der Wände 32 aufliegt, die die Seiten 32 des Führungskanals 28 bilden. Ein (nicht abgebildetes) auf der Rückseite des Läuferarms vorstehendes Teil passt zwischen die Windungen des Spiralantriebselements 22 und ist mit dem Spiralantriebselement 22 im Eingriff, um eine Bewegung des Läufers 20 und Zeiger 18 entlang der Längsachse des Spiralantriebselements 22 bei dessen Drehbewegung zu ermöglichen.
Es versteht sich, dass der Läufer 20 und Zeiger 18 jede zweckmäßige Form haben können, so dass der Läufer mit dem Spiralantriebselement 22 im Eingriff ist und die Windungen des Spiralantriebselements 22 gegen einen Teil des Läufers 20 anliegen und eine Bewegung des Läufers 20 und Zeigers 18 entlang der Längsachse des Spiralantriebselements 22 bewirken.
Es versteht sich, dass das Spiralantriebselement 22 aus jedem zweckmäßigen Werkstoff geformt und aus einem Thermokunststoff hergestellt sein kann. In einer Ausführungsform ist das Spiralantriebselement 22 aus einem Thermokunststoff hergestellt, und die Konstruktion des Spiralantriebselements 22 sowie die Werkstoffwahl sind so erfolgt, dass das Spiralantriebselement 22 ausreichend biegsam ist, um der Krümmung des Anzeigefelds 12 folgen zu können.
In einigen Ausführungsformen des Instruments 10 ist der Außenumkreis des Anzeigefelds 12 in mehr als eine Krümmung gegliedert, wie im Beispiel gemäß 4 dargestellt. Bei Instrumenten mit Anzeigefeldern 12, die eine komplexe Form aufweisen, muss das Spiralantriebselement 22 ausreichend biegsam sein, um über die gesamte Länge des Anzeigefelds 12 mit dem Umkreis des Anzeigefelds 12 übereinzustimmen. In anderen Ausführungsformen kann das Anzeigefeld 12 im Wesentlichen geradlinig gestaltet sein, so dass das Spiralantriebselement 22 aus einem steiferen Werkstoff geformt werden kann.
Ein Instrument 10 gemäß der Darstellung in 4, bei dem das Anzeigefeld 12 in mehr als eine Krümmung gegliedert ist, kann aus ästhetischen Gründen bevorzugt sein. Die komplexere Form kann auch dem Formgeber von Instrumentengruppen größere Gestaltungsfreiheit bei der Anordnung von Anzeigefeldern und Anzeigen in einer Instrumentengruppe bieten.
Die Möglichkeit, eine am Umkreis eines Instruments 10 oder hinter der gekrümmten Sichtfläche eines Anzeigefelds 12 angeordnete Führung das Spiralantriebselement 22 enthalten zu lassen, bedeutet, dass die Mitte des Instruments 10 keinen Antriebsmechanismus enthält. Eine Anzeige 36 kann deshalb innerhalb des Anzeigefelds 12 und vorzugsweise innerhalb des offenen Mittelfelds 34 des Instruments 10 angeordnet werden. Kein Teil der Anzeige 36 wird an irgendeiner Stelle durch irgendeinen Teil der Zeigerbaugruppe 16 oder Skala 14 verdeckt, wie aus 4 hervorgeht. Dies erlaubt die Anordnung weiterer Instrumente innerhalb des erstens Instruments 10 oder alternativ die Anordnung einer Öffnung im Mittelfeld 34 des Anzeigefelds 12. Das Instrument 10 kann dann auf solche Weise gestaltet werden, dass eine LCD- oder andere Anzeige für den Fahrer des Fahrzeugs durch die Öffnung sichtbar angeordnet werden kann.
Darüber hinaus ist bei Ausführungsformen, bei denen das Spiralantriebselement 22 hinter der Sichtfläche des Anzeigefelds 12 angeordnet ist, die Fläche um den Umkreis des Anzeigefelds 12 herum im Wesentlichen frei von einem Antriebsmechanismus. Dadurch wäre es möglich, zum Beispiel andere Anzeigefelder um mindestens einen Teil des Umkreises des Instruments 10 herum anzuordnen.
5 zeigt ein Instrument 10, das zwei Anzeigefelder 12, 12' umfasst. In dieser Ausführungsform sind die Führung und das Spiralantriebselement (nicht abgebildet) hinter jedem der Anzeigefelder 12, 12' angeordnet. Ein erster Teil des Zeigers 18, 18' ist dann so geformt, dass er über eine Innenkante des Anzeigefelds 12, 12' passt, zum Beispiel kann der erste Teil des Zeigers 18, 18', des sich am nächsten am (nicht gezeigten) Läufer befindet, im Wesentlichen U-förmig gestaltet sein. Ein zweiter Teil des Zeigers 18, 18' einschließlich des distalen Endes des Zeigers 18, 18' erstreckt sich zur äußeren Kante des Anzeigefelds 12, 12' hin und verdeckt einen Teil der Skala 14, 14'. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass das Antriebselement und die Führung weder in der Mitte der Anzeigefelder 12, 12' noch um die Außenseite der Anzeigefelder 12, 12' herum Platz in Anspruch nehmen.
Obwohl das vorstehend beschriebene Spiralantriebselement 22 eine gleichmäßige Teilung aufweist, versteht es sich, dass eine Zeigerbaugruppe 16 ein Spiralantriebselement 22 mit ungleichförmiger Teilung aufweisen kann. In diesen Ausführungsformen bewegt sich der Läufer 20 in verschiedenen Bereichen, in denen das Spiralantriebselement 22 ungleichförmige Teilung aufweist, über unterschiedlich lange Strecken des Spiralantriebselements 22 bei jeder Umdrehung des Antriebselements 22. Zum Beispiel wird sich der Läufer 20 in Bereichen mit einer ersten Teilung bei jeder Umdrehung des Antriebselements 22 über eine vorgegebene Strecke der Länge des Spiralantriebselements 22 und in Bereichen mit einer zweiten Teilung bei jeder Umdrehung des Antriebselements 22 über eine andere Strecke der Länge bewegen. Dies ermöglicht, dass ein Instrument einen Messwert mit in verschiedenen Bereichen des Anzeigefelds 12 mit höherer oder geringerer Genauigkeit anzeigen kann. Es kann zum Beispiel erwünscht sein, die Kraftstoffrestmenge in Richtung zum unteren Ende der Kraftstofffüllstandanzeige hin mit größerer Genauigkeit anzuzeigen.

Claims

Instrument zur Anzeige von Messwerten, das ein Anzeigefeld mit einem äußeren Umkreis, eine Skala auf dem äußeren Umkreis oder in dessen Nähe sowie eine Zeigerbaugruppe umfasst, umfassend: eine Führung angrenzend an die Skala; ein Spiralantriebselement, das in der Führung abgestützt ist; einen Motor zur axialen Drehung des Spiralantriebselements; einen Läufer, der vom Spiralantriebselement getragen wird; und einen Zeiger, der mit dem Läufer verbunden ist und von diesem betätigt werden kann und zur Anzeige von Messwerten relativ der Skala beweglich ist; wobei eine Axialdrehung des Spiralantriebselements im Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer Richtung relativ zur Skala bewegt und eine Axialdrehung des Spiralantriebselements entgegen dem Uhrzeigersinn den Läufer und den Zeiger in einer entgegengesetzten Richtung relativ zur Skala bewegt.
Instrument nach Anspruch 1, wobei der äußere Umkreis des Anzeigefelds auf mehr als eine Krümmung verteilt ist.
Instrument nach Anspruch 1, wobei der äußere Umkreis der Skala im Wesentlichen geradlinig ist.
Instrument nach Anspruch 3, wobei das Spiralantriebselement im Wesentlichen steif ist.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiralantriebselement eine gleichförmige Teilung auf solche Art aufweist, dass sich der Läufer bei jeder Drehung des Antriebselements über eine vorgegebene Strecke auf der Länge des Spiralantriebselements bewegt.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spiralantriebselement eine gleichförmige Teilung auf solche Art aufweist, dass sich in verschiedenen, eine unterschiedliche Teilung aufweisenden Bereichen des Spiralantriebselements der Läufer bei jeder Drehung des Antriebselements über unterschiedliche Strecken auf der Länge des Spiralantriebselements bewegt.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führung einen generell U-förmigen oder C-förmigen Kanal umfasst, in dem das Spiralantriebselement abgestützt ist.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem umfassend eine innerhalb des Anzeigefelds angeordnete Anzeige; wobei kein Teil der Anzeige durch einen Teil der Skala oder die Zeigerbaugruppe verdeckt ist.
Instrument wie im Wesentlichen hierin unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.