DE1524616C3 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Anzeigevorrichtung mit einem zur wechselseitigen Anzeige von zwei verschiedenen Zuständen in zwei Stellungen drehbaren Körper, der einen ersten, die Drehachse senkrecht kreuzenden Permanentmagneten enthält, welchem ein aus Spule und Kern bestehender Elektromagnet und ein von dessen radial auf die Drehachse des Körpers ausgerichteten Spule umfaßter, zweiter Permanentmagnet jeweils gehäusefest zugeordnet sind, wobei der zweite Permanentmagnet den drehbaren Körper in einer dem einen Anzeigezustand zugeordneten Ruhestellung hält, aus welcher der Körper durch den bei Eintreten des anderen Anzeigezustandes erregten Elektromagneten in die andere Drehstellung bewegbar ist.

Eine solche Anzeigevorrichtung, wie sie z. B. durch die US-PS 2 585 974 bekannt ist, wird gewöhnlich im Armaturenbrett eines Motorfahrzeuges, eines Flugzeuges, einer Erdbewegungsmaschine od. dgl. angeordnet und dient dazu, dem Fahrer oder der Bedienungsperson das Vorliegen von entweder günstigen oder ungünstigen Bedingungen beispielsweise für Druck, Temperatur usw. in der mit der Anzeigeeinrichtung verbundenen Einrichtung anzuzeigen.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Anzeigevorrichtung besteht darin, daß die Längsachse des in dem drehbaren Körper angeordneten Permanentmagneten in beiden möglichen Anzeigestellungen sich selbst mit der gemeinsamen Längsachse eines kleinen Permanentmagneten und des Kernes des Elektromagneten, dieser welche hintereinander in einem Spulenkörper angeordnet sind, fluchtend ausrichtet. Auf Grund dieser Anordnung fehlt bei der bekannten Anzeigevorrichtung ein ausreichender magnetischer Momentenarm, weil das Anzeigeelement in den vorgesehenen Anzeigestellungen praktisch in einer Totpunktlage ist. Die bekannte Anordnung ist daher sehr anfällig dafür, magnetisch hängenzubleiben, so daß die Einleitung einer Drehbewegung des kugelförmigen Anzeigeelementes nicht in jedem Falle sichergestellt ist.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Anzeigevorrichtung ergibt sich aus der linear ausgerichteten Anordnung des Kernes und des kleinen Permanentmagneten, welcher den Anzeigekörper normalerweise bei nicht erregtem Elektromagneten in einer Drehstellung halten soll, sowie aus der Tatsache, daß dieser kleine Permanentmagnet zwischen dem Kern des Elektromagneten und dem drehbaren Anzeigeelement angeordnet ist. Auf Grund dieser Anordnung muß das magnetische Feld bei der bekannten Einrichtung zwangläufig durch den kleinen Permanentmagneten hindurchtreten, so daß eine beträchtliche Beeinflussung des Magnetfeldes dieses Permanentmagneten unvermeidlich ist. Ferner besteht eine erhebliche Gefahr, daß die Polarität des kleinen Permanentmagneten bleibend umgekehrt wird, wenn zufällig ein Überstrom durch diesen hindurchtreten sollte. Dies würde die Anzeigeeinrichtung selbst vollständig unwirksam bzw. betriebsunfähig machen.

Da außerdem bei dej\ bekannten Anordnung die Kraft des kleinen Permanentmagneten bewußt schwach gewählt ist, besteht ein Nachteil auch darin, daß ein sicheres und unverzügliches Ansprechen der bekannten Anzeigeeinrichtung nicht gegeben ist. Es ist auch nicht ohne weiteres möglich, die Stärke des Magnetfeldes des Permanentmagneten zu steigern, um den letztgenannten Nachteil zumindest abzuschwächen, weil hierdurch die Leistungsfähigkeit und Wirksamkeit des Elektromagneten selbst leiden müßte.

Durch die US-PS 3 036 300 ist eine weitere Anzeigevorrichtung bekanntgeworden, bei welcher jedoch ein gehäusefest angeordneter Permanentmagnet fehlt und lediglich eine Magnetspule mit einem Eisenkern vorgesehen ist, die durch jeweils kurzzeitige wechselseitige Erregung umgepolt wird und dadurch wiederum einen mit einem Anzeigekörper drehbaren Permanentmagneten abwechselnd in eine von zwei Drehstellungen bewegt, in welcher dann der Anzeigekörper jeweils durch die Magnetwirkung des Kernes der Magnetspule ge-

halten wird. Bei dieser Anordnung bleibt also der Anzeigekörper bei Abschaltung der Erregung in seiner jeweiligen Endstellung, so daß eine definierte Ruhestellung fehlt.

Außerdem ist auch bei dieser Anordnung der Kern der Magnetspule in beiden möglichen Anzeigestellun-σεη wiederum fluchtend mit der Längsachse des Permanentmagneten ausgerichtet, so daß auch hier die bereits oben beschriebenen Nachteile, die mit dieser Totpunktstellung verbunden sind, in vollem Umfange vorhanden sind. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht auch darin, daß durch die Umkehrung des magnetischen Flusses bei jeder Umpolung der Magnetspule Energie verlorengeht.

Auch eine durch die US-PS 2 740 955 bekanntgewordene elektromagnetische Anzeigeeinrichtung weist wiederum einen von einem drehbaren Anzeigekörper getragenen Permanentmagneten auf, welchem ein Elektromagnet und ein Permanentmagnet gehäusefest zugeordnet sind. Der Kern des Elektromagneten und der Permanentmagnet sind dabei ähnlich wie bei der eingangs erwähnten Anordnung unmittelbar aneinander angrenzend koaxial hintereinander angeordnet. Ein Unterschied der hier beschriebenen Anordnung besteht demgegenüber nur darin, daß der Permanentmagnet außerhalb der Spule des Elektromagneten und auf der dem Anzeigekörper und damit dem drehbaren Permanentmagneten abgekehrten Seite des Elektromagneten^ angeordnet ist. Trotz dieser baulichen Abweichur^sftoestehen auch hier die gleichen Nachteile, die oben bereits erläutert wurden.

Als zusätzlicher Nachteil ist anzusehen, daß bei dieser Anordnung, ähnlich wie bei der zuletzt erörterten Anordnung, die Richtung des magnetischen Flusses im Kern bei Erregung der Spule umgekehrt wird. Dies wirkt sich in zweifacher Hinsicht ungünstig auf die Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit der gesamten Anordnung aus, und zwar einmal deshalb, weil bei jeder Umkehrung des Flusses Energie verlorengeht, und zum anderen deshalb, weil der Elektromagnet unmittelbar gegen das Feld des Permanentmagneten arbeiten muß.

Außerdem ist bei dieser bekannten Anordnung der Permanentmagnet aus der Drehachse des Anzeigekörpers versetzt angeordnet. Zwar ist auf Grund dieser Anordnung ein ausreichender Momentenarm für die elektromagnetischen Kräfte vorhanden, jedoch ist es wegen der versetzten Anordnung des Permanentmagneten erforderlich, im Anzeigekörper ein Gegengewicht 24 vorzusehen, um die gewünschte Funktion auch tatsächlich zu erreichen. Da das Gegengewicht eine genaue Bemessung und Anordnung erfordert, ergibt sich eine ungünstige Erhöhung des Bau- und Kostenaufwandes.

Durch die US-PS 3 025 512 ist es an sich auch bekannt, bei einer elektromagnetischen Anzeigevorrichtung Anschläge am Anzeigekörper und am Gehäuse so anzuordnen, daß in beiden möglichen Endstellungen des Anzeigekörpers eine Ausrichtung der Magnetachse des darin untergebrachten Permanentmagneten mit einer elektromagnetischen Erregervorrichtung verhindert wird. Auch bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch mit einer Stromumkehrung in der Spule gearbeitet, um den Anzeigekörper von einer Stellung in die andere zu bewegen. Dies bedeutet jedoch, daß auch dann, wenn der Elektromagnet nicht erregt ist, der Anzeigekörper in der jeweils eingestellten Stellung verbleibt, bis der Elektromagnet wieder erregt wird, um die Polarität umzukehren.

Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine verbesserte Anzeigeeinrichtung zu schaffen, welche bei einfacher und wirtschaftlicher Herstellung aus möglichst wenigen, alterungsbeständigen Teilen sehr sicher und zuverlässig arbeitet und im übrigen eine gute Anpassungsfähigkeit aufweist, um Änderungen der Temperatur, des Druckes, des Energieinhaltes od. dgl. in Betriebsanlagen anzuzeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine elektromagnetische Anzeigevorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß so ausgeführt, daß der Kern des Elektromagneten und der von dem Kern isolierte, ortsfeste zweite Permanentmagnet bezüglich der Drehachse des Anzeigekörpers axial versetzt auf verschiedenen Seiten einer die Längsachse des drehbaren Permanentmagneten und der Spule einschließenden Ebene angeordnet sind, und daß der Anzeigekörper einen vorstehenden Anschlag aufweist, welcher in der Ruhestellung an einer vorspringenden Gehäusekante derart anliegt, daß der drehbare Permanentmagnet in einer aus der die Längsachsen des gehäusefest angeordneten Permanentmagneten und des Elektromagneten einschließenden Ebene um einen vorgegebenen geringen Vorlaufwinkel abweichenden Drehstellung gehalten ist.

Erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Weiterbildungen einer solchen Anzeigevorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.'- -

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß durch die im übrigen vorteilhaft einfache Anordnung der arbeitenden Teile in jedem Fall verhindert ist, daß die Längsachse des in dem drehbaren Anzeigekörper angeordneten Permanentmagneten sich selbst parallel zur Längsachse des ortsfesten Eisenkernes oder des ortsfesten Permanentmagneten ausrichten kann. Durch die vorteilhafte Anschlaganordnung bei der Erfindung wird außerdem sichergestellt, daß sich der mit dem Permanentmagneten drehbare Anzeigekörper beim Umschalten des Systemzustandes immer in der gleichen Drehrichtung aus der ersten Drehstellung oder Ruhestellung in die zweite Drehstellung bewegt. Dadurch ist einfach und sicher vermieden, daß der Permanentmagnet bei seiner Drehung eine Totpunktlage erreichen oder durchlaufen kann. Die Gefahr des Hängenbleibens ist daher bei der Erfindung vollständig ausgeschaltet, weil immer ein ausreichender magnetischer Momentenarm vorhanden ist, um die gewünschte Drehbewegung zu bewerkstelligen·

Die bezüglich der Drehachse des Anzeigekörpers

axial versetzte Anordnung des Kernes des Elektromagneten und des Permanentmagneten ermöglicht außerdem in vorteilhafter Weise, die Kraft des gehäusefest angeordneter Permanentmangneten erheblich größer zu wählen, als dies bei der bekannten koaxialen Anordnung von Kern und Permanentmagnet möglich ist. Daraus ergibt sich der weitere wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung, daß die Drehbewegung des Anzeigekörpers erheblich schneller und sichererer erfolgt, als bei den bekannten Einrichtungen.

Die erfindungsgemäß versetzte Anordnung der ortsfesten Magneten gewährleistet außerdem einen erheblich wirkungsvolleren Einsatz des Elektromagneten, so daß ein weiterer Vorteil der Erfindung darin besteht, daß gegenüber dem Stand der Technik eine kleinere Spule verwendet werden kann, zu deren Erregung eine niedrigere Spannung ausreicht

Weitere Vorteile der Erfindung sind auch darin zu

sehen, daß der magnetische Fluß in dem gehäusefesten Permanentmagneten zu keinem Zeitpunkt umgekehrt wird, und daß der Anzeigekörper bei Abschaltung der Erregung des Elektromagneten durch den Permanentmagneten selbsttätig in seine Anfangs- und Ruhestellung zurückbewegt wird.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß die Betriebssicherheit der im übrigen vorteilhaft einfach aufgebauten erfindungsgemäßen Einrichtung beträchtlich höher liegt, als dies bei den bekannten An-Ordnungen der Fall ist:

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie Ι1-Π der Fig. 1,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III der Fig. 1,

F i g. 4 eine Vorderansicht des Anzeigegerätes, wie es auf einem Instrumentenbrett erscheint,

F i g. 5 die Teilansicht eines Schnittes entlang der Linie V-V der F i g. 2 und

F i g. 6 die schematische Darstellung eines Druckschalters in Verbindung mit einer Druckleitung und dem erfindungsgemäßen Anzeigegerät. ^

Eine drehbare Vorrichtung oder eine Anzeigekugel 10, siehe Fig. 1, wird drehbar im Gehäuse 16 mittels Stiften 11 gehalten, die in Lager 12 eingreifen, weiche in die Bohrung der Augen 13 und 14 eingesetzt sind. Abstandsscheiben 17 halten das Gehäuse 16 vor der Kugel getrennt. Die Kugel 10 besteht aus der oberen Hälfte 18 und der Bodenhälfte 19, welche aufeinander passende Ansätze 21 und 22 aufweisen, die eingeschnitten sind, um den Permanentmagneten 23 fest aufzunehmen.

Der Weicheisenkern 24 und der Permanentmagnet

26 sind fest in den Träger 27 eingefügt, der vorzugsweise aus einem Material hergestellt ist, das elektrisch isolierend wirkt. Die elektrische Spule 28 ist um einen zentralen Spulenabschnitt des Trägers 27 gewickelt. Die Spule 28 und der Eisenkern 24 bilden zusammen einen Elektromagneten, der bei elektrischer Erregung eine größere magnetomotorische Kraft als der Permanentmagnet 26 hat, der von dem Eisenkern 24 darüber isoliert ist. Die Spulenleitungen 29 der Spule 28 treten durch die Nieten 31 hindurch, welche die Spulenleitungsanschlüsse 32 und 33 am Träger 27 befestigen, aus dem letzteren aus. Der Träger 27 paßt in den Gegenbohrungsteil 34 des Gehäuses.

Unter Bezug auf die F i g. 2 und 3 sind Bolzen 36 mit geriffelten, einen verstärkten Reibungseingriff ermöglichenden Enden in öffnungen in den hinteren Teil des Trägers 27 eingesetzt Vergußmaterial wird durch die Einspritzöffnung 37 eingespritzt, um den Ringraum 38 auszufüllen. Nach Härtung haftet das Vergußmaterial, das in den Ringraum 38 eingespritzt ist, an dem Träger

27 und an dem Gehäuse 16, wodurch der Träger 27 zusätzlich am Gehäuse befestigt wird. Das gehärtete Vergußmaterial befestigt auch die Bolzen 36 am Träger 27 und hindert sie an der Drehung, wenn die Muttern 39 darauf aufgeschraubt werden.

Das Anzeigegerät wird in die öffnung 41 des Instrumentenbrettes 42 eingesetzt, das sich gewöhnlich in der Fahrerkabine z. B. eines Motorfahrzeuges findet. Das Gehäuse wird am Instrumentenbrett 42 durch Anziehen der Muttern 39 befestigt, wodurch ein Festklemmen des Instrumentenbrettes zwischen einer Spange 43 und einem Flansch 44 des Gehäuses verursacht wird. Die Vorderseite 49 des Gehäuses ist aus einem durchsichtigen Material hergestellt, damit der Fahrer die Kugel beobachten kann.

Der auch in F i g. 4 dargestellte Ring 46 ist abnehmbar im Bereich des Flansches 44 befestigt und umschließt den durchsichtigen Vorderteil 49 des Gehäuses.

Nach F i g. 2 und 5 ist einteilig mit der Kugel ein von dieser abstehender Anschlag 51 ausgebildet, der gegen eine mit ihm zusammenwirkende Kante 52 stoßen kann, die am Bodenabschnitt des Gehäuses hervortritt. Der Anschlag 51 verhindert, daß die Kugel aus ihrer in F i g. 2 gezeigten Lage entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Auf Grund dessen verhindert der Anschlag 51, daß die Längsachse des Permanentmagneten 23 sich selbst parallel zur Längsachse des Eisenkernes 24 oder des Permanentmagneten 26 ausrichtet.

Die Permanentmagneten 26 und 23 sind so angeordnet, daß, falls die Kugel die in F i g. 1 und 2 dargestellte Lage hat, die Polarität des Magnetpols 61 des Magneten 26 entgegengesetzt zu der des Magnetpols 62 des Magneten 23 ist. Die Kugel wird daher magnetisch gezwungen, in der ersten Lage zu bleiben, die in F i g. 1 und 2 dargestellt ist.

Wenn die Spule 28 elektrisch erregt wird, nimmt der Elektromagnetpol 63 eine Polarität an, die entgegengesetzt derjenigen des Magnetpoles 61 und von gleicher Polarität wie die des Magnetpoles 62 ist. Da der Elektromagnet für eine größere magnetmotorische Kraft als der Magnet 26 ausgelegt ist, und gleiche Pole sich abstoßen, wird der Magnetpol 62 und damit die Kugel magnetisch gezwungen, sich aus der Stellung in F i g. 2 im Uhrzeigersinn in eine zweite oder entgegengesetzte, nicht dargestellte Stellung zu drehen. Der Anschlag 51 gewährleistet dabei, daß die Abstoßungskraft zwischen den Polen 63 und 62 tatsächlich die Kugel zur Drehung veranlaßt.

Wenn die Spule 28 abgeschaltet wird, bricht das Magnetfeld des Elektromagneten zusammen, wodurch ermöglicht wird, daß die Magnetpole 61 und 62 und daher auch die Kugel ihre erste Stellung wieder einnehmen.

Die Oberfläche der Kugel kann gefärbt oder auf verschiedene andere Weise gekennzeichnet sein. Zum Beispiel kann die Hälfte der Kugeloberfläche, die in der ersten Stellung zu beobachten ist, grün, und die andere Hälfte rot gefärbt sein. Da rot gewöhnlich negativen und ungünstigen Bedingungen und grün günstigen Bedingungen zugeordnet wird, wird der Fahrer durch Sichtbarwerden der grünen Fläche unterrichtet, daß eine günstige Bedingung vorherrscht, während bei roter Fläche das Vorliegen ungünstiger Bedingungen angezeigt wird.

Um dem Fahrer beim Verständnis der Art seiner Arbeitseinrichtung zu helfen und anzuzeigen, ob sie unter günstigen oder ungünstigen Bedingungen läuft, kann der Ring 46 auch geeignet gefärbt oder gekennzeichnet sein. Nach F i g. 4 zeigen die Angaben auf Ring 46, daß das Anzeigegerät mit einer Öldruckeinrichtung verbunden ist. Als weiteres Beispiel kann die obere Hälfte des Ringes nach F i g. 4 grün und die untere Hälfte rot gefärbt sein. Falls eine solche Farbaufteilung verwendet wird, würde das Erscheinen der roten Kugelfäche im durchsichtigen Teil 49 die rote Hälfte des Ringes ergänzen und würde dem Fahrer einen ungünstigen Zustand anzeigen. Entsprechend würden durch das Erscheinen der grünen Kugelfläche in Verbindung mit der grünen Hälfte des Ringes 46 günstige Bedingungen an-

gezeigt.

F i g. 6 zeigt schematisch das Anzeigegerät zusammen mit einem Nippel 71 in einem nicht dargestellten Öldrucksystem. Ein druckempfindlicher Schalter 72 besteht aus einem Gehäuse 73, einem Tauchkolben 74 und einem geringfügig verformten, elastischen Kontaktgeber 76. In dieser schematischen Darstellung wird bei Erhöhung des Öldrucks der Kolben 74 gezwungen, sich nach rechts zu bewegen, wodurch der Kontaktgeber 76 gezwungen wird, die Kontaktpunkte 77 und 78 zu überbrücken. Dadurch wird ein elektrischer Kreis geschlossen, welcher die Batterie 79 veranlaßt, die Spule 28 zu

erregen. Durch Erregung des Elektromagneten wird die Kugel magnetisch gezwungen, sich aus ihrer ersten in ihre zweite Stellung zu drehen.

In dem beschriebenen Beispiel hat das Anzeigegerät eine drehbare Anzeigekugel 10. Der Grundgedanke der Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf ein Anzeigegerät mit einem senkrecht oder waagerecht verschiebbaren beweglichen Teil, der einen Permanentmagneten enthält, und der eine horizontale oder vertikale Bewegung gegenüber einem zweiten Permanentmagneten ausführen kann, der im wesentlichen in gleicher Richtung mit einem Elektromagneten liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 509 628/33

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Anzeigevorrichtung mit einem zur wechselseitigen Anzeige von zwei verschiedenen Zuständen in zwei Stellungen drehbaren Körper, der einen ersten, die Drehachse senkrecht kreuzenden Permanentmagneten enthält, welchem ein aus Spule und Kern bestehender Elektromagnet und ein von dessen radial auf die Drehachse des Körpers ausgerichteten Spule umfaßter, zweiter Permanentmagnet jeweils gehäusefest zugeordnet sind, wobei der zweite Permanentmagnet den drehbaren Körper in einer dem einen Anzeigezustand zugeordneten Ruhestellung hält, aus welcher der Körper durch den bei Eintreten des anderen Anzeigezustandes erregten Elektromagneten in die andere Drehstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (24) des Elektromagneten (28) und der von dem Kern (24) isolierte, ortsfeste zweite Permanentmagnet (26) bezüglich der Drehachse (11) des Anzeigekörpers (10) axial versetzt auf verschiedenen Seiten einer die Längsachsen des drehbaren Permanentmagneten (23) und der Spule (28) einschließenden Ebene angeordnet sind, und daß der Anzeigekörper (10) einen vorstehenden Anschlag (51) aufweist, welcher in der Ruhestellung an einer vorspringenden Gehäusek-attte (52) derart anliegt, daß der drehbare Permanentmagnet (23) in einer aus der die Längsachsen des gehäusefest angeordneten Permanentmagneten (26) und des Elektromagneten (24, 28) einschließenden Ebene um einen vorgegebenen geringen Vorlaufwinkel abweichenden Drehstellung gehalten ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität des dem Anzeigekörper (10) zugekehrten Poles (61) des gehäusefesten Permanentmagneten (26) entgegengesetzt und des entsprechenden Poles (63) des Elektromagneten (24, 28) bei Erregung gleich der Polarität des diesen Polen in der Ruhestellung des Anzeigekörpers benachbartes Poles (62) des drehbaren Permanentmagneten (23) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des gehäusefesten Permanentmagneten (26) ein weiterer, ständig erregter Elektromagnet mit gegenüber dem ersten Elektromagneten (24, 28) geringerer magnetomotorischer Kraft vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem durchsichtigen Gehäuseteil (49) benachbart ein lösbar befestigter Aufschriftträger (46) angeordnet ist.