DE19537666C2

DE19537666C2 - Zeigerinstrument

Info

Publication number: DE19537666C2
Application number: DE19537666A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schill
Original assignee: Optrex Europe GmbH
Current assignee: Kyocera Automotive and Industrial Solutions GmbH
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: DE19537666A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zeigerinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Zeigerinstrumenten mit weiteren elektronischen Informationsdar stellungen durch die Flüssigkristallzelle ist es bekannt, den Zeiger mittels einer Antriebsachse vom Drehantrieb drehbar anzutreiben, wobei die Antriebsachse durch eine die Flüssigkristallzelle quer durchragende Bohrung von der dem Be obachter abgewandten zu der dem Beobachter zugewandten Seite der Front platte zugeführt ist.

Eine solche Ausbildung erfordert nicht nur eine aufwendige, weil zu hohem Aus schuss durch Glasbruch führende Herstellung der Bohrung, sondern zusätzlich auch noch eine Abdichtung der Bohrung zum Innenraum der Flüssigkristallzelle.

Die gattungsgemäße DE 43 21 146 A1 beschreibt eine Anzeigeeinheit mit einer zentralen Anzeige und einem Zeigerinstrument, wobei das Zeigerinstrument ei nen Antrieb, der in Ableserichtung hinter der Anzeige angeordnet ist, eine die Anzeige umgebenden Skalenscheibe und einen mittels des Antriebs verschwenkbaren Zeiger aufweist. Der dem Antrieb zugeordnete Bereich des Zeigers ist hinter der Anzeige und der der Skalenscheibe zugeordnete Bereich des Zeigers ist benachbart zur Skalenscheibe angeordnet. Zwar weist dieser Gegenstand auch eine Flüssigkristallzelle als durchgangsbohrungslose Front platte auf, doch umgreift der Zeiger die Frontplatte außen. Dies erfordert einen erhöhten Platzbedarf. Darüber hinaus ist durch einen Schlitz in der Frontplatte, durch den der Zeiger hinausragt, der Drehantrieb ungeschützt.

Aus der DE 29 44 537 A1 und der DE 43 29 482 A1 sind Zeigerinstrumente be kannt, bei denen der vor der Frontplatte angeordnete Zeiger durch eine Zeiger antriebswelle von einem Drehantrieb antreibbar ist, wobei die Zeigerantriebswel le durch eine Durchgangsbohrung in der Frontplatte hindurchragt. Beide Geräte verfügen über eine mechanische Verbindung zur Übertragung einer Messgröße an die Anzeige.

Der Einsatzbereich von Flüssigkeitszellen zur Informationsdarstellung erhöht sich stetig. Die US-Zeitschrift Machine Design vom 20. April 1995 beschreibt auf den Seiten 57-60, 62, 64 grundsätzlich den Einsatz von Flüssigkristalldisplays, deren Funktionsweise und Eigenschaften. Irgendwelche Hinweise, die Flüssig kristallanzeigen als Zifferblatt eines Zeigerinstrumentes zu verwenden, sind je doch nicht enthalten.

Die DE-PS 96 94 04 beschreibt eine Vorrichtung mit Dauermagneten, insbeson dere zur Übertragung und Anzeige von Messwerten, bei der ein in Abhängigkeit von der Messgröße bewegter Dauermagnet (Steuermagnet) mit einem drehbar gelagerten Körper aus ferromagnetischem Werkstoff magnetisch gekuppelt ist.

Eine weitere magnetische Kupplung ist aus der DE-PS 332 403 bekannt. Diese betrifft eine Wasserstandsanzeige mit Magnetschwimmer, wobei ein Schwimm körper über einen Hebel eine Drehung an einem drehbar gelagerten Magneten bewirkt, welcher durch eine Weicheisenscheibe mit einem weiteren Magneten, der mit einem Zeiger verbunden ist, wechselwirkt und damit den Zeiger bewegt.

Die DE 27 58 856 A1 beschreibt einen Messwertumformer mit einer Skala, die von einem Zeiger überstreichbar ist. Zur Nullpunkteinstellung wird über einen Druckknopf eine Welle mit einer Verstelleinrichtung, bspw. ein Potentiometer, verdreht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Zeigerinstrument der eingangs genann ten Art zu schaffen, das die Verwendung einfach aufgebauter Flüssigkristallzel len ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge löst.

Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Drehbewegung kann auf einfache Weise das magnetische Bauteil im Bereich der Zeigernabe etwa symmetrisch zur Drehachse angeordnet sein.

Das magnetische Bauteil kann entweder ein radial zur Drehachse magnetisierter Drehmagnet oder ein sich radial zur Drehachse erstreckendes ferromagneti sches Bauteil sein.

Eine magnetische Kupplung zwischen Zeiger und Drehantrieb wird dadurch ge bildet, dass auf der dem Beobachter abgewandten Seite der Frontplatte dem magnetischen Bauteil gegenüberliegend ein radial zur Drehachse magnetisier ter, drehbar antreibbarer Magnet angeordnet ist, wobei der Magnet ein Dauer magnet sein kann. Es versteht sich, dass die magnetische Kupplung auch da durch gebildet sein kann, dass das magnetische Bauteil vom Drehantrieb antreibbar und der Magnet am Zeiger angeordnet ist. Dabei entspricht die Zei gerstellung jeweils der Stellung des Drehantriebs.

In einfacher Ausgestaltung kann der Magnet durch einen Elektromotor drehbar antreibbar sein. Ist der Elektromotor ein Schrittmotor, so ist in feinen Schritten eine exakte Zeigereinstellung möglich.

Eine weitere Ausführungsform des Zeigerinstruments besteht darin, dass auf der dem Beobachter abgewandten Seite der Frontplatte den Polen des Dauer magneten gegenüberliegend die Statorpole eines Schrittmotors angeordnet sind, dessen Spule durch Spannungsimpulse beaufschlagbar ist. Dabei bildet der im Zeiger angeordnete Dauermagnet bauraumsparend den Anker des Schrittmotors und die Zeigerstellung entspricht immer der Ankerstellung.

Sind die Statorpole zum Dauermagnet gerichtet, so ist nur ein geringer Energie aufwand erforderlich, da das Magnetfeld zum Dauermagnet des Zeigers gerich tet ist.

Vorzugsweise weist der Dauermagnet eine Mehrzahl radial zur Drehachse ge richteter Polpaare auf, so dass der Zeiger in feinen Schritten verstellbar ist.

Eine sehr gleichmäßige Bewegung des Zeigers wird dadurch erreicht, dass der Schrittmotor eine Mehrzahl von Statorpolpaaren aufweist.

Vorzugsweise kann der Zeiger ein Leuchtzeiger aus einem transparenten Werk stoff sein, in dessen Nabenbereich Licht einkoppelbar ist.

Um auf einfache Weise von der Frontplatte her Licht in den Nabenbereich ein koppeln zu können, kann die Flüssigkristallzelle auf einer oder beiden Außenflä chen einen Polfilter aufweisen, der im der Zeigernabe gegenüberliegenden Be reich ausgespart ist. Damit erfolgt die Zeigerbeleuchtung unabhängig von einer Ansteuerung der Flüssigkristallzelle.

Die Zeigerbeleuchtung kann dadurch ein- und ausschaltbar und/oder dimmbar sein, dass die Flüssigkristallzelle im Bereich der Zeigernabe auf ihren inneren Zellenwänden ansteuerbare Elektrodensegmente aufweist. Durch Spannungs beaufschlagung der Elektrodensegmente erfolgt dabei ein Schalten der Be leuchtung, während durch Veränderung der Spannungsstärke eine Dimmbarkeit gegeben ist.

Vorzugsweise ist dabei die Flüssigkristallzelle eine transmissive Zelle, deren Zeichen und/oder Symbole hell in einem dunklen Umfeld darstellbar sind.

Damit ist keine separate Lichtquelle zur Beleuchtung des Zeigers erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1: eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Zeiger instruments,

Fig. 2: eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Zei gerinstruments,

Fig. 3: eine Vorderansicht der Zeigerinstrumente nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4: eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Zei gerinstruments,

Fig. 5: eine Vorderansicht des Zeigerinstruments nach Fig. 4.

Das in der Zeichnung dargestellte Zeigerinstrument besitzt einen um eine Dreh achse 1 schwenkbar antreibbaren Zeiger 2, der mit seiner Zeigerspitze entlang einer nicht dargestellten Skala bewegbar ist. Dabei kann das Zeigerinstrument z. B. ein in einem Kraftfahrzeug eingebautes Instrument sein und der Zeiger 2 sich entlang einer Geschwindigkeitsskala bewegen.

Der Zeiger 1 ist beobachterseitig vor einer Frontplatte 3 angeordnet, die als Flüssigkristallzelle 4 ausgebildet ist und helle Zeichen auf einem dunklen Um feld darstellt.

Insbesondere kann die Flüssigkristallzelle 4 eine TN-, MTN-, STN- oder DSTN- Zelle sein.

In dem von dem Zeiger 2 überstrichenen Bereich weist die Flüssigkristallzelle 4 mehrere digitale Anzeigebereiche wie eine Temperaturanzeige 5, eine Zeitan zeige 6 und eine Kilometerzähleranzeige 7 sowie ein Warnlicht 8 und eine Warnmeldungsanzeige 9 auf.

Der Zeiger 1 besitzt eine Zeigernabe 10 und ist mit dieser drehbar auf der Frontplatte 3 gelagert.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind die auf den Außenseiten der Flüssigkristallzelle 4 angeordneten Polfilter im Bereich der Zeigernabe 10 mit Aussparungen 12 ver sehen. Dadurch kann bei transmissiver Beleuchtung Licht immer durch die Flüs sigkristallzelle 4 zur Zeigernabe 10 gelangen. Da die Zeigernabe 10 und der Zeiger 2 aus einem transparenten Werkstoff bestehen, erfolgt so eine Beleuch tung des Zeigers 2.

In Fig. 2 befinden sich gegenüberliegend in der Flüssigkristallzelle 4 Elektroden segmente 13 im Zeigernabenbereich, die spannungsbeaufschlagbar sind. Bei Ansteuerung der Elektrodensegmente 13 kann transmissiv Licht von der Rück seite der Frontseite 3 zur Zeigernabe 10 gelangen. Auch hier sind Zeigernabe 10 und Zeiger 2 aus einem transparenten Werkstoff und so beleuchtbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist in der Zeigernabe 10 etwa symmet risch zur Drehachse 1 ein zweipoliger Dauermagnet 14 angeordnet, der radial zur Drehachse 1 magnetisiert ist.

Etwa parallel zum Dauermagnet 14 ist auf der dem Beobachter abgewandten Seite der Frontplatte 3 ein zweiter, ebenfalls radial zur Drehachse 1 magneti sierter zweipoliger Dauermagnet 15 angeordnet, der durch einen Schrittmotor 16 drehbar antreibbar ist.

Da der Zeiger 2 frei drehbar gelagert ist, richtet er sich immer so aus, dass der Nordpol seines Dauermagneten 14 dem Südpol des zweiten Dauermagneten 15 gegenüberliegt. Dadurch ist eine magnetische Kupplung zwischen dem Zeiger 2 und dem Schrittmotor 16 gebildet, durch die die Drehbewegung des Schrittmotors 16 ohne die Notwendigkeit des Hindurchführens einer Antriebs welle durch die Frontplatte 3 auf den Zeiger 2 übertragbar ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist in der Zeigernabe 10 ebenfalls ein Dauermagnet 17 angeordnet. Dieser Dauermagnet 17 besitzt eine Mehrzahl gleichmäßig am Umfang verteilter radial zur Drehachse 1 gerichteter Polpaare.

Den Polen des Dauermagneten 17 gegenüberliegend sind auf der dem Beob achter abgewandten Seite der Frontplatte 3 axial zur Drehachse 1 gerichtete Statorpole 18 eines Schrittmotors angeordnet, dessen nichtdargestellte Spule durch Spannungsimpulse beaufschlagbar ist.

Bei Beaufschlagung der Spule mit einem Spannungsimpuls wird an den Stator polen 18 ein Magnetfeld erzeugt, das auf den als Ankerschrittmotor wirkenden Dauermagnet 17 einwirkt und diesen um eine Polteilung weiterdreht. Durch Um kehr der Stromrichtung in der Spule wird auch eine Umkehr der Drehrichtung des Zeigers 2 erreicht.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Drehantrieb des Zeigers 2 erreicht, ohne dass eine Antriebsachse durch eine Bohrung in der Frontplatte 3 hin durchgeführt werden muss.

Eine weitere Ausführungsform entsprechend den Fig. 4 und 5 besteht darin, dass auf der einem Beobachter abgewandten Seite der Frontplatte 3 von einem Drehantrieb wie z. B. einem Schrittmotor 16 ein radial von der Drehachse 1 wegragender Arm 19 drehbar antreibbar ist. An seinem radial von der Drehach se 1 wegragenden Ende trägt der Arm 19 einen Dauermagneten 20 bzw. ein ferromagnetisches Bauteil. Diesem Dauermagneten 20 bzw. ferromagnetischen Bauteil gegenüberliegend ist auf der dem Beobachter zugewandten Seite der Frontplatte 3 ein weiterer Dauermagnet bzw. ein ferromagnetisches Bauteil 21 angeordnet, das in einer Führungsbahn 22 geführt sein kann, die sich entspre chend der Schwenkbahn des Dauermagneten 20 erstreckt. Die Führungsbahn kann z. B. durch eine Gleitschiene gebildet sein.

Das ferromagnetische Bauteil 21 bzw. der zweite Dauermagnet 20 trägt eine Anzeigemarkierung, die im dargestellten Beispiel eine kurze, radial gerichtete Zeigerspitze 23 ist, die sich entlang einer nicht dargestellten Skala bewegen kann.

Diese Bewegung der Zeigerspitze 23 erfolgt durch Verschwenken des Arms 19 wobei die Zeigerspitze 23 durch magnetische Kopplung der Bewegung des Dauermagnetes 20 folgt.

Claims

1. Zeigerinstrument mit einer als Flüssigkristallanzeige ausgebildeten, durchgangsbohrungslosen Frontplatte, die eine oder mehrere Skalen und/oder Anzeigen aufweist, wobei auf deren einem Beobachter zugewandten Seite ein um eine etwa senkrecht zur Frontplattenebene gerichtete Drehachse bewegbar antreibbarer Zeiger und auf deren dem Beobachter abgewandten Seite ein Drehantrieb des Zeigers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (2) drehbar auf der dem Beobachter zugewandten Seite der Frontplatte (3) gelagert ist, dass der Drehantrieb mindestens ein ein Magnetfeld erzeugen des Mittel und der Zeiger (2) ein magnetisches Bauteil aufweist, das durch das durch die Flüssigkristallzelle (4) hindurch wirkende, Zeiger (2) und Drehantrieb direkt magnetisch miteinander kuppelnde Magnetfeld vom Drehantrieb um die Drehachse (1) bewegbar antreibbar ist.

2. Zeigerinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil im Bereich der Zeigernabe (10) etwa symmetrisch zur Drehachse (1) angeordnet ist.

3. Zeigerinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil ein radial zur Drehachse magnetisierter Dauermagnet (14) ist.

4. Zeigerinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil ein sich radial zur Drehachse erstreckendes ferromagneti sches Bauteil ist.

5. Zeigerinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Beobachter abgewandten Seite der Front platte (3) dem magnetischen Bauteil gegenüberliegend ein radial zur Drehachse (1) magnetisierter, drehbar antreibbarer Magnet angeordnet ist.

6. Zeigerinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Dauermagnet (15) ist.

7. Zeigerinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet durch einen Elektromotor drehbar antreibbar ist.

8. Zeigerinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Schrittmotor (16) ist.

9. Zeigerinstrument nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass auf der dem Beobachter abgewandten Seite der Frontplatte (3) den Polen des Dauermagneten (17) gegenüberliegend die Statorpole (18) eines Schrittmotors angeordnet sind, dessen Spule durch Spannungsimpulse beaufschlagbar ist.

10. Zeigerinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (18) zum Dauermagnet (17) gerichtet sind.

11. Zeigerinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (17) eine Mehrzahl radial zur Drehachse (1) gerichtete Polpaare aufweist.

12. Zeigerinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor eine Mehrzahl von Statorpolpaaren aufweist.

13. Zeigerinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (2) ein Leuchtzeiger aus einem transparenten Werkstoff ist, in dessen Nabenbereich Licht einkoppelbar ist.

14. Zeigerinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallzelle (4) auf einer oder beiden Außenflächen einen Polfilter (11) aufweist, der im, der Zeigernabe (10) gegenüberliegenden Bereich ausgespart ist.

15. Zeigerinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallzelle (4) im Bereich der Zeigernabe (10) auf ihren inneren Zell wänden ansteuerbare Elektrodensegmente (13) aufweist.

16. Zeigerinstrument nach den Ansprüchen 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, dass die Flüssigkristallzelle (4) eine transmissive Zelle ist, deren Zei chen und/oder Symbole hell in einem dunklen Umfeld darstellbar sind.