DE19906068A1 - Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart zur Verwendung in einem Fahrzeug oder allgemein in einem industriellen Gerät.

Die JP-Y2-62-17714 offenbart ein Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart, das eine Rundskala, eine Zeigerwelle, eine hohle zylindrische Haspel, einen scheibenförmigen drehbaren Permanentmagneten, eine Kreuzspuleneinheit, die aus einem Paar Spulen zusammengesetzt ist, die sich einander überkreuzen und um die Haspel herum angeordnet sind, und ein tassenförmiges Schutzgehäuse hat. Die Haspel lagert die Zeigerwelle drehbar und beherbergt den drehbaren Permanentmagneten in ihrem zentralen Raum. Die Welle und der Zeiger werden durch die Kreuzspuleneinheit angetrieben, wenn diese erregt wird. Das tassenförmige Schutzgehäuse hat einen Vorsprung, der von der Seitenwand radial zur Innenseite vorsteht, um den drehbaren Permanentmagneten stärker als andere Abschnitte magnetisch anzuziehen, so daß der Zeiger in der Nullposition der Rundskala bleiben kann, wenn die Kreuzzspuleneinheit enterregt wird.

Jedoch muß ein beträchtlicher groß bemaßter Vorsprung auf der Seitenwand des Gehäuses ausgebildet sein, um die Null-Rückkehr- Funktion zu gewährleisten. Dies bedingt, daß das Gehäuse und das Anzeigeinstrument größer sind.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein kompaktes Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart zu schaffen, das die Null-Rückkehr-Funktion hat.

In einem Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart ist gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung ein magnetisches Schutzgehäuse zum Unterbringen einer Haspel für eine Kreuzspuleneinheit mit einem vorstehenden Bauteil versehen, das sich an einer Umfangsseite der Kreuzspuleneinheit vom Boden des Schutzgehäuses aus erstreckt, um einen der magnetischen Pole eines Permanentmagnetrotors zu treffen, wenn ein Zeiger zur Nullposition einer Rundskala zurückkehrt.

Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ebenso wie die Funktionen von dazugehörigen Teile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines Studiums der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 ist eine Draufsicht im Querschnitt, die einen Hauptabschnitt eines Anzeigeinstruments der Kreuzspulenbauart gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Anzeigeinstruments im Querschnitt, geschnitten entlang einer Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Schutzgehäuses des Anzeigeinstruments.

Fig. 4 ist eine Unteransicht des magnetischen Schutzgehäuses, das in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Fig. 5A und 5B sind schematische Diagramme, die eine Position eines Permanentmagnetrotors und eines Zeigers im Betrieb zeigen.

Fig. 6 ist eine Querschnittansicht einer Variation des bevorzugten Ausführungsbeispiels.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5A und 5B wird ein Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das in ein Fahrzeug eingebaut werden soll; Das Anzeigeinstrument ist aus einer hohlen zylindrischen Haspel 10, einer Kreuzspuleneinheit 20, einer Stahlwelle 30, einer Rundskala 40, einem Ferrit- Permanentmagnetrotor 50, einem Zeiger 60 und einem magnetischen Schutzgehäuse 70 zusammengesetzt.

Die Haspel 10 ist in dem magnetischen Schutzgehäuse 70 angeordnet und aus einem oberen Haspelbauteil 10a und einem unteren Haspelbauteil 10b zusammengesetzt, die zusammengekoppelt sind. Das untere Haspelbauteil 10b hat einen Boden 15 und einen mittleren Zylinder, der sich vom Boden 15 durch das zentrale Loch 71a, das im Boden des magnetischen Schutzgehäuses 70 ausgebildet ist, nach unten erstreckt. Die Haspel 10 hat Anschlußhalter 11, 12, die sich an ihrem äußerem Umfang in der Achsialrichtung erstrecken, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die Anschlußhalter 11, 12 sind in gleichen Intervallen angeordnet (zum Beispiel 90° im Winkel), um symmetrisch um die Welle 30 angeordnet zu sein. Ein Paar Anschlußhalter 11 hält ein Paar sich axial erstreckender Anschlüsse 13, die aus Phosphorbronze oder dergleichen hergestellt sind, und ein Paar Anschlußhalter 12 hält ein Paar sich axial erstreckender Anschlüsse 14, die aus Phosphorbronze oder dergleichen hergestellt sind.

Die Kreuzspuleneinheit 20 ist an dem äußeren Umfang der Haspel 10 angeordnet und aus einem Paar Spulen 20a, 20b zusammengesetzt, die sich rechtwinklig überkreuzen. Die Spule 20b ist um eine horizontale Achse herumgewickelt und die Spule 20a ist um eine vertikale Achse und um die Spule 20b herumgewickelt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Jede Spule des Spulenpaars 20a, 20b ist durch die Anschlußhalter 11, 12 in zwei Abschnitte unterteilt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Eine Spule des Paars an Spulen ist mit dem Paar von Anschlüssen 13 an deren oberen Ende verbunden, und die andere ist mit dem Paar von Anschlüssen 14 an deren oberen Ende verbunden. Die Kreuzspuleneinheit 20 erzeugt ein zusammengesetztes Magnetfeld, wenn sie durch einen Antriebsschaltkreis (nicht gezeigt) erregt wird.

Die Stahlwelle 30 wird mittels der Haspel 10 in deren Mitte drehbar gelagert und erstreckt sich durch ein zentrales Loch der Rundskala 40 nach vorne. Die Welle 30 ist in der Mitte an dem Permanentmagnetrotor 50 befestigt, um dadurch gedreht zu werden. Die Welle 30 wird durch den mittleren Zylinder des unteren Haspelbauteils 10b gelagert.

Der Permanentmagnetrotor 50 ist im Inneren der Haspel 10 angeordnet und teilweise in Silikonöl eingetaucht, um unter dem zusammengesetzten magnetischen Feld, das durch die Kreuzspuleneinheit 20 erzeugt wird, gedreht zu werden. Ein Paar Magnetpole 51 (zum Beispiel N-Pol), 52 (zum Beispiel S-Pol) sind an entgegengesetzten Abschnitten des äußeren Umfangs des Permanentmagnetrotors 50 ausgebildet.

Der Zeiger 60 wird durch die Welle 30 von deren Spitze getragen, um über die vordere Oberfläche der Rundskala zu schwingen, wodurch eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen angezeigt wird.

Das magnetische Schutzgehäuse 70 ist ein tassenförmiges Bauteil, das aus einem weichmagnetischen Material wie Permalloy oder einer Nickel-Ferrit-Legierung hergestellt ist, um einen magnetischen Kreis für den Permanentmagnetrotor 50 zu schaffen, und um magnetisches Rauschen zu blockieren. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, hat das magnetische Schutzgehäuse 70 ein Paar symmetrisch angeordneter rechtwinkliger Öffnungen 72 und ein Paar symmetrisch angeordneter rechtwinkliger Öffnungen 73 um das zentrale Loch 71a an dessen Boden 71. Die Linie, die das Paar Öffnungen 72 verbindet und die Linie, die das Paar Öffnungen 73 verbindet, kreuzen sich im rechten Winkel.

Jeder der Anschlußhalter 11 hat einen Vorsprung 11a, der in eine Öffnung des Paars rechtwinkliger Öffnungen 72 an deren Boden eingepreßt ist, und jeder der Anschlußhalter 12 ist in eine Öffnung des Paars Öffnungen 73 am Bodenende 12a eingepreßt. Jedes der unteren Enden 13a des Paars Anschlüsse 13 erstreckt sich von einem der Bodenenden 11a der Anschlußhalter 11 nach draußen und jedes der unteren Enden 14a des Paars Anschlüsse 14 erstreckt sich von einem der Bodenenden 12a der Anschlußhalter 12 nach draußen.

Das magnetische Schutzgehäuse 70 hat ferner ein Paar zungenförmige magnetische Vorsprünge 74, die derart ausgebildet sind, daß sie an der vertikalen Achse der Spule 20a ausgerichtet sind, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Auf diese Weise sind die Vorsprünge 74 an einer magnetisch neutralen Position der Spule 20a und an einer magnetisch maximalen Position der Spule 20b angeordnet. Weil die Spule 20a um die Spule 20b gewunden ist und weil ihre magnetische Kraft schwächer als diejenige der Spule 20b ist, wird eine Störung des magnetischen Feldes, das durch die Kreuzspuleneinheit 20 erzeugt wird, auf ein praktikables Niveau gemäßigt. Beispielsweise beträgt eine Differenz des magnetischen Flusses quer über den Permanentmagnetrotor zwischen der Spule 20a und der Spule 20b ungefähr 5% und die magnetischen Vorsprünge 74 erhöhen den magnetischen Fluß der Spule 20a um die Vorsprünge 74 herum um ungefähr 3%. Jeder der magnetischen Vorsprünge 74 erstreckt sich von einem Abschnitt um die zentrale Öffnung 71a des Bodens 71 herum nach oben ins Innere des Schutzgehäuses 70, so daß das obere Ende 74a davon in einen Hohlraum von rechtwinkligen Hohlräumen 15a eingesetzt wird, die an einem äußeren Umfang der Kreuzspuleneinheit in dem Bodenenden 77a der Anschlußhalter 11 ausgebildet sind. Auf diese Weise beschränken die magnetischen Vorsprünge 74 und die rechtwinkligen Hohlräume 15a eine Relativverdrehung und die magnetischen Vorsprünge 74 können in Toträumen angeordnet sein, die ansonsten nutzlos sind, ohne die Größe des magnetischen Schutzgehäuses 70 zu erhöhen.

In den Fig. 2 und 4 sind der Abstand h zwischen der Bodenoberfläche des Permanentmagnetrotors 50 und dem oberen Ende 74a des magnetischen Vorsprungs 74, der Radius r, die Dicke t und die Breite w der magnetische Vorsprünge 74, und die Breite n der rechtwinkligen Hohlräume 15a so bemessen, daß das Schutzgehäuses 70 leicht und sicher befestigt werden kann.

Wenn der Antriebsschaltkreis (nicht gezeigt) die Kreuzspuleneinheit 20 erregt, um ein Null-Rückkehr-Magnetfeld zu erzeugen, dreht sich der Permanentmagnetrotor 50 in die Null-Rückkehr-Richtung, zusammen mit der Welle 30 und dem Zeiger 60, wie in Fig. 5A gezeigt ist. Wenn der Zeiger 60 zur Nullposition zurückkehrt, treffen die magnetischen Pole 51, 52 des Permanentmagnetrotors 50 jeweils die magnetischen Vorsprünge 74, wie in Fig. 5B gezeigt ist, so daß die magnetischen Pole 51, 51 durch die magnetischen Vorsprünge 74 und andere Abschnitte des magnetischen Schutzgehäuses 70 kurzgeschlossen werden und der Antriebsschaltkreis stoppt die Erzeugung des Null-Rückkehr-Magnetfelds durch die Kreuzspuleneinheit 20. Auf diese Weise wird der Permanentmagnetrotor 50 durch die magnetischen Vorsprünge 74 magnetisch angezogen, um an einer weiteren Drehung gehindert zu werden.

Die Anzahl und die Form der magnetischen Vorsprünge kann den Umständen entsprechend verändert werden.

(Variation)

Die vorliegende Erfindung kann auf einen unterschiedlichen Aufbau des Anzeigeinstruments der Kreuzspulenbauart angewandt werden.

In Fig. 6 ist eine Haspel 10 aus oberen und unteren Haspelbauteilen 10a, 10b zusammengesetzt. Das obere Haspelbauteil 10a hat ein Paar Anschlußhalter 11 und ein Paar L-förmiger Flansche 10c, die symmetrisch um die Welle 30 herum angeordnet sind. Jeder der Flansche 10c hat Lagerabschnitte 16 und Hakenabschnitte 17. Die Lagerabschnitte 16 erstrecken sich vom oberen Ende der Anschlußhalter 11 nach oben, um die Rundskala 40 zu lagern. Die Hakenabschnitte 17 erstrecken sich vom Boden der Lagerabschnitte 16 entlang des äußeren Umfangs der Haspelbauteile 10a, 10b in einem gewissen Raum davon nach unten. Jeder der Hakenabschnitte 17 hat einen kleinen Vorsprung 17a, der zwischen dem Hakenabschnitt 17 und dem äußeren Umfang der oberen und unteren Haspelbauteile 10a, 10b in einen Raum G vorsteht. Der kleine Vorsprung 17a hat eine flache Eingriffsoberfläche 17b an seinem oberen Abschnitt und eine geneigte Führungsoberfläche 17c an seinem unteren Abschnitt. Die oberen und unteren Haspelbauteile 10a, 10b haben ferner sich axial erstreckende Rippen 18a, 18b an ihren Umfangsabschnitten, gegenüber von den Hakenabschnitten 17. Die Rippen 18a, 18b erhöhen den Außendurchmesser der Haspel 10 etwas stärker als den Innendurchmesser des Schutzgehäuses 70. Das untere Haspelbauteil 10b hat ferner einen Vorsprung 18c an seinem Boden.

Das Schutzgehäuse 70 hat ein Paar elastischer Überhangabschnitte 75, die entlang der geneigten Führungsoberfläche 17c zusammengepreßt und in den Raum G eingesetzt sind, um mit den Hakenabschnitten 17 in Eingriff zu gelangen. Jeder der Überhangabschnitte 75 hat eine Kante 75a, die in Anschlag zu der Eingriffsoberfläche 17b steht, um das Schutzgehäuse 70 daran zu hindern, herauszufallen. Das Schutzgehäuse 70 hat ferner eine Vielzahl rechtwinkliger Öffnungen 72a an seinem Boden, die in einer ähnlichen Art und Weise wie das bevorzugte Ausführungsbeispiel mit dem Vorsprung 18c in Eingriff stehen. Andere Abschnitte sind im Wesentlichen dieselben wie die Abschnitte, die durch die gleichen Bezugszeichen im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Da die Überhangabschnitte 75 nicht mit irgendeinem anderen Abschnitt als der Eingriffsoberfläche 17b in Eingriff stehen, wird nur ein axialer Druck auf das Schutzgehäuse 70 aufgebracht.

Bei der Montage wird die Haspel 10 von der Bodenseite des unteren Haspelbauteils 10b in das Schutzgehäuse 70 eingepreßt, bis ein Ringvorsprung 18c mit der Öffnung 72a in Eingriff steht, während eine plastische Deformation der Rippen 18a hervorgerufen wird. Die Überhangabschnitte 75 werden zusammengepreßt und elastisch in die Räume G eingeführt, bis die Kanten 75a mit der Eingriffsoberfläche 17b in Eingriff gelangen.

Ein Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart enthält eine Haspel 10, eine Kreuzspuleneinheit 20, die um die Haspel herum angeordnet ist, eine Welle 30, einen Permanentmagnetrotor 50, der im Inneren der Haspel angeordnet ist, eine Rundskala 40, die eine Nullposition hat, einen Zeiger 60, der von der Welle 30 getragen wird, und ein magnetisches Schutzgehäuse 70 zur Unterbringung der Haspel. Das magnetische Schutzgehäuse 70 hat ein vorstehendes Bauteil, das sich an einer Umfangsseite der Kreuzspuleneinheit 20 vom Boden aus erstreckt, um einen der magnetischen Pole 51, 52 des Permanentmagneten zu treffen, wenn der Zeiger 60 zur Nullposition zurückkehrt.

Claims (10)

1. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart, das die folgenden Bauteile aufweist:
ein Gehäuse (10), das aus einem Isoliermaterial hergestellt ist und einen Gehäuseboden (11a), eine Kreuzspuleneinheit (20), die um das Gehäuse (10) herum angeordnet ist, eine Welle (30), die von dem Gehäuse (10) koaxial und drehbar gelagert ist, einen Permanentmagnetrotor (50), der magnetische Pole (51, 52) auf seinem äußeren Umfang hat und im Inneren des Gehäuses (10) angeordnet und an der Welle (30) befestigt ist, eine Rundskala (40), die eine Nullposition hat, einen Zeiger (60), der von der Welle (30) an einem Ende davon getragen wird, um sich von der Nullposition weg und wieder zurück zu bewegen, und ein tassenförmiges magnetisches Schutzgehäuse (70), das einen Gehäuseboden (71) zur Unterbringung des Gehäuses (10) hat, wobei das Instrument dadurch gekennzeichnet ist, daß
das magnetische Schutzgehäuse (70) ein magnetisches vorstehendes Bauteil (74) aufweist, das sich von einem Abschnitt des Gehäusebodens (71) an einer Umfangsseite der Kreuzspuleneinheit (20) erstreckt, um einen der magnetischen Pole (51, 52) zu treffen, wenn der Zeiger (60) zur Nullposition zurückkehrt.

2. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (11a) einen Hohlraum (15a) hat und daß das magnetische vorstehende Bauteil in dem Hohlraum (15a) eingepaßt ist.

3. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (11a) eine Vielzahl an Hohlräumen (15a) hat, die in symmetrischen Abschnitten um die Welle (30) herum angeordnet sind, und
daß das magnetische vorstehende Bauteil eine Vielzahl an zungenförmigen Vorsprüngen (74) aufweist, die jeweils in die Vielzahl an Hohlräumen (15a) eingepaßt sind.

4. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische vorstehende Bauteil durch den Hohlraum (15a) des Gehäusebodens (11a) beschränkt ist, um sich in der Umfangsrichtung zu bewegen.

5. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen Anschlußhalter (11) für eine Vielzahl elektrischer Anschlüsse aufweist, die mit der Kreuzspuleneinheit (20) verbunden sind.

6. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (70) eine Vielzahl an Öffnungen (72) am Boden (71) des Schutzgehäuses hat, und daß
das Gehäuse (10) eine Vielzahl an Vorsprüngen (11a) an dem Gehäuseboden (11a) hat, die mit den Öffnungen (72) des Bodens (71) des Schutzgehäuses in Eingriff stehen.

7. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen zylindrischen Körper (10a), eine Vielzahl an L-förmiger Flansche (10c), die Hakenbauteile (17) haben und sich entlang des zylindrischen Körpers (10a) in einen Raum nach unten erstrecken, aufweist,
wobei das Schutzgehäuse (70) ein Paar elastischer Bauteile (75) aufweist, die sich nach oben erstrecken, um zwischen die Hakenbauteile (17) und den zylindrischen Körper (10a) eingesetzt zu werden,
wodurch das Schutzgehäuse (70) ohne ein zusätzliches Befestigungsbauteil an dem Gehäuse (10) befestigt wird.

8. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Rippen (18a, 18b) an Abschnitten des zylindrischen Körpers (10a, 10b) gegenüber den Hakenbauteilen (17) hat.

9. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (70) eine Vielzahl an Öffnungen (72a) am Boden (71) des Schutzgehäuses hat, und
daß das Gehäuse (10) eine Vielzahl an Vorsprüngen (18c) am Gehäuseboden (11a) hat, die mit den Öffnungen (72a) des Bodens (71) des Schutzgehäuses in Eingriff stehen.

10. Anzeigeinstrument der Kreuzspulenbauart gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzspuleneinheit (20) eine erste Spule (20b) aufweist, die um eine erste Achse herumgewickelt ist, und eine zweite Spule (20a), die um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse und um die erste Spule herum gewickelt ist, und, daß das magnetische vorstehende Bauteil (74) so angeordnet ist, daß es an der zweiten Achse ausgerichtet ist.