DE3144593A1 - Drehmagnet-messinstrument - Google Patents

Description

• DrehmagnEt-MeBinstrumenlt
• Die Erfindung betrifft ein Drehmagnet-Meßinstrument mit einem ein Zeigerwerk antreibenden, in einer Richtung quer zu seiner Drehachse magnetisierten Rotor, der in einem Spulenträer für die das Meßsignal aufnehmende Erregerwicklung drehbar gelagert ist.
• Bei derartigen bekannten Instrumenten ist der Zeiger direkt auf der Achse des Rotors und damit um die zentrische Langsachse des Instruments schwenkend angeordnet Soll aus Platzgründen für die Anzeige nicht eine grdEere Flache genutzt werden als die Querschnittsfläche des Instruments, so kann der Zeiger maximal nur eine dem halben Durchmesser des Geräts entsprechende Länge besitzen.
• Da aber der Rotor maximal nur um einen Winkel von 90° verdrehbar ist, wird zum einen der für eine Anzeige zur Verfügung stehende Raum nur zu einem Viertel ausgenutztO7um anderen wird durch die geringe Zeigerlänge eine nur geringe Skalenbandlänge und somit eine ungenaue Ablesbarkeit erreicht.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Drehmagent-MeBinstrument nach dem Oberbegriff zu schaffen, das bei optimaler Ausnutzung der vorhandenen Anzeigefläche auf einfache Weise eine genaue Ablesbarkeit der Anzeige ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Drehachse ein Antriebsritzel angeordnet ist, das mit einem Zahnelement in Eingriff steht, das mit dem Zeigerwerk verbunden ist. Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Drehachse des Zeigers in dem Bereich der Peripherie der Anzeigefläche anzuordnen. Damit kann zum einen eine dem ganzen Querschnitt des Instruments entsprechende Fläche als Anzeigefläche genutzt werden, als auch der Zeiger eine wesentlich größere Länge als der Radius der Anzeigefläche besitzen.
• Bei gleichem Ausschlagwinkel von 90° überstreicht die Zeigerspitze eine größere Länge, so daß die Skala mit einer größeren Spreizung versehen werden kann. Es ist somit eine klarere Ablesbarkeit der Anzeigewerte möglich.
• Weiterhin können bei der Anordnung von zwei Instrumenten nebeneinander die Drehachsen der Zeiger dicht beieinander liegen.Damit kann der für einen Beobachter zu überblickende Bereich gering gehalten werden. Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Drehmagnet-Meßinstrumente als z.B. Tankfüllstandsanzeige und Üldruckmesser im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Der Fahrer kann dann mit einem Blick beide Anzeigen erfassen und sich sofort wieder auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren.
• Das Anzeigeelement kann ein Zahnrad sein. Besteht dabei zwi-.chen Antriebsritzel und Zahnrad eine Drchzohlühersetzung , Die vurzugswine 1:4 tieträgt, so kann der Drehwinkel des Rotors von maximal 9UO auf einen um ein MEhrfaches größeren Schwenkwinkel des Zeigers vergrößert werden. Dies bringt zum einen eine größere Spreizung des Anzeigebereichs. Zum anderen ist es durch die Vergrößerung der Drehbewegung des Rotors bei der Ubertragung auf den Zeiger möglich, in einem Kennlinienbereich der Magnetkennlinie les Rotors zu arbeiten, der weitgegend linear ist. Dornit wird eine Linearität der Skala erzielt, die eine leicht erfaßbare Ablesbarkeit ermöglicht.
• Ist das Antriebsritzel an dem dem Zahnelement abgewandten Bereich seines Umfarlgs zahnlos ausgebildet, ist eine Verringeruiig der Erstreckung des Antriebsritzels in diesem Bereich uiid damit auch eine Gewichtsverringerung erreichbar. Dabei erstreckt sich vorteilhafterweise der Zahnbereich des Antriebsritzels nur etwa über einen Winkelbereich, der dem maximalen Verdrehwinkel des Antriebsritzels entspricht. Optimale Funktionsbedingungen werden gleichzeitig erreicht, wenn der Zahnbereich sich über eine der magnetisch neutralen Zonen des Rotors erstreckt.
• Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß Antriebsritzel und/oder Zahnrad Stirnzahnräder sind. In einer anderen Ausführungsform können auch das Antriebsritzel und/oder Zahnrad Kegelzahnräder sein. Diese Ausbildungen ermöglichen es, daß entweder die Drehachsen von Antriebsritzel und Zahnrad parallel zueinander verlaufen oder daß die Drehachsen von Antriebsritzel und Zahnrad in einem Winkel zueinander verlaufen. Verlaufen die Drehachsen in einem Winkel zueinander ergeben sich noch eine Vielzahl weiterer Variationsmöglichkeiten zur rd-umlichen Anordnung des Spulentrögers mit den in ihm befindlichen Teilen. Es kann somit in erhehlichen Umfang eine Anpassung der Außenkonturen des Instruments an einen vorhandenen EinbalJraum erfolgen.
• Eine wesentliche Vereinfachung und Reduzierung rier Anteile wird erreicht, wenn der Rotor als Arl£61.I eijsritiel ausgebildet ist. Dabei kann der Rotor ein aus kunststoffgebundenem Magnetmaterial bestehendes Bauteil, z.B. ein Spritzgußteil sein. Auf diese Weise ist der Herstellungs- und Montageaufwand gering gehalten.
• nptimale bedingungen hinsichtlich des erzeugbaren Drehmoments ergeben sich, wenn der Rotor ein Verhältnis Durchmesser zu Höhe von etwa 1:1 besitzt.
• Dies kann noch weiter durch die Herstellung des Rotors mit einer magnetisclaen Vnrzugsrichtung verbessert werden.
• Zur Vermeidung von Beeinflussungen der zur Messung erfnrderlichen Magentfelder bestehen vorzugsweise das ZahnPlement sowie die Drehachsen von Antripbsritzel und Zahnrad aus einem nicht magnetisierbaren Material. Dies hat auch den Vorteil, daß Abriebmaterial des Getriebes sich nicht in die Verzahnung setzt und den Wirkungsgrad des Getriebes negativ beeinflußt.
• Ist das Zahnelement ein in Erstreckungsrichtung seiner Zähne magnetisierter Magnet, kann auf eine besondere Rückstelleinrichtung, z.B. einen Rückstellmagneten zum Zurückstellen des nicht in Betrieb befindlichen Instruments in seine Nullage verzichtet werden.
• Die auf den Zahnköpfen des Zahnelements befindlichen Pole ziehen den entgegengesetzten Pol des Rotors an und verdrehen dadurch diesen zur Nullage hin. Dabei kann das Zahnelement auf einfache Weise ein aus kunststoffgebundenein Magnetmaterial bestehendes Bauteil sein.
• Ist das Zahnelement ein Zahnrad, wird dieses vorzugsweise durch einen radial magnetisierten Magneten gebildet.
• Ilm Reibungsverluste im Getriebe weitgehend zu uermeiden, kann der lierkstoff des AntriEb:iritzals und/oder des Zahnelements Anteile eines Gleit- oder Schmiermittels, z.B. Graphit oder Molybdän Disulfit enthalten.
• Ist der Spulenträger ein nicht verschließbares GehStlse, das mit einer DämpfungsSlüssigkeit zur Dämpfung der Drehbewegung des Rotors gefüllt ist, so kann der Rotor mit einer durch Aufrauhen oder Rillen gebildeten strukturierten Oberfläche versehen sein.
• Eine solche Oberflächenstruktur vergrößert den Dämpfungseffekt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindunysgemäßen Drehmagnet-Meßinstruments im Schnitt Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehmagnet-Meßinstruments im Schnitt Figur 3 Antriebsritzel und Stirnzahnrad aus Figur 2 in der Draufsicht Die in den Figuren dargestellten Drehmagnet-Meßinstrumente weisen einen Spulenträger 1 aus Kunststoff auf,auf den eine nicht dargestellte Erregerwicklung gewickelt ist. In dem Spulenträger 1 ist eine Drehachse 2 drehbar gelagert, die ein Antriebsritzel 3 bzw. 3' trägt.
• Axial ragt ton dem Antriebsritzel 3 bzw. 3' ein Stift 4 in ein konzentrisches Laiigloch 5, das den Drehwinkel des Antriebsritzels 3 bzw. 3' auf etwa 60° beschränkt.
• Das Antriebsritzel 3 bzw. 3' steht mit einem Stirnzahnrad 6 bzu.
• 6' in Eingriff, das auf einer ebenfalls im Spulenträger 1 gelagerten zur Drehachse 2 des Antriebsritzels 3 bzw. 3' parallelen Drehachse 7 angeordnet ist. Die Drehzahlen von Stirnzahnrad 6 bzw. 6' und Antriebsritzel 3 bzw. 3' sind im Verhältnis 1:4, so daß sich das Stirnzahnrad 6 bzw. 6' und mit ihm der auf der Drehachse 7 befestigte Zeiger 8 um einen Winkel von 2400 drehen, wenn das Antriebsritzel 3 bzw. 3' eine ihm mögliche Maximaldrehung von 60 durchführt.
• In Figur 1 ist neben dem Antriebsritzel 3 ein Rotor 9 auf der Drehachse 2 angeordnet, der in einer Richtung quer zur Drehachse 2 mr3gnetisiert ist. Unterhalb des Rotors 9 ist im Spulenträger 1 ein sich quer zur Drehachse 2 erstrerkender Stabmagnet 10 angeordnet, durch den der Rotor 9 in seine Nullage beaufschlagt wird.
• In Figur 2 ist das Antriebsritzel 3' als Spritzgußteil aus kunststoffgebundenem Magnetmaterial hergestellt und in einer Richtung quer zur Drehachse 2 magnetisiert. Es bildet dadurch gleichzeitig den Rotor, so daß dazu kein separates Bauteil erforderlich ist.
• Das Stirnzahnrad 6 ist ebenfalls als Spritzgußteil aus kunststoffgebundenem Magnetmaterial hergestellt. Magnetisiert ist das Stirnzahnrad 6' aber so, daß sich im Bereich der Bohrung 11 für die Drehachse 7 Nordpole und im Bereich der Zahnköpfe Südpole befinden. Diese Magnetisierung des Antriebsritzels 3' und des Stirnzahnrads 6' ist in Figur 3 deutlich zu sehen.
• Ist die Erregerwicklung nicht stromheaufichlagt, ziehen sich der Nordpol des Antriebsritzels 3' und die peripheren Siidpolc des 'itirnzahnral1s 6' an, uo daß sich Antriebsritzel 3' und Stirnzahnrad 6' in Richtung der Pfeile 12 und 13 verdrehen. Auf diese Weire werden diese Zahnrüder,ohne daß wie in Figur 1 ein Stabmagnet henütigt wird, in ihre Nullage verstellt.
• Uei Stromjieaufschlaguj0g der Erregerwicklung sind die dabei er- zeugten Magnetfelder so stark, daß die Magnetfelder des Stabmagneten 10 in Figur 1 und des Stirnzahnrads 6' in Figur 2 vernachlässigbar sind und überwunden werden.
• Sowoh-l das Drehmagnet-Meßinstrument in Figur 1 als allch das in Figur 2 besitzt einen nicht dargestellten Abschirmtopf der den mit der Erregerwicklung versehenen Spulenträtger 1 umschließt und das Meßinstrument vor Erdfeldeinflüssen schützt.
• Leerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Drehmagnet-Meβinstrument mit einem ein Zeigerwerk antreibenden, den, in einer Richtung quer zu seiner Drehachse magnetisierten Rotor, der in einem Spulenträger für die das Meßsignal aufnehmende Erregerwicklung drehbar gelagert ist, dadurch qekennzeichnet, daß auf der Drehachse (2) ein Antriebsritzel (3, 3') angeordnet ist, das mit einem Zahnelement in Eingriff steht, das mit dem Zeigerwerk verbunden ist.

   2. Drehrnagnet-Meßinr;trurnent nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnelement ein Zahnrad ist.

   3 Drehmagnet-Meßinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antriebsritzel (3, 3') und Zahnrad eine Drehzahlübersetzung besteht.

   4 Drehmagnet-Meßinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antrirbsritzel (3, 3') und Zahnrad eine Drehzahlübersetzung von 1:4 besteht.

   5. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel an dem dem Zahnelement abgewandten Bereich seines Umfangs zahnlos ausgebildet ist.

   6. Drehmagnet-Meßinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnbereich des Antriebsritzels sich ettaa huber einen Winkelbereich erstreckt, der dem maximalen Verdreht kel des Antriebsritzels entspricht.

   7. Drehmagnet-MeBinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnbereich sich über eine der magnetisch neutralen Zonen des Rotors erstreckt.

   8. Drehmanet-Meβinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsritzel (3, 3') und/oder Zahnrad Stirnzahnräder sind.

   9. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsritzel und/oder Zahnrad Kegeizahnräder sind.

   10. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Anspriiche, dadurch qekennzeichnet, daß die Drehachsen (2 und 7) von Antriebsritzel (3, 3') und Zahnrad parallel zueinander verlaufen.

   11. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch (Jekennzeichnet, daß die Drehachsen von Antriebsritzel und Zahnrad in einem Winkel zueinander verlaufen.

   12. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor als Antriebfritzel (3') ausgebildet ist.

   13. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein aus kunststoffgebundenem Magnetmaterial bestehendes Bauteil ist.

   14 Grehmagnet-Meβinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein Spritzgußteil ist.

   15 Drehrnagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein Verhältnis Durchmesser zu Höhe von etwa 1:1 besitzt 16. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (9) mit einer magnetischen Vorzugsrichtung hergestellt ist.

   1?. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnelement aus nicht magnetisierbarem Werkstoff besteht.

   18. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (2) des Antriebsritzels (3, 3') und/oder die Drehachse (7) des Zahnrads iius einem nicht magnetisierl3arem Material bestehen 19. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnelement ein in Erstreckungsrichtung seiner Zähne magnetisierter Magnet ist.

   20. Drehmagnet-Meβinstrument nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnelement ein aus kunststoffgeblJndErlem Margnetmaterial bestehendes Bauteil ist.

   21. Drehmagnet-Meßinstrument nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad ein radial magnetisierter Magnet ist.

   22. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Antriebsritzels (3, 3') und/oder des Zahnelements Anteile eines Gleit- oder Schmiermittels enthält.

   23. D rehrn;gnet-Mßinntruinrnt nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Graphit enthält.

   24. Drehmngnet-Meßinstrument nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Molybdän Disulfitenthält.

   25. Drehmagnet-Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Spulenträger ein dicht verschlieB-bares Gehäuse bildet, das mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mit einer strukturierten Oberfläche ausgebildet ist.

   26. Drehmagnet-Meßinstrument nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche aufgerauht ist.

   27. Drehmagnet -MeBinstrument nach Anspruch 25, dadurch gekennznicilnet, daß die OIJerflache gerillt ist.