DE4419541C2 - Fahrzeugdisplayvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugdisplayvorrichtung in welcher ein Analogmeßinstrument mit einem Antriebsmechanismus innerhalb eines Meßinstrument-Hohlraumes in dem Armaturenbrett eines Fahrzeuges mit nach unten gerichteter Anzeigefläche einer Zeigerplatte montiert ist und ein Reflektor unterhalb des Meßinstrumentes angeordnet ist, von dem ein Anzeigebild des Analogmeßinstrumentes durch eine Öffnung in dem Armaturenbrett reflektierbar ist.

Herkömmliche Fahrzeugdisplayvorrichtungen sind an dem Armaturenbrett des Fahrzeuges montiert, um dem Fahrer diverse Fahrzeuginformationen anzuzeigen. Solche Displayvorrichtungen sind derart gestaltet, daß der Fahrer unmittelbar auf das Anzeigebild der Anzeigevorrichtung schaut. Beim Fahren beobachtet der Fahrer die Gegend außerhalb des Fahrzeuges durch die Windschutzscheibe. Falls er Informationen über das Fahrzeug wie die Fahrzeuggeschwindigkeit wissen möchte, muß er seine Augen wesentlich bewegen, um auf die Displayvorrichtung zu schauen. Für den Fahrer ist es schwierig, seine Augen auf die nahe zu diesem angeordnete Displayvorrichtung zu fokussieren, nachdem er durch die Windschutzscheibe eine entfernt liegende Szene beobachtet hat, und umgekehrt. Dies ist insbesondere unbequem, wenn das Fahrzeug mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit fährt.

Um die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden, wurde, wie aus der japanischen Patentanmeldung Nr. Heisei 3-253432 bekannt, eine Fahrzeugdisplayvorrichtung vom Reflexionstyp vorgeschlagen, bei der das Anzeigebild von einem Reflektor in das Auge des Fahrers reflektiert wird, so daß der Fahrer das virtuelle Bild der Displayvorrichtung in einer großen fiktiven Entfernung hinter dem Reflektor sieht. Solch eine Fahrzeugdisplayvorrichtung vom Reflexionstyp ermöglicht, daß der Fahrer die Displayvorrichtung betrachten kann, ohne seine Augen über einen großen Winkel hin bewegen zu müssen. Aus Fig. 6 ist eine Fahrzeugdisplayvorrichtung solchen Typs ersichtlich.

Wie in dieser Figur gezeigt, ist eine Displayvorrichtung oder ein Meßinstrument 51 innerhalb eines Meßinstrument-Hohlraumes 50 angeordnet und nach unten gerichtet. Unter der Displayvorrichtung 51 ist ein Reflektor 52 angeordnet, der das Bild der Displayvorrichtung 51 in das Auge des Fahrers reflektiert, so daß der Fahrer ein virtuelles Bild X hinter dem Reflektor 52 sieht.

Herkömmlich wird die oben beschriebene Displayvorrichtung 51 in Form einer digitalen Displayvorrichtung ausgebildet. Digitale Displayvorrichtungen sind im Vergleich zu Displayvorrichtungen vom analogen Typ im allgemeinen teuer, wodurch die Gesamtkosten der Fahrzeugdisplayvorrichtung erhöht werden. Außerdem ziehen manche Anwender Meßinstrumente vom analogen Typ Meßinstrumenten vom digitalen Typ vor. Ein Meßinstrument vom analogen Typ ist derart gestaltet, daß ein Antriebsmechanismus bewirkt, daß ein Zeiger über eine Zeigerplatte gedreht wird, um Informationen über das Fahrzeug anzuzeigen. Viele der Antriebsmechanismen sind vom Kreuzspulentyp mit einem Paar von Spulen, welche einander kreuzende magnetische Felder erzeugen. Ein Strom fließt durch jede Spule entsprechend der zu messenden physikalischen Größe, wodurch ein Magnetrotor in Drehung in der Richtung des resultierenden magnetischen Feldes versetzt wird, das von dem Paar Spulen erzeugt wird. Der Zeiger bewegt sich mit dem Magnetrotor, um die Information über das Fahrzeug anzuzeigen.

Aus Fig. 7 ist ein solcher Antriebsmechanismus vom Kreuzspulentyp ersichtlich. Der Antriebsmechanismus 41 ist mit einem zylindrischen Gehäuse 42 mit geschlossenem Boden versehen. Das Gehäuse 42 weist einen Spulenkörper 43 auf, der einen oberen Spulenkörperteil 43a und einen unteren Spulenkörperteil 43b hat. Zwei Spulen 44 und 44 sind um den Spulenkörper 43 gewickelt, derart, daß die Spulen 44 und 44 einander kreuzen. Ein Magnetrotor 45 mit magnetischen Polen S und N ist innerhalb des Spulenkörpers 43 angeordnet. Eine Drehwelle 46 erstreckt sich durch die Mitte des Magnetrotors 45 hindurch und fluchtet mit der Längsachse des Spulenkörpers 43.

Der Spulenkörper 43 weist einen Raum zur Aufnahme des Magnetrotors 45 auf. Der Raum ist in seinem Boden mit einer Ausnehmung versehen, von der eine Lagerbuchse 47 in der Mitte des Bodens des Raumes gebildet wird. Die Lagerbuchse 47 ist mit Silikonöl aufgefüllt.

Die Drehwelle 46 ist in der Lagerbuchse 47 drehbar gelagert und gleichzeitig wird von dem Silikonöl eine Dämpfungskraft auf die Welle 46 aufgebracht, so daß der Zeiger nicht vibriert, während das Fahrzeug fährt, und um die Welle 46 nicht oszilliert, bevor er die Information über das Fahrzeug genau anzeigt. Der Magnetrotor 45 ist um die Welle 46 frei drehbar, wenn die Spulen nicht erregt sind, und wird zum Drehen um einen geeigneten Winkel angetrieben, wenn die Spulen erregt sind. Eine Zeigerplatte 48 ist über dem Antriebsmechanismus 41 angeordnet, wie aus Fig. 8 ersichtlich. Ein Zeiger 49 ist an dem Endbereich der Welle 46 befestigt, welche von der Zeigerplatte 48 nach außen vorsteht.

Falls wie aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 63-265741 bekannt geworden anstelle eines Digitalmeßinstruments 51 nach Fig. 6 ein Analogmeßinstrument 40 montiert ist, wie aus Fig. 8 ersichtlich, kann das Silikonöl aus der Lagerbuchse 47 auslaufen, da der Antriebsmechanismus 41 nach unten gerichtet angeordnet ist. Ferner ist ein bestimmter Mechanismus erforderlich, um die Welle 46 des Antriebsmechanismus 41 in ihrer Lage abzustützen.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Fahrzeugdisplayvorrichtung zu schaffen, bei der der Zeiger und die Antriebswelle des Antriebsmechanismus des Analogmeßinstruments geeignet abgestützt sind, und bei der verhindert wird, daß das Silikonöl, das zum Dämpfen von Vibrationen der Antriebswelle des Antriebsmechanismus verwendet wird, ausläuft, auch wenn das Analogmeßinstrument nach unten gerichtet ist.

Erfindungsgemäß weist der Antriebsmechanismus, der hinter und vertikal über der Zeigerplatte angeordnet ist, eine nach oben ragende Antriebswelle auf, die über ein Getriebe mit einer nach unten ragenden Zeigerwelle verbunden ist, die in einem Lager drehbar gelagert ist, mit seitlichem Abstand parallel zu der Antriebswelle angeordnet ist und an dem freien Ende der Zeigerwelle, welches durch die Zeigerplatte hindurchragend unter der Anzeigefläche vorsteht, einen Zeiger aufweist.

Der Zeiger wird zusammen mit der Zeigerwelle um einen Winkel verdreht, um auf einen geeigneten Wert an der Zeigerplatte zu zeigen. Zwischen der Antriebswelle und der Zeigerwelle ist ein Getriebe zum Übertragen der Drehbewegung der Antriebswelle auf die Zeigerwelle angeordnet.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist das Getriebe in Form eines Zahnräderwerks ausgebildet.

Ein anderer Aspekt der Erfindung ist es, daß die Zeigerwelle in einem von mehreren Anschlüssen des Antriebsmechanismus angeordnet ist.

Merkmale und andere Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnung verständlicher. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines in einer Fahrzeugdisplayvorrichtung verwendeten analogen Meßinstruments nach der Erfindung;

Fig. 2A eine Draufsicht einer für ein analoges Meßinstrument verwendeten Kreuzspule;

Fig. 2B eine Querschnittsansicht der Kreuzspule nach Fig. 2A;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Zeigerwelle;

Fig. 4A ein analoges Meßinstrument nach dem Stand der Technik;

Fig. 4B eine Draufsicht eines Analogmeßinstruments nach der Erfindung;

Fig. 5A eine Teildraufsicht eines Analogmeßinstruments nach der Erfindung;

Fig. 5B eine Seitenansicht eines Analogmeßinstruments nach der Erfindung;

Fig. 5C ein Analogmeßinstrument nach dem Stand der Technik;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Fahrzeugdisplayvorrichtung vom Reflexionstyp nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer Kreuzspule; und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Analogmeßinstruments als ein Display, das in einer Fahrzeugdisplayvorrichtung vom Reflexionstyp verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugdisplayvorrichtung arbeitet wie folgt:
Die Antriebswelle des Antriebsmechanismus wird von einem Eingangsignal, das für Informationen über das Fahrzeug repräsentativ ist, zum Drehen um einen Winkel angetrieben, der dem Wert des Eingangssignals entspricht. Die Drehung der Antriebswelle wird über eine Zahnradverbindung auf die Zeigerwelle übertragen, so daß die Zeigerwelle um einen adäquaten Winkel verdreht wird, um zu bewirken, daß der an dem vorderen Endbereich der Zeigerwelle befestigte Zeiger um einen Winkel bewegt wird, damit er auf die entsprechende Information an der Anzeigefläche zeigt. Das Anzeigebild wird von einem Reflektor in das Auge des Fahrers reflektiert, so daß der Fahrer ein virtuelles Bild hinter dem Reflektor sieht. Da der Antriebsmechanismus nach oben gerichtet ist, läuft oder fließt das Silikonöl, mit dem eine Dämpfungskraft auf die Antriebswelle ausgeübt wird, nicht aus der Lagerbuchse aus, in der die Antriebswelle gelagert ist.

Im folgenden wird die Konstruktion der erfindungsgemäßen Fahrzeugdisplayvorrichtung beschrieben.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugdisplayvorrichtung wird mit Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Analogmeßinstruments 10, das in einer erfindungsgemäßen Fahrzeugdisplayvorrichtung verwendet wird. Das Analogmeßinstrument 10 weist eine Zeigereinheit 11 auf, die in Form einer lichtundurchlässigen Kreisscheibe mit einem Rand ausgebildet ist, der unter Ausbildung eines Ringes 11a abgewinkelt ist. Die Zeigereinheit 11 ist mit einem darin ausgebildeten lichtdurchlässigen Schlitz versehen und ein lichtdurchlässiger Zeiger ist in dem Schlitz angeordnet, so daß das Licht, das in den Zeiger 12 eintritt, zu dem spitzen Ende des Zeigers 12 geleitet wird, und innerhalb des Zeigers 12 teilweise reflektiert wird. Der Zeiger 12 ragt radial etwas über die Kreiskante der Zeigereinheit 11 hinaus.

Der Antriebsmechanismus 13 zum Antreiben der Zeigereinheit 11 ist vom Kreuzspulentyp und wird weiter unten detaillierter beschrieben. Der Antriebsmechanismus 13 ist an dem Boden eines Meßinstrumentengehäuses 14 derart befestigt, daß die hier nicht gezeigte Antriebswelle 26 aus dem Antriebsmechanismus 13 in Richtung zu dem Boden des Meßinstrumentengehäuses 14 verläuft. Die Zeigerwelle 13a des Antriebsmechanismus 13 verläuft aus dem Meßinstrumentengehäuse 14 heraus in einer Richtung, die der Verlaufsrichtung der Antriebswelle 26 entgegengesetzt ist. Die Zeigerwelle 13a und die Drehwelle 26 des Antriebsmechanismus 13 sind miteinander über Zahnräder A und B verkuppelt, so daß die Drehung der Antriebswelle 26 des Antriebsmechanismus 13 über die Zahnräder A und B auf die Zeigerwelle 13a übertragen wird. Es ist zu bemerken, daß die Zeigerwelle 13a zu dem Antriebsmechanismus 13 nicht konzentrisch ist.

Ein kegelförmiger Hohlreflektor 15 ist mit von dem Boden des Gehäuses 14 wegzeigender Kegelspitze in diesem angeordnet. Der kegelförmige Reflektor 15 weist ein exzentrisches kegelspitzseitiges Ende auf, wobei dieses Ende des Reflektors 15 abgestumpft ist, um eine Öffnung 15a zu bilden. Eine ringförmige Lichtquelle 16 ist derart angeordnet, daß sie den Reflektor 15 umgibt. Über der Lichtquelle 16 ist eine Zeigerplatte 17 in Form einer Lichtstromplatte angeordnet, an welcher geeignete Markierungen und Gradeinteilungen 17a aus lichtdurchlässigem Material entlang eines Umfangskreises angeordnet sind, um Informationen über das Fahrzeug anzuzeigen. Die Zeigerplatte 17 ist mit einer Bohrung 17b versehen, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Zeigereinheit 11 ist, so daß die Zeigereinheit 11 in der Bohrung 17b leichtgängig gedreht werden kann, welche in der Mitte des Umfangskreises ausgebildet ist, entlang dem die Gradeinteilungen 17a angeordnet sind. Das Licht von der Lichtquelle 16 wird einerseites unmittelbar und andererseits von dem Reflektor 15 reflektiert auf die Zeigerplatte 17 gerichtet, so daß die lichtdurchlässigen Markierungen 17a hell beleuchtet hervorgehoben werden. Das Licht von der Lichtquelle 16 wird auch auf die Zeigereinheit 11 gerichtet, so daß der Zeiger 12 beleuchtet wird. Die Zeigereinheit 11 wird zusammen mit der Zeigerwelle 13a gedreht, wenn die Antriebswelle 26 des Antriebsmechanismus 13 entsprechend dessen Eingangssignal gedreht wird, wodurch die Markierungen und die Gradeinteilungen entsprechend dem Eingangssignal von dem Zeiger 12a angezeigt werden. Ein den Austritt des Lichtes verhindernder Ring 18 ist in die Bohrung 17b eingesetzt. Der Ring 18 weist eine zu ihm konzentrische axiale Ringnut auf, in welche der Stirnrand 11a der Zeigereinheit 11 hineinschiebbar ist. Mithilfe des Rings 18 wird verhindert, daß Licht zu der Kreiskante der Zeigereinheit 11 geleitet wird, so daß die Sichtbarkeit der Zeigerplatte nicht gestört wird. Die Zeigerwelle 13a verläuft durch die Öffnung 15a des Reflektors 15 hindurch zu der Mitte der Bohrung 17b und ist dort an der Zeigereinheit 11 befestigt.

Der Antriebsmechanismus 13, der ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Analogmeßinstruments 10 darstellt, wird nun detailliert beschrieben.

Fig. 2A zeigt eine Draufsicht des Antriebsmechanismus 13 und Fig. 2B zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2B-2B in der Fig. 2A. Der Antriebsmechanismus 13 ist vom Kreuzspulentyp und weist ein zylindrisches Gehäuse 22 mit geschlossenem Boden auf. In dem Gehäuse 22 ist ein Spulenkörper 23 untergebracht, der einen oberen Spulenkörperteil 23a und einen unteren Spulenkörperteil 23b aufweist. Zwei nicht gezeigte Spulen sind um den Spulenkörper 23 gewickelt, derart, daß die Spulen einander kreuzen. Ein kreisscheibenförmiger Magnetrotor 25 mit magnetischen Polen S und N ist innerhalb des Spulenkörpers 23 angeordnet. Eine Antriebswelle 26 erstreckt sich durch die Mitte des Magnetrotors 25 hindurch und fluchtet im wesentlichen mit der Längsachse des Spulenkörpers 23. Der Spulenkörper 23 weist einen Innenraum auf, in dem der Magnetrotor 25 untergebracht ist. In der Mitte des Bodens des Innenraumes ist eine Ausnehmung 27 ausgebildet, die als Lagerbuchse dient. Die Lagerbuchse 27 ist mit Silikonöl aufgefüllt und in ihr ist die Antriebswelle 26 drehbar abgestützt. Von dem Silikonöl wird eine Dämpfungskraft auf die Antriebswelle 26 ausgeübt, so daß die Vibration der Antriebswelle 26 schnell gedämpft wird. Der Magnetrotor 25 kann um die Achse der Welle 26 mit dieser zusammen frei gedreht werden, wenn die Spulen nicht erregt sind, und wird zum Verdrehen um einen geeigneten Winkel angetrieben, wenn die Spulen erregt sind. Die Anschlüsse 24 sind mithilfe einer Mutter 35 an Führungen befestigt, die an einem flexiblen Kabel ausgebildet sind. Die Zeigerwelle 13a ist in einem Anschluß 24 des Antriebsmechanismus 13 angeordnet, der in dieser Ausführungsform vier Anschlüsse 24 aufweist, und der vordere Endabschnitt der Zeigerwelle 13a steht von dem Boden des Gehäuses 22 nach außen in einer Richtung vor, die der Verlaufsrichtung der Antriebswelle 26 entgegengesetzt ist. Das Zahnrad B, das in dem Fußbereich der Zeigerwelle 13a an dieser befestigt ist, steht mit dem Zahnrad A in Eingriff, das im Bereich der Spitze der Antriebswelle 26 an dieser befestigt ist, so daß die Drehung der Antriebswelle 26 auf die Zeigerwelle 13a übertragen wird.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht der Zeigerwelle. Aus Fig. 3 ist ein Anschluß 24 ersichtlich, der von den in Fig. 2A gezeigten herkömmlichen Anschlüssen 24 abweicht und als ein Lagerrohr ausgebildet ist, durch welches hindurch die Zeigerwelle 13a verläuft. Die Zeigerwelle 13a wird in dem Lagerrohr geführt und an Stahlkugeln 29 abgestützt. Anstelle der Stahlkugeln 29 kann ein Axiallager verwendet werden, um die Zeigerwelle 13a geeignet zu lagern. Der Anschluß 24 und die Zeigerwelle 13a sind aus nichtmagnetischem Material, so daß das magnetische Feld, das auf den Magnetrotor 25 in dem Spulenkörper 23 einwirkt, nicht beeinflußt wird. Eine Spiralfeder 30 wirkt als eine Rückstellfeder und bewirkt, daß die Zeigerwelle 13a in ihre Ruhewinkelposition zurückgestellt wird, wenn die Spulen aberregt werden.

Falls das den Antriebsmechanismus 13 aufweisende Analogmeßinstrument mit nach unten gerichteter Anzeigefläche innerhalb des Meßinstrument-Hohlraumes 50 eingesetzt ist, wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der Antriebsmechanismus 13 nach oben gerichtet, so daß das Silikonöl, das in der Lagerbuchse 27 eingefüllt ist, aus dieser nicht herauslaufen oder herausfließen kann. Ferner bleibt die Antriebswelle 26 in der Lagerbuchse 27, in der sie gelagert ist. Die erfindungsgemäße Displayvorrichtung erfordert daher nicht, daß der Spulenkörper, die Lagerbuchse und der Rotor des Antriebsmechanismus nach dem Stand der Technik abgeändert werden. Der Reflektor 15 kann weggelassen werden, um eine dünnere Konstruktion für den Antriebsmechanismus 13 zu erreichen. In diesem Falle kann der Schatten des Antriebsmechanismus 13 durch den lichtdurchlässigen Zeiger 12 gesehen werden, wie durch den schraffierten Bereich in Fig. 4A gezeigt ist, falls die Zeigerwelle 13a in der Mitte des Antriebsmechanismus 13 angeordnet ist. Dies ist durch den Unterschied in der Helligkeit zwischen dem der Zeigerwelle benachbarten Abschnitt des Zeigers 12 und dem spitzen Ende des Zeigers 12 bedingt, das der Lichtquelle 16 benachbart ist. Dieser Schatten kann im wesentlichen nicht beobachtet werden, falls die Zeigerwelle 13a nicht axial zu dem Antriebsmechanismus 13 angeordnet ist, wie aus Fig. 4B ersichtlich ist.

Fig. 5A zeigt eine Draufsicht des Meßinstrument 10. Fig. 5B zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Analogmeßinstruments. Fig. 5C zeigt ein Analogmeßinstrument nach dem Stand der Technik. Falls der kegelförmige Reflektor 15 nicht weggelassen ist und der Zeiger 13a in der Mitte des Antriebsmechanismus 13 angeordnet ist, wird durch die Höhe t₂ des Reflektors 15 die Gesamthöhe des Meßinstruments 10 vergrößert, wie aus Fig. 5C ersichtlich. Falls jedoch der Zeiger 13a an einer Stelle außerhalb der Mitte des Antriebsmechanismus 13, bevorzugt nahe zu dessem Rand angeordnet ist, wie aus Fig. 5B ersichtlich, wird durch die Höhe t₁ des Reflektors 15 die Gesamtkonstruktionshöhe des Meßinstruments 10 nicht vergrößert.

Claims (5)

1. Fahrzeugdisplayvorrichtung, in welcher ein Analogmeßinstrument mit einem Antriebsmechanismus innerhalb eines Meßinstrument-Hohlraumes in dem Armaturenbrett eines Fahrzeuges mit nach unten gerichteter Anzeigefläche einer Zeigerplatte montiert ist und ein Reflektor unterhalb des Meßinstrumentes angeordnet ist, von dem ein Anzeigebild des Analogmeßinstrument durch eine Öffnung in dem Armaturenbrett reflektierbar ist,
wobei der Antriebsmechanismus, der hinter und vertikal über der Zeigerplatte angeordnet ist, eine nach oben ragende Antriebswelle aufweist, die über ein Getriebe mit einer nach unten ragenden Zeigerwelle verbunden ist, die in einem Lager drehbar gelagert ist, mit seitlichem Abstand parallel zu der Antriebswelle angeordnet ist und an dem freien Ende der Zeigerwelle, welches durch die Zeigerplatte hindurchragend unter der Anzeigefläche vorsteht, einen Zeiger aufweist.

2. Fahrzeugdisplayvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Getriebe ein Zahnräderwerk ist.

3. Fahrzeugdisplayvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Zahnräderwerk ein erstes Zahnrad, das an der Antriebswelle befestigt ist, und ein mit diesem in Eingriff stehendes zweites Zahnrad aufweist, das an der Zeigerwelle befestigt ist.

4. Fahrzeugdisplayvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Zeigerwelle aus nichtmagnetischem Material ist.

5. Fahrzeugdisplayvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Antriebsmechanismus Anschlüsse zum Empfangen von Eingangssignalen aufweist, und die Zeigerwelle an einem der Anschlüsse positioniert ist.