DE3937149C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kreuzspulmeß- und -anzeigege­ rät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 21 22 472 B2 zeigt ein hiermit nicht übereinstim­ mendes Kreuzspulmeß- und -anzeigegerät. Bei dieser be­ kannten Anordnung ist jedoch keine zeigertragende Gegen­ welle mit Schwenkantrieb über einen Rotorritzel-Gegen­ ritzel-Trieb vorgesehen. Der Zeiger ist vielmehr auf der Rotorwelle angeordnet. Aus diesem Grund ist auch keine Sperreinrichtung vorhanden.

Die DE 31 44 593 A1 zeigt ein Drehmagnetgerät. Bei diesem Gerät erfolgt die Zeigerrückstellung in die Nullstellung nicht mechanisch, sondern auf magnetischem Wege. Beim oben erwähnten Stand der Technik handelt es sich demnach um gattungsfremde Anordnungen.

Anordnungen gattungsgemäßer Art sind als Meß- und -anzeige­ geräte für Automobile in Benutzung. Bei diesen bekann­ ten Anordnungen ist als Einrichtung zum Stoppen des Zei­ gers in der Nullstellung ein sich in der Nullstellung vom Geräteträger weg erstreckender Stift vorgesehen. Mittels dieses Stopperstifts wird der Zeiger in seiner Rückführ­ bewegung gestoppt. Die vorstehend erwähnte Maßnahme führt jedoch zu einer Steigerung der Zahl der benötigten Bau­ teile und dementsprechend zu einem erhöhten Herstellungs- und Montageaufwand. Außerdem können sich hierbei uner­ wünschte Versatzbewegungen des Gegen- und Rotorritzels gegenüber der korrekten Nullpunktstellung ergeben, was die Festlegung des Gegenritzels an der Gegenwelle schwie­ rig machen kann.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Meß- und -anzeigegerät des Kreuzspul­ typs zu schaffen, bei dem nicht nur der Zeiger ohne Bil­ dung eines Stopperstifts an einem Geräteträger verläßlich in die Nullstellung rückführbar und die Anordnung des Ge­ genritzels einfach ist, sondern auch die Zahl der benö­ tigten Bauteile gering und damit insgesamt eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Da die einen Federkraftspeicher bildende Spiralfeder ge­ genwellenseitig angeordnet ist, wird eine nicht unbe­ trächtliche Pufferwirkung bezüglich der Schwungmasse des Geräterotors erreicht. Die maßgebliche Schwungmasse des Gegenritzels ist geschwindigkeitsunabhängig und die Ein­ leitung der Rückstellkraft vom durch die Spiralfeder ge­ bildeten Federkraftspeicher in den Geräterotor erfolgt von der Seite des Gegenritzels her im Sinne einer Unter­ setzung, so daß der Federkraftspeicher vergleichsweise schwach und mit entsprechend geringem Bauraumbedarf aus­ gebildet sein kann. Zudem ist sichergestellt, daß die Rückstellfeder ständig auf Einhaltung des Formschlusses des Verzahnungseingriffs von Rotorritzel und Gegenritzel wirkt, was das Ansprechverhalten der Meßwertanzeige gün­ stig beeinflußt. Da die Gegenwelle und damit der Zeiger mittels einer am Gegenritzel gebildeten Sperreinrichtung zum Stoppen in der Nullstellung gebracht werden, ist si­ chergestellt, daß bei der Montage eines Gegenritzels an der Gegenwelle das Gegenritzel verläßlich in der Stellung montiert werden kann, die der Nullstellung am Geräteträ­ ger entspricht. Hierzu wird einfach die Sperreinrichtung in solcher Stellung montiert, in der sie sich in Kontakt mit der Verzahnung des Rotorritzels befindet. Außerdem kommt es selbst dann, wenn eine aus der gespeicherten Energie resultierende Rückstellkraft auf die Gegenwelle aufgebracht wird, aufgrund der Sperreinrichtung nicht zu Abweichungen der Montagestellung des Übertragungsritzels, wodurch die Montagearbeit wesentlich erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, daß die Montage eines Stopperstifts im bzw. am Geräteträger entfällt, womit die Anzahl der Bau­ teile und der Montageaufwand verringert werden.

Bei dem aus der DE 31 44 593 A1 entnehmbaren Kreuzspulge­ rät ist zwar eine Einrichtung zum Stoppen der Bewegung des Zeigers in der Nullstellung des Geräteträgers vorge­ sehen, die durch einen in eine Ringnut im Spulenträger eingreifenden, rotorfesten Stift gebildet wird. Diese Einrichtung ist jedoch nicht gegenwellenseitig vorge­ sehen.

Die GB 8 28 459 zeigt ein Drehspulgerät, bei dem zwar gleichfalls eine eben gewickelte Rückstellfeder für die Zeigerbewegung vorgesehen ist. Jedoch ist diese Rück­ stellfeder dabei nicht um die Gegenwelle herum, sondern vielmehr um die Rotorwelle herum angeordnet. Die Rück­ stellfeder unterliegt dabei den Trägheitskräften der Ro­ torbewegung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildun­ gen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen darge­ stellt sind, rein beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gehwerkteils des Kreuzspulmeß- und -anzeigegerätes eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in aus­ einandergezogener Darstellung,

Fig. 2 einen Längs-Teilschnitt des Kreuzspulmeß- und -anzeigegerätes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 in der Darstellung gemäß Fig. 2 entsprechen­ der Darstellung ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine den Zustand, in dem der Gehwerksteil des Kreuzspulmeß- und -anzeigegerätes gemäß Fig. 1 am Geräteträger montiert ist, veranschauli­ chende Draufsicht,

Fig. 5 eine Draufsicht des Kreuzspulmeß- und -anzeige­ gerätes nach der Erfindung bei Verwendung von zwei Gehwerken; und

Fig. 6 eine Draufsicht des Kreuzspulmeß- und -anzeige­ gerätes nach der Erfindung bei der Verwendung von drei Gehwerken.

Gemäß Fig. 1 weist der Gehwerksteil 1 des Kreuzspulmeß- und -anzeigegerätes einen Gehäusekörper 5 zum Abschirmen magnetischer Felder auf, der zylindrisch ausgebildet und dessen eines Ende offen ist. Ein Spulenträger­ körper 6 ist innerhalb des Gehäusekörpers 5 aufgenommen. Flansche 7, 7 zur Befestigung an der Rückseite eines Geräte­ trägers 2 erstrecken sich in diametral symmetrisch einander gegenüberliegenden Stellungen längs des und um den Spulenträ­ gerkörper 6 herum. Zwei Spulen 8, 8 sind auf den Spulenträger­ körper 6 so aufgewickelt, daß sie sich unter rechten Winkeln schneiden. Ein Anschluß 9 zum Anlegen einer elektrischen Spannung an jede der Spulen 8 ist längs des Spulenträger­ körpers 6 angeordnet. Ein scheibenförmiger Magnetrotor 4 (Fig. 2), bei dem der Südpol und der Nordpol in einander diametral symmetrisch gegenüberliegenden Stellungen gebil­ det sind, ist innerhalb jeder dieser Spulen 9 angeordnet. Eine sich in Axialrichtung dieses Spulenträgerkörpers 6 erstreckende und durch jede der Spulen 8 hindurchgehend drehbar gehaltene Rotorwelle ist am Mittelbereich des Magnet­ rotors 4 montiert. Der Magnetrotor 4 ist so ausgebildet, daß er unter der Bedingung, daß die Spulenanordnung 8 nicht unter elektrischer Spannung steht, um die Rotorwelle 10 drehbar ist, und er wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung an jede der Spulen 8 über den Anschluß 9 dazu ange­ trieben, sich um einen vorbestimmten Winkel zu verschwenken. Ein Rotorritzel 12 ist koaxial zur Rotorwelle 10 an deren oberem Bereich montiert. Eine parallel zur Rotorwelle 10 angeordnete Gegenwelle 12 ist schwenkbar auf einer Seite des Spulenträgerkörpers 6 gelagert, und zwar dies vorzugs­ weise versenkt. Ein Gegenritzel 13, das sich in Eingriff mit dem Rotorritzel 11 befindet, ist auf der Gegenwelle 12 montiert. Außerdem ist die Spitze der Gegenwelle 12 durch den Geräteträger 2 hindurchgeführt, falls das Gehwerk 1 auf der Rückseite des Geräteträgers 2 mittels der Flansche 7 montiert ist, und ein Zeiger 3 ist an der Spitze der Gegen­ welle 12 festgelegt.

Am Gegenritzel 13 sind lediglich in dem Bereich, wo der Zeiger 3 in Pfeilrichtung F aus der Nullstellung 31 der Skala auf dem Geräteträger 2 über eine Zwischenstellung 32 in die Maximalstellung 33 schwenken kann, Zähne 13A eingeformt und an beiden Enden des Verzahnungsbereiches sind Sperreinrich­ tungen 14 zum Blockieren des Eingriffs mit dem Rotorritzel 11 gebildet. Eine eben gewickelte Spiralfeder 16, d. h. eine konzentrisch gewickelte Feder im Gegensatz zu einer räum­ lich gewickelten Spiralfeder, die auch als Haarlockenfeder aus Draht über seiner Länge gleichen Querschnittes oder aber als Blattfeder mit über ihrer Länge gleicher oder ver­ änderlicher Federblattbreite ausgebildet sein kann, wie beispielsweise eine Uhrwerks- bzw. Unruhfeder, ist an der Gegenwelle 12 montiert, und unter der Bedingung, daß die Spulenan­ ordnung nicht unter elektrischer Spannung steht und der Magnetrotor frei rotieren kann, wird auf die Gegenwelle 12 eine auf Rückführverschwenkung derselben gerichtete Energie so aufgebracht, daß der Zeiger 3 in seine Nullstellung zu­ rückkehrt. Eine Lagerungsausnehmung 27, die sich in Auf- und Ab-Richtung erstreckt, ist längs des Spulenträgerkör­ pers gebildet, und die Gegenwelle 12 ist verschwenkbar in dieser Lagerungsausnehmung 27 gehalten. An der Gegenwelle 12 sind ein oberer und ein unterer Endbereich 12A bzw. 12B gebildet. Der untere Endbereich 12B der Gegenwelle 12 ist mittels eines sphärischen Drucklagers 29 versenkt am Boden der Lagerungsausnehmung 27 gehalten, und der obere Endteil 12A der Gegenwelle 12 wird durch einen sich in Anlage am oberen Endteil der Lagerungsausnehmung 27 befindenden Lagerschild 30 gehalten, so daß die Gegenwelle 12 nicht herausfallen kann.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Bereich mittlerer Achslänge der Gegenwelle 12 ein Festlager an dieser festgelegt, und das eine Ende der eben gewickelten Spiralfeder 16 ist seinerseits an diesem Fest­ lager festgelegt. Das andere Ende der eben gewickelten Fe­ der 16 ist mit dem Spulenträgerkörper 2 verbunden. Falls die Spulenanordnung nicht mit elektrischer Spannung be­ schickt wird und der Magnetrotor 4 frei rotieren kann, wird auf die Gegenwelle 12 Energie in dem Sinne aufgebracht, daß der Zeiger 13 zur Rückführverschwenkung in Nullstellung am Geräteträger gebracht wird.

Ein elektrischer Strom, der sich in Abhängigkeit vom Meß­ wert einer Messung ändert, wird jeder der Spulen 8 über den Anschluß 9 gemäß dem vorbestimmten Meßwertbetrag zuge­ führt. Dies bewirkt, daß der Magnetrotor 4 in Abhängingkeit vom magnetischen Feld, das durch die durch die Spulen 8 er­ zeugten magnetischen Felder gebildet wird, sich um einen dem Meßwertbetrag entsprechenden Winkel dreht. Dies wiederum bringt die Rotorwelle 10 zur Verschwenkung, wodurch bewirkt wird, daß die Gegenwelle 12 über das Rotorritzel 11 und das Gegenritzel 13 verschwenkt wird. Der Zeiger 3 wird dazu veranlaßt, sich auf bzw. relativ zu dem Geräteträger zu verschwenken und den betreffenden Meßwertbetrag wiederzugeben bzw. anzuzeigen. In diesem Zeitpunkt ist die eben gewickelte Feder 16 durch die Rotationsbewegung der Gegenwelle 12 aufge­ rollt und ist in ihr die Energie für eine Rückstellbewegung gespeichert.

Unter der Bedingung, daß keine der Spulen 8 an elektrischer Spannung liegt, wie beispielsweise dann, wenn ein Automobil zum Halt gekommen ist, kann der Magnetrotor frei rotieren, und es wird der Zeiger 3 durch die aus der Speicherenergie der eben gewickelten Feder 16 resultierende auf die Gegen­ welle 12 wirkende Kraft in Nullstellung rückgeführt.

Bei dem Meß- und Anzeigegerät sind der Lagerschild 30 und die eben gewickelte Feder 16 voneinander separate Teile, bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch der Lagerschild 30 so ausgelegt, daß er als Fest­ lager für die Wickelfeder dient. Dabei ist ein Ende der eben gewickelten Feder 16 die Oberfläche des Lagerschil­ des 30 umgreifend an diesem und das andere Ende derselben an einem Mitnehmerstift 17 festgelegt, der sich von der unteren Stirnseite des Gegenritzels wegerstreckt. Unter der Bedingung, daß die Spulenanordnung nicht an elektrischer Spannung liegt und der Magnetrotor frei rotieren kann, wird auf die Gegenwelle 12 aufgrund der Speicherenergie der eben gewickelten Feder 16 eine Antriebskraft aufgebracht, um sie in Nullstellung 31 relativ zum Geräteträger 2 zurückzu­ schwenken.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die eben gewickelte Fe­ der unmittelbar am Lagerschild festgelegt, so daß ein eige­ ner Lagerschild zur Festlegung dieser eben gewickelten Fe­ der an der Gegenwelle unnötig wird. Die Zahl der Bauteile wird verringert, und das Gerät kann einfacher und zu gerin­ geren Kosten hergestellt werden.

Das Kreuzspulmeß- und -anzeigegerät mit Verwendung von zwei Gehwerken ist in Fig. 4 und das Kreuzspul­ meß- und -anzeigegerät mit Verwendung von drei Gehwerken in Fig. 5 gezeigt. In beiden Fällen ist der Abstand l′ zwischen benachbarten Zeigerdrehpunk­ ten kleiner als der Abstand l zwischen ohne Verwendung je­ weils einer Gegenwelle unmittelbar an den Rotorwellen instal­ lierten Zeigern, wodurch die Raumausnutzung verbessert wird. Weiterhin ist gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Stop­ pen der Bewegung des Zeigers 3 in Nullstellung geräteseitig vorgesehen, so daß am Geräteträger keine Sperreinrichtung vorgesehen zu sein braucht.

Im folgenden wird die Betriebsweise des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert:

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf die Spulen 8 über den Anschluß 9 jeweils gemäß einer Sinus-Kurve und einer Cosinus-Kurve entsprechend einem vorbestimmten Meßwertbe­ trag eine elektrische Spannung aufgeprägt, was bewirkt, daß der Magnetrotor 4 sich entsprechend dem kombinierten magnetischen Feld, das durch die durch die Spulen 8 erzeugten magnetischen Felder gebildet wird, um einen vom jeweiligen Meßwert­ betrag abhängigen Winkel verschwenkt. Dies bewirkt eine Verschwenkung der Rotorwelle 10, wodurch die Gegenwelle 12 über das Rotorritzel 11 und das Gegenritzel 13 zur Verschwen­ kung gebracht wird. Der Zeiger 3 wird gegenüber dem Geräte­ träger 2 zur Verschwenkung und Wiedergabe des Meßwertbetra­ ges gebracht. Bedienungspersonal kann nun durch Augenschein die gemessene Geschwindigkeit, Maschinendrehzahl u. dgl. überprüfen, indem einfach der Zeiger 3 beobachtet wird. In dieser Zeit wird die Wickelfeder 16 durch die Rotation der Gegenwelle 12 aufgerollt und eine Kraftspeicherung be­ wirkt.

Unter der Bedingung, daß keine der Spulen 8 an elektrischer Spannung liegt, wie beispielsweise dann, wenn ein Automobil zum Halt gekommen ist, kann der Magnetrotor frei rotieren, und der Zeiger 3 wird verschwenkt, bis die Sperreinrichtung 14 des Gegenritzels 13 in Kontakt mit dem Rotorritzel 11 kommt, um so dieses unter der Wirkung der aus der Speicherenergie der auf der Gegenwelle 12 vorgesehenen Wickelfeder resultie­ renden Kraft in Nullstellung rückzuführen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die eben gewickelte Feder 16 unmittelbar am Lagerschild 30 fest­ gelegt, und ein eigenes Festlager kommt nicht zur Verwendung. Somit kann, wenn die Gegenwelle 12 in der Lagerausnehmung 27 montiert wird, zu gleicher Zeit wie der Lagerschild 30 auch die Wickelfeder 16 installiert werden. Als Folge hiervon kann die Zahl der Bauteile verringert werden, und das Gerät kann einfacher und besonders kostengün­ stig hergestellt werden. Der Zeiger 3 wird durch Verwendung der im Gegenritzel 13 gebildeten Sperreinrichtung in Null­ stellung zum Stoppen gebracht. So kann bei der Montage des Gegenritzels 13 an der Gegenwelle 12 das Gegenritzel 13 zuverlässig in einer der Nullstellung entsprechenden Stel­ lung montiert werden, indem es in der Stellung montiert wird, in der sich die Sperreinrichtung 14 in Kontakt mit der Verzahnung des Rotorritzels befindet. Darüber hinaus gibt es, wenn auf die Gegenwelle 12 durch die mittels der Wickelfeder 16 gespeicherte Energie eine Antriebskraft aufge­ bracht wird, keine Möglichkeit, daß die Montagestellung des Gegenritzels 13 sich durch die Sperreinrichtung 14 ver­ ändern bzw. verschieben könnte. Der Zusammenbau kann höchst einfach erfolgen. Hinzu kommt, daß am Geräteträger 2 kein Stopperstift vorgesehen zu sein braucht, wodurch die Zahl der Bauteile weiterhin verringert wird.

Claims (4)

1. Kreuzspulmeß- und -anzeigegerät mit einem Geräteträger und mindestens einem an diesem festgelegten Gehwerk, das eine Kreuzspule mit zwei auf einem Spu­ lenträgerkörper unter praktisch rechten Winkeln zu­ einander aufgewickelten Spulen, einen innerhalb der Kreuzspule angeordneten Magnetrotor mit einer Rotor­ welle, die in Abhängigkeit von dem bei Vorhandensein einer elektrischen Spannung an den Spulen durch die­ se erzeugten kombinierten magnetischen Feld in Dreh­ bewegung versetzbar ist, ein im Bereich des aus dem Spulenkörper ragenden Endes der Rotorwelle des Ma­ gnetrotors festgelegtes Rotorritzel, eine parallel zur Rotorwelle angeordnete Gegenwelle mit einem mit dem Rotorritzel in Eingriff befindlichen Gegenrit­ zel und einen an der Spitze der Gegenwelle ange­ ordneten Zeiger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenritzel (13) auf lediglich einem dem Drehwinkelbereich des Zeigers (3) entsprechenden Um­ fangsbereich (13A) mit dem Rotorritzel (11) in Ein­ griff bringbare Zähne aufweist, daß um die Gegenwel­ le (12) herum eine eben gewickelte Spiralfeder (16) angeordnet ist und daß zumindest an einem Ende die­ ses Verzahnungsbereiches (13A) Sperrmittel (14) zum Blockieren des Eingriffs seiner Zähne mit dem Rotor­ ritzel (11) so vorgesehen sind, daß durch sie eine Einrichtung zum Stoppen der Bewegung des Zeigers (3) in der Nullstellung (31) des Geräteträgers (2) ge­ bildet ist.

2. Kreuzspulmeß- und -anzeigegerät nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Ver­ zahnungsbereichs (13A) des Gegenritzels (13) ein Sperrmittel (14) zum Blockieren von dessen Eingriff mit dem Rotorritzel (11) außerhalb des Bereichs zwi­ schen Nullstellung (31) und Maximalstellung (33) des Zeigers (3) gegenüber dem Geräteträger (2) vorge­ sehen ist.

3. Kreuzspulmeß- und -anzeigegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eben gewickelte Spiralfeder (16) unmittelbar an einem in einer im Spulenträgerkörper (6) gebildeten Lagerausnehmung (27) angeordneten Lagerschild (30) für die Halterung der Gegenwelle (12) festgelegt ist.

4. Kreuzspulmeß- und -anzeigegerät nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eben gewickelte Spiralfeder (16) mit ihrem einen Ende an einer zylindrischen Oberfläche des Lager­ schildes (30) für die Halterung der Gegenwelle (12) und mit ihrem anderen Ende an einem sich von der dem Zeiger (3) abgewandten Seite des Gegenritzels (13) wegerstreckenden Mitnehmerstift (17) festgelegt ist.