DE2940969C2 - Zeigermeßwerk - Google Patents

Description

7. Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Chassis (6) ein Sacklager (36,59) für die Welle (33) eines einen Teil des Meßwertumformers (U) bildenden Zahnsegments (31) angeformt ist.

8. Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Chassis (6) Distanzsäulen (46, 47) für die Befestigung einer parallel zur Trennwand (7) liegenden Platine (45) angeformt sind.

9. Zeigermeßwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Distanzsäule (46, 47) ein Schlitz zur Verankerung des Endes einer auf die Zeigerwelle (5) einwirkenden Rückstellfeder (60) angebracht ist.

10. Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Chassis (6) ein Verankerungsblock (61) zur Verankerung des Endes einer auf die Zeigerwelle (5) einwirkenden Rückstellfeder (60) angeformt ist.

11. Zeigermeßwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (G) auf einer parallel zur Trennwand

(7) liegenden Trägerplatte (14) befestigt ist, die durch am Rand der Trennwand (7) angeformte Distanzteile (8) im Abstand von der Trennwand (7) gehalten ist.

12. Zeigermeßwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzteile eine den Meßwertgeber (G) wenigstens teilweise umgebende Umfangswand (8) bilden.

13. Zeigermeßwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der Trennwand (7) eine Umf&.gswand angeformt ist, die zu einem alle Teile des Meßwertgebers (G) und des Meßwertumformers (U) einschließenden Gehäuse gehört

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zeigermeßwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1

Bei einem aus der DE-AS 12 36 421 bekannten Zeigermeßwerk dieser Art ist die in einem Ausschnitt der Trennwand des Chassis schwenkbar gelagerte Schwinge ein vom Chassis getrennt hergestelltes Teil in Form eines flachen Hebels, der am einen Ende mittels eines Loches auf einem Lagerstift gelagert ist der in einer Ausnehmung der Trennwand mittels einer angeschraubten Andruckplatte gehalten ist Diese Konstruktion erfordert einen beträchtlichen Herstellungsaufwand und eine diffizile Montage. Ferner hängt die Meßgenauigkeit und Funktionstüchtigkeit des Zeigermeßwerks von der Präzision der Bestandteile ab. Insbesondere kann sich der die Schwinge bildende Hebel auf dem Lagerstift verkanten oder an den Seiten des Ausschnitts schleifen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Zeigermeßwerks der angegebenen Art das mit geringem Herstellungs- und Montageaufwand herstellbar ist und eine gute Meßgenauigkeit und sichere Funktionsweise gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ^x Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das Chassis des erfindungsgemftßen Zeigermeßwerks kann zusammen mit der Schwinge als einstückiges Kunststoff-Formteil, beispielsweise im Spritzguß, mit großer Genauigkeit einfach und preiswert hergestellt werden. Der Aufwand für die getrennte Herstellung und Montage der Schwinge und ihrer Lagerteile entfällt vollkommen. Ferner ist die Schwinge in sehr exakter und genau reproduzierbarer Weise mit dem Chassis verbunden. Die Lagerung mittels einer angeformten Stelle verringerten Querschnitts ergibt eine große Quersteifigkeit, die ein Verkanten oder Schleifen der Schwinge verhindert.

Die Verwendung eines Chassis in Form eines Kunststoff-Formteils mit angeformter Schwinge bietet zusätzlich die Möglichkeit, auch die zur Lagerung weiterer Glieder des Meßwertumformers erforderlichen Teile einstückig anzuformen. Dadurch wird der Fertigungs-und Montageaufwand noch weiter verringert. Auf diese vorteilhaften Ausgestaltungen des Zeigermeßwerks sind Unteransprüche gerichtet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Zeigermeßwerks nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Zeigermeßwerk von F i g. T bei abgenommenem Zeiger,

Fig. 3 eine Unteransicht des Zeigermeßwerks von

Fig. 1 und 2,

Fig.4 eine Detailansicht der Befestigung der Trägerplatte,

Fig.5 eine Detailansichi des Meßwertgebers, aer Schwinge und des Winkelhebeis,

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Anordnung von F i g. 5,

Fi g. 7 eine Schnittansicht der Lagerung des Wmkeihebeis,

Fig.8 eine Schnittansicht der Halteteile für die Platine, und

Ftg.S eine Datailansicht der Verankerung der Spiralfeder.

Das in der Zeichnung dargestellte Zeigermeßwerk besteht im wesentlichen aus einem Meßwertgeber G und einem Meßwertumformer U. Als Beispiel ist ein Niederdruck-Meßwerk dargestellt, dessen Meßwertgeber G durch eine stabilisierte Vakuummetallkapsel 1 gebildet ist, die aus zwei am Rand gasdicht miteinander verbundenen Metallmembranen 2,3 besteht Durch eine geeignete Vorspannung der Metallmembranen ist dafür gesorgt, daß die Metallmembranen durch den sie umgebenden Luftdruck nicht in Anlage aneir.andergedrückt werden, sondern je nach der .'lohe des Luftdrucks einen mehr oder weniger großen Abstand voneinander haben. Eine solche Membrankapsel wird als stabilisierte Membrankapsel bezeichnet, im Gegensatz zu den ebenfalls bekannten nichtstabilisierten Membrankapseln, bei denen die Metallmenbranen durch eine zusätzliche Stützfeder im Abstand voneinander gehalten werden. Da die eine Metallmerr.bran 2 in einer später noch erläuterten Weise festgelegt ist, erfährt die andere Metallmembran 3 bei einer Änderung des Luftdrucks eine mechanische Auslenkung. Der Meßwertumformer U ist ein Übertragungswerk mit einer entsprechenden Gesamtobersetzung, das die Auslenkung des Meßwertgebers G in eine ablesefähige Drehbewegung eines Zeigers 4 umwandelt, der an einer drehbar gelagerten Zeigerwelle 5 angebracht ist. Der Meßwertumformer U muß die kleinen Auslenkungen der Membrankapsel (ca. 0,4 mm für 100 mm Hg) in einen großen Zeigerausschlag (360°) umwandeln und hat zu diesem Zweck ein großes Gesamtübersetzungsverhältnis, das durch verschiedene Überseizungsstufen erreicht wird.

Alle Bestandteile des Zeigermeßwerks werden von einem Chassis 6 getragen, das durch ein einstückiges Kunststoff-Formteil gebildet ist, das beispielsweise im Spritzguß hergestellt ist. Das Chassis 6 hat eine ebene Trennwand 7, und aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß der Meßwertgeber G auf der einen Seite der Trennwand 7 liegt (in Fig. 1 unten), während der Meßwertumformer U auf der anderen Seite der Trennwand 7 angeordnet ist (in F i g. 1 oben), wobei die Zeigerwelle 5 senkrecht zur Trennwand 7 steht.

Am Rand der Trennwand 7 ist eine sich um den « größten Teil des Umfangs erstreckende Umfangswand 8 angeformt, die in der Darstellung von F i g. 1 von der Trennwand nach unten ragt. Die Innenfläche der Umfangswand 8 begrenzt eine im wesentlichen kreisrunde Kammer 9, in der die Vakuummetallkapsel 1 untergebracht ist; an der Stelle, an der die Umfangswand 8 unterbrochen ist, besteht ein Ausschnitt 10, in dem die Vakuummetallkapsel 1 in Fig. I sichtbar ist. Die Außenfläche der Umfangswand 8 ist nicht kreisförmig, sondern weist zwei einander etwa diametral gegenüberliegende seitliche Ausbuchtungen 11 auf (Fig. 2 und 3), in denen jeweils ein Hohlraum 12 eebildet ist. Im massiven Teil jeder Ausbuchtung 11 ist eine Bohrung ti angebracht, in die eine Blechschraube zur Befestigung der Chassis an einem Träger, beispielsweise dem Bode:= ei^s·"- Mftßweifcsi'.üusti, eingeschraubt werden kann.

Quer über die offene Unterseite der Kammer 9 streckt sich parallel zu der Trennwand 7 eine Trägerpiftue 14, an der die Vakuummetsilksp^i 1 befestigt ist (F i g. 3). Die Trägerplatte 14 ist in den seitlichen Ausbuchtungen 11 an der Unterseite der Umfangswand 8 befestigt, wie in Fig.4 genauer dargestellt isi. Zu diesem Zweck hat die Trägerplatte 14 an jedem Ende einen Ansatz 15 von geringerer Breite, der in einen entsprechenden Ausschnitt 16 an dem den Hohlraum 12 an der Innenseite begrenzenden Teil der Umfangswand 8 eingelegt ist, so daß die Trägerplatte 14 mit der Unterseite der Umfangswand 8 flach abschneidet. Ein in dem Ausschnitt 16 an der Umfangswand 8 angeformter Kunststoffzapfen 17 ist durch eine entsprechende Bohrung 18 der Trägerplatte gesteckt und vernietet. Dadurch ist auf einfache Weise eine sichere und sehr genaue Positionierung der Trägerplatte 14 erzielt.

In der Mitte der Trägerplatte 14 ist eine Gewindebuchse 19 (F i g. 5) angebracht, in die eine an der unteren Metallmembran 2 befestigte Madenschraube 20 eingeschraubt ist Eine die Madenschraube 20 umgebende Druckfeder 21 beseitigt ein vorhandenes Flankenspiel zwischen der Madenschraube 20 und der Gewindebuchse 19. Durch Verdrehen der Madenschraube 20 mit Hilfe eines Schraubenziehers ist es möglich, den Abstand zwischen der Metallmembran 2 und der Trägerplatte 14 zu justieren.

Da somit die Metallmembran 2 relativ zum Chassis festgelegt ist, bildet die Metallmembran 3 das Hubglied des Meßwertgebers, das der Trennwand 7 zugewandt ist und bei einer Änderung des Luftdrucks eine mechanische Auslenkung geringen Hubs in der Richtung zur Trennwand 7 hin oder von dieser weg erfährt

Wie in F i g. 5 gezeigt ist ist in der Trennwand 7 ein länglicher Ausschnitt 22 angebracht, in dem eine Schwinge 23 mittels eines Gelenks 24 um eine parallel zu Trennwand 7 liegende Achse schwenkbar gelagert ist. Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schwinge 23 in einem Stück mit dem Chassis 6 hergestellt, so daß sie aus dem gleichen Kuüststoff wie das Chassis 6 besteht. Das Gelenk 24 Lt in diesem Fall durch eine Stelle verringerten Querschnitts gebildet, die in der Schwinge 23 nahe dem Verbindungspunkt mit der Trennwand 7 angebracht ist. An der der Vakuummetallkapsel 1 zugewandten Unterseite der Schwinge 23 ist ein Abtastvorsprung 25 angeformt, der im Mittelpunkt der Metallmembran 3 an deren Oberseite anliegt. Die Anlagefläche des Abtastvorsprungs 25 ist abgerundet Die Schwinge 23 ist an der Trennwand 7 schräg nach unten ragend angeformt, so daß sie beim Einbau der Vakuummetallkapsel 1 nach oben gedrückt wird. Dadurch wird eine elastische Vorspannung erzeugt, die den Abtastvorsprung 25 in Anlage an der Metallmembran 3 hält.

Durch die bet.hriebene Ausbildung wird die durch Luftdruckänderungen verursachte mechanische Auslenkung der Metallmembran 3 in eine Schwenkbewegung der Schwinge 23 um das Gelenk 24 umgewandelt

Am freien Ende der Schwinge 23 ist ein nach oben aus dem Ausschnitt 16 herausragender Ansatz 26 angeformt, der die Schwenkbewegung der Schwinge 23 auf einen Winkelhebel 27 überträgt, der an der Oberseite der Trennwand 7 um eine zur Trennwand parallele

Arhse drehbar gelagert ist. Wie in F i g. 1 und 6 zu erkennen ist, ist der Winkelhebel durch eine an beiden Enden spitzengelagerte Spindel 28 gebildet, von der zwei Stifte 29. 30 im rechten Winkel zueinander und axial im Abstand voneinander radial abstehen. Der kürzere Stift 29 bildet den einen Arm des Winkelhebels und liegt an der abgerundeten Oberseite des Ansatzes 26 an (Fig. 5); der längere Stift 30, der den anderen Winkelhebelarm bildet, ragt nach oben in einen Ausschnitt 32 eines Zahnsegments 31, das mittels einer senkrecht zur Trennwand 7 stehenden Welle 33 drehbar gelagert ist und mit einem auf der Zeigerwelle 5 angebrachten Ritzel 34 kämmt (F i g. 6).,

Wie Fig. 5 erkennen läßt, bildet die Schwinge 23 einen einarmigen Hebel, der die Auslenkung der Metallmembran 3 im Verhältnis der Hebelarme b: a übersetzt, die durch die Abstände des Abtastvorsprungs 25 bzw. des Ansatzes 26 vom Gelenk 24 bestimmt sind. Πργ Winkelhebel 27 ist ein zweiarmiger Hebel, der eine weitere Hebelübersetzung im Verhältnis der wirksamen Hebelarme d: c ergibt. Eine dritte Hebelübersetzung erfolgt im Zahnsegment 31 im Verhältnis des Radius der Verzahnung des Zahnsegments zu dem Abstand e des Angriffspunktes des Stiftes 30 von der Drehachse des Zahnsegments. Schließlich besteht zwischen dem Zahnsegment 31 und dem Ritzel 34 eine Zahnradübersetzung im Verhältnis der Radien des Zahnsegments und des Ritzels.

Fig. 7 zeigt die Einzelheiten der Lagerung des Winkelhebels 27 am Chassis 6. An der Oberseite der Trennwand 7 sind im Abstand voneinander zwei Lagerblöcke 35, 36 angeformt, in denen koaxiale Bohrungen 37, 38 angebracht sind. In die Bohrung 38 des Lagerblocks 36 ist ein Spitzenlager 39 eingesetzt, das durch einen am Ende angeformten Bund 40 größeren Durchmessers an der Stirnfläche des Lagerblocks 36 abgestützt ist. In die Bohrung 37 des Lagerblocks 35 ist ein Spitzenlager 41 eingesetzt, das mit einem Gewindekopf 42 versehen ist, der in einen Gewindeabschnitt 43 der Bohrung 37 eingeschraubt ist. Nach dem Einsetzen der an den Enden der Spindel 28 angebrachten Lagerspitzen in die beiden Spitzenlager kann das Lagerspiel durch Verschrauben des Gewindekopfes 42 genau einjustiert werden.

Zur Lagerung der Zeigerwelle 5 und der Welle 33 des Zahnsegments 31 ist oberhalb der Trennwand 7 eine dazu parallele Platine 45 aus Metall befestigt. Zu diesem Zweck sind an der Oberseite der Trennwand 7 zwei Distanzsäulen 46 und 47 angeformt (F i g. 8). die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über ihre ganz Höhe hohl sind. Die Dis"snzsäule 46 hat am oberen Ende einen Abschnitt 48 verringerten Querschnitts, so daß eine Schulter 49 gebildet ist. In entsprechender Weise hat die Distanzsäule 47 am oberen Ende einen Abschnitt 50 verringerten Querschnitts, so daß eine Schulter 51 gebildet ist. Die Platine 45 hat zwei Öffnungen, die genau an die Querschnitte der Abschnitte 48, 50 angepaßt sind; die Abschnitte 48,50 werden durch diese Öffnungen gesteckt, so daß die Platine 45 auf den Schultern 49,51 aufliegt. Die Befestigung der Platine auf den Distanzsäulen 46, 47 geschieht durch eine Preßverbindung mittels eines Pfropfens, der nach dem Aufstecken der Platine in das hohle Innere der Distanzsäule eingepreßt wird. An der Säule 47 ist in F i g. 8 die fertige Preßverbindung nach dem Einpressen des Pfropfens 52 gezeigt An der Säule 46 von F i g. 8 ist eine besonders vorteilhafte Maßnahme zur Herstellung dieser Preßverbindung dargestellt: Der Pfropfen 53 wird am Ende der Distanzsäule 46 so mitangeformt, daß er mit der Distanzsäule durch eine leicht abscherbare Kunststoffbrücke 54 verbunden ist. Nach dem Aufstekken der Platine wird auf die Oberseite des Pfropfens 53 ein nach unten gerichteter Druck ausgeübt, durch den die Kunststoffbrücke abgeschert wird und dann der Pfropfen 53 in das hohle Innere der Distanzsäule 46 eingepreßt wird.

Die Platine 45 ist mit einer Lagerbohrung 55 versehen, durch die das nach oben ragende Ende der Zeigerwelle 5 hindurchgeführt ist. Das untere Ende der Zeigerwelle 5 ist in einem Sackloch 56 gelagert, das an der Oberseite eines Lagerblocks 57 gebildet ist, der in einem Stück mit dem Chassis 6 an der Oberseite der Trennwand 7 angeformt ist. Die Achse der Zeigcrwelle 5 liegt exzentrisch zu der Mitte der Trennwand 7 und der Vakuummetallkapsel 1; dies ergibt einen besonders kompakten Aufbau, wenn der Winkelausschlag des Zeigers 4 auf weniger als 180° beschränkt ist.

Das obere Ende der Welle 33 des Zahnsegments 31 ist in einer weiteren Lagerbohrung 58 in der Platine 45 gelagert, während das untere Ende der Welle 33 in einem an der Oberseite des Lagerblocks 36 gebildeten Sackloch 59 gelagert ist.

Damit selbst kleine Druckschwankungen eine Anzeige hervorrufen, muß eine spielfreie Übertragung der Bewegungen der Metallmembran 3 auf die Zeigerwelle 5 gewährleistet sein. An der Schwinge geschieht dies durch die bereits zuvor erwähnte elastische Vorspannung, mit der der Abtastvorsprung gegen die Metallmembran gedrückt wird. Ein Spiel in den übrigen Bestandteilen des Übertragungswerks wird durch eine Rückstellfeder aufgenommen, die auf die Zeigerwelle 5 ein Drehmoment ausübt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Rückstellfeder durch eine Spiralfeder 60 gebildet, weh." : die Zeigerwelle unterhalb des Ritzels 34 umgibt und mit ihrem inneren Ende an der Zeigerwelle verankert ist. Das äußere Ende der Spiralfeder 60 ist an einem Verankerungsblock 61 verankert, der an der Oberseite des Lagerblocks 35 angeformt ist und einen sich nach oben erweiternden Schlitz 62 aufweist, in den das Ende der Spiralfeder eingelegt wird (F i g. 7 und 9).

Der Schlitz für die Verankerung des Endes der Spiralfeder kann auch in einer der Distanzsäulen 46, 47 angebracht sein; dies ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß der Schlitz nach dem Anbringen der Platine 45 verschlossen ist und dadurch ein Austreten des Endes der Feder aus dem Schlitz verhindert wird.

Es sind natürlich Abänderungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels möglich. So kann die Befes'^:gung der Trägerplatte 14 auf gleiche Weise wie die Befestigung der Platine 45 mittels Distanzsäulen erfolgen. Die Anbringung der Umfangswand 8 ergibt den Vorteil, daß sie die Trennwand 7 versteift, wodurch die Elastizität der Trennwand und der daran angeformten Lager- und Distanzteile beseitigt wird. Ferner kann am Rand der Trennwand 7 eine Umfangswand angeformt werden, die ringsum geschlossen ist und nach oben und unten ragt, so daß sie zusammen mit einem Boden ein das ganze Meßwerk umschließendes Gehäuse bildet An einer solchen Umfangswand können dann auch eine Skala für den Zeiger 4 und ein Deckglas befestigt werden.

An Stelle der Vakuummetallkapsel 1 kann natürlich auch jeder beliebige andere Meßwertgeber verwendet werden, der in der Lage ist eine mechanische Auslenkung in Abhängigkeit von der Meßgröße auf den

Abtastvorsprung 24 der Schwinge 23 auszuüben; Beispielsweise kann der Meßwertgeber ein Bimetallstreifen sein, so daß das Zeigernießwerk dann ein Temperaturmesser ist, oder auch das Haar bzw. der feuchtigkeitsempimdliche Faden eines Hygrometers.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zeigermeßwerk mit einem Chassis, das eine ebene Trennwand hat, einem auf der einen Seite der Trennwand angeordneten Meßwertgeber, der Anderungen der Meßgröße in mechanische Auslenkungen eines der Trennwand zugewandten Hubglieds umwandelt, einer auf der anderen Seite der Trennwand senkrecht zu dieser drehbar gelagerten Zeigerwelle und mit einem Meßwertumformer, der die Auslenkung des Hubglieds in eine Drehung der Zeigerwelle umsetzt und eine Schwinge aufweist, die

in einem Ausschnitt der Trennwand um eine zur Trennwand parallele Achse schwenkbar gelagert ist und mit dem Hubglied derart in Verbindung steht, daß die mechanische Auslenkung auf die Schwinge übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (23) in einem Stück mit dem Chassis (6) aus Kunststoff geformt ist und daß die Schwenkachse der Schwinge (23) durch eine angeformte Stelle (24) verringerten Querschnitts gebildet ist

2. Zeigermeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (35, 36) eines die Schwenkbewegung der Schwinge (23) übertragenden Winkelhebels (27) an dem Chassis (6) aus Kunststoff angeformt sind.

3. Zeigermeßwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Schwinge (23) ein abgerundeter Vorsprung (26) angeformt ist, an dem der eine Arm (29) des Winkelhebels (27) anliegt.

4. ZeigenreBwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Zwischenstelle der Schwinge (23) ein in Richtung zum Meßwertgeber (G) ragender abgerundeter Abtastvorsprung (25) angefori.it ist, der an dem Hubglied (3) anliegt.

5. Zeigermeßwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (23) unter einer elastischen Vorspannung steht, die den Abtastvorsprung (25) in Anlage am Hubglied (3) hält.

6. Zeigermeßweik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Chassis (6) ein Sacklager (56, 57) für die Zeigerwelle (5) angeformt ist. «