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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung nach der
Gattung des Hauptanspruchs. Aus der US 5,636,589 ist eine
Anzeigevorrichtung mit einem Zeiger bekannt, an dem eine
Lichtquelle angeordnet ist. Zur Versorgung der Lichtquelle
mit einer elektrischen Spannung ist eine flexible,
elektrische Leitung an der Zeigerachse befestigt, mittels
der der Zeiger drehbar ist. Die flexible, elektrische
Leitung ist mehrfach um die Zeigerachse geführt und rollt
sich bei einer Drehung der Zeigerachse zumindest teilweise
auf die Zeigerachse auf. Ferner sind Beleuchtungskonzepte
bekannt, bei denen von auf einer Leiterplatte angeordneten
Lichtquellen Licht z. B. in einen Zeiger einkoppelbar ist.
Die Lichtquellen sind hierzu nahe an der Zeigerachse
befestigt. Bei einer Anordnung einer flexiblen, elektrischen
Leitung um die Zeigerachse herum, kann jedoch in diesem
Bereich kein Licht geführt werden, da die flexible Leitung
sich zwischen dem Zeiger und der Lichtquelle befindet.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die
elektrische Leitung an einem Seitenrand einer transparenten
Kabeltrommel geführt wird. Hierdurch ist eine Beleuchtung
durch die Kabeltrommel hindurch möglich, so dass
Anzeigebereiche oder Bauteile einer
Hinterleuchtungsvorrichtung in der Nähe der Zeigerachse
unabhängig von einer Stellung des Zeigers beleuchtet werden
können. Auf zusätzliche Umlenkvorrichtungen zur
Lichteinkopplung kann verzichtet werden. Der Zeiger erlaubt
insbesondere eine im Rahmen der Auflösungsgenauigkeit der
Ansteuerung liegende analoge Anzeige eines Wertes.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Hauptanspruch angegebenen Anzeigevorrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft ist, die Kabeltrommel aus einem
transparenten Kunststoffmaterial auszuführen, das einerseits
eine sichere Führung der elektrischen Leitung ermöglicht und
andererseits preisgünstig und mit geringem Gewicht zu
fertigen ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, die Kabeltrommel zweiteilig
auszuführen, wobei ein innerer Bereich der Kabeltrommel
transparent und ein äußerer Bereich vorzugsweise aus einem
weißen Kunststoffmaterial ausgeführt ist. Beide Teile sind
z. B. durch Montage, durch Verkleben oder mit
Zweikomponentenspritzguss miteinander verbindbar. Durch
Zurückreflektieren von seitlichem Licht können damit
Lichtverluste vermieden werden.
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Weiterhin ist vorteilhaft, Licht einer Lichtquelle durch die
Kabeltrommel hindurch in einen Lichtleiter zur Beleuchtung
eines Zifferblatts und/oder eines weiteren Zeigers
einzukoppeln, da insbesondere durch die zentrale Position
der Zeigerachse eine homogene Ausleuchtung des gesamten
Zifferblatts ermöglicht wird. Ferner wird die Beleuchtung
eines drehbaren Zeigers vereinfacht, da dieser sich stets in
der Nähe der Zeigerachse und damit in der Nähe der zentral
angeordneten Lichtquellen befindet. Hierdurch wird für den
weiteren Zeiger das Mitführen einer eigenen Lichtquelle
entbehrlich.
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Weiterhin ist vorteilhaft, Linsen und/oder Prismenstrukturen
an der Kabeltrommel anzuordnen, um das Licht effektiv in
Richtung eines Zifferblatts und/oder eines weiteren Zeigers
zu lenken.
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Weiterhin ist vorteilhaft, mit dem Zeiger eine Setzgröße an
einer Skala anzuzeigen, da insbesondere durch einen
beleuchteten Zeiger eine gut erkennbare Hervorhebung der
Setzgröße gewährleistet ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, den Zeiger aus einem
transparenten Material zu fertigen, so dass eine
Hinterleuchtung eines übrigen Zifferblattes nicht durch den
Zeiger gestört wird, sofern der Zeiger zwischen einer
Zifferblatthinterleuchtung und dem Zifferblatt selbst
geführt wird.
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Weiterhin ist vorteilhaft, an der Kabeltrommel ein
Gegengewicht zu dem Zeiger anzuordnen, so dass durch
Vermeidung einer Unwucht der Gleichlauf des Zeigers
verbessert wird.
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Weiterhin ist vorteilhaft, den Zeiger durch einen Aufdruck
auf ein Zifferblatt oder auf eine Abdeckung in einem
unbeleuchteten Zustand zu verdecken, so dass eine unnötige
Irritation eines Benutzers, sofern die durch den Zeiger
angegebene Größe nicht dargestellt werden soll, vermieden
wird.
Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, Fig. 2 eine Anordnung
einer Kabeltrommel mit einem Zeiger gemäß der Fig. 1 auf
einer Leiterplatte, Fig. 3 eine Aufsicht auf eine
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung aus Sicht eines
Benutzers.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann für beliebige
Fahrzeuge, so z. B. für Flugzeuge, Schienenfahrzeuge oder
Schiffe verwendet werden. Im Folgenden wird die Verwendung
einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung am Beispiel einer
Geschwindigkeitsanzeige in einem Kraftfahrzeug erläutert.
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In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung
1 in einem Schnitt in einer seitlichen Ansicht dargestellt.
An einer Leiterplatte 2 ist an einer ersten, einem
Betrachter der Anzeigevorrichtung 1 abgewandten Seite 3 ein
Schrittmotor 4 angeordnet. Der Schrittmotor 4 ist mit
Schrauben 5 an der Leiterplatte 2 befestigt. Ferner ist eine
Befestigung z. B. auch mit Zapfen, Rasthaken oder über eine
Lötverbindung möglich, die auch der Erstellung eines
elektrischen Kontakts dient. Der Schrittmotor 4 weist einen
ersten Antrieb 6 und einen zweiten Antrieb 7 auf. Der erste
Antrieb 6 wirkt auf eine erste Zeigerachse 8, die mit einem
ersten Zeiger 9 verbunden ist. Der erste Zeiger 9 ist durch
eine Öffnung eines Zifferblatts 10 geführt und ist durch
eine Drehung der ersten Zeigerachse 8 aus Sicht eines
Betrachters vor dem Zifferblatt 10 beweglich, wobei der
erste Zeiger 9 auf die erste Zeigerachse 8 aufgesteckt ist.
Auf den ersten Zeiger 9 ist eine Farbabdeckung 11
aufgetragen, vorzugsweise in einer Warnfarbe. Durch eine
undurchsichtige Abdeckkappe 12 ist ein Blick auf die erste
Zeigerachse 8 verdeckt. Der zweite Antrieb 7 wirkt über ein
Getriebe 13, 13' auf eine zweite Zeigerachse 14. Die zweite
Zeigerachse 14 ist mit einer Kabeltrommel 15 verbunden. Auf
die Kabeltrommel 15 ist eine elektrische Leitung 16
aufgewickelt. Hierzu ist an einer Seitenwand 18 der
Kabeltrommel 15 eine Vertiefung 17 angeordnet, die seitlich
um die gesamte Kabeltrommel herumführt. Die elektrische
Leitung 16 führt von einem Steckerkontakt 19, der auf der
Leiterplatte 2 befestigt ist, zu einer Lichtquelle 20. Der
Steckerkontakt 19 ist über elektrische Anschlüsse 21 mit auf
der Leiterplatte 2 angeordneten Leiterbahnen verbunden, die
in der Fig. 1 nicht eingezeichnet sind. Die elektrische
Leitung 16 ist entlang eines Zeigerarms 22, der an die
Kabeltrommel 15 angeformt ist, mit der Lichtquelle 20
verbunden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die
Kabeltrommel und der Zeigerarm 22 auch aus verschiedenen,
zusammengesetzten Bauteilen bestehen. Von dem Steckerkontakt
19 ist über die elektrische Leitung 16 eine
Versorgungsspannung um die Kabeltrommel 15 herum und entlang
des Zeigerarms 22 zu der Lichtquelle 20 geführt. Die
Lichtquelle 20 ist vorzugsweise als eine Leuchtdiode
ausgeführt. In der Nähe der zweiten Zeigerachse 14 sind
Lichtquellen 23 an der Leiterplatte 2 angeordnet. Die
Lichtquellen 23 werden von der Kabeltrommel 15 überdeckt. An
der Kabeltrommel 15 ist zum Ausgleich der durch den
Zeigerarm 22 bezüglich einer Drehung um die erste
Zeigerachse 8 verursachten Unwucht ein Gegengewicht 38angeordnet. Das Gegengewicht ist z. B. durch Vernieten, durch
Verkleben oder durch Verrasten mit der Kabeltrommel 15
verbunden.
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Die Kabeltrommel 15 sowie der Zeigerarm 22 sind vorzugsweise
aus einem transparenten Material, so z. B. einem
transparenten Kunststoff, z. B. Polycarbonat (PC) oder
Polymethylmetacrylat (PMMA) ausgeführt. Vor allem ist jedoch
die Kabeltrommel 15 in einem einem Benutzer zugewandten
Bereich vor den Lichtquellen 23 transparent ausgeführt. Die
Kabeltrommel 15 ist ferner in Linsenbereichen 24 beidseitig
konvex ausgebildet, ggf. auch plan-konvex, so dass das von
den Lichtquellen 23 ausgestrahlte Licht durch die konvexen
Bereiche 24 gebündelt wird. Auf der der Leiterplatte 2
abgewandten Seite der Kabeltrommel 15 ist ein Lichtleiter 25
angeordnet, der sich bis unter das Zifferblatt 10 erstreckt
und weite Bereiche des Zifferblatts 10 auf der einem
Benutzer und dem ersten Zeiger 9 abgewandten Seite
überdeckt. Während außerhalb einer Umgebung der Zeigerachsen
8, 14 sich der Lichtleiter 25 flächig entlang des
Zifferblattes 10 erstreckt, ist der Lichtleiter 25 in einem
Bereich der Kabeltrommel 15 um ca. 90 Grad umgebogen und
weist zu den konvexen Bereichen 24 der Kabeltrommel 15 in
einem Einkoppelbereich 26. Der Lichtleiter 25 wird von dem
Einkoppelbereich 26 trichterförmig zu einem flächigen
Scheibenbereich 27 umgebogen, der sich hinter dem
Zifferblatt 10 erstreckt. Von dem Einkoppelbereich 26 wird
von den Lichtquellen 23 durch die konvexen Bereiche 24
hindurch in den Lichtleiter 25 eingekoppelte Licht unter
Totalreflexion in den Scheibenbereich 27 des Lichtleiters 25
geleitet. In den Scheibenbereich 27 wird das Licht
insbesondere durch auf einer dem Zifferblatt 10 abgewandten
Seite angeordnete Prismenstrukturen 29 in Richtung des
Zifferblattes umgelenkt, insbesondere in Richtung einer auf
dem Zifferblatt 10 angeordneten Beschriftung. Auf der dem
Zifferblatt 10 abgewandten Seite des Lichtleiters 25 ist ein
Reflektor 30 angeordnet, der vorzugsweise aus einem weißen
Kunststoffmaterial gefertigt ist. Der Reflektor 30 weist
eine Öffnung 31 zur Aufnahme des Einkoppelbereichs 26 sowie
der ersten und zweiten Zeigerachse 8, 14 auf. Das von der
Lichtquelle 20 ausgestrahlte Licht wird durch eine Öffnung
32 in den Reflektor abgestrahlt und durchquert den
Scheibenbereich 27 des Lichtleiters 25 und das Zifferblatt
10. Von dort durchquert das Licht eine transparente
Abdeckung 33 der Anzeigevorrichtung, die auch den ersten
Zeiger 9 abdeckt. Weitere Anzeigeteile, z. B. eine digitale
Anzeige 34, können sich teilweise unterhalb des als zweiter
Zeiger ausgeführte Zeigerarm 22 erstrecken. Ferner wird
durch den konvexen Bereich 24 Licht in den ersten Zeiger 9
parallel zu der ersten Zeigerache 8 verlaufend eingekoppelt
und beleuchtet den ersten Zeiger 9.
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Der erste Zeiger 9 ist unabhängig von dem zweiten Zeigerarm
22 drehbar, indem der erste Antrieb 6 und der zweite Antrieb
7 unabhängig ansteuerbar sind. Die Ansteuerung der Antriebe
6, 7 erfolgt vorzugsweise über einen Mikroprozessor, der
z. B. auf der Leiterplatte 2 angeordnet ist und der in der
Fig. 1 nicht dargestellt ist. Der Mikroprozessor dient
vorzugsweise zur Ansteuerung einer Vielzahl von Anzeigen,
z. B. auch der weiteren, digitalen Anzeige 34, und ist an
einer zentralen Stelle eines Kombinationsinstrumentes
angeordnet, in dem vorzugsweise eine Vielzahl
erfindungsgemäßer oder auch weiterer Anzeigevorrichtungen
angeordnet sind. Abhängig von der Position des zweiten
Zeigerarmes 22 ist der Abstand der elektrischen Leitung 16
zu der Seitenwand 18, insbesondere zu dem Boden 18' der
Vertiefung 17 in der Kabeltrommel 15 variabel. Unabhängig
von einer Position des Zeigerarmes 22 und der Lichtquelle 20
kann das Licht von den vorzugsweise konzentrisch um die
Zeigerachsen 8, 14 angeordneten Lichtquellen 23 in den
Lichtleiter 25 und dem ersten Zeiger 9 eingekoppelt werden.
Eine möglicherweise in dem Einkoppelbereich 26 auftretende
Beleuchtungsinhomogenität wird dabei durch die Abdeckkappe
12 des ersten Zeigers 9 abgedeckt. Das Zifferblatt 10 kann
als ein lichtundurchlässiges Zifferblatt ausgeführt sein, in
das transparente Bereiche zur Darstellung von Skalenwerten
und/oder Skalenstrichen eingebracht sind. Ferner kann das
Zifferblatt 10 jedoch auch über die gesamte Fläche teilweise
transparent sein, so dass bei dem Einkoppeln von Licht in
den Lichtleiter 25 das Zifferblatt gleichmäßig homogen
beleuchtet wird.
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In der Fig. 2 ist die Führung der elektrischen Leitung 16
von dem Steckkontakt 19 zu der Lichtquelle 20 dargestellt.
Die elektrische Leitung, die vorzugsweise als eine
Zweidrahtleitung ausgeführt ist, wird zunächst frei von dem
Steckkontakt 19 zu der Kabeltrommel 15 geführt. Hier und im
Folgenden bezeichnen die gleichen Bezugszeichen auch die
gleichen Elemente. Das Licht wird von den Lichtquellen 23,
die in der Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet sind, durch die
konvexen Bereiche 24 durchgelassen, die ringförmig um die
erste Zeigerachse 8 angeordnet sind. Der Abstand der
elektrischen Leitung 16 zu der Seitenwand 18' in der
Vertiefung 17 der Kabeltrommel 15 ist variabel, bis auf
einen Fixationspunkt 39, an dem die elektrische Leitung 16
von dem Boden 18' bzw. der Seitenwand 18 zu dem Zeigerarm 22
und entlang des Zeigerarmes 22 geführt wird. Das
Gegengewicht 38 ist gegenüber dem Zeigerarm 22 an der
Kabeltrommel 15 befestigt.
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In der Fig. 3 ist eine Aufsicht durch die transparente
Abdeckung 33 auf eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung im
Betrieb dargestellt. Auf das Zifferblatt 10, das z. B. mit
einem schwarzen Rasterdruck versehen ist, sind transparente
Bereiche in Form von Skalenbeschriftungen 40 aufgebracht.
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Der erste Zeiger 9 ist gegenüber den Skalenbeschriftungen 40
positioniert. In einem gestrichelt eingezeichneten Bereich
weist der Reflektor 30 die Öffnung 32 auf. Vorzugsweise ist
zumindest in dem Bereich oberhalb der Öffnung 32 auf dem
Zifferblatt 10 ein Rasterdruck 37 angeordnet. Innerhalb der
Öffnung 32 ist die Lichtquelle 20 positioniert, die von dem
Zeigerarm 22 getragen wird. Im beleuchteten Zustand ist die
Lichtquelle 20 durch den Rasterdruck bzw. durch einen diffus
ausgeführten Zifferblattaufdruck auf dem Zifferblatt 10
erkennbar. Ist dagegen der Zeigerarm 22 aus einem Bereich
herausgeführt, in dem in den Reflektor 30 die Öffnung 32
eingebracht ist, so ist, auch bei einem weitgehend
transparent ausgeführten Zifferblatt 10, die Lichtquelle 20
durch den Reflektor 30 verdeckbar und damit für einen
Betrachter nicht mehr sichtbar. Dies kann auch durch ein
Abschalten der Lichtquelle 20 erreicht werden. Durch die
Lichtquelle 20 kann z. B. eine gesetzte Geschwindigkeit, so
z. B. eine lokale Höchstgeschwindigkeit oder eine durch eine
Geschwindigkeitsregelungsvorrichtung des Fahrzeugs
vorgebbare Fahrzeuggeschwindigkeit, an der Skala der
Anzeigevorrichtung 1 angezeigt werden. Durch einen Benutzer
ist durch die Positionierung des ersten Zeigers 9 gegenüber
der Lichtquelle 20 des als zweiten Zeigers ausgeführten
Zeigerarmes 22 z. B. sowohl das Ablesen einer aktuellen
Fahrzeuggeschwindigkeit durch den ersten Zeiger 9 als auch
der gesetzten Geschwindigkeit durch die Positionierung der
Lichtquelle 20 möglich. Hierzu ist die Lichtquelle 20
vorzugsweise mehrfarbig ausgeführt, so dass z. B. eine
Geschwindigkeitsüberschreitung in einer Warnfarbe, z. B. rot,
und eine festgelegte Geschwindigkeit in einem erlaubten
Bereich in einer anderen Farbe, z. B. grün, angezeigt wird.