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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Anzeigevorrichtung ist aus der
US 4,504,830 A bekannt. Es sind schon Anzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt, die eine Vielzahl von einzelnen Anzeigeelementen aufweisen. Die Anzeigeelemente dienen insbesondere zur Anzeige von Fahrzeuggrößen, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl oder des Tankfüllstands. Ferner können auch Warninformationen dargestellt werden. Die so dem Fahrer des Fahrzeugs vermittelten Informationen sind für die Steuerung des Fahrzeugs wichtig, da sie den Fahrer über die aktuellen Fahrzeugzustände und über gefährliche Situationen im Besonderen informieren. Um dem Fahrer hierzu immer eine optimale Ablesbarkeit zu gewährleisten, muß die Helligkeit einer Anzeigenbeleuchtung variiert werden. Um eine Blendung des Fahrers zu vermeiden, ist bei Nacht eine Abdunklung der Anzeige erforderlich. Umgekehrt kann starkes Sonnenlicht zu einer Blendung des Fahrers führen, so dass eine Ablesbarkeit nur bei einer Aufhellung der dargestellten Anzeige gewährleistet bleibt. Neben manuellen Steuerungen sind automatische Helligkeitssteuerungen bekannt, bei denen die Umgebungshelligkeit z. B. mittels eines Phototransistors bestimmt wird. Gegebenenfalls ist es erforderlich, das lichtempfindliche Bauteil in der Anzeigevorrichtung vorzusehen und über einen Lichtleiter oder ein Fenster Licht zu dem lichtempfindlichen Bauteil zu führen. Lichtleiter werden z. B. in Abdeckungen der Anzeigevorrichtugn eingepreßt. Durch unterschiedliche thermische Ausdehnung verschiedener Materialien oder durch leichte Montageungenauigkeiten kann es hierbei zu einem Versatz kommen, so dass die Helligkeitssteuerung nicht mehr genau funktioniert. Zudem besteht bei der Montage aufgrund der erforderlichen genauen Positionierung ein hoher Aufwand bezüglich der erforderlichen Genauigkeit. Auch für Leuchtdioden, die z. B. der Anzeige von Warnelementen dienen, müssen zum Teil in aufwendiger Weise im Gehäuserand angeordnet werden.
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Aus der
US 4,504,830 A ist eine Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art zur Erleichterung der Überwachung von Computerbauteilen bekannt. In Abhängigkeit von dem Zustand eines Computerbauteils wird eine LED angesteuert. Das Licht der LED wird über zylinderförmige Lichtleiter aus dem Gehäuse herausgeführt. An der Durchführung des Lichtleiters aus dem Gehäuse heraus ist ein Halteelement vorgesehen.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass der Lichtleiter mittels einem an dem Lichtleiter angeordneten Positionierungsring gegenüber der Anzeigevorrichtung ausgerichtet wird. Mittels des Positionierungsrings kann sich der Lichtleiter in geeigneter Weise in der Anzeigevorrichtung ausrichten, dass auch bei thermischen Verschiebungen eine genaue Ausrichtung des Lichtleiters gewährleistet bleibt. Auf einen Einpreßvorgang kann verzichtet werden, da der Lichtleiter gegenüber der Anzeigevorrichtung mittels der an dem Lichtleiter angeordneten Positionierungsringe gelagert ist. Ferner wird durch die Lagerung in den Positionierungsringen ein Quietschen durch eine Reibung zwischen Kunststoffteilen vermieden. Dabei ist ein Abstand zwischen der Oberfläche der Anzeigevorrichtung 1 und dem elektrischen Bauteil, zu dem eine Lichtleitung erstellt wird, von 10 cm und mehr ohne weiteres möglich. Durch die Positionierungsringe erfolgt dabei eine automatische Zentrierung des Lichtleiters.
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Erfindungsgemäß ist der Lichtleiter stabförmig ausgeführt, da hierdurch aus einem engen Bereich eine gezielte Lichtführung von dem Äußeren eines Gehäuses der Anzeigevorrichtung in das Innere möglich ist.
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Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, ein Ende des Lichtleiters aus dem Gehäuse der Anzeigevorrichtung herauszuführen, da hierdurch ohne weitere Filterung und Abschattung Umgebungslicht in den Lichtleiter eingekoppelt werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Anzeigeinstrument vertieft liegende Tubenanzeigen aufweist, bei denen eine Oberfläche der Anzeigevorrichtung vertieft angeordnet ist. Eine Messung an der Oberfläche an dem Tubenboden gibt nicht unbedingt die von einem Fahrer empfundene Helligkeit wieder. Zudem werden bei Anzeigevorrichtungen zumeist gefärbte oder getönte Abdeckungen verwendet, wobei eine Messung hinter einer solchen Abdeckung eine anschließende Umrechnung erforderlich macht, auf die bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung verzichtet werden kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anzeigevorrichtung möglich. So ist es vorteilhaft, den Positionierungsring elastisch auszuführen, da insbesondere hierdurch eine Anpassung während der Fertigung und bei einem Betrieb der Anzeigevorrichtung gewährleistet ist.
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Besonders vorteilhaft ist, ein erstes Ende des Lichtleiters halbkugelförmig auszuführen, und möglichst eine großen Raumwinkelbereich für einfallendes Licht erfassen zu können.
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Weiterhin ist vorteilhaft, an einem zweiten Ende des Lichtleiters ein lichtempfindliches Bauteil anzuordnen, mit dem eine Umgebungshelligkeit gemessen werden kann.
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Ferner ist es vorteilhaft, an einem zweiten Ende des Lichtleiters eine Lichtquelle anzuordnen, so dass z. B. Warninformationen in geeigneter Weise an einer Oberfläche der Anzeigevorrichtung angezeigt werden können, während die Lichtquelle an einer geeigneten Stelle im Innern der Anzeigevorrichtung angeordnet ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, den Positionierungsring torusförmig auszuführen, so dass im Außenrand des Torus eine rundumlaufende Kerbe eingebracht ist. Diese Kerbe dient dazu, dass eine Halterung, die aus dem Gehäuse der Anzeigevorrichtung beziehungsweise aus einem innenliegenden Strukturteil der Anzeigevorrichtung gebildet ist, in den Positionierungsring einrasten kann und diesen dadurch innerhalb der Anzeigevorrichtung fixiert. Da der Positionierungsring auch gegenüber dem Lichtleiter fixiert ist, ist damit eine bequeme Halterung und der Verzicht auf eine Preßverbindung oder eine Klebeverbindung gewährleistet.
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Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass der Positionierungsring an einem Knick des Lichtleiters und/oder an einer Halterung, die an einen Lichtleiter angeformt ist, angebracht ist. Hierdurch kann der Positionierungsring leicht auf dem Lichtleiter montiert werden.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung,
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2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung in einem Ausschnitt mit einer Umgebung des Lichtleiters,
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3a einen Positionierungsring in einem Querschnitt,
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3b eine Halterung für einen Positionierungsring in einer Aufsicht,
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4 eine elektrische Schaltskizze für die Verwendung für eine Helligkeitssteuerung einer Anzeigenbeleuchtung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In der 1 ist eine Anzeigevorrichtung 1 dargestellt, die an einer Instrumententafel 2 in einem Kraftfahrzeug vor einem Fahrer angeordnet ist. Hinter der Anzeigevorrichtung 1 befindet sich oberhalb der Instrumententafel 2 die Windschutzscheibe 3. In der Anzeigevorrichtung 1 ist eine erste Skalenanzeige 4 und eine zweite Skalenanzeige 5 angeordnet. Zwischen den Skalenanzeigen 4, 5 ist eine Flüssigkristallanzeige 6 angeordnet, bei der in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel eine Warnanzeige 7 dargestellt ist. Die Skalenanzeigen 4, 5 weisen Zeiger 8, 8' auf, die eine Fahrzeuggröße gegenüber einer Skala 9, 9' anzeigen. Unterhalb der Skalenanzeigen 4, 5 sind Bedienelemente 11, 12 mit einzelnen Drucktasten 13 angeordnet, die zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen und/oder zur Auswahl von in der Flüssigkristallanzeige 6 dargestellten Informationen dienen. In weiteren Ausführungsformen können die Skalenanzeigen 4, 5 auch als vertieft in die Anzeigevorrichtung 1 eingebrachte Tubenanzeigen ausgeführt sein, so dass eine Ebene der Skalen 9, 9' gegenüber der Ebene der Flüssigkristallanzeige 6 mit einem größeren Abstand zu einem Betrachter in der Anzeigevorrichtung 1 vorgesehen ist. Ferner können die Anzeigen 4, 5, 6 auch durch eine Abdeckscheibe verdeckt sein, die entweder jede einzelne Anzeige oder alle Anzeigen gemeinsam überdeckt. In einer weiteren Ausführungsform ist die Anzeigeabdeckung eingefärbt, so dass nur bei einer Beleuchtung der Anzeigen 4, 5, 6 Meßwerte für einen Betrachter sichtbar sind. In der 1 nicht dargestellt ist eine Anzeigenbeleuchtung, die sowohl als eine Hinterleuchtung hinter den Anzeigen 4, 5, 6 sowie den Bedienelementen 11, 12 ausgeführt sein kann. Ferner können die Anzeigen 4, 5, auch durch seitliches Licht oder durch Auflicht beleuchtet werden, wobei Auflichtlichtquellen, wie z. B. Glühlampen, in geeigneter Weise ohne einen Betrachter zu blenden, an der Anzeigevorrichtung 1 vor den Skalen 9, 9' angeordnet sind. In einer Öffnung der Anzeigevorrichtung 1 ist auf der vorderen Gehäuseseite ein erstes Ende 10 eines Lichtleiters angeordnet, das aus der Oberfläche, auf der die Bedienelemente 11, 12 sowie die Anzeigen 4, 5, 6 angeordnet sind, herausragt. Der Lichtleiter 10 dient in einem ersten Ausführungsbeispiel als eine Lichtquelle, z. B. zum Anzeigen einer Warnfunktion. Er leitet dabei das Licht einer in der Anzeigevorrichtung 1 angeordneten Lichtquelle zur Oberfläche der Anzeigevorrichtung 1, an der es ein Betrachter an dem ersten Ende 10 des Lichtleiters wahrnehmen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform können hierbei mehrere Lichtleiterenden nebeneinander vorgesehen sein. Eine derartige Anzeige kann z. B. dazu dienen, die Aktivierung einer Fahrzeugalarmanlage und/oder einer Wegfahrsperre auch für eine Betrachter außerhalb des Fahrzeugs sichtbar anzuzeigen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein erstes Lichtleiterende 10 vorgesehen, das der Sammlung von Umgebungslicht dient, das in das Innere der Anzeigevorrichtung 1 geleitet wird. Die erfindungsgemäße Konstruktion der Lichtleiterlagerung wird im Weiteren anhand dieses Ausführungsbeispieles im Detail erläutert.
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In der 2 ist in einer Seitenansicht ein Lichtleiter 20 dargestellt, der mit seinem ersten Ende 10 eine Blende 21, die Teil eines Gehäuses der Anzeigevorrichtung 1 ist, durchstößt. Der Lichtleiter 20 weist einen runden Querschnitt auf, der an dem ersten Ende 10 halbkugelförmig abschließt. Der Lichtleiter 20 führt von dem ersten Ende 10 zu einem zweiten Ende 22, an dem der Lichtleiter mit einem glatten Schnitt endet. Gegenüber dem zweiten Ende 22 ist auf einer Leiterplatte 23 ein lichtempfindliches Bauteil 24 angeordnet. Das lichtempfindliche Bauteil 24 ist vorzugsweise als eine Photodiode oder als ein Phototransistor ausgeführt. Das Auftreffen von Licht auf das lichtempfindliche Bauteil 24 führt zu einer Spannungs- oder Widerstandsänderung des lichtempfindlichen Bauteils. Eine Prinzipskizze hierzu ist in der 4 dargestellt. Das lichtempfindliche Element ist über Datenleitungen mit einer Kontrolleinheit 25 verbunden. Die Kontrolleinheit 25 regelt die Betriebsspannung von Lichtquellen 26, 26', die die Anzeigen 4, 5, 6 beleuchten oder hinterleuchten. Die Helligkeit der Lichtquellen 26, 26' wird dabei anhand einer in der Kontrolleinheit 25 abgelegten Zuordnung zwischen einer über das lichtempfindliche Bauteil gemessene Helligkeit und einer Betriebsspannung der Lichtquellen 26, 26' geregelt. Die Kontrolleinheit ist vorzugsweise ebenfalls auf der Leiterplatte 23 angeordnet, so dass eine Verbindung mit auf der Leiterplatte 23 angeordnete Leiterbahnen erfolgen kann. Der Montage- und Verbindungsaufwand wird hierdurch minimiert.
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Anstelle des lichtempfindlichen Bauelements 24 kann auch eine Lichtquelle, z. B. eine Leuchtdiode, auf der Leiterplatte 23 montiert sein, die über auf der Leiterplatte 23 angeordnete Leiterbahnen von einer Ansteuereinheit elektrisch kontaktiert wird. Das Licht von der Lichtquelle wird über das zweite Ende 22 des Lichtleiters eingekoppelt und in Totalreflexion zu dem ersten Ende 10 weitergeleitet, von wo aus es in den Fahrzeuginnenraum abgestrahlt wird, so dass es von einem Benutzer wahrgenommen werden kann.
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Das von dem ersten Ende 10 des Lichtleiters 20 eingefangene Licht wird in Totalreflexion an der Oberfläche des Lichtleiters 20 durch diesen zu dem lichtempfindlichen Bauelement 24 geleitet. Der Lichtleiter 20 weist einen ersten Knick 27 und einen zweiten Knick 28 auf, wobei durch die Knicke 27, 28 ein Versatz zwischen der Position des lichtempfindlichen Bauelements 24 und dem ersten Ende 10 des Lichtleiters im Bezug auf die Oberfläche 21 des Anzeigeinstruments 1 möglich ist. Hierdurch kann das erste Ende 10 des Lichtleiters 20 vorteilhaft an einem Rand des Anzeigeinstruments 1 positioniert werden, so dass die Anzeigen nicht gestört werden. Im Bereich der Knicke 27, 28 ist jeweils eine erste Halterung 29 und eine zweite Halterung 31 an den Lichtleiter 20 angeformt. Die Anformung erfolgt vorzugsweise bereits bei der Herstellung des Lichtleiters 20, der vorzugsweise in einem Spritzgußverfahren aus einem transparenten Kunststoffmaterial gefertigt wird. Vor der Montage des Lichtleiters 20 in das Anzeigeinstrument 1 wird von dem ersten Ende 10 ein erster Positionierungsring 30 und ein zweiter Positionierungsring 32 auf den Lichtleiter 20 aufgesteckt. Der Positionierungsring weist eine zentrale Öffnung auf, die dem Durchmesser des mit kreisförmigen Querschnitt ausgeführten Lichtleiters 20 entspricht. Die Positionierungsringe 30, 32 werden jeweils bis zu dem Knick 27, 28 bzw. bis zu den Halterungen 29, 31 auf den Lichtleiter 20 geschoben. Der erste Positionierungsring 30 wird bei der Montage des Lichtleiters in das Anzeigeinstrument in ein erstes Trägerteil 35 und der zweite Positionierungsring 32 in ein zweites Trägerteil 36 des Anzeigeinstruments 1 eingesetzt. Die Trägerteile sind mit strukturellen, inneren Gehäuseteilen des Anzeigeinstruments 1 fest verbunden, wobei die Trägerteile z. B. der Ausbildung einer Gesamtstruktur zum Halten der Anzeigen 4, 5, 6 und/oder der Bedienelemente 11, 12 dienen.
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In der 3a ist der erste Positionierungsring 30 im Detail dargestellt, wobei die Positionierungsringe jeweils baugleich gefertigt sind. Durch die Öffnung 41 wird der Lichtleiter 20 durch den Positionierungsring 30 geführt. Der Positionierungsring 30 ist vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoffmaterial oder aus Gummi gefertigt. Er ist torusförmig oder scheibenförmig ausgeführt, wobei in eine der Öffnung 41 gegenüberliegende Außenkante des Positionierungsring eine Kerbe 42 eingebracht ist, die um den Positionierungsring 30 verläuft. In die Kerbe 42 ist eine Kante 43 des ersten Trägerteils 35 einbringbar, wodurch der Positionierungsring in dem ersten Trägerteil gehalten wird. Dadurch, dass der Positionierungsring 30 elastisch ist, sind geringe Verschiebungen des Lichtleiters 20 gegenüber den Trägerteilen 35, 36 ausgleichbar. Dennoch wird der Lichtleiter 20 sicher in der Anzeigevorrichtung 1 gehalten. Durch die elastische Eigenschaft des Positionierungsrings kann die Öffnung 41 auch geringfügig kleiner ausgeführt sein, als der Durchmesser des Lichtleiters, so dass der Positionierungsring bei einem Aufstecken auf den Lichtleiter 20 gedehnt wird. Hierdurch wird zusätzlich eine Fixierung des Positionierungsrings gegenüber dem Lichtleiter 20 gewährleistet. In einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, eine inverse Struktur zu verwenden, d. h. eine vorstehende Rille an den positionierungsrig anzuformen und als Gegenstück eine Kerbe an dem Trageteil vorzusehen.
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In der 3b ist eine Aufsicht auf die aus dem ersten Trägerteil 35 ausgeformte Halterung für den in der 3b nicht gezeichneten Positionierungsring dargestellt. Die Kante 43 läuft vorzugsweise zumindest halbrund bzw. bis zu einem Winkel von 270° um den gestrichelt eingezeichneten Lichtleiter 20 herum. Die Kerbe 43 ist von einem Haltebereich 44 umgeben, dessen Dicke gegenüber der Dicke der Kerbe 43 verstärkt ist. Der Haltebereich 44 kann an einer beliebigen Stelle an übrige Strukturteile 37 angeformt sein. Um möglichst wenig Bauteile verwenden zu müssen, ist dabei das erste Strukturteil 35 mit den übrigen Bereichen 37 vorzugsweise in einem Spritzgußverfahren in einem Arbeitsschritt mit ausgeformt. Bei der Montage des Lichtleiters 20 wird der mit den Positionierungsringen 30, 32 versehene Lichtleiter in die aus den umlaufenden Kanten 43 gebildeten Halterungen eingesetzt.
