DE102005011793A1

DE102005011793A1 - Anzeigeeinheit und Kombinationsinstrument mit einer Anzeigeeinheit

Info

Publication number: DE102005011793A1
Application number: DE102005011793A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kiesewetter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-03-12
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinheit mit einem Ziffernblatt (11) und einem Zeiger (12), der durch ein Zeigerantriebssystem (13, 14) über das Ziffernblatt (11) beweglich ist. Erfindungsgemäß ist eine das Ziffernblatt (11) randseitig umschließende und von diesem hochstehende Ringstruktur (15) vorgesehen, die zum Auskoppeln von Licht oberhalb der Ziffernblattebene zumindest teilweise als Lichtleiter ausgebildet ist, und eine Lichtquelle (20-26) zum Einspeisen von Licht in den Lichtleiter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinheit, insbesondere ein Rund- oder Skaleninstrument, mit einem Ziffernblatt und einem Zeiger, der durch ein Zeigerantriebssystem über das Zifferblatt beweglich ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kombinationsinstrument mit mindestens einer derartigen Anzeigeeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Anzeigeeinheiten, insbesondere Rundinstrumente, und Kombinationsinstrumente mit derartigen Anzeigeeinheiten kommen vor allem in Kraftfahrzeugen zum Einsatz und sind in unterschiedlichster Ausführungsform seit langer Zeit bekannt. Während solche Anzeigeeinheiten und Kombinationsinstrumente ursprünglich direkt ablesbar beispielsweise im Armaturenbrett eines Fahrzeugs angebracht wurden, werden sie heutzutage in Fahrzeugen auch im Verbund mit lichtoptischen Anzeigen verwendet und in die Anzeigeebene solcher Instrumente eingespiegelt, sind also vom Nutzer indirekt ablesbar. Diese Anzeigeeinheiten und Kombinationsinstrumente umfassen beleuchtete und selbstleuchtende Elemente, wie etwa Lichtleiter-umschließende Zeiger, um eine gute Ablesbarkeit bei Spiegeleinblendung in komplexe Anzeigen zu gewährleisten.

Ein entsprechendes Kombinationsinstrument der eingangs genannten Art mit selbstleuchtendem Zeiger ist beispielsweise aus der DE 195 38 547 A1 bekannt. Der Zeiger dieses Kombinationsinstruments enthält einen Lichtleiter, welchem Licht von einer Lichtquelle über die Zeigerwelle zugeführt wird, die zu diesem Zweck ebenfalls mit einem Lichtleiter versehen ist.

Ein Anzeigegerät der eingangs genannten Art mit zwei selbstleuchtenden Zeigern ist aus der EP 1 176 400 B1 bekannt. Das Lichtleitsystem dieses Kombinationsinstruments für den Zeiger umfasst in das Ziffernblatt eingebettete Lichtleiter in radialer Ausrichtung mit dem Zeigerantriebssystem sowie mit Anzeigepositionen des Ziffernblatts, so dass der in den Zeiger-Lichtleiter Licht eingespeist wird, wenn dieser mit den radial ausgerichteten Lichtleitern des Ziffernblatts fluchtet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigeeinheit der eingangs genannten Art sowie ein Kombinationsinstrument mit mindestens einer derartigen Anzeigeeinheit zu schaffen, welche vor allem bei Einsatz in einer komplexen Anzeigeeinrichtung im Armaturenbrett eines Fahrzeugs auch bei indirekter Betrachtung geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anzeigeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Kombinationsinstrument mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist demnach mit anderen Worten vorgesehen, das Ziffernblatt der Anzeigeeinheit durch eine selbstleuchtende Ringstruktur zu umschließen, die alternativ so ausgestattet sein kann, dass sie eine klare Randbegrenzung für das Ziffernblatt ergibt und/oder dieses beleuchtet. Ein derart beleuchtetes bzw. leuchtend umgrenztes Ziffernblatt gewährleistet, dass die Anzeigeeinheit auch bei Einspiegelung in eine komplexe Anzeigeeinrichtung gut ablesbar ist.

Das Aufleuchten des Ringstrukturrandes wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines Lichtleiters bewirkt, der Licht von einer Lichtquelle zum Ringstrukturrand überträgt, wo das Licht dann austritt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ringstruktur über dem Ziffernblatt in eine Lichtauskoppelfläche ausmündet, die im wesentlichen parallel zur Ziffernblattebene verläuft, um Licht axial nach außen abzustrahlen. In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass die Lichtauskoppelfläche im Querschnitt konkav gewölbt verläuft und gegebenenfalls opak ausgeführt ist. Damit wird die optische Illusion eines sich im Umgebungslicht spiegelnden Zierrings für das Kombinationsinstrument erweckt, der das Ziffernblatt umschließt.

Die vorstehend angesprochene alternative bzw. zusätzliche Ausgestaltung der Ringstruktur zur Ziffernblattbeleuchtung kann so getroffen sein, dass diese über dem Ziffernblatt in einer Lichtauskoppelfläche ausmündet, welche auf das Ziffernblatt gerichtet ist, um dieses von oben zu beleuchten. Diese Beleuchtung des Ziffernblatts von schräg oben, d.h., ausgehend vom Rand der Ringstruktur, die das Ziffernblatt umschließt, kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Bevorzugt ist die Lichtauskoppelfläche an einem einwärts weisenden Randabschnitt der Ringstruktur gebildet. Alternativ hierzu kann die Lichtauskoppelfläche auf der Innenseite der Ringstruktur in Gestalt eines schräg einwärts weisenden Lichtauskoppelrings vorgesehen sein, der in einen transparenten Randbereich der Ringstruktur integriert ist.

Die Ausbildung der selbstleuchtenden oder Ziffernblatt-beleuchtenden, das Ziffernblatt umgebenden Ringstruktur kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Ringstruktur ausschließlich im Außenrandbereich als Lichtleiter gebildet sein oder einen solchen enthalten. In diesem Fall wird dem Lichtleiter über ein Lichtleitsystem Licht zugeführt, das unter der Ringstruktur zu liegen kommt. Bei derselben Art von Lichtzufuhr kann die Ringstruktur insgesamt als Lichtleiter gebildet sein, was den Vorteil mit sich bringt, dass der Leuchtrand der Lichtstruktur lichtstark zum Leuchten gebracht werden kann.

Eine Ziffernblattbeleuchtung kann zusätzlich oder alternativ zu dem vorstehend Angeführten auch dadurch erzielt werden, dass die Ringstruktur den Rand einer Topfstruktur bildet, deren Boden unter dem Ziffernblatt zu liegen kommt, und zumindest teilweise einen Lichtleiter mit einer Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln von Licht auf die Unterseite des zumindest partiell durchscheinenden Ziffernblatts umfasst, das von einer Lichtquelle in den Lichtleiter eingespeist wird.

In diesem Fall sind bevorzugt die Lichtleiter der Ringstruktur und des Topfstrukturbodens von einer gemeinsamen Lichtquelle mit Licht beaufschlagt.

Die Lichtquelle kann an sich in beliebiger Weise gebildet sein, umfasst jedoch bevorzugt Leuchtdioden, die auf einer Platine unter einer Lichteinkoppelfläche des Topfstrukturbodens angeordnet sind. Eine ähnliche Anordnung kann auch in dem Fall vorgesehen sein, dass Licht ausschließlich in die Ringstruktur eingespeist werden soll, für den Fall, dass der Topfboden selbst nicht lichtaussendend gestaltet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzeigeeinheit mit einem selbstleuchtenden Zeiger versehen. Für diesen Zweck enthält der Zeiger einen Lichtleiter, der von einer Lichtquelle mit Licht beaufschlagt ist, das über eine Lichtauskoppelfläche aus dem Zeiger austritt, die auf der vom Ziffernblatt wegweisenden Seite des Zeigers vorgesehen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Zeiger zwei Zeigerelemente aufweisen, wobei jedes Zeigerelement einen Lichtleiter umfasst, der von einer Lichtquelle mit Licht beaufschlagt ist und auf der vom Ziffernblatt weg weisenden Seite eine Lichtauskoppelfläche aufweist.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Kombinationsinstrument, beispielsweise eines Fahrerinformationssystems, einen unter einem Winkel angeordneten halbdurchlässigen Spiegel auf, wobei in Blickrichtung des Fahrers hinter dem halbdurchlässigen Spiegel ein Display, vorzugsweise ein TFT-Display, angeordnet ist und in der gespiegelten Blickrichtung des Fahrers Anzeigeeinheiten der oben beschriebenen Art beispielsweise für Drehzahl und Geschwindigkeit angeordnet sind.

Bevorzugt sind die Anzeigeeinheiten, bei denen es sich bevorzugt um Rundinstrumente handelt, unterhalb des geneigten halbdurchlässigen Spiegels angeordnet.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit,
2 zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit,
3 zeigt im Querschnitt einen zwei Zeigerelemente enthaltenden Zeiger der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit im Querschnitt, und
4 zeigt in schematischer Ansicht eine Realisierung eines Kombinationsinstruments mit einem halbdurchlässigen Spiegel mit mindestens einer Anzeigeeinheit.
In 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Anzeigeeinheit 10 umfasst ein Ziffernblatt 11, einen Zeiger 12 und ein Zeigerantriebssystem mit einer Zeigerwelle 13, die von einem Antriebsmotor 14, beispielsweise in Gestalt eines Schrittmotors 14 angetrieben ist.
Erfindungsgemäß ist das Ziffernblatt von einer Ringstruktur 15 umschlossen, die in der in 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit den Rand einer Topfstruktur 16 bildet, die neben dem Topfrand, der Ringstruktur 15, einen Topfstrukturboden 17 umfasst. Die Topfstruktur 16 einschließlich der Ringstruktur 15 umfasst einen oder mehrere Lichtleiter, um in den über dem Ziffernblatt 11 liegenden Ringrand 18 der Ringstruktur Licht einzuspeisen, das in den Ringrand über eine Lichtquelle zugeführt wird, wie nachfolgend im einzelnen erläutert. Der Ringrand 18 enthält eine Lichtauskoppelfläche bzw. Lichtauskoppelsegmente oder ist insgesamt als Lichtauskoppelfläche gebildet. Vor allem ist der Ringrand im Querschnitt konvex gewölbt gebildet und bevorzugt ist die Lichtauskoppelfläche opak ausgebildet. Hierdurch wird eine dreidimensionale Wirkung des Ringrands 18 bereitgestellt, insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Anzeigeeinheit über einen teildurchlässigen Spiegel in eine größere Anzeigevorrichtung eingebettet ist und indirekt betrachtet wird.
Mit der Bezugsziffer 19 ist eine Haltestruktur für die Ringstruktur 15 bezeichnet. Diese Haltestruktur umschließt die Ringstruktur beidseitig und stützt diese ab, insbesondere dann, wenn sie als Lichtleiter ausgebildet ist.
Der Topfstrukturboden 17 enthält ebenfalls einen oder mehrere Lichtleiter, um das beispielsweise teiltransparente Ziffernblatt 11 in ausgesuchten Segmentbereichen zu beleuchten oder insgesamt zu hinterleuchten. Der Tropfstrukturboden 17 kann auch insgesamt als Lichtleiter gebildet sein.
Auch der Zeiger 12 enthält einen Lichtleiter oder ist aus einem Lichtleiter gebildet, dem Licht über einen weiteren Lichtleiter zugeführt wird, beispielsweise über einen Lichtleiter parallel zu der Zeigerwelle. Alternativ kann die Zeigerwelle 13 auch als Lichtleiter gebildet sein.
Die Lichtquelle für die Topfstruktur 16 der Anzeigeeinheit gemäß der 1 ist durch eine Mehrzahl von LEDs gebildet, die mit den Bezugsziffern 20 bis 25 und 22a bezeichnet sind, und entlang konzentrischen Kreisen auf einer Platine 26 angeordnet sind. Die LEDs 20 bis 25 kommen unterhalb der in den Topfstrukturboden 17 integrierten Lichtleiter zu liegen sowie unterhalb der Ringstruktur 15, um dort Licht in die jeweiligen Lichtleiter über Einkoppelflächen einzuspeisen.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit 10' ist in 2 gezeigt. Bestandteile der Anzeigeeinheit 10', die den Bestandteilen der Anzeigeeinheit 10 von 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Ein wesentlicher Unterschied der Anzeigeeinheit 10' in Bezug auf die Anzeigeeinheit 10 besteht darin, dass das Licht nicht über den Ringrand der Ringstruktur 15 axial nach außen abgestrahlt wird, sondern dass das Licht auf die Oberseite des Ziffernblatts 11 ausgestrahlt wird. Zu diesem Zweck ist die Ringstruktur 15 mit einem Randabschnitt 27 versehen, der einwärts weist und dessen Lichtauskoppelfläche dem Ziffernblatt 11 gegenüberliegend angeordnet ist.
Selbstverständlich können die Ausbildungen der Ringstruktur 15 gemäß 1 und 2 auch kombiniert sein, so dass zum einen das Ziffernblatt 11 beleuchtet wird und zum anderen eine optisch auffällige Begrenzung des Ziffernblatts bereitgestellt wird.
3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Zeigers 12, der zwei Zeigerelemente 28, 29 aufweist. Dazu ist im Zeigerelement 28 des Zeigers 12 eine Ausnehmung 30 vorgesehen, in die sich das Zeigerelement 29 einfügt. jedes Zeigerelement 28, 29 ist mit einem Lichtleiter versehen bzw. als solcher gebildet, und das Licht tritt aus den Zeigerelementen 28, 29 über eine Lichtauskoppelfläche aus, die auf der vom Ziffernblatt 11 wegweisenden Seite des Zeigers 12 jeweils vorgesehen ist. Über Lichtleiter 31, 32 wird jedem Zeigerelement 28, 29 unabhängig voneinander Licht zugeführt, wobei als Lichtquelle der in 3 gezeigten Ausführungsform jeweils eine erste Diode 33 und eine zweite Diode 34 dient. Durch die getrennte Ansteuerung der Zeigerelemente 28, 29 können daher eines der beiden Zeigerelemente, beide Zeigerelemente oder keines der Zeigerelement leuchten.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 40, d.h. ein Kombinationsinstrument, in der bevorzugten Ausführungsform. In Blickrichtung 46 des Fahrers (nicht dargestellt) ist ein geneigter, halbdurchlässiger Spiegel 41 im Armaturenbereich (nicht dargestellt) angeordnet. Hinter dem Spiegel 41 befindet sich ein Display 42, das bei entsprechender Beleuchtungsstärke durch den Spiegel 41 hindurch für den Fahrer sichtbar ist. Unterhalb des Spiegels 41 ist die physikalische Instrumentenebene 43 angeordnet, in der in der bevorzugten Ausführungsform zwei als Rundinstrumente ausgelegte Anzeigeeinheiten 10 oder 10' so angeordnet sind, dass sie bei Beleuchtung durch die Spiegelung für den Fahrer sichtbar sind. Die Randstrahlen 44 und 45 sollen die Zusammensetzung des für den Fahrer wahrnehmbaren Bildes verdeutlichen.

10: Anzeigeeinheit
10': Anzeigeeinheit
11: Ziffernblatt
12: Zeiger
13: Zeigerwelle
14: Antriebsmotor
15: Ringstruktur
16: Topfstruktur
17: Topfstrukturboden
18: Ringrand
19: Haltestruktur
20–25, 22a: LED
26: Platine
27: Randabschnitt
28: Zeigerelement
29: Zeigerelement
30: Ausnehmung
31: Lichteinkopplung
32: Lichteinkopplung
33: erste Diode
34: zweite Diode
40: Kombinationsinstrument
41: halbdurchlässiger Spiegel
42: Display
43: Instrumentenebene
44: Randstrahlen Display
45: Randstrahlen Anzeigeeinheiten
46: Blickrichtung Fahrer

Claims

Anzeigeeinheit mit einem Ziffernblatt (11) und einem Zeiger (12), der durch ein Zeigerantriebssystem (13, 14) über das Zifferblatt (11) beweglich ist, gekennzeichnet durch eine das Ziffernblatt (11) randseitig umschließende und von diesem hochstehende Ringstruktur (15), die zum Auskoppeln von Licht oberhalb der Ziffernblattebene zumindest teilweise als Lichtleiter ausgebildet ist, und mindestens eine Lichtquelle (20–26) zum Einspeisen von Licht in den Lichtleiter.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstruktur (15) über dem Ziffernblatt (11) in eine Lichtauskoppelfläche ausmündet, die im wesentlichen parallel zur Ziffernblattebene verläuft, um Licht axial nach außen abzustrahlen.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche im Querschnitt konkav gewölbt verläuft.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche opak ausgeführt ist.
Anzeigeeinheit nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstruktur (15) über dem Ziffernblatt (11) in einer Lichtauskoppelfläche ausmündet, die auf das Zifferblatt (11) gerichtet ist, um dieses von oben zu beleuchten.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche an einem einwärts weisenden Randabschnitt (27) der Ringstruktur (15) gebildet ist.
Anzeigeeinheit nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20–26) Leuchtdioden (20–25) umfasst, die auf einer Platine (26) unter einer Lichteinkoppelfläche der Ringstruktur angeordnet sind.
Anzeigeeinheit nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstruktur (15) den Rand einer Topfstruktur (16) bildet, deren Boden (17) unter dem Ziffernblatt (11) zu liegen kommt und zumindest teilweise einen Lichtleiter mit einer Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln von Licht auf die Unterseite des zumindest teilweise durcheinenden Ziffernblatts (11) umfasst, das von einer Lichtquelle (20–26) in den Lichtleiter eingespeist wird.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter der Ringstruktur (15) und des Topfstrukturbodens (17) von einer gemeinsamen Lichtquelle mit Licht beaufschlagt sind.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20– 26) Leuchtdioden (20–25) umfasst, die auf einer Platine (26) unter einer Lichteinkoppelfläche des Topfstrukturbodens angeordnet sind.
Anzeigeeinheit nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (12) einen Lichtleiter enthält, der von einer Lichtquelle mit Licht beaufschlagt ist und auf der vom Ziffernblatt (11) weg weisenden Seite eine Lichtauskoppelfläche aufweist.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (12) zwei Zeigerelemente (28, 29) aufweist), wobei jedes Zeigerelement einen Lichtleiter umfasst, der von einer Lichtquelle mit Licht beaufschlagt ist und auf der vom Ziffernblatt weg weisenden Seite eine Lichtauskoppelfläche aufweist.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit eine mechanische Einrichtung zum Abdecken eines, beider oder keiner der Zeigerelemente (28, 29) aufweist,
Anzeigeeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit ein Rundinstrument ist.
Kombinationsinstrument (40) mit einem halbdurchlässigen Spiegel (41), einem in Durchsichtrichtung hinter dem Spiegel (41) angeordneten Display (42) und mit mindestens einer unterhalb des Spiegels (41) angeordneten Anzeigeeinheit (10, 10') nach einem der vorangegangenen Ansprüche.