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Die
Erfindung betrifft einen Drehsteller mit einem um einen Dom drehbaren
Drehring, welcher einen Stellzeiger aufweist, der aus dem Inneren
des Doms beleuchtet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine
Bedieneinheit für
Kraftfahrzeuge, die einen solchen Drehsteller umfasst.
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Zur
Beleuchtung von Stellzeigern sind im Stand der Technik verschiedene
Lösungen
bekannt. So beschreibt die
DE
101 27 211 A1 einen Drehsteller, der innerhalb einer ihn
umgebenden Skala drehbar ist. Der Drehsteller sowie die Skala werden
beleuchtet, indem durch einen Lichtleiter Licht von einer Lichtquelle
auf den Drehsteller und die Skala verteilt wird. Der Lichtleiter
weist hierbei eine Lichtaustrittsfläche auf, welche die gesamte
Rückseite
des Drehstellers sowie einen Teil der Rückseite des die Skala tragenden
Elements abdeckt. Problematisch an einer solchen Beleuchtungsvorrichtung
ist, dass die Lichtintensität
durch die Verteilung auf eine große Fläche stark abgeschwächt wird.
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Die
starke Verteilung des Lichts auf große Flächen und die damit verbundene
Schwächung
der Intensität
sind bei einem Großteil
der Drehsteller nach dem Stand der Technik problematisch. Die Lösung dieses
Problems ist vor allem dann schwierig, wenn der Drehsteller als
beweglicher Ring ausgeführt
sein soll, der ein feststehendes Gehäuse oder einen feststehenden
Dom umläuft.
In diesem Falle ist es nicht ohne weiteres möglich, eine Lichtquelle mit dem
Drehring mitzuführen,
ohne dabei den Winkelbereich einzuschränken, in welchem der Drehsteller drehbar
wäre.
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Nach
dem Stand der Technik wurden solche Anordnungen einerseits durch
mitfahrende Lichtquellen realisiert, die mittels eines Schleifers
aufwendig bestromt werden. Zum anderen wurde eine Verwendung einer
Vielzahl von Lichtquellen vorgeschlagen, die entlang des Bewegungsumfangs
des Drehrings angeordnet waren.
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Die
Lösungen
nach dem Stand der Technik erzielen jedoch entweder keine hinreichende
Beleuchtungsintensität
oder aber sie sind aufwendig, fehleranfällig und/oder teuer.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Drehsteller anzugeben,
welcher diese Nachteile überwindet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch den Drehsteller nach Anspruch 1 sowie die Bedieneinheit für Kraftfahrzeuge
nach Anspruch 16 bzw. Anspruch 17. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehstellers sowie der
erfindungsgemäßen Bedieneinheit
für Kraftfahrzeuge.
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Der
erfindungsgemäße Drehsteller
weist zunächst
einen Drehring auf, welcher einen Dom umgibt. Dieser Dom ist vorteilhafterweise
feststehend ausgeführt.
Insbesondere gegenüber
Drehstellern, die drehbar innerhalb einer feststehenden Skala angeordnet
sind, ergibt sich beim erfindungsgemäßen Drehsteller eine besonders
bequeme und übersichtliche
Bedienbarkeit.
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Der
Drehring ist um den Dom zumindest in einem Winkelbereich drehbar.
Der Drehring kann also in einem Sektor von weniger als 360° oder auch um
360° oder
aber auch um mehr als 360° drehbar sein.
Der Winkelbereich ergibt sich aus der Verwendung des erfindungsgemäßen Drehstellers.
Die Drehbarkeit des Drehringes kann winkelmäßig unbeschränkt ausgebildet
sein, was insbesondere für
Anwendungen sinnvoll ist, wo der Anwender mit dem Drehsteller diskrete
Alternativen auswählt
und dabei in der Lage sein soll, von einer zur anderen Alternative
immer in der gleichen Richtung umschalten zu können.
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Der
Drehring kann den Dom teilweise oder vollständig umlaufen. An dem Drehring
ist ein Stellzeiger angeordnet, an welchem die Position des Drehrings
erkennbar ist. Sind an dem Dom Symbole oder eine Skala angeordnet,
so kann der Drehring so gedreht werden, dass der Stellzeiger an
einem Symbol oder einem Abschnitt der Skala auf dem Dom steht.
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Für die Erfindung
bedeutsam ist nun, dass der Stellzeiger in jeder Position des Drehringes
mit der gleichen Intensität
beleuchtbar ist, wobei hier eine möglichst hohe Intensität angestrebt
wird. Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, dass der Stellzeiger aus dem Dom heraus beleuchtet
wird. Hierzu ist der Dom zumindest teilweise lichtdurchlässig gestaltet,
wobei die Lichtdurchlässigkeit
vorzugsweise in einem Bereich realisiert wird, durch welchen hindurch
vom Inneren des Doms her auf den Stellzeiger geleuchtet wird.
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Zur
Beleuchtung des Stellzeigers durch die lichtdurchlässigen Bereiche
des Doms hindurch weist der Drehsteller einen mit einer Lichtquelle
gekoppelten Lichtleiter auf, der eine innerhalb des Domes angeordnete
Lichtaustrittsfläche
aufweist. Die Lichtaustrittsfläche
ist hierbei so angeordnet, dass aus ihr austretendes Licht durch
die Wandung des Domes hindurch auf den Stellzeiger fällt. Vorzugsweise
durchstrahlt das Licht nach dem Austreten aus der Lichtaustrittsfläche direkt
und unmittelbar die Wandung des Domes in ausreichender Leuchtstärke und
ohne vorhergehende Reflexion. Dies ist vorteilhaft, weil durch Mehrfachreflexion
die Leuchtstärke abgeschwächt wird.
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Um
die gleichmäßige Beleuchtung
mit maximaler Intensität
zu ermöglichen,
weist der erfindungsgemäße Drehsteller
nun eine Kopplungsvorrichtung auf, die den Drehring so mit dem Lichtleiter koppelt,
dass die Lichtaustrittsfläche
des Lichtleiters in jeder Stellung des Drehringes dem Stellzeiger
so zugewandt angeordnet ist, dass aus der Lichtaustrittsfläche austretendes
Licht auf den Stellzeiger fällt.
Wird also der Drehring, an oder in welchem der Stellzeiger angeordnet
ist, um den Dom gedreht, so bewegt sich innerhalb des Domes die
Lichtaustrittsfläche
des Lichtleiters so, dass aus der Lichtaustrittsfläche des
Lichtleiters austretendes Licht stets auf den Stellzeiger fällt. Da
das Licht von der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters zum Stellzeiger
durch die Wand des Domes hindurchleuchten muss, ist die Wand des
Doms vorzugsweise zumindest in jenen Bereichen lichtdurchlässig ausgeführt, in
welchen der Stellzeiger, wenn er sich in diesen Bereichen befindet,
beleuchtet sein muss. So kann der Dom beispielsweise ein entlang
seiner Wandung in Höhe
des Stellzeigers umlaufendes lichtdurchlässiges Fenster aufweisen. Dieses
Fenster kann in der Wand des Doms vollständig umlaufen oder abschnittsweise umlaufen.
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Die
Kopplungsvorrichtung ist so ausgeführt, dass sie bei Bewegung
des Drehrings den Lichtleiter so mitbewegt, dass dessen Lichtaustrittsfläche dem Stellzeiger
im Drehring zugewandt ist. Eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung
einer solchen Kopplungsvorrichtung lässt sich erreichen, wenn die
Kopplungsvorrichtung den Lichtleiter mit dem Drehring durch eine Öffnung im
Dom hindurchkoppelt. Diese Öffnung
im Dom kann in dessen Seitenwand angeordnet sein. Wird die Kopplungsvorrichtung
in einer Öffnung
im Dom angeordnet, so kann auch eine flachere Bauweise des Drehstellers, d.
h. eine geringere Ausdehnung in Richtung der Drehachse, erzielt
werden.
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Eine
besonders präzise
Nachführung
des Lichtleiters mit dem Stellzeiger kann erreicht werden, wenn
die Kopplungsvorrichtung eine Getriebeanordnung aufweist oder ist.
In diesem Fall kann die Kopplungsvorrichtung ein, zwei oder mehr
Zahnräder
aufweisen. Diese Zahnräder
erlauben eine Kopplung mit geringem Spiel und ermöglichen
durch eine geeignete Wahl der Übersetzung
dem Lichtleiter, den Stellzeiger entsprechend den gewünschten
Gegebenheiten mitzuführen.
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Eine
besonders platzsparende Realisierung einer solchen Getriebeanordnung
ist möglich,
wenn ein Teil des Lichtleiters selbst als Zahnrad ausgebildet ist
oder der Lichtleiter ein Zahnrad aufweist, welches um eine parallel
zur Drehachse oder auf der Drehachse liegende Zahnradachse drehbar
ist. Je näher
diese Zahnradachse der Drehachse des Drehrings liegt, desto kleiner
kann der Drehsteller gestaltet werden. Zur Kopplung dieses Zahnrades
mit dem Drehring ist es besonders vorteilhaft, wenn der Drehring
auf seiner der Drehachse zugewandten Innenseite einen in einer Ebene
senkrecht zur Drehachse umlaufenden Zahnkranz aufweist. Je nach
Anwendungsgebiet des Drehstellers kann der Zahnkranz den Drehring
vollständig
umlaufen oder abschnittsweise. Eine Kopplung des Drehrings mit dem
Lichtleiter kann nun dadurch erzielt werden, dass ein erstes, äußeres Zahnrad
in den Zahnkranz des Drehrings greift, und ein zweites, inneres
Zahnrad in das Zahnrad des Lichtleiters greift und die beiden Zahnräder ineinandergreifen.
Diese Anordnung von Zahnrädern kann
dann durch die Öffnung
im Dom von der Innenseite des Doms zur Außenseite zu dem Drehring führen. Der
Drehring wird also durch die Wandung des Doms hindurch mit dem Lichtleiter
gekoppelt. Die Zahnräder
können
hier alle oder teilweise als mehrstufige, insbesondere als zweistufige
Zahnräder
ausgebildet sein. Hierdurch ist es möglich, die Übersetzung so zu wählen, dass
sich der Lichtleiter immer um den gleichen Winkel dreht wie der
Drehring. Insbesondere kann das äußere Zahnrad
mit einem ersten Zahnkranz in den Zahnkranz des Drehringes greifen
und mit einem zweiten Zahnkranz in einen ersten Zahnkranz des inneren
Zahnrades. Dieses innere Zahnrad kann dann wiederum mit seinem zweiten Zahnkranz
in das Zahnrad des Lichtleiters greifen.
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Vorteilhafterweise
ist sowohl der Dom als auch der Drehring axialsymmetrisch ausgeführt. Symmetrieachse
der Axialsymmetrie ist hierbei die Drehachse des Drehrings, um welche
der Drehring drehbar ist. Die Längsausdehnung
des Drehrings liegt hierbei in einer Ebene senkrecht zur Drehachse. Eine
besonders gute Ablesbarkeit und Robustheit des Drehstellers wird erreicht,
wenn der Drehring im Wesentlichen formschlüssig an den Dom anliegt. Der Dom
kann auf seiner nicht vom Drehring bedeckten Oberseite, also jener
Seite, mit welcher er über
den Drehring in Richtung eines Anwenders hervorsteht, eine Skala
oder Stellsymbole aufweisen.
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Es
ist bevorzugt, wenn der Stellzeiger so im Drehring angeordnet ist,
dass er Licht durch den Drehring hindurchleitet. Der Stellzeiger
hat also eine Lichteintrittsfläche
und eine Lichtaustrittsfläche,
wobei die Lichteintrittsfläche
an einer der Drehachse des Drehrings zugewandten Innenseite des
Drehrings hervortritt und die Lichtaustrittsfläche an einer anderen Seite
hervortritt, die für
einen Nutzer von außen
sichtbar ist. Die Lichteintrittsfläche des Drehzeigers ist dann
so angeordnet, dass aus der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters austretendes
Licht auf diese Lichteintrittsfläche
des Stellzeigers fällt.
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Der
Lichtleiter weist vorzugsweise einen ersten länglichen Bereich auf, in welchem
er auf oder parallel zur Drehachse des Drehrings verläuft. Mit diesem
Bereich kann der Lichtleiter teilweise innerhalb des Doms, teilweise
auch außerhalb
des Doms angeordnet sein. Vorzugsweise endet dieser erste längliche
Bereich an einer Lichteintrittsfläche, welche einer Lichtquelle
gegenüber
so angeordnet ist, dass aus der Lichtquelle austretendes Licht zumindest
teilweise auf diese Lichteintrittsfläche fällt.
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Um
den Lichtleiter möglichst
nahe an die Wandung des Domes und damit an den Stellzeiger heranzuführen ist
weiter bevorzugt, wenn der Lichtleiter einen gegenüber dem
ersten Bereich abgewinkelten zweiten Bereich aufweist, welcher mit
dem ersten Bereich und damit mit der Drehachse des Drehrings einen
Winkel einschließt.
Um einen möglichst
großen
Bereich für
die Anordnung der Kopplungsvorrichtung zur Verfügung zu haben, ist es bevorzugt,
wenn dieser zweite, abgewinkelte Bereich zur Drehachse radial, d.
h., senkrecht verläuft.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich ist der Lichtleiter
vorzugsweise so ausgestaltet, dass im ersten Bereich parallel zur
Drehachse geleitetes Licht in den zweiten Bereich total reflektiert
wird, so dass es parallel zur Längsrichtung
des zweiten Bereichs weiter läuft.
Hierzu kann der Bereich zwischen erstem und zweitem Bereich an der
Außenseite
des durch die beiden Bereiche eingeschlossenen Winkels abgeflacht
sein.
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Weist
der Dom auf seiner dem Anwender zugewandten Oberfläche eine
Skala auf, so kann der Lichtleiter eine zusätzliche Austrittsfläche zur
Beleuchtung dieser Skala aufweisen.
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Der
erfindungsgemäße Drehsteller
kann überall
dort zum Einsatz kommen, wo Vorrichtungen durch Drehsteller bedient
werden. Hierzu kann der Drehsteller durch eine geeignete Verbindungsvorrichtung
mit der zu steuernden Einheit verbunden sein. Diese Verbindungsvorrichtung überträgt die Stellung
des Drehrings auf die zu steuernde Größe. Denkbar sind hier beispielsweise
Schleifpotentiometer oder Kontakte, die sich in bestimmten Stellungen des
Drehrings schließen.
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Als
zu bedienende Vorrichtungen kommen beispielsweise Heizungen und
Klimaanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, infrage. Auch andere Komponenten
eines Kraftfahrzeuges können
mit Hilfe eines solchen Drehstellers bedient werden. Es kann eine
kontinuierliche Größe, wie
beispielsweise die Temperatur, gesteuert werden oder diskrete Größen, wie
beispielsweise die Lenkung eines Luftstroms oder die Stufe eines
Gebläses.
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Im
Folgenden soll der erfindungsgemäße Drehsteller
anhand von Beispielen erläutert
werden. Die Beispiele sind in keiner Weise beschränkend zu verstehen
und die in den Beispielen gezeigten Merkmale können auch einzeln im erfindungsgemäßen Drehsteller
zur Anwendung kommen.
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Es
zeigt
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1 einen
Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehsteller und
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2 einen
Zentralschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehsteller.
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1 zeigt
einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehsteller gemäß Schnitt
A-E (siehe 2).
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Ein
Dom 13 ist hierbei von einem drehbaren Drehring 3 umgeben.
Im Inneren des Doms 13 ist ein Lichtleiter 7 angeordnet,
der in dem Dom 13 um die Achse 14 drehbar ist.
Die Drehachse 14 ist zugleich auch die Symmetrieachse des
im Wesentlichen kreisförmigen
Doms 13.
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Der
Drehring 3 weist einen Stellzeiger 1 auf, der
den Drehring 3 durchsetzt und Licht von der dem Dom 13 zugewandten
Innenseite des Drehrings 3 zu der dem Dom 13 abgewandten
Außenseite
des Drehrings 3 durchscheinen lässt oder leitet.
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Der
Lichtleiter 7 weist eine Lichtaustrittsfläche 15 auf,
welche dem Stellzeiger 1 zugewandt ist. Der Lichtleiter 7 leitet
also Licht von einer Lichtquelle 8, beispielsweise einer
Leuchtdiode, zur Lichtaustrittsfläche 15, wo das Licht
durch den Dom 13 auf den Stellzeiger 1 trifft.
Damit das aus der Lichtaustrittsfläche 15 des Lichtleiters 7 austretende
Licht auf den Stellzeiger 1 treffen kann, weist der Dom 13 einen
transparenten Bereich 4 auf, welcher die Achse 14 ganz
oder teilweise umläuft.
Der Lichtleiter 7 ist im gezeigten Beispiel im Wesentlichen
L-förmig.
Dabei läuft
ein Schenkel des L auf die Lichtquelle 8 zu, während der
andere Schenkel auf den transparenten Bereich 4 des Doms 13 zuläuft und
in der Lichtaustrittsfläche 15 endet.
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Der
Drehring 3 ist um die Achse 14 drehbar. Hierzu
ist er in einem Gehäuse 12 so
eingerastet, dass er in Richtung der Achse 14 nicht beweglich
ist, jedoch um die Achse 14 drehbar ist. Erfindungsgemäß ist nun
der Lichtleiter 7 so mit dem Drehring 13 gekoppelt,
dass er sich mit dem Drehring 3 in gleichen Winkeln wie
dieser um die Achse 14 dreht. Jener der Lichtquelle 8 zugewandte
Schenkel des L des Lichtleiters 7 verläuft hierbei auf der Achse 14.
Der Schenkel des L, welcher in der Lichtaustrittsfläche 15 endet,
steht senkrecht zu diesem anderen Schenkel, so dass sich die Lichtaustrittsfläche 15 mit
dem Drehring 3 um die Achse 14 bewegt.
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Die
Kopplung von Lichtleiter 7 und Drehring 3 erfolgt
im gezeigten Beispiel über
einen Zahnradmechanismus mit Zahnrädern 6, 9 und 10.
Hierbei weist der Drehring 3 eine Innenzahnung 2 auf,
in welche ein zweistufiges Zahnrad 10 greift. Das Zahnrad 10 ist
hierbei in einer Öffnung
des Doms 13 angeordnet, so dass sich ein Teil des Zahnrads 10 innerhalb des
Doms 13 und ein Teil des Zahnrads außerhalb des Doms 13 befindet.
Dieses zweistufige Zahnrad 10 greift wiederum in ein mehrstufiges
Zahnrad 9, welches im Inneren des Domes angeordnet ist.
Dieses Zahnrad 9 greift nun in ein Zahnrad 6,
welches den Lichtleiter 7 um die Achse 14 umgibt.
Das Zahnrad 6 ist also um den der Lichtquelle 8 zugewandten Schenkel
des Lichtleiters 7 angeordnet. Das Zahnrad 6 kann
materialschlüssig
mit dem Lichtleiter 7 verbunden sein. Wird nun der Drehring 3 um
die Achse 14 gedreht, so dreht sich das in den Zahnkranz 2 greifende
zweistufige Zahnrad 10. Dessen Drehung wird auf das in
das Zahnrad 10 greifende zweistufige Zahnrad 9 übertragen.
Dieses zweistufige Zahnrad 9 überträgt dann die Drehung auf das
den Lichtleiter umgebende Zahnrad 6, so dass sich der Lichtleiter dreht,
wenn sich der Drehring 3 dreht. Das zweistufige Zahnrad 9 wie
auch das zweistufige Zahnrad 10 weisen hierbei jeweils
Zahnkränze
auf, deren Umfänge
parallel zueinander jeweils um die gleiche Drehachse laufen. Der
Umfang der Teilzahnräder
wird hierbei so gewählt,
dass sich der Lichtleiter 7 immer um den gleichen Winkel
dreht wie der Drehring 3. Auf diese Weise ist die Lichtaustrittsfläche 15 im
Inneren des Doms 13 immer dem Stellzeiger 1 zugewandt.
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Der
Dom 13 weist im vorliegenden Beispiel eine Symbolkappe 5 auf,
welche auf die zylinderförmige
Seitenwand des Doms 13 aufgesteckt ist. Die Zylinderachse
der zylinderförmigen
Seitenwände
ist hierbei die Achse 14. Auf dieser Symbolkappe ist eine
hier nicht gezeigte lichtdurchlässige
Skala untergebracht. Diese kann aus dem Inneren des Domes 13 beleuchtet
werden. Hierzu kann der Lichtleiter 7 eine Streulichtsaustrittsfläche 16 aufweisen,
aus welcher Licht aus dem Lichtleiter 7 in Richtung der
Symbolkappe 5 abgestrahlt wird. Der gezeigte Drehsteller ist über ein
Gehäuse 12 zu
einer Leiterplatte 11 positioniert über welche auch die Lichtquelle 8 kontaktiert wird.
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2 zeigt
einen Horizontalschnitt des erfindungsgemäßen Drehstellers gemäß Schnitt
F-F (siehe 1). Im gezeigten Beispiel ist
der Drehsteller im Wesentlichen kreissymmetrisch. Im Gehäuse 12 ist
hierbei der Drehring 3 angeordnet, in welchem der Stellzeiger 1 angeordnet
ist. Der Drehring 3 ist in der Zeichenebene drehbar. In
eine Innenzahnung 2 greift ein erstes Zahnrad 10 ein,
welches zum Teil außerhalb
des Doms 13 und zum Teil innerhalb des Doms 13 angeordnet
ist. Dieses zweistufige Zahnrad 10 greift in das zweistufige
Zahnrad 9, welches wiederum in das den Lichtleiter 7 umgebende
Zahnrad 6 greift. Wird der Drehring 3 bewegt,
so übertragen
die Zahnräder 10, 9 und 6 diese
Drehung auf den Lichtleiter 7, dessen Lichtaustrittsfläche 15 dadurch
immer dem Stellzeiger 1 zugewandt ist.
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- 1
- Stellzeiger
- 2
- Innenzahnung
- 3
- Drehring
- 4
- Transparenter
Bereich
- 5
- Symbolkappe
- 6
- Zahnrad
des Lichtleiters
- 7
- Lichtleiter
- 8
- Lichtquelle
- 9
- Zahnrad
im Dom
- 10
- Zahnrad
in der Domwand
- 11
- Leiterplatte
- 12
- Gehäuse
- 13
- Dom
- 14
- Achse
- 15
- Lichtaustrittsfläche
- 16
- Streulichtaustrittsfläche