DE102008064283B3

DE102008064283B3 - Optische Sollwertanzeigevorrichtung für eine Fahrzeugkomponente

Info

Publication number: DE102008064283B3
Application number: DE102008064283A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Frodermann
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2008-12-20
Filing date: 2008-12-20
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2028-12-21

Abstract

Die optische Sollwertanzeigevorrichtung (10) für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für die Temperatureinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. -Klimaanlage, weist einen Lichtleiter (12) mit mindestens einer Lichteinkoppelstruktur (14) zur Einkopplung von Licht und mit einer Vielzahl von entlang der Erstreckung des Lichtleiters (12) aufeinanderfolgend angeordneten Lichtauskoppelstrukturen (20) zur Auskopplung von Licht auf. Ferner weist die optische Sollwertanzeigevorrichtung (10) eine Lichterzeugungseinheit (18) zur Erzeugung von Licht mit mindestens zwei Farben, wobei das Licht der Lichterzeugungseinheit (18) als Mischlicht in den Lichtleiter (12) einkoppelbar oder zur Erzeugung des Mischlichts in dem Lichtleiter (12) in diesen einkoppelbar ist. Die optische Sollwertanzeigevorrichtung (10) ist mit einem optischen Spektralfilter (28) mit bezüglich der Anzahl und den Farben des Lichts der Lichterzeugungseinheit (18) gleichen, nebeneinanderliegenden Farbfilterbereichen (30, 32) versehen, wobei das durch die Lichtauskoppelstrukturen (20) des Lichtleiters (12) aus diesem austretende Licht das optische Spektralfilter (28) durchdringt. Ferner ist die Sollwertanzeigevorrichtung (10) mit einem Blendenelement (34) mit einer hinterleuchtbaren Anzeigefläche (36) zur Hinterleuchtung durch Licht, das aus einer Gruppe von nebeneinander angeordneten Lichtauskoppelstrukturen (20) des Lichtleiters (12) austritt und das optische Spektralfilter (28) passiert, und einem Verstellorgan ...

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Sollwertanzeigevorrichtung für eine Fahrzeugkomponente und insbesondere für die Temperatureinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. Klimaanlage.
Zur Bedienung der diversen Fahrzeugkomponenten werden Sollwertanzeigevorrichtungen eingesetzt, die den beispielsweise manuell eingestellten Parameter optisch anzeigen. Beispiele für derartige optische Sollwertanzeigevorrichtungen sind die Temperatureinstellung, die Luftverteilung oder die Gebläseeinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. Klimaanlage oder aber auch die Lautstärkeeinstellung eines Fahrzeug-Radios.
Um die gewählten Einstellungen auch bei dunkler Umgebung optisch erkennen zu können, werden zumeist Lichterzeugungseinheiten verwendet, die elektrische, zustandsabhängig geschaltete Lichtquellen (beispielsweise Leuchtdioden) verwenden. Da die Sollwertanzeigevorrichtungen ein manuell bewegbares Element (zumeist Drehknopf o. dgl.) aufweisen, müssen aufwendige elektrische und/oder optische Übertragungswege von einem statischen, ruhenden System, bei dem es sich beispielsweise um das Bediengerät handelt, zu einem bewegten System geschaffen werden, bei dem es sich beispielsweise um einen Drehsteller, Drehknopf oder Schieberegler handelt. Die entsprechenden Konstruktionen sind also recht aufwendig und erfordern eine Vielzahl von zusammenwirkenden Bauteilen.
Im Stand der Technik existieren verschiedene Ansätze zur Realisierung einer optischen Sollwertanzeigevorrichtung für eine Fahrzeugkomponente. Beispiele für bei derartigen optischen Sollwertanzeigevorrichtungen verwendbare Lichteinkoppelstrukturen und Lichterzeugungseinheiten für Mischlicht sowie Spektralfilter zur Lichtfilterung mit drehbaren hinterleuchteten Anzeigeflächen sind in WO 2005/047049 A1 , DE 198 40 070 A1 , DE 10 2004 035 425 A1 , EP 0 945 710 A1 , DE 102 27 130 A1 und DE 101 38 182 A1 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Sollwertanzeigevorrichtung für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für die Temperatureinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. Klimaanlage zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und zuverlässig arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine optische Sollwertanzeigevorrichtung für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für die Temperatureinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. Klimaanlage geschaffen, wobei die optische Sollwertanzeigevorrichtung versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße optische Sollwertanzeigevorrichtung ist mit einem Lichtleiter versehen, in den das Licht einer Lichterzeugungseinheit eingespeist wird. Zu diesem Zweck weist der Lichtleiter mindestens eine Lichteinkoppelstruktur auf, bei der es sich beispielsweise um eine der Seitenflächen oder einen Teilbereich davon des Lichtleiters handeln kann. Bei dem in den Lichtleiter eingekoppelten Licht handelt es sich entweder um Mischlicht aus mindestens zwei Farben oder aber um das Licht in diesen beiden Farben, das zur Erzeugung des Mischlichts in dem Lichtleiter in diesen eingekoppelt wird. Das eingekoppelte Licht tritt über eine Vielzahl von Lichtauskoppelstrukturen aus dem Lichtleiter aus, und zwar in Richtung auf ein optisches Spektralfilter. Das optische Spektralfilter ist mit einer Anzahl von nebeneinanderliegenden Farbfilterbereichen versehen, die gleich der Anzahl der Farben des Lichts der Lichterzeugungseinheit ist. Wenn beispielsweise die Lichterzeugungseinheit rotes und blaues Licht abgibt, so weist das optische Spektralfilter einen roten Farbfilterbereich sowie einen neben diesem liegenden blauen Farbfilterbereich auf. Durch den roten Farbfilterbereich wird also der rote Anteil des durch die Lichtauskoppelstrukturen austretenden Mischlichts des Lichtleiters herausgefiltert, während der blaue Farbfilterbereich das blaue Licht des aus dem Lichtleiter austretenden Mischlichts hindurchlässt.
Entlang der von den Lichtauskoppelstrukturen des Lichtleiters ausgehenden optischen Achse hinter dem optischen Spektralfilter befindet sich ein Blendenelement mit einer hinterleuchtbaren Anzeigefläche, bei der es sich im einfachsten Fall um eine Aussparung in dem Blendenelement handelt. Durch die hinterleuchtbare Anzeigefläche tritt nun das Licht aus einer Gruppe von nebeneinanderliegenden Lichtauskoppelstrukturen des Lichtleiters aus, während das aus den anderen Lichtauskoppelstrukturen austretende Licht durch das Blendenelement blockiert wird. Durch Bewegung des Spektralfilters und des Blendenelements relativ zueinander wird damit also bestimmt, ob durch die hinterleuchtbare Anzeigefläche des Blendenelements Licht aus nur einem der mehreren Farbfilterbereiche des optischen Spektralfilters austritt oder aber Licht aus zwei benachbarten Farbfilterbereichen des optischen Spektralfilters austritt, wodurch dem Benutzer der eingestellte Parameter optische angezeigt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Konzept ist der Lichtleiter stets ortsfest angeordnet (beispielsweise auf einer Platine o. dgl. Trägerplatte), während zusätzlich entweder das optische Spektralfilter oder das Blendenelement ebenfalls ortsfest angeordnet ist. Wenn das optische Spektralfilter ortsfest ist, so lässt sich das Blendenelement mit Hilfe des Verstellorgans relativ zum optischen Spektralfilter bewegen und umgekehrt. Im zuerst genannten Fall wird also die hinterleuchtbare Anzeigefläche des Blendenelements über das feststehende opti sche Spektralfilter bewegt, während im anderen Fall das optische Spektralfilter hinter der hinterleuchtbaren Anzeigefläche des feststehenden Blendenelements bewegt wird.
Mit der erfindungsgemäßen optischen Sollwertanzeigevorrichtung ist es möglich, eine selbstleuchtende Anzeige beispielsweise für die Temperaturvorwahl zu realisieren, wobei die Veränderung der Anzeige ausschließlich durch Bewegung des Verstellorgans erfolgt und keine weitere, aktive elektrische oder elektrooptisch geschaltete Funktion erforderlich ist. Mit Hilfe des Verstellorgans lässt sich dabei entweder das Blendenelement oder das optische Spektralfilter bewegen, wobei diese Bewegung eine rotatorische oder translatorische Bewegung ist. Bei dem Verstellorgan mit Blendenelement handelt es sich dabei dann entweder um einen Dreh- oder einen Schiebesteller.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lichterzeugungseinheit zwei im wesentlichen monochromatische Lichtquellen insbesondere in Form von LEDs für Licht unterschiedlicher Farbe aufweist. Das Licht dieser beiden Lichtquellen wird nun in den Lichtleiter über mindestens eine Lichteinkoppelstruktur eingespeist, wobei sich in den Lichtleiter das durch die Farben der monochromatischen Lichtquellen bestimmte Mischlicht einstellt. Die Lichterzeugungseinheit kann auch mehr als zwei monochromatische Lichtquellen für Licht unterschiedlicher Farbe aufweisen. Die Lichtquellen speisen das Licht zweckmäßigerweise über ein und dieselbe Lichteinkoppelstruktur in den Lichtleiter ein. Die Einkopplung des Lichts unterschiedlicher Farbe in den Lichtleiter zwecks Erzeugung des Mischlichts in dem Lichtleiter hat den Vorteil, dass die Intensität jedes Farbkanals getrennt voneinander einstellbar ist. Außerdem ist es damit möglich, das Hinterleuchtungslicht der Sollwertanzeigevorrichtung dimmfähig zu gestalten, und zwar unter Mischfarbenerhalt bei Dimmung.
Die erfindungsgemäße optische Sollwertanzeigevorrichtung eignet sich insbesondere als Temperaturanzeige zur optischen Darstellung der gewählten Temperatur für den Innenraum eines Fahrzeuges. Hierbei werden zweckmäßiger weise die Farben rot und blau verwendet, weshalb die Lichterzeugungseinheit eine rote und eine blaue Lichtquelle (insbesondere als LEDs ausgeführt) aufweist. Das optische Spektralfilter weist dann entsprechend einen blauen und einen roten Spektralfilterbereich auf, die nebeneinanderliegend angeordnet sind. Der Lichtleiter und das optische Spektralfilter sind zweckmäßigerweise bogen- und insbesondere teilkreisbogenförmig ausgestaltet, während das Blendenelement als Scheibenelement ausgebildet ist. Alternativ ist es auch möglich, den Lichtleiter und das optische Spektralfilter streifenförmig geradlinig auszubilden, wobei dann auch das Blendenelement als translatorisch bewegbarer Schieber ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
1 schematisch den grundsätzlichen Aufbau der optischen Sollwertanzeigevorrichtung,
2 bis 7 die einzelnen Bestandteile der optischen Sollwertanzeigevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sowie das Zusammenspiel dieser Einzelbestandteile des ersten Ausführungsbeispiels und
8 bis 13 die einzelnen Bestandteile einer optischen Sollwertanzeigevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel sowie das Zusammenspiel dieser Einzelbestandteile.
In 1 ist schematisch das optische System einer optischen Sollwertanzeigevorrichtung 10 gezeigt. Die Sollwertanzeigevorrichtung 10 umfasst einen geschlossenen oder teilweise geschlossenen beispielsweise ringförmigen, starren (Kunststoff-)Lichtleiter 12 mit zwei Lichteinkoppelstrukturen 14 zum Einkoppeln des Lichts zweier Lichtquellen 15, 16 einer Lichterzeugungseinheit 18. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Lichteinkoppelstrukturen 14 derart ge wählt, dass sich das einkoppelnde Licht gleichmäßig in dem Lichtleiter 12 durchmischt und verteilt. In der hier beschriebenen Anwendung als Temperatur-Einstellvorrichtung soll das Licht der Lichtquelle 15 blaue Emissionsfarbe und das Licht der anderen Lichtquelle 16 rote Emissionsfarbe aufweisen. Bei den Lichtquellen 15, 16 handelt es sich dabei zweckmäßigerweise um LEDs. In dem Lichtleiter 12 entsteht dann violettes sichtbares Licht, das über diskrete geometrische Lichtauskoppelstrukturen 20 als diskrete Lichtbündel bzw. Lichtstrahlen 22 aus dem Lichtleiter 12 austritt. Alternativ können die Lichtauskoppelstrukturen 20 auch ohne Abstand und somit sozusagen durchgehend in dem Lichtleiter 12 ausgebildet sein. Wenn der Lichtleiter 12 beispielsweise teilkreisbogenförmig ausgebildet ist, so verläuft die Abstrahlrichtung der ausgekoppelten Lichtbündel 22 senkrecht zu der durch den Teilkreis definierten Kreisfläche.
In Erstreckung der optischen Achse 24 befindet sich oberhalb der Lichtaustrittsseite 26 des Lichtleiters 12 ein optisches Spektralfilter 28, das zwei Farbfilterbereiche 30, 32 aus beispielsweise transparentem gefärbtem Kunststoff aufweist. Die Farbfilterbereiche 30, 32 liegen nebeneinander und grenzen ohne sichtbaren Spalt aneinander an. Der Farbfilterbereich 30 lässt den blauen Anteil des über die Lichtauskoppelstrukturen ausgekoppelten Mischlichts durch, während der Farbfilterbereich 32 den roten Anteil dieses Mischlichts durchlässt. Bei Betrachtung des optischen Spektralfilters 28 würde man also nun einen rot leuchtenden Teil und einen blau leuchtenden Teil sehen.
In Erstreckung der optischen Achse 24 hinter dem optischen Spektralfilter 28 befindet sich ein Blendenelement 34, das eine Anzeigefläche 36 aufweist. Hierbei kann es sich bei der Anzeigefläche 36 um die durch eine Aussparung 38 definierte Ebene oder aber um ein für das das optische Spektralfilter 28 passierende Licht durchlässiges Element handeln. Mit Hilfe eines bei 40 angedeuteten Verstellorgans lässt sich das Blendenelement 34 relativ zum optischen Spektralfilter 28 oder das optische Spektralfilter 28 relativ zum Blendenelement 34 bewegen, wodurch an der Anzeigefläche 36 jeweils immer unter schiedliche der aus dem Lichtleiter 12 ausgekoppelten Lichtbündel 22 (nach deren Filterung durch das optische Spektralfilter 28) sichtbar sind.
Für die Realisierung der Sollwertanzeigevorrichtung existieren nun unterschiedliche Möglichkeiten, wie sie in den 2 bis 7 bzw. 8 bis 13 zeichnerisch dargestellt sind.
Die Lichtaustrittsseite 26 des Lichtleiters 12 wird geometrisch in zwei gleich große Flächen aufgeteilt. Jede dieser Lichtemissionsflächen ist mit einem Farbfilterbereich 30 bzw. 32 des optischen Spektralfilters 28 abgedeckt, wobei die Grenzflächen zwischen beiden Farbfilterbereichen 30, 32 ohne sichtbaren Spalt aneinander stoßen. Das als Drehknopf (Scheibe) ausgebildete Blendenelement 34 ist drehbar an einer Frontblende 42 eines Klimasteuergeräts angeordnet und weist die bogenförmige (Fenster-)Aussparung 38 auf, die aus Gründen des Dekors beispielsweise mit einer grauen Neutralglasfilterscheibe als Anzeigefläche 36 versehen sein kann. In der in den 2 bis 7 dargestellten Variante wird nun bei Betätigung des Drehknopfes die Aussparung 38 über den blauen und den roten Farbfilterbereich 30, 32 bewegt, wobei sich der Anteil der rot und blau leuchtenden Lichtauskoppelstrukturen 20 anteilig ändert und somit visuell einen wechselnden Anteil von ”kalt” und ”warm” darstellt (siehe 5 bis 7). Nach einer Veränderung des Drehwinkels des Drehknopfes sind durch die Neutralglasfilterscheibe mehr oder weniger Lichtbündel 22 der einen oder der anderen Farbe sichtbar. In der Summe leuchten aber immer die gleiche Anzahl von Lichtauskoppelstrukturen 20.
In der Variante gemäß den 8 bis 13 ist der Fall dargestellt, dass aus designtechnischen Gründen die Anzeigefläche 36 räumlich auf der Frontblende 42 des Klimasteuergeräts eines Bediengeräts fixiert bleiben soll. Das Blendenelement 34 ist also in diesem Fall als Teil der Frontblende 42 des Klimasteuergeräts ausgebildet – wiederum kann aus Designgründen die (Anzeige-)Aussparung 38 mit einem optisch transparenten Neutraldichtefilter (Grauglas/Graufilter) versehen sein. Nun wird durch das Verstellorgan 40 das optische Spektralfilter 28 gedreht. Es leuchtet immer die gleiche Anzahl an Lichtaus koppelstrukturen 20 auf. In diesem Fall können die Kreisbögen von Lichtleiter 12 und (Anzeige-)Aussparung 38 nahezu identisch groß sein, da sich die Aussparung 38 ortsfest gegenüber dem Lichtleiter 12 befindet.
Durch die beiden (oder mehreren) Lichteinkoppelstrukturen 14 ist es elektrisch auch möglich, neben der Helligkeitsvariation der Farbkanäle zueinander auch Blink-(Warn-)Funktionen zu realisieren. Dies wäre z. B. sinnvoll für die MaxCool- bzw. MaxHeat-Funktion im Falle von Bediengeräten von Fahrzeug-Klimaanlagen. Bewegt man das Bedienelement 34 (Drehsteller bzw. Schiebesteller) in eine Extremposition (rechter/linker Anschlag), die durch eine haptische Rastmarke zusätzlich kenntlich gemacht sein kann, so setzt die beschriebene MaxCool- bzw. MaxHeat-Funktion ein, was z. B. durch periodisches Blinken der entsprechenden ”Farbe” zusätzlich angezeigt werden kann. Ist dann die MaxCool- bzw. MaxHeat-Temperatur erreicht, so kann das Blinken in eine kontinuierlich leuchtende Anzeige übergehen.
Die dargestellte und im Zusammenhang mit einer Temperatur-Einstellvorrichtung erläuterte optische Sollwertanzeigevorrichtung kann in bezüglich der Symbolik leicht veränderter Weise auch für die Anzeige der Gebläseeinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. Klimaanlage verwendet werden. Bei diesem Anwendungsfall könnte man beispielsweise die Lichtauskoppelstrukturen geometrisch derart wählen, dass sie die unterschiedlichen Gebläseeinstellungen symbolisieren. Das optische Spektralfilter mit mehreren Farbfilterbereichen kann entfallen bzw. es kann ein optisches Spektralfilter verwendet werden, das über seine gesamte geometrisch Erstreckung einen einzigen Farbfilterbereich aufweist. Auch braucht die Lichterzeugungseinheit nicht notwendigerweise mehrfarbige Lichtquellen aufweisen.

10: Sollwertanzeigevorrichtung
12: Lichtleiter
14: Lichteinkoppelstruktur
15: blaue Lichtquelle
16: rote Lichtquelle
18: Lichterzeugungseinheit
20: Lichtauskoppelstrukturen
22: Lichtstrahlen, Lichtbündel
24: optische Achse
26: Lichtaustrittsseite
28: Spektralfilter
30: blauer Farbfilterbereich
32: roter Farbfilterbereich
34: Blendenelement
36: Anzeigefläche
38: Aussparung
40: Verstellorgan
42: Frontblende

Claims

Optische Sollwertanzeigevorrichtung für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für die Temperatureinstellung einer Fahrzeug-Heizungs- bzw. Klimaanlage, mit – einem Lichtleiter (12) mit mindestens einer Lichteinkoppelstruktur (14) zur Einkopplung von Licht und mit einer Vielzahl von entlang der Erstreckung des Lichtleiters (12) aufeinanderfolgend angeordneten Lichtauskoppelstrukturen (20) zur Auskopplung von Licht, – einer Lichterzeugungseinheit (18) zur Erzeugung von Licht mit mindestens zwei Farben, wobei das Licht der Lichterzeugungseinheit (18) als Mischlicht in den Lichtleiter (12) einkoppelbar oder zur Erzeugung des Mischlichts in dem Lichtleiter (12) in diesen einkoppelbar ist, – einem optischen Spektralfilter (28) mit bezüglich der Anzahl und den Farben des Lichts der Lichterzeugungseinheit (18) gleichen, nebeneinanderliegenden Farbfilterbereichen (30, 32), wobei das durch die Lichtauskoppelstrukturen (20) des Lichtleiters (12) aus diesem austretende Licht das optische Spektralfilter (28) durchdringt, – einem Blendenelement (34) mit einer hinterleuchtbaren Anzeigefläche (36) zur Hinterleuchtung durch Licht, das aus einer Gruppe von nebeneinander angeordneten Lichtauskoppelstrukturen (20) des Lichtleiters (12) austritt und das optische Spektralfilter (28) passiert, und – einem Verstellorgan (40) zur Bewegung von Spektralfilter (28) und Blendenelement (34) relativ zueinander.
Optische Sollwertanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektralfilter (28) ortsfest und das Blendenelement (34) bewegbar angeordnet sind und dass das Verstellorgan (40) mit dem Blendenelement (34) gekoppelt ist.
Optische Sollwertanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (34) ortsfest und das Spektralfilter (28) bewegbar angeordnet sind und dass das Verstellorgan (40) mit dem Spektralfilter (28) gekoppelt ist.
Optische Sollwertanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichterzeugungseinheit (18) zwei monochromatische Lichtquellen (16) für Licht unterschiedlicher Farbe aufweist.
Optische Sollwertanzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichterzeugungseinheit (18) eine blaues Licht aussendende Lichtquelle (16), insbesondere LED, und eine rotes Licht aussendende Lichtquelle (16), insbesondere LED, aufweist und dass das optische Spektralfilter (28) einen blauen Farbfilterbereich (30) und einen roten Farbfilterbereich (32) aufweist.
Optische Sollwertanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (34) als Scheibenelement ausgebildet ist, dass das optische Spektralfilter (28) bogen- und insbesondere teilkreisbogenförmig mit zwei nebeneinanderliegenden für Licht unterschiedlicher Farbe durchlässige Farbfilterbereichen (30, 32) ist, dass der Lichtleiter (12) ebenfalls bogen- und insbesondere teilkreisbogenförmig ist, wobei das Spektralfilter (28) zwischen dem Lichtleiter (12) und dem Scheibenelement angeordnet ist, und dass das Verstellorgan (40) zum Drehen des Scheibenelements zur Bewegung von dessen Anzeigefläche (36) längs des feststehenden optischen Spektralfilters (28) oder zum Drehen des optischen Spektralfilters (28) längs des Lichtleiters (12) bei feststehendem Scheibenelement vorgesehen ist.