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Die Erfindung betrifft eine Anzeigenvorrichtung für ein Fahrzeug, die sowohl analoge Zeigeelemente als auch ein digitales Display umfasst.
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Im Stand der Technik sind seit langem Anzeigen für Fahrzeuge bekannt, die einen oder mehrere mechanische Zeiger verwenden, die über eigene Drehachse mit Hilfe eines Schrittmotors angetrieben werden. Der Schrittmotor erhält von einer elektronischen Rechenvorrichtung die Befehle, welche Position einzunehmen ist. Der Zeiger bewegt sich vor einem festen Hintergrund (meistens eine bedruckte Zifferblattfolie mit einer Skala). Durch die relative Position des Zeigers zum Hintergrundbild bzw. zur Skala können Informationen angezeigt werden, beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, in der sich die Anzeige befindet, oder die Drehzahl. Die Rechenvorrichtung gibt entsprechend Messungen von Sensoren die Befehle aus, welche Position der Schrittmotor einzunehmen hat. Die Befehle können auch analoge elektrische Impulse umfassen.
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Bei der Anordnung gemäß dem Stand der Technik lässt sich im gesamten Laufbereich des Zeigers nur eine bzw. eine sehr begrenzte Anzahl an weiteren Anzeigen wie hinterleuchtete Symbole, die im Instrumentencluster eines Fahrzeugs angezeigt werden, darstellen. Da der Zeiger einen Antrieb in seiner Drehachse benötigt, kann der Bereich der Achse nicht für Anzeigen verwendet werden.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, ist es eine Anzeigenvorrichtung bereitzustellen, die mehr Anzeigenmöglichkeiten in zentralen Bereichen der Anzeige bereitstellt.
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Die Aufgabe wird durch eine Anzeigenvorrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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In einem Aspekt umfasst eine Anzeigenvorrichtung für ein Fahrzeug: Anzeigenvorrichtung für ein Fahrzeug: Ein Display, das mit einer elektronischen Rechenvorrichtung gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, von der Rechenvorrichtung bestimmte Darstellungen anzuzeigen; Eine Gruppe an Scheiben, die in einer Reihe angeordnet sind, umfassend: Eine Skalenscheibe, wobei die Skalenscheibe im Wesentlichen durchsichtig ist, so dass durch sie hindurch das Display und dessen Anzeigeninhalt im Wesentlichen erkennbar ist; wobei die Skalenscheibe dazu eingerichtet ist, bei Beleuchtung gemäß einer ersten vorbestimmten Beleuchtungsart, insbesondere einer Beleuchtung der Kanten der Scheibe (oder Beleuchtung frontal von vorne (Ambientebeleuchtung), radiale Beleuchtung des Zwischenraums zwischen Skalen- und Zeigerscheibe (oder weiteren Scheiben) oder Kontrastbeleuchtung durch das Display, wie im Stand der Technik bekannt), eine Skala, insbesondere eine Geschwindigkeits- oder Drehzahlskala, anzuzeigen, wozu das Material der Skalenscheibe an den Stellen, an denen die Skala anzuzeigen ist, verändert ist, insbesondere durch Gravur (Lasergravur, 3D Lasergravur) aufgeraut ist, geätzt ist oder durch Druck verändert ist, wie im Stand der Technik bekannt; wobei die Veränderung des Materials derart ist, dass die Skala im Wesentlichen nicht sichtbar ist ohne eine Beleuchtung gemäß der ersten vorbestimmten Beleuchtungsart und insbesondere die Skalenscheibe an den Stellen der Skala ohne eine Beleuchtung gemäß der ersten vorbestimmten Beleuchtungsart im Wesentlichen durchsichtig ist; wobei die Skalenscheibe in Bezug auf eine vorgegebene Richtung vor dem Display angeordnet ist; Eine Zeigerscheibe, wobei die Zeigerscheibe im Wesentlichen durchsichtig ist, so dass durch sie hindurch das Display und dessen Anzeigeninhalt und die Skalenscheibe im Wesentlichen erkennbar sind; wobei die Zeigerscheibe dazu eingerichtet ist, bei Beleuchtung gemäß einer zweiten vorbestimmten Beleuchtungsart, insbesondere einer Beleuchtung der Kanten der Scheibe (oder Beleuchtung frontal von vorne (Ambientebeleuchtung), radiale Beleuchtung des Zwischenraums zwischen Skalen- und Zeigerscheibe (oder weiteren Scheiben) oder Kontrastbeleuchtung durch das Display), einen Zeiger, anzuzeigen, wozu das Material der Zeigerscheibe an den Stellen, an denen der Zeiger anzuzeigen ist, verändert ist, insbesondere durch Gravur (Lasergravur, 3D Lasergravur) aufgeraut ist, geätzt ist oder durch Druck verändert ist; wobei die Veränderung des Materials derart ist, dass der Zeiger im Wesentlichen nicht sichtbar ist ohne eine Beleuchtung gemäß der zweiten vorbestimmten Beleuchtungsart und insbesondere die Zeigerscheibe an den Stellen des Zeigers ohne eine Beleuchtung gemäß der zweiten vorbestimmten Beleuchtungsart im Wesentlichen durchsichtig ist; wobei die Zeigerscheibe in Bezug auf die vorgegebene Richtung vor der Skalenscheibe angeordnet ist; wobei die Zeigerscheibe dazu dient, einen Wert auf der Skala der Skalenscheibe zu markieren; wobei die Zeigerscheibe drehbar gelagert ist; Eine Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit dazu ausgelegt ist, die Zeigerscheibe am Rand der Zeigerscheibe drehbar zu halten und dazu eingerichtet ist, die Zeigerscheibe entsprechend von der Rechenvorrichtung empfangenen elektronischen Befehlen zu drehen; Eine Beleuchtungseinheit umfassend: erste Beleuchtungsmittel, die dazu ausgelegt sind, die Skalenscheibe entsprechend der ersten vorbestimmten Beleuchtungsart zu beleuchten; zweite Beleuchtungsmittel, die dazu ausgelegt sind, die Zeigerscheibe entsprechend der zweiten vorbestimmten Beleuchtungsart zu beleuchten; wobei die erste und die zweite vorbestimmte Beleuchtungsart insbesondere identisch sind und die ersten und zweiten Beleuchtungsmittel insbesondere identisch sind; wobei die erste und die zweite Beleuchtung dazu eingerichtet sind, die jeweilige Beleuchtung entsprechend empfangenen elektronischen Befehlen von der Rechenvorrichtung zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die einzelnen Elemente (Display, Skalen- und Zeigerscheibe) sind somit in verschiedenen Ebenen angeordnet.
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Die Anzeige für Fahrzeuge umfasst also in verschiedenen Ebenen hintereinander ein analoges Anzeigeinstrument (umfassend die Skalen- und Zeigerscheibe), wie beispielsweise einen Geschwindigkeits- oder Drehzahlanzeiger, und eine digitale Anzeige (LCD, TFT, OLED, etc.) zur Darstellung beispielsweise von Piktogrammen oder Grafiken zur erkannten Gefahren wie Wildwechsel. Die analogen Anzeigeninstrumente sind auf transparenten Scheiben ausgebildet, die am Rand gehalten werden. Auf diese Weise wird eine Anzeige geschaffen, die einem Display viel Raum in ihrem Zentrum gewährt, weil im Gegensatz zum Stand der Technik keine Drehachse versteckt werden muss. Gleichzeitig ermöglicht die Anzeige die Ausblendung der analogen Anzeige (der Geschwindigkeitsanzeige) unabhängig von der Aktivität der digitalen Anzeige. Eine Deaktivierung der analogen Anzeige gibt der digitalen Anzeige noch mehr Fläche zur Anzeige und nimmt dem Fahrer gleichzeitig die Möglichkeit die Information der analogen Anzeige aufzunehmen, da die Skala und der Zeiger für den Fahrer (bzw. den menschlichen Benutzer) im Wesentlichen nicht mehr sichtbar sind. Dies reduziert die Informationsbereitstellung für den Fahrer, was insbesondere in Gefahrensituationen bei einer Fahrt sinnvoll ist: Die Information der Drehzahl der Kraftmaschine beispielsweise ist irrelevant für die vom Fahrer benötigte Reaktion, wenn gerade ein Wildwechsel vor dem Fahrzeug stattfindet. Hier wird vom Fahrer ein Bremsen oder Hupen oder ähnliches erwartet. Die Reaktion des Fahrers wird gefördert, wenn ihm der Hinweis auf die Gefahr möglichst isoliert dargeboten wird. Die Art der Darstellung, die mittels der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ermöglicht wird, erhöht somit die Verkehrssicherheit.
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Die Anzeigevorrichtung kann auch vorteilhaft beispielsweise für die Anzeige einer Geschwindigkeit verwendet werden, die ein Fahrerassistenzsystem halten soll. Dazu wird die erste und zweite Beleuchtung der Skalen- und Zeigerscheibe aktiviert, wobei die Skala eine Geschwindigkeitsskala ist und der Zeiger die aktuelle Geschwindigkeit angibt. Weiter wird an der Stelle des Displays, die hinter dem eingestellten Geschwindigkeitswert der Skala erscheint, eine Markierung durch das Display angezeigt. Auf diese Weise wird dem Fahrer anhand der Geschwindigkeitsskala die eingestellte Geschwindigkeit angezeigt. Es sind somit Interaktionen zwischen den Scheiben und dem Display möglich bzw. allgemeiner zwischen den Ebenen. Die elektronische Rechenvorrichtung kann also dazu eingerichtet sein, eine Darstellung zur Anzeige zu bestimmen, deren Position sich an der Position der Skala der Skalenscheibe orientiert und insbesondere an der Position eines Wertes der Skala.
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Durch die Verwendung des Randantriebs kann der eigentliche Antrieb versteckt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es nicht mehr nötig, die Drehachse und deren Antrieb zu kaschieren. Der Anzeigehintergrund im Zentralbereich der analogen Anzeige kann transparent ausgeführt werden. In diesem Fall lassen sich in nächster Ebene weitere Informationen und vor allem weitere Anzeigen in einem größeren Bereich als im Stand der Technik anzeigen. Auch wird es möglich und sinnvoll digitale Anzeigen, wie LCDs, TFTs, OLEDs, etc. zu verwenden. Diese können den gesamten Bereich der analogen Anzeige ausfüllen. Dadurch bieten sich erweiterte Anzeigenmöglichkeiten. Die elektronische Rechenvorrichtung kann alle elektronischen Schaltkreise des Fahrzeugs umfassen, einen Computer umfassen, sich auf die elektronische Steuerung der Anzeigen im Fahrerbereich beziehen und/oder durch einen Mikrocontroller repräsentiert sein.
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Aufgrund der Verwendung von mechanischen optischen Elementen (Skalen- und Zeigerscheibe) kann auch dann eine Information ausgegeben werden (bspw. Fahrzeug hat Geschwindigkeit 0 km/h), wenn die gesamte Anzeigenvorrichtung inaktiv ist. Des Weiteren wird es ermöglicht, einen echten 3D Effekt zwischen der mechanischen optischen Anzeige (Skalen- und Zeigerscheibe) und dem Display (also der digitalen Anzeige) zu erzeugen, die weiter hinten erscheint, es können durch gezielte Interaktion zwischen den Ebenen neue Darstellungsszenarien erzeugt werden. Das Display kann dazu ausgelegt sein, vorgesehene Darstellungen nur in den Grenzen der analogen Anzeige, also hinter der Fläche der Skalenanzeige anzuzeigen. Es können weitere drehbar gelagerte und auf Befehl durch Antriebe gedrehte Scheiben vorgesehen sein, die Markierungen umfassen, die „sichtbar“ und „unsichtbar“ sein können, wie oben beschrieben in Bezug auf die Zeigerscheibe.
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Um ungewollte Interaktionen in den unterschiedlichen Anzeigeebenen zu vermeiden, können die aktuell nicht benötigten Anzeigeinhalte unterdrückt werden. Die einzelnen Schichten können unabhängig voneinander beleuchtet werden oder unterschiedlich eingefärbt werden, wenn die Beleuchtungseinheit verschiedenfarbige Beleuchtungsmittel für die jeweilige Schicht umfasst. Mit anderen Worten: Das Beleuchtungselement kann die Skalen- und Markierungsschicht in verschiedenen Farben und gegebenenfalls getrennt und einzeln beleuchten, wozu das erste und das zweite Beleuchtungsmittel getrennt Befehle zur Beleuchtung empfangen können und jeweils mindestens zwei verschiedenfarbige Lichtquellen umfassen.
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Die Antriebseinheit ist insbesondere für die Serienherstellung im automotiven Bereich geeignet und erfüllt die Anforderungen im Automobilbereich an Toleranz, Vibrationsschutz und Umwelteinflüsse. Für den Antrieb bzw. die Drehung der Zeigerscheibe können unterschiedliche Prinzipien verwendet werden, wie z.B. Zahnriementrieb, Riemenantrieb, Zahnradantrieb, elektromagnetischer Antrieb, die im Stand der Technik bekannt sind. Die Antriebseinheit kann einen Randantrieb umfassen, der dazu dient, über einen Krafteintrag an dem Rand der Zeigerscheibe diese zu drehen.
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In einer vorteilhaften Implementierung ist die elektronische Rechenvorrichtung dazu eingerichtet, in Antwort auf das Erkennen einer Fahrsituation, in der eine Gefahr droht, insbesondere eine Kollision, eine Darstellung zur Anzeige durch das Display zu bestimmen und ferner dazu eingerichtet, elektronische Befehle an die Beleuchtungseinheit auszugeben, dass die erste und zweite vorbestimmte Beleuchtung zu deaktivieren ist. Die elektronische Rechenvorrichtung kann somit ein Fahrerassistenzsystem umfassen, dass das Umfeld des Fahrzeugs analysiert und potentielle Kollisionen erkennt. Daraufhin wird somit die analoge Anzeige abgeschaltet, um die Wahrnehmung der Gefahrenmeldung auf dem Display schnell und intuitiv zu ermöglichen. Die Befehle an die Beleuchtungseinheit können auch analoge Befehle sein, und auch einfach durch die Stromversorgung der Beleuchtung repräsentiert werden. Gleiches gilt für die Befehle für die Befehle für die Antriebseinheit die auch analog sein können und auch durch die Stromversorgung für die Antriebseinheit repräsentiert sein können.
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Die Antriebseinheit und die Beleuchtungseinheit sind vorteilhafterweise in demselben Gehäuse untergebracht. Ebenso kann die Beleuchtungseinheit dazu ausgelegt und angeordnet sein, die senkrecht stehende Skalenscheibe von unten zu beleuchten. Auf diese Weise kann die „Technik“ unsichtbar für den Benutzer verpackt werden und ein wertiger Eindruck erwirkt werden.
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Es kann ferner ein Schutzglas vorgesehen sein, das vor der Zeigerscheibe angeordnet ist und die Gruppe von Scheiben vor mechanischen Einflüssen und Beschädigungen von außen schützt. Demselben Zweck kann eine Fassung dienen, die insbesondere aus Metall ist, die das Schutzglas, die Zeigerscheibe und die Skalenscheibe im Wesentlichen an deren jeweiligen Kanten einfasst.
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In einer Weiterbildung umfasst die Gruppe an Scheiben ferner: Eines oder weitere transparente zweite Displays in der Form einer Scheibe, das bzw. die vor dem Display angeordnet ist. Insgesamt können somit hochwertige Tiefenwirkungen erzeugt werden durch die Anzeige echter 3D Elemente. Beispielsweise können Abstandsinformationen zum Vordermann, wie Balken, auf verschiedene Displays verteilt werden. Werden z.B. zwei Balken angezeigt kann einer auf einem weiteren (also vorderen) Display und einer auf einem (ersten also hinteren) Display angezeigt werden. Die Balken liegen tatsächlich in verschiedenen Ebenen und ein echter 3D Effekt entsteht.
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Eine oder mehrere der Scheiben der Gruppe der Scheiben in ihrer Durchsichtigkeit durch Ansteuerung veränderbar sind, und zu diesem Zweck insbesondere eine elektrochromatische Schicht aufweisen.
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In einem anderen Aspekt umfasst ein Kraftfahrzeug eine der vorgenannten Anzeigenvorrichtungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt schematisch die Ansicht einer Anzeigenvorrichtung in einem ersten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt schematisch die Ansicht der Anzeigenvorrichtung nach 2 in einem zweiten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 3 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Anzeigenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Anzeigenvorrichtung nach 3.
- 5 zeigt eine schematisch eine Explosionszeichnung der Anzeigenvorrichtung nach 3.
- 6 zeigt eine schematische Schnittansicht der Anzeigenvorrichtung nach 3.
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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf sich entsprechende Elemente über die Figuren hinweg.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt schematisch die Ansicht einer Anzeigenvorrichtung in einem ersten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel wie sie sich dem Fahrer eines Fahrzeugs bietet, in dem die Anzeigenvorrichtung im Cockpit montiert ist. Die Anzeigenvorrichtung zeigt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs an. Dazu umfasst die Anzeigenvorrichtung eine Skala 1 von 0 km/h bis 50 km/h, die auf einer Skalenscheibe (nicht dargestellt) aufgebracht ist. Die Skala 1 ist nur dann für den Fahrer sichtbar, wenn ein erstes Beleuchtungsmittel (beispielsweise eine LED) im Gehäuse 5 Licht über den Rand der Skalenscheibe in die Skalenscheibe einkoppelt. Die Skala 1 ist durch Lasergravur der Skalenscheibe entstanden. In Blickrichtung des Fahrers vor der Skalenscheibe befindet sich eine Zeigerscheibe (nicht dargestellt), die von einem zweiten Beleuchtungsmittel (beispielsweise eine LED) im Gehäuse 5 derart beleuchtet werden kann, dass Licht in die Zeigerscheibe (nicht dargestellt) eingekoppelt wird. Wenn dies der Fall ist, wird der Zeiger 2 für den Fahrer sichtbar. Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine Einfassung der Anzeigenvorrichtung bezeichnet, die auch die Begrenzungen der Skalen- und Zeigerscheibe andeutet. Im in 1 dargestellten ersten Zustand wird sowohl die Zeigerscheibe als auch die Skalenscheibe von ihrer jeweiligen Beleuchtung im Gehäuse 5 beleuchtet und die Skala 1 und der Zeiger 2 sind für den Fahrer sichtbar. Im ersten Zustand wurde durch ein Fahrerassistenzsystem (Teil einer Rechenvorrichtung des Fahrzeugs) keine Gefahr erkannt. Ebenfalls im Gehäuse 5 untergebracht ist ein Antrieb für die Zeigerscheibe, die den Zeiger in eine Position dreht, die von der Rechenvorrichtung entsprechend einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben wird. Die Anzeigenvorrichtung zeigt eine Geschwindigkeit von ungefähr 25 km/h an. Die Ansteuerung der Anzeigenvorrichtung geschieht durch die Rechenvorrichtung.
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In dem Fall, dass das Fahrerassistenzsystem eine Gefahr, beispielsweise eine Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Verkehrsteilnehmer, Tieren oder Objekten, erkennt, gibt die Rechenvorrichtung an die Anzeigenvorrichtung Befehle aus, so dass sich dem Fahrer die Ansicht wie schematisch in 2 dargestellt bietet. Das erste und zweite Beleuchtungsmittel des Gehäuses 5 werden angewiesen die Beleuchtung der Scheiben zu deaktivieren. Die Skala und der Zeiger sind somit für den Fahrer nicht mehr sichtbar. Gleichzeitig weist die Rechenvorrichtung ein in Blickrichtung des Fahrers hinter den Scheiben liegendes Display (in 2 nicht dargestellt) an, ein Warnsymbol 4 anzuzeigen. Dieses ist für den Fahrer sichtbar, weil die Skalen- und Zeigerscheibe im Wesentlichen durchsichtig sind, sogar an den Stellen, an denen normalerweise die Skala oder der Zeiger angezeigt werden. Der Fahrer kann so ohne unnötige optische Ablenkungen das Warnsymbol erfassen. Die Erfassung durch den Fahrer geschieht somit schneller und sicherer als wenn die Skala und der Zeiger noch angezeigt würden. Der Fahrer kann schneller reagieren, wodurch die Verkehrssicherheit erhöht wird.
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3 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Anzeigenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dieselbe Anzeigenvorrichtung ist in 4 noch einmal schematisch in einer perspektivische Ansicht gezeigt. In 3 und 4 wurde durch ein Fahrerassistenzsystem eine akute Gefahr durch Wildwechsel erkannt, weshalb durch das Display das entsprechende Warnsymbol angezeigt wird, und die Beleuchtung der Skalen- und Zeigerscheibe abgeschaltet wurde, so dass diese nicht mehr sichtbar sind. Für den Fahrer ist somit im Wesentlichen nur noch der Hinweis auf den Wildwechsel sichtbar. Zur Erläuterung der Anzeigenvorrichtung sind in 3 und 4 die Skala und der Zeiger gestrichelt dargestellt, obwohl der Fahrer sie nicht wahrnehmen würde.
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5 zeigt eine schematisch eine Explosionszeichnung einer Anzeigenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anzeigenvorrichtung umfasst eine Fassung 3 (bevorzugt aus Metall), ein Schutzglas 7, eine drehbare Zeigerscheibe 8 mit einem Zeiger 2, eine Skalenscheibe 9 mit Skala 1, das Gehäuse 5 mit Antriebs- und Beleuchtungseinheit sowie einem Haltering 11 und schließlich das Display 6 als Hintergrundanzeige.
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6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Anzeigenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, die die Komponenten gemäß 3 umfasst. Wie ersichtlich ist, werden das Schutzglas 7 und die Skalenscheibe 9 von dem Haltering 11 des Gehäuses 5 und der Fassung 3 gehalten. Die Zeigerscheibe 8 ragt in das Gehäuse 5 hinein, wo es von einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) am Rand gegriffen und gehalten wird. Die Antriebseinheit ist dazu ausgelegt, die Zeigerscheibe 8 zu drehen und zwar entsprechend den von der Rechenvorrichtung empfangenen Befehlen. Die Zeigerscheibe 8 wird von einer Lichtquelle 10 derart am Rand beleuchtet, dass Licht in die Zeigerscheibe 8 eingekoppelt wird, wodurch der Zeiger 2 für den Fahrer sichtbar wird. Angrenzend an das Gehäuse 5 befindet sich das Display 6.
