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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug zum Anzeigen eines veränderlichen Fahrzeugparameters, mit einem frei programmierbaren Kombiinstrument, welches eine Anzeigeoberfläche aufweist, an welcher Anzeigeoberfläche eine drehbar gelagerte und beleuchtbar ausgebildete Anzeigenadel angeordnet ist, welche Anzeigenadel ein ferro- oder ferri-magnetisches Element aufweist, das mit einer der Anzeigeoberfläche gegenüberliegenden Rückseite des frei programmierbaren Kombiinstruments angeordneten Magnetfeldeinheit wechselwirkt, um eine Drehstellung der Anzeigenadel entsprechend des anzuzeigenden veränderlichen Fahrzeugparameters einzustellen, und mit einer Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Anzeigenadel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einer Fahrzeuginstrumententafel, die eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines veränderlichen Fahrzeugparameters aufweist.
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Fahrzeuge sowie Anzeigevorrichtungen für Fahrzeuge zum Anzeigen von veränderlichen Fahrzeugparametern sind dem Grunde nach bekannt, so dass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises dem Grunde nach nicht bedarf. Die Anzeigevorrichtungen sind in der Regel im Sichtbereich eines Fahrers beziehungsweise Fahrzeugführers des Fahrzeugs angeordnet, so dass während des bestimmungsgemäßen Betriebs die gewünschten Fahrzeugparameter optisch erfasst werden können. Fahrzeugparameter sind beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Motordrehzahl, ein Tankfüllstand, ein Batterieladezustand, eine Temperatur von Kühlwasser eines Verbrennungsmotors, eine Temperatur eines Akkumulators und/oder dergleichen. Die Fahrzeugparameter werden häufig mittels geeigneter Messinstrumente in einer Fahrzeuginstrumententafel angezeigt. Die Fahrzeuginstrumententafel befindet sich häufig im Blickbereich des Fahrzeugführers beziehungsweise Fahrers des Fahrzeugs während des bestimmungsgemäßen Betriebs des Fahrzeugs.
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Eine Anzeigevorrichtung, wie sie zur Anzeige von Fahrzeugparametern eines Fahrzeugs zum Einsatz kommt, ist beispielsweise eine Drehzeigeranzeigevorrichtung. Diese besteht aus einem mechanischen Gehäuse mit einem Sichtfenster, in dem eine Anzeigeskala dargestellt ist. Darüber hinaus ist ein Drehzeiger mit einer Anzeigenadel drehbar gelagert angeordnet, der in Abhängigkeit eines elektrischen Signals auslenkbar ist. Das Signal ist proportional zum anzuzeigenden Fahrzeugparameter und kann beispielsweise mittels eines geeigneten, den entsprechenden Fahrzeugparameter detektierenden Sensor bereitgestellt werden. Entsprechend zeigt die Anzeigenadel auf einen entsprechenden Wert der Anzeigeskala, so dass der Fahrzeugführer beziehungsweise Fahrer des Fahrzeugs den aktuellen Wert des Fahrzeugparameters auf einfache Weise und unmittelbar durch Ablesen erfassen kann.
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Obwohl sich diese Art der Anzeigevorrichtungen bewährt hat, sind doch Nachteile vorhanden. So muss für jeden anzuzeigenden Fahrzeugparameter eine eigene Anzeigevorrichtung im Fahrzeug vorgesehen sein. Dies ist aufwendig und benötigt darüber hinaus viel Platz in einem Cockpit des Fahrzeugs. Darüber hinaus erfordern zusätzliche Funktionen wie Beleuchtung der Anzeigevorrichtung und/oder dergleichen einen erheblichen zusätzlichen Aufwand, insbesondere auch in Bezug auf die Wartung.
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Eine Verbesserung in dieser Hinsicht kann durch ein frei programmierbares Kombiinstrument als Anzeigevorrichtung erreicht werden. Das frei programmierbare Kombiinstrument ermöglicht es, eine Mehrzahl von Anzeigevorrichtungen in gewünschter Weise grafisch darzustellen und sämtliche Funktionen der vorgenannten Drehzeigeranzeigevorrichtungen vorzugsweise mit einer einzigen Vorrichtung zu realisieren. Montageaufwand und dergleichen kann reduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung ein hochflexibles Gestalten der Fahrzeuginstrumententafel. Auch wenn mit dem frei programmierbaren Kombiinstrument eine Drehzeigeranzeigevorrichtung grafisch simuliert werden kann, ist es doch aus ergonomischer Sicht in einigen Fällen wünschenswert, eine physisch beziehungsweise mechanisch drehbare Anzeigenadel zum Anzeigen des jeweiligen Fahrzeugparameters zur Verfügung zu haben. Aus diesem Grund schlägt beispielsweise die
DE 10 2006 047 896 A1 vor, an der dem Fahrzeugführer beziehungsweise Fahrer des Fahrzeugs zugewandten Oberfläche des frei programmierbaren Kombiinstruments eine drehbar gelagerte, mechanische Anzeigenadel vorzusehen, die mittels einer auf der Rückseite des frei programmierbaren Kombiinstruments angeordneten Magnetfeldeinheit über Magnetkraft in ihrer Drehstellung eingestellt werden kann. Diese Ausgestaltung kann an dem frei programmierbaren Kombiinstrument angebracht werden, ohne das frei programmierbare Kombiinstrument beschädigen oder verändern zu müssen. Mittels eines in einer Nabe der Anzeigenadel im Drehzentrum angeordneten Stifts als Zeigerwelle, der als Lichtleiter ausgebildet ist, kann von dem frei programmierbaren Kombiinstrument erzeugtes Licht zur Beleuchtung der Anzeigenadel genutzt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die hierdurch erreichbare Beleuchtung hinsichtlich Intensität und Eigenschaften den gewünschten Anforderungen nicht genügt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein frei programmierbares Kombiinstrument mit einer drehbar gelagerten Anzeigenadel hinsichtlich der Beleuchtung zu verbessern.
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Als Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anzeigevorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein Fahrzeug gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch 9 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
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Insbesondere schlägt die Erfindung anzeigevorrichtungsseitig vor, dass die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung zum drahtlosen Zuführen von der Beleuchtung der Anzeigenadel dienenden Energie durch das frei programmierbare Kombiinstrument hindurch eingerichtet ist.
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Fahrzeugseitig wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
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Die Erfindung eignet sich dem Grunde nach nicht nur beim Einsatz von Landfahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, sondern auch bei Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen, Kombinationen hiervon oder dergleichen. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen kommen vermehrt Kombiinstrumente zum Einsatz, die lediglich aus einer Anzeigeeinheit, auch Display genannt, bestehen. Diese Kombiinstrumente werden auch frei programmierbare Kombiinstrumente (FPK) genannt. Die Erfindung nutzt den Vorteil, dass bei frei programmierbaren Kombiinstrumenten die Ablesefähigkeit durch die ergänzend vorgesehene, mechanische Anzeigenadel verbessert werden kann. Darüber hinaus ergibt sich eine subjektiv wahrgenommene Steigerung der Wertigkeit durch Einsatz analoger, mechanischer Zeigerelemente. Die Erfindung ermöglicht dies, ohne mechanisch in das frei programmierbare Kombiinstrument eingreifen zu müssen. Es müssen also keine Durchbrüche, Veränderungen oder dergleichen an dem frei programmierbaren Kombiinstrument vorgenommen werden. Das Kombiinstrument kann deshalb in großer Stückzahl hergestellt werden und trotzdem auf einfache Weise an eine gewünschte Form angepasst werden. Damit sind Sonderlösungen, die in der Regel kostspielig sind, vermeidbar, zumal insbesondere in der Automobilindustrie im Vergleich zur Unterhaltungsindustrie geringere Stückzahlen anfallen.
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Die Erfindung basiert darauf, die Anzeigenadel auf der Vorderseite des Displays, nämlich der Anzeigeoberfläche des frei programmierbaren Kombiinstruments, mit Hilfe eines Magnetfeldes zu bewegen. Die Anzeigenadel selbst ist mittels einer drehbaren Lagerung an der Anzeigeoberfläche befestigt. Dadurch kann ein Durchbruch im frei programmierbaren Kombiinstrument vermieden werden. Die für die Anzeigenadel erforderlichen weiteren Komponenten sind dabei vorzugsweise auf der Anzeigeoberfläche befestigt, beispielsweise mittels Verkleben, Verschweißen, Kombinationen hiervon oder dergleichen. Die drehbare Lagerung kann über ein geeignetes Wälzlager, insbesondere Kugellager oder dergleichen, erreicht werden.
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Zur magnetischen Kopplung der Anzeigenadel weist diese ein ferro- oder ferri-magnetisches Element auf, das beispielsweise durch einen Eisenstab, einen Ferritstab, Permanentmagneten, insbesondere Topfmagneten, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet sein kann. Das magnetische Element tritt in Wechselwirkung mit einem von der Magnetfeldeinheit erzeugten Magnetfeld, welche Magnetfeldeinheit auf der der Anzeigeoberfläche gegenüberliegenden Rückseite des frei programmierbaren Kombiinstruments angeordnet sein kann. Die Magnetfeldeinheit kann mit einer Oberfläche dieser Rückseite verbunden sein. Sie kann aber auch beabstandet zur Oberfläche angeordnet sein.
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Mittels der Magnetfeldeinheit kann die Drehstellung der Anzeigenadel entsprechend des anzuzeigenden veränderlichen Fahrzeugparameters eingestellt werden. Zu diesem Zweck weist die Magnetfeldeinheit einen Magnetfeldgenerator auf, der beispielsweise durch einen drehbar gelagerten und drehbar antreibbaren Permanentmagneten oder dergleichen gebildet sein kann. Alternativ oder ergänzend kann anstelle des Permanentmagneten auch eine elektrische Spule vorgesehen sein, die die Magnetfelderzeugung bereitstellt oder zumindest unterstützt. Die Magnetfeldeinheit ermöglicht es somit, die räumliche Orientierung des Magnetfeldes entsprechend eines dem anzuzeigenden Fahrzeugparameter entsprechenden Steuersignals zu verändern. Das Steuersignal wird zu diesem Zweck mittels eines den anzuzeigenden Fahrzeugparameter detektierenden Sensor, einer Fahrzeugsteuerung und/oder dergleichen bereitgestellt und der Magnetfeldeinheit zugeführt. Der Magnetfeldgenerator verändert das Magnetfeld entsprechend dem zugeführten Steuersignal. Das magnetische Element der Anzeigenadel reagiert auf die räumliche Veränderung des Magnetfelds und bewegt beziehungsweise verdreht die Anzeigenadel entsprechend. Das Signal wird von einer Steuerung des Fahrzeugs bereitgestellt und repräsentiert den anzuzeigenden Wert des Fahrzeugparameters. Vorzugsweise ist das Signal proportional zum anzuzeigenden Wert des Fahrzeugparameters.
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Die Anzeigevorrichtung der Erfindung weist ferner eine Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Anzeigenadel auf. Damit ist es möglich, die Anzeigenadel in gewünschter Weise zu beleuchten, um so ein Ablesen der Anzeigevorrichtung zu erleichtern. Darüber hinaus kann die Beleuchtung auch dazu dienen, eine Signalisierung an den Fahrzeugführer beziehungsweise den Fahrer des Fahrzeugs auszugeben. Die Signalisierung kann beispielsweise durch eine Veränderung der Beleuchtung der Anzeigenadel gebildet sein, zum Beispiel bei Überschreiten einer vorgebbaren Geschwindigkeitsgrenze bei einer Anzeigevorrichtung, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigt. Die der Beleuchtung der Anzeigenadel dienende Energie wird drahtlos, das heißt, insbesondere unter Vermittlung eines Energiefeldes bereitgestellt, beispielsweise ein magnetisches Feld, ein elektrisches Feld, ein elektromagnetisches Feld, vorzugsweise Licht, und/oder dergleichen. Entsprechend der erforderlichen Beleuchtungsleistung wird eine Leistung mittels des Energiefeldes bereitgestellt.
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Die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung ist zum drahtlosen Zuführen von der Beleuchtung der Anzeigenadel dienenden Energie durch das frei programmierbare Kombiinstrument hindurch eingerichtet. Dadurch können Anschlussleitungen für eine an der Anzeigenadel angeordnete Beleuchtungseinrichtung vermieden werden. Darüber hinaus vermeidet die Erfindung ebenfalls, dass für die Energieversorgung beispielsweise eine in das frei programmierbare Kombiinstrument einzubringende Öffnung erforderlich ist. Dies erlaubt es, die Anzeigevorrichtung in hochflexibler Weise und ohne das frei programmierbare Kombiinstrument verändern beziehungsweise beschädigen zu müssen, zu realisieren. Die Erfindung erlaubt es somit, eine zuverlässige Beleuchtung der Anzeigenadel zu realisieren, die insbesondere nicht durch die Beschränkungen von Beleuchtungsmöglichkeiten, die durch das frei programmierbare Kombiinstrument gegeben sind, eingeschränkt zu sein braucht. Unabhängig von den Beleuchtungsmöglichkeiten durch das frei programmierbare Kombiinstrument kann somit eine entsprechende Beleuchtung der Anzeigenadel erreicht werden, insbesondere auch hinsichtlich der Lichtenergie. Dadurch ist es möglich, die Anzeigenadel hinreichend zu beleuchten, so dass eine zuverlässige Ablesbarkeit auch unter unterschiedlichsten Lichtverhältnissen der Umgebung erreicht werden kann.
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Die Anzeigenadel weist zum Zwecke der Beleuchtung zumindest teilweise eine optische Leitfähigkeit auf. Beispielsweise ist die Anzeigenadel aus einem opaken Werkstoff gebildet, der zum Beispiel durch einen Kunststoff, ein Glas, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet sein kann.
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In einer Ausgestaltung wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung ein mit der Anzeigenadel mechanisch verbundenes Leuchtelement aufweist, wobei die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung eingerichtet ist, die der Beleuchtung der Anzeigenadel dienende Energie dem Leuchtelement induktiv zuzuführen. Das Leuchtelement kann beispielsweise durch eine oder mehrere Leuchtdioden, durch eine oder mehrere Glimmlampen, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen gebildet sein. Natürlich kann sich das Leuchtelement auch über die Anzeigenadel selbst zumindest teilweise erstrecken.
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In dieser Ausgestaltung weist die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung eine Induktionseinheit auf, mittels der die induktiv zugeführte Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann und die die zugeführte Energie dem Leuchtelement als elektrische Energie bereitstellt. Das Leuchtelement wandelt die zugeführte elektrische Energie in Lichtenergie um und gibt diese in gewünschter Weise an die Anzeigenadel zum Zwecke der Beleuchtung ab. Um die Energie induktiv zuführen zu können, ist ergänzend ein Induktionsgenerator vorgesehen, der ein magnetisches Wechselfeld mit einer geeigneten Frequenz und Feldstärke erzeugt. Der Induktionsgenerator ist vorzugsweise – ebenso wie die Magnetfeldeinheit – an der der Anzeigeoberfläche gegenüberliegenden Rückseite des frei programmierbaren Kombiinstruments angeordnet. Die Frequenz wird vorzugsweise derart gewählt, dass eine Beeinträchtigung der magnetischen Kopplung der Anzeigenadel mit der Magnetfeldeinheit im Wesentlichen vermieden ist. Beispielsweise kann eine Frequenz von größer als 1 kHz, vorzugsweise größer als 10 kHz oder dergleichen gewählt sein. Die Frequenz kann mit der zugeführten Leistung variieren.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Anzeigenadel mit einem optischen Sensor sowie einer am optischen Sensor angeschlossenen Auswerteeinheit verbunden ist. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Leuchtelement zu steuern, das heißt, zum Beispiel das Leuchtelement einzuschalten, auszuschalten, hinsichtlich seiner Lichtleistung zu steuern und/oder dergleichen. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als elektronische Schaltung, insbesondere als Halbleiter-Chip, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet sein. Der optische Sensor kann beispielsweise durch eine Fotodiode, einen Fototransistor oder dergleichen gebildet sein. Vorzugsweise ist der optische Sensor der Anzeigeoberfläche des frei programmierbaren Kombiinstruments gegenüberliegend ausgerichtet, so dass er optische Anzeigen der Anzeigeoberfläche detektieren kann. Dadurch kann erreicht werden, dass eine drahtlose Steuerung des Leuchtelements mittels des frei programmierbaren Kombiinstruments ermöglicht ist, ohne dass zusätzliche optische Sendeelemente erforderlich wären.
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Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass an der Anzeigeoberfläche und dem optischen Sensor gegenüberliegend ein Lichtleiter angeordnet ist. Dadurch kann die optische Kopplung der entsprechenden Anzeigeoberfläche des frei programmierbaren Kombiinstruments an den optischen Sensor weiter verbessert werden.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung weist die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung ein an der der Anzeigeoberfläche gegenüberliegenden Rückseite des frei programmierbaren Kombiinstruments angeordnetes Leuchtmittel auf, wobei die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung eingerichtet ist, die der Beleuchtung der Anzeigenadel dienende Energie optisch zuzuführen. Bei dieser Ausgestaltung kann die für die Beleuchtung erforderliche Energie bereits als Lichtenergie zur Verfügung gestellt werden und wird der Anzeigenadel durch das frei programmierbare Kombiinstrument hindurch zugeführt. Das frei programmierbare Kombiinstrument wird zu diesem Zweck also durchleuchtet. Die optische Energiequelle beziehungsweise Lichtquelle ist zu diesem Zweck vorzugsweise auf der der Anzeigeoberfläche gegenüberliegenden Rückseite des frei programmierbaren Kombiinstruments angeordnet, ebenso wie die Magnetfeldeinheit. Sie kann an der Oberfläche dieser Rückseite befestigt sein oder aber sie ist beabstandet zu dieser Oberfläche angeordnet. Die Lichtquelle wird entsprechend der gewünschten Beleuchtungsfunktion von einer Steuerung des Fahrzeugs gesteuert. Dem Grunde nach kann diese Ausgestaltung auch mit dem induktiven Zuführen der Energie kombiniert sein.
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Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die optisch zugeführte Energie mittels des frei programmierbaren Kombiinstruments spektral einstellbar ist. Zu diesem Zweck kann das bei Displays üblicherweise eingesetzte Farbfilter verwendet werden. Mit diesem Farbfilter ist es möglich, zum Beispiel weißes Licht hinsichtlich seiner Farbe zu verändern. Besonders vorteilhaft erweist es sich, dass hierfür keine Änderungen am frei programmierbaren Kombiinstrument erforderlich sind. Lediglich das ohnehin schon vorhandene Farbfilter braucht für die spektrale Einstellbarkeit genutzt zu werden. Auf diese Weise können ohne signifikanten zusätzlichen Aufwand farbige Beleuchtungen der Anzeigenadel erreicht werden. Ist beispielsweise das Farbfilter selbst nicht einstellbar, kann eine spektrale Lichtdurchlässigkeit auch durch Schalten einzelner ausgewählter Pixel erreicht werden, zum Beispiel indem einer gewünschten Farbe entsprechende, vorgebbare Pixelmuster eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Anzeigevorrichtung eine Anzeigenadelpositionserfassungseinrichtung aufweist. Mittels der Anzeigenadelpositionserfassungseinrichtung ist es möglich, die aktuelle Position der Anzeigenadel zu erfassen und auf diese Weise eine Regelung hinsichtlich der einzustellenden Drehstellung der Anzeigenadel zu realisieren. Dies erweist sich unter anderem dann als vorteilhaft, wenn aufgrund der magnetischen Kopplung Abweichungen zwischen einer aktuellen Drehstellung der Anzeigenadel gegenüber einer Sollstellung der Anzeigenadel auftreten können. Zu diesem Zweck kann eine absolute und/oder inkrementelle Positionsmessung implementiert sein. Vorzugsweise kann dies durch geeignete Displayinhalte im durch die Anzeigevorrichtung, insbesondere deren Lagerung, abgedeckten Bereich des frei programmierbaren Kombiinstrument realisiert sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren zu entnehmen. In den Figuren sind gleiche Bauteile und Funktionen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung für eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug zum Anzeigen eines veränderlichen Fahrzeugparameters gemäß der Erfindung mit einer induktiven Energieübertragung für eine Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung einer Anzeigenadel der Anzeigevorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung für eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug zum Anzeigen eines veränderlichen Fahrzeugparameters gemäß der Erfindung mit einer Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung, bei der die der Beleuchtung der Anzeigenadel dienende Energie optisch zugeführt wird; und
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3 eine alternative schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 2.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine erste Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung 10 für ein Fahrzeug zum Anzeigen eines veränderlichen Fahrzeugparameters, hier die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Anzeigevorrichtung 10 weist ein frei programmierbares Kombiinstrument 12 auf, welches eine Anzeigeoberfläche 14 aufweist, an welcher Anzeigeoberfläche 14 eine drehbar gelagerte und beleuchtbar ausgebildete Anzeigenadel 16 angeordnet ist. Die Anzeigenadel 16 weist als ferro- oder ferrimagnetisches Element einen Permanentmagneten 18 auf, der mit seiner Polausrichtung quer zu einer Drehachse der Anzeigenadel 16 ausgerichtet ist und sich gemeinsam mit der Anzeigenadel 16 drehend bewegen lässt. Der Permanentmagnet 18 ist mit der Anzeigenadel 16 drehfest verbunden. Dadurch führen von außen einwirkende externe Magnetfelder zu einer Krafteinwirkung auf den Permanentmagneten 18, der darauf mit einer Drehbewegung reagieren kann und die mit ihm verbundene Anzeigenadel 16 mitnimmt.
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Zum Zwecke der drehbaren Lagerung der Anzeigenadel 16 an der Anzeigeoberfläche 14 des frei programmierbaren Kombiinstruments 12 ist die Anzeigenadel 16 mit einer Kappe 36 fest verbunden, die ihrerseits mittels eines Kugellagers 38 drehbar an der Anzeigeoberfläche 14 gelagert ist. Zu diesem Zweck ist das Kugellager 38 mit seinem fixen Lagerteil vorliegend an der Anzeigeoberfläche 14 mittels eines Klebers 48 festgeklebt.
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Auf einer der Anzeigeoberfläche 14 gegenüberliegenden Rückseite 20 des frei programmierbaren Kombiinstruments 12 ist eine Magnetfeldeinheit 22 angeordnet, die mit dem Permanentmagneten 18 wechselwirkt. Die Magnetfeldanordnung 22 umfasst eine Anzahl von Elektromagneten 34, die mit dem Permanentmagneten 18 zur Positionierung der Anzeigenadel 16 über ein Magnetfeld wechselwirken und eine Magnetfeldeinheit bilden. Je nach anzuzeigender Drehstellung werden unterschiedliche Elektromagnete 34 aktiviert. Dadurch kann eine Drehstellung der Anzeigenadel 16 entsprechend des anzuzeigenden veränderlichen Fahrzeugparameters, hier der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eingestellt werden.
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Die Anzeigevorrichtung 10 weist ferner eine Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung 24 zur Beleuchtung der Anzeigenadel 16 auf. Die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung 24 ist zum drahtlosen Zuführen von der Beleuchtung der Anzeigenadel 16 dienenden Energie durch das frei programmierbare Kombiinstrument 12 hindurch eingerichtet. Zu diesem Zweck weist die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung 24 ein mit der Anzeigenadel 16 mechanisch verbundenes Leuchtelement auf, welches hier durch eine Leuchtdiode 26 gebildet ist. Die Anzeigenadelbeleuchtungseinrichtung 24 ist eingerichtet, die der Beleuchtung der Anzeigenadel 16 dienende Energie der Leuchtdiode 26 induktiv zuzuführen. Zu diesem Zweck ist mit dem Permanentmagneten 18 und der Anzeigenadel 16 eine Leiterplatte 30 verbunden, auf der neben der Leuchtdiode 26 ein nicht bezeichneter Induktionswandler angeordnet ist. Der Induktionswandler entnimmt einem magnetischen Wechselfeld, welchem er ausgesetzt ist, Energie und wandelt diese in elektrische Energie um, die sodann der Leuchtdiode 26 zum Zwecke der Erzeugung von Lichtenergie zugeführt wird. Die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes ist vorliegend im Bereich von circa 10 kHz gewählt.
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Das magnetische Wechselfeld, welches der induktiven Zuführung von Energie dient, wird ebenfalls mittels der Elektromagneten 34 erzeugt. Zu diesem Zweck werden die Elektromagnete 34 entsprechend von einer Steuerung des Fahrzeugs angesteuert.
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Durch das magnetische Wechselfeld, insbesondere dem Frequenzabstand, ist gewährleistet, dass die induktive Zuführung von Energie für Beleuchtungszwecke den Mechanismus zur Steuerung der Drehstellung der Anzeigenadel 16 im Wesentlichen nicht beeinträchtigt, obwohl beide Funktionen mittels Magnetfelder realisiert sind.
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Ferner ist gemäß der Ausgestaltung gemäß 1 vorgesehen, dass die Anzeigenadel 16 mit einem optischen Sensor 28, vorliegend eine Fotodiode, sowie einer am optischen Sensor 28 angeschlossenen Auswerteeinheit 30 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 30 ist einstückig mit der Leiterplatte 30 ausgebildet und ist vorliegend durch einen Halbleiter-Chip gebildet, der in die Leiterplatte 30 integriert ist. Mittels des optischen Sensors 28 können Lichtsignale empfangen werden, die der Steuerung der Leuchtdiode 26 dienen. Auf der Leiterplatte 30 ist eine entsprechende Steuerlogik integriert.
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Die optischen Signale, die vom optischen Sensor 28 empfangen werden, werden von dem frei programmierbaren Kombiinstrument 12 bereitgestellt, und zwar auf der Fläche, die durch die Anzeigevorrichtung 10 abgedeckt ist. 1 sieht zu diesem Zweck vor, dass zur Verbesserung der optischen Kopplung ein Lichtleiter 32 angeordnet ist, mit dem die von der Anzeigeoberfläche 14 bereitgestellten optischen Signale in die Nähe des optischen Sensors 28 geführt werden, so dass eine möglichst große und effektive Kopplung erreicht werden kann.
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Damit die kommunikationstechnische Kopplung des optischen Sensors 28 mit dem Lichtleiter 32 von der Drehstellung der Anzeigenadel 16 unabhängig ist, sind der optische Sensor 28 sowie der Lichtleiter 32 zentrisch zur Drehachse der Anzeigenadel 16 angeordnet.
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Damit die Anzeigenadel 16 beleuchtet werden kann, ist diese aus einem opaken Werkstoff gebildet, an dessen leuchtdiodenseitigem Ende eine entsprechende, nicht bezeichnete Einstrahloberfläche ausgebildet ist. Die Anzeigenadel 16 ist zu diesem Zweck aus einem opaken Kunststoff gebildet.
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Alternativ zu dem Elektromagneten 34 kann natürlich auch eine separate elektrische Spule vorgesehen sein, mittels der das magnetische Wechselfeld zur drahtlosen Energieübertragung bereitgestellt werden kann. Vorzugsweise befindet sich eine solche elektrische Spule ebenfalls im Bereich der Rückseite 20 des frei programmierbaren Kombiinstruments 12.
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Mit der Steuerung der Leuchtdiode 26 kann sowohl die Helligkeit als auch deren Farbe eingestellt werden. Dies kann zum Beispiel dazu genutzt werden, um dem Fahrzeugführer beziehungsweise Fahrer des Fahrzeugs ergänzende Informationen zukommen zu lassen, beispielsweise das Überschreiten einer vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenze oder dergleichen.
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Der optische Sensor 28 kann entweder direkt gegenüber der Anzeigeoberfläche 14 oder direkt gegenüber dem Lichtleiter 32 angeordnet sein, um die optische kommunikationstechnische Kopplung bewirken zu können.
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Durch den Permanentmagneten 18 im beweglichen Teil der Anzeigevorrichtung 10 kann ergänzend zur Lagerung durch das Kugellager 48 eine axiale Haltekraft erzeugt werden, die vorzugsweise auch im unbestromten Zustand der Elektromagnete 34 wirksam sein kann.
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Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung basierend auf dem Ausführungsbeispiel zu 1 durch geeignete Displayinhalte des frei programmierbaren Kombiinstruments 12 im durch die Kappe 36 abgedeckten Bereich eine absolute und/oder inkrementelle Positionsmessung realisiert sein. Diese kann dazu dienen, eine Regelung für die Drehstellung der Anzeigenadel 16 zu realisieren.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. 2 zeigt eine Anzeigevorrichtung 40, ebenfalls für ein Fahrzeug zum Anzeigen eines veränderlichen Fahrzeugparameters, hier ebenfalls die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das Grundprinzip der Steuerung einer Anzeigenadel 66 entspricht dem Prinzip der Steuerung der Drehstellung der Anzeigenadel 16 gemäß dem Ausführungsbeispiel zur 1, weshalb ergänzend auf diese Ausführungen verwiesen wird. Im Folgenden werden lediglich die unterscheidenden Aspekte zur 1 weiter erläutert.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 keine Beleuchtungselektronik im beweglichen Teil vorgesehen, das heißt, dass die Anzeigenadel 66 nicht mit entsprechenden Teilen verbunden ist. Die Anzeigenadel 66 weist stattdessen einen Lichtaufnahmebereich 46 auf, von dem Licht eines Lichtleiters 48 eingekoppelt wird und der Beleuchtung der Anzeigenadel 66 dient. Der Lichtleiter 48 ist der Anzeigenadel 66 drehfest verbunden und in diesem Ausführungsbeispiel in ihrer Drehachse angeordnet. Alternativ kann der Lichtleiter auch durch einen konzentrisch zur Drehachse angeordneten Ring gebildet sein.
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Wie im Ausführungsbeispiel zur 1 erläutert, ist auch hier eine Kappe 36 vorgesehen, die mittels eines Kugellagers 38 an einer Anzeigeoberfläche 14 eines frei programmierbaren Kombiinstruments 12 angeordnet ist, welches Bestandteil der Anzeigevorrichtung 40 ist. Das frei programmierbare Kombiinstrument 12 entspricht dem Grunde nach dem, wie es bereits zu 1 beschrieben worden ist.
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Mit der Anzeigenadel 66 ist ferner ein drehbar gelagerter und abschnittsweise magnetisierter Mitnehmer 42 drehfest verbunden. Der Mitnehmer 42 ist zentrisch zu einer Drehachse der Anzeigenadel 66 angeordnet und weist ebenfalls zentrisch zu dieser Drehachse den Lichtleiter 48 auf, mittels dem Licht durch den Mitnehmer 42 hindurchgeleitet werden kann.
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Auf der Rückseite 20 des frei programmierbaren Kombiinstruments 12 ist ein weiterer Mitnehmer 44 angeordnet, der ebenfalls zentrisch zur Drehachse der Anzeigenadel 66 angeordnet und drehbar gelagert ist. Der Mitnehmer 44 ist mit einem Lichtleiter 52 verbunden, der Licht von einer Leuchtdiode 56 empfängt und durch das frei programmierbare Kombiinstrument 12 hindurch zum Lichtleiter 48 führt. Dabei ist eine mechanische Bearbeitung des frei programmierbaren Kombiinstruments 12 nicht erforderlich. Die Übertragung der der Beleuchtung der Anzeigenadel 66 dienenden Energie vom Lichtleiter 52 auf den Lichtleiter 42 erfolgt rein optisch. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Lichtleiter 52 ebenfalls in der Drehachse der Anzeigenadel 66 angeordnet. In der vorbeschriebenen Alternative kann der Lichtleiter 52 exzentrisch im Bereich des Rings angeordnet sein.
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Der Lichtleiter 52 ist vorliegend aus Glas gebildet und dient zugleich auch zum drehenden Antreiben des Mitnehmers 44. Zu diesem Zweck ist der Lichtleiter 52 ebenfalls drehbar gelagert und mit einem Getriebe 54 verbunden, welches seinerseits von einem Schrittmotor 58 angetrieben wird. Hierüber ist es möglich, die Drehstellung des Mitnehmers 44 in vorgebbarer Weise, das heißt, in Abhängigkeit eines dem Schrittmotor zugeführten Signals einer Fahrzeugsteuerung, in eine Drehstellung zu verfahren, die einem Wert des anzuzeigenden Fahrzeugparameters, hier der Fahrzeuggeschwindigkeit, entspricht. Der Mitnehmer 42 folgt aufgrund der magnetischen Wechselwirkung der Drehbewegung des Mitnehmers 44 und bewegt entsprechend die Anzeigenadel 66 in die gewünschte Drehstellung.
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Das Getriebe 54 ist lediglich optional, das heißt, bei alternativen Ausgestaltungen basierend auf der 2 kann beispielsweise der Schrittmotor 58 den Lichtleiter 52 auch direkt drehend antreiben.
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Das Licht für die Beleuchtung der Anzeigenadel 66 wird über die Lichtleiter 52 und 48 zur Anzeigenadel 66 geleitet. Dabei passiert es auch das frei programmierbare Kombiinstrument 12, welches zwischen gegenüberliegenden Enden der Lichtleiter 48 und 52 positioniert ist. Das Licht passiert als Energieträger somit das frei programmierbare Kombiinstrument 12. Am der Anzeigenadel 66 zugewandten Ende des Lichtleiters 48 tritt das Licht 50 aus und trifft auf den Lichteinführbereich 46.
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Das frei programmierbare Kombiinstrument 12 weist im Allgemeinen eine ausreichend hohe Transmissivität für Licht auf, um die für die Beleuchtung der Anzeigenadel 66 benötigte Lichtmenge passieren zu lassen.
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3 zeigt eine Prinzipskizze für eine alternative Darstellung des Ausführungsbeispiels nach 2. Bezüglich der Bauteile und Funktionen wird deshalb zu den Ausführungen zu 2 verwiesen.
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Bei der Ausgestaltung gemäß 2, 3 kann ein bei dem frei programmierbaren Kombiinstrument 12 vorgesehenen Farbfilter dazu verwendet werden, die Farbe des Lichts 50 spektral einstellen zu können. Zu diesem Zweck kann das frei programmierbare Kombiinstrument 12 entsprechend angesteuert werden. Besonders vorteilhaft erweist sich diese Ausgestaltung, wenn die Leuchtdiode 56 weißes Licht bereitstellt.
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Die Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können natürlich Funktionen, insbesondere Bauteile und Lichtquellen, beliebig gestaltet sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Entsprechendes gilt auch für die magnetische Kopplung zum Zwecke der Einstellung der Drehstellung der Anzeigenadel der Anzeigevorrichtung. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist es, dass für die Beleuchtung der Anzeigenadel eine Bearbeitung oder Veränderung des frei programmierbaren Kombiinstruments dem Grunde nach nicht erforderlich ist. Dadurch können frei programmierbare Kombiinstrumente zum Einsatz kommen, die in großer Stückzahl in vielen unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz kommen.
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Die für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Fahrzeug beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für entsprechende Verfahren und umgekehrt. Folglich können für Vorrichtungsmerkmale entsprechende Verfahrensmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.
