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Die Erfindung betrifft allgemein eine Anzeigeeinrichtung mit einer Skala mit mehreren Markierungen, wobei zu einem Zeitpunkt lediglich eine der Markierungen beleuchtet ist, während die verbleibenden restlichen Markierungen eine verborgene Erscheinung aufweisen.
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Hintergrund der Erfindung
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Anzeigeeinrichtungen werden gemeinhin in unterschiedlichen Anwendungen verwendet, um einem Fahrer Information über verschiedene Betriebszustände eines Fahrzeuges mitzuteilen. Mehrere Anzeigeeinrichtungen können als Teil eines Instrumentenblocks (Kombiinstruments) zusammengefasst werden, um für den Fahrer Information hinsichtlich Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorgeschwindigkeit, verbrauchte Kraftstoffmenge, Motortemperatur, Kraftstoffverbrauch und dergleichen bereitzustellen. Anzeigeeinrichtungen werden ebenso für Anwendungen verwendet, welche nicht den Fahrzeugbereich betreffen, wie zum Beispiel Luftkompressoren, Boiler (zum Beispiel Heißwasserbereiter) und dergleichen. Bei Verwendung in einem Fahrzeug erhalten herkömmliche Anzeigeeinrichtungen Information von einer Einrichtung, wie zum Beispiel der elektronischen Steuereinheit (ECU = Electronic Control Unit) des Fahrzeuges. Diese Anzeigeeinrichtungen umfassen einen Zeiger, welcher sich (um eine Achse quer zur Längsachse des Zeigers) dreht und sich auf verschiedene Abschnitte einer Skala ausrichtet, wobei sich der Zeiger zu verschiedenen Stellen/Bereichen bzw. Abschnitten entlang der Skala (in sich drehender Weise) bewegt bzw. verlagert, und zwar in Abhängigkeit von der von der ECU erhaltenen Information.
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Jedoch weisen die meisten dieser Arten von Anzeigeeinrichtungen einen Zeiger auf, welcher sich vor der Skala befindet, wobei sich der Zeiger um eine Achse (siehe oben) dreht. Der Zeiger ist typischerweise nahe der Mitte der Anzeigeeinrichtung befestigt, wobei er sich in überlappender Weise mit einem Teil der Skala nach außen erstreckt. Der Zeiger ist kalibriert, um sich in ordnungsgemäßer Weise auf den Abschnitt der Skala auszurichten, wenn die Anzeigeeinrichtung in einer im Wesentlichen senkrechten Weise betrachtet wird. Die durch die Anzeigeeinrichtung bereitgestellte Ablesung kann bei Betrachtung aus unterschiedlichen Winkeln einen Fehlerbereich aufweisen. Zudem beansprucht der Zeiger Raum vor der Anzeigeeinrichtung, was die Menge an auf der Skala anzeigbarer Information beschränkt.
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Dementsprechend besteht ein Bedarf für eine Anzeigeeinrichtung, welche aus unterschiedlichen Winkeln betrachtbar ist, eine genaue Ablesung bereitstellt und das Ablesen der Skala verbessert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Anzeigeeinrichtung bereit, welche ein Prisma oder eine andere Art von Reflektor verwendet, um eine einzelne Markierung auf einer Skala zu beleuchten, so dass während des Betriebes der Anzeigeeinrichtung lediglich eine Markierung auf der Skala sichtbar ist. Alle übrigen Markierungen weisen eine „verborgene” Erscheinung auf, und sind nicht sichtbar. In einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung eine zeigerlose Anzeigeeinrichtung mit einem Gehäuse, einer innerhalb des Gehäuses befestigten gedruckten Schaltkreisplatine (PCB = Printed Circuit Board), einem an der PCB befestigten Aktuator und einer sich durch den Aktuator hindurch erstreckenden Welle. Eine lichtemittierende Diode (LED = light emitting diode) ist auf der PCB nahe der Welle befestigt, so dass bei Aktivierung der LED Licht durch die Welle hindurch gelangt. Ein Rohrabschnitt ist an einem Ende der Welle befestigt, wobei ein Prisma mit dem Rohrabschnitt verbunden ist, und wobei eine Skala im Gehäuse in der Nähe des Prismas befestigt ist. Eine Mehrzahl von Markierungen ist auf der Skala angeordnet, wobei jede Markierung von der Mehrzahl von Markierungen einen Messwert eines Betriebsparameters repräsentiert. Eine Linse ist im Gehäuse nahe der Skala befestigt, so dass sich die Linse auf der gegenüberliegenden Seite von der Skala in Bezug auf das Prisma befindet.
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Der Aktuator dreht die Welle, um das Prisma in die Nähe einer Markierung von der Mehrzahl an Markierungen zu positionieren, welche einen Messwert des Betriebsparameters repräsentieren, wobei von der LED emittiertes Licht durch die Welle hindurch gelangt und mit Hilfe des Prismas durch eine Markierung von der Mehrzahl von Markierungen geleitet wird.
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Anstelle eines Zeigers, welcher sich durch die Verwendung einer mechanischen Einrichtung hin zu einem von mehreren Werten bewegt, welche ständig (das heißt, dauerhaft) auf einer Skala angezeigt werden, stellt die Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung lediglich einen diskreten Wert zu einem Zeitpunkt dar. Die Skala befindet sich hinter der Linse, wobei sich das Prisma hinter der Skala befindet. In einer Ausführungsform ist der Aktuator ein auf der Oberseite der PCB angeordneter Schrittmotor, wobei die LED unterhalb der Welle des Schrittmotors angeordnet ist, so dass das Prisma das Licht zu dem gewünschten Bereich der Skala überträgt. Die Skala umfasst außerdem eine zentrale bzw. mittlere Markierung bzw. Symbol, welche bzw. welches sich in Abhängigkeit von der Art der Anwendung, für welche die Anzeigeeinrichtung verwendet wird, ändern kann. Die Anzeigeeinrichtung ist in der Lage, unterschiedliche Werte anzuzeigen, während das Symbol in der Mitte der Anzeigeeinrichtung in dauerhafter Weise beleuchtet bleibt.
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Unterhalb der Skala wird ein Prisma (oder in einer alternativen Ausführungsform ein Reflektor) mit Hilfe der Welle der Anzeigeeinrichtung bewegt. Die Welle dreht das Prisma, um das Prisma unter der Markierung, welche den gewünschten Wert der Skala repräsentiert, zu platzieren bzw. zu positionieren, so dass lediglich diese Markierung beleuchtet und für den Nutzer sichtbar ist bzw. wird. Außerdem beleuchtet das Prisma in dauerhafter Weise eine in der Mitte der Skala angeordnete Markierung. Diese Erfindung ist für jede beliebige Anzeigeeinrichtung der Anzeigeeinrichtungen in einem Instrumentenblock (Kombiinstrument) oder anderen Anwendungen anwendbar.
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Eine der Vorteile der Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass vor der Skala mehr Raum vorhanden ist, was ein klareres Design und eine verbesserte Ablesung der Anzeigeeinrichtung ermöglicht. Die näher an der Linse angeordnete Skala verbessert ihre Sichtbarkeit aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln. Die Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung weist außerdem im Vergleich zu herkömmlichen Anzeigeeinrichtungen eine geringere Anzahl an Teilen auf, was eine Kostenersparung zur Folge hat. Weiterhin ist die Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung hinsichtlich ihrer Länge kürzer als herkömmliche Anzeigeeinrichtungen, was es der Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht, stringentere Einbau- bzw. Größen-Erfordernisse zu erfüllen.
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In alternativen Ausführungsformen kann das Prisma bzw. der Reflektor unterschiedliche Gestalten annehmen, so dass eine Beleuchtung der Werte der Skala durch LEDs möglich ist. Zusätzlich kann eine Beleuchtung der Werte der Skala mit einem Lichtstrahl von einer unterschiedlichen Lichtquelle bzw. Display/Anzeige erzielt werden.
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In weiteren alternativen Ausführungsformen kann der Aktuator auf unterschiedlichen Seiten der PCB befestigt sein, wie zum Beispiel der Ober- bzw. Unter-Seite, und dennoch die wie oben beschriebenen Funktionen ausführen. Bei Befestigung des Aktuators auf der Unter-Seite der PCB gelangt Licht von der LED direkt in den Rohrabschnitt statt durch die Welle.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden bereitgestellten detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sollte davon ausgegangen werden, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung herausstellen, lediglich für Zwecke der Darstellung gedacht sind und nicht den Umfang der Erfindung beschränken sollen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
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1 eine Abschnittsansicht einer Anzeigeeinrichtung ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
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2A eine erste Vorderansicht einer Anzeigeeinrichtung ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
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2B eine zweite Vorderansicht einer Anzeigeeinrichtung ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
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3 eine dritte Vorderansicht einer Anzeigeeinrichtung ist, wobei alle Markierungen sichtbar sind, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungen der vorliegenden Erfindung;
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4 eine perspektivische Ansicht einer Anzeigeeinrichtung mit entferntem Gehäuse ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
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5 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Anzeigeeinrichtung mit entferntem Gehäuse ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
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6 eine Abschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Anzeigeeinrichtung ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bzw. bevorzugten Ausführungsformen hat lediglich beispielhaften Charakter und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen beschränken.
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Eine Ausführungsform einer Anzeigeeinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in 1 bis 4 dargestellt und allgemein mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Anzeigeeinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer äußeren Seitenwand 14. Als Teil der Seitenwand 14 ist ein Auflage-(bzw. Absatz- oder Vorsprung-)abschnitt 16 ausgebildet, wobei auf dem Auflageabschnitt 16 eine gedruckte Schaltkreisplatine (PCB = Printed Circuit Board) 18 befestigt ist. Auf der PCB 18 sind verschiedene für den Betrieb der Anzeigeeinrichtung 10 notwendige Schaltkreise befestigt, als auch ein im Allgemeinen mit Bezugszeichen 20 gekennzeichneter Aktuator dargestellt, welcher in dieser Ausführungsform ein Schrittmotor ist. Jedoch liegt es im Umfang der Erfindung, dass andere Arten von Aktuatoren verwendet werden können.
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Der Schrittmotor 20 umfasst verschiedene Komponenten, welche zum Drehen/Rotieren einer Welle 22 verwendet werden, wobei die Welle 22 nach außen weg von dem Schrittmotorgehäuse 24 hervorsteht. Auf einem Ende 26 der Welle 22 ist ein Rohrabschnitt 28 befestigt, wobei mit dem Rohrabschnitt 28 eine Lichtleiteinrichtung verbunden ist, welche in dieser Ausführungsform ein Prisma 30 ist. Das Prisma 30 wird mit Hilfe der Welle 22 rotiert/gedreht, wobei der Schrittmotor 20 die Welle 22 rotiert/dreht. Das Prisma 30 ist in der Nähe einer Skala 32 angeordnet, wobei die Skala 32 verschiedene Markierungen bzw. Symbole 34 aufweist, welche eine Anzeige verschiedener Bereiche von Betriebszuständen bereitstellen, wie es in 3 gezeigt ist.
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Das Gehäuse 12 umfasst außerdem einen inneren Absatzabschnitt 36, wobei die Skala 32, wie in 1 gezeigt ist, auf den inneren Absatzabschnitt 36 befestigt ist. Die Linse 38 ist im Gehäuse 12 auf der Oberseite der Skala 32 positioniert, so dass vom Prisma 30 ausgehendes Licht durch die Skala 32 und die Linse 38 dringt. Die Linse 38 und die Skala 32 sind mit Hilfe einer Skalenumrandung, allgemein mit Bezugszeichen 40 gekennzeichnet dargestellt, an dem inneren Absatzabschnitt 36 festgelegt. Die Skalenumrandung 40 weist einen ersten integral mit einem Gehäuseabschnitt 44 ausgebildeten Flanschabschnitt 42 auf, und einen zweiten Flanschabschnitt 46, welcher ebenso mit dem Gehäuseabschnitt 44 in integraler Weise ausgebildet ist. Während des Zusammenbaus werden der erste Flanschabschnitt 42 und der zweite Flanschabschnitt 46 zusammen verformt bzw. „gecrimpt”, und zwar in die in 1 gezeigte Gestalt zur Anbringung der Skalenumrandung 40 am Gehäuse 12. Als Teil des Gehäuses 12 ist ein äußerer Lippen- bzw. Vorsprungs-Abschnitt 48 ausgebildet, wobei der zweite Flanschabschnitt 46 derart verformt ist, so dass der Durchmesser 50 des äußeren Lippenabschnittes 48 größer als der innerste Durchmesser 52 des zweiten Flanschabschnittes 46 ist. Die Verformung der Flanschabschnitte 42, 46 und der Unterschied in der Größe zwischen den zwei Durchmessern 50, 52 sorgt für eine sichere Verbindung zwischen der Skalenumrandung 40 und dem Gehäuse 12, und vermeidet, dass sich die Skalenumrandung 40 vom Gehäuse 12 abläuft. Die sichere Verbindung zwischen der Skalenumrandung 40 und dem Gehäuse 12 sichert ebenso die Anordnung bzw. Position der Skala 32 und der Linse 38.
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In der in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform sind das Prisma 30 und der Rohrabschnitt 28 in integraler Weise als eine einzelne Komponente ausgebildet. Jedoch liegt es im Umfang der Erfindung, dass das Prisma 30 und der Rohrabschnitt 28 in getrennter Weise hergestellt werden können und während des Zusammenbaus miteinander verbunden werden können. Das Prisma 30 steht nach außen weg von dem Rohrabschnitt 28 hervor und hin zu dem Außendurchmesser 54 der Skala 32. Das Ende 26 der Welle 22 erstreckt sich teilweise in den Rohrabschnitt 28 hinein. Auf der PCB 18 ist eine Lichtquelle angeordnet, welche in dieser Ausführungsform eine lichtemittierende Diode (LED) 56 ist. Ein unteres Ende 58 der Welle 22 empfängt Licht von der LED 56, wobei das Licht durch die Welle 22 hin zu dem Prisma 30 geleitet wird.
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Das aus der Welle 22 austretende Licht tritt in den Rohrabschnitt 28 ein, wobei ein Teil des Lichtes aus dem Rohrabschnitt 28 hin zu der Skala 32 austritt, und ein Teil des Lichtes durch das Prisma 30 gelangt. Das Prisma 30 leitet Licht nach außen hin zu der Skala 32. Der Bereich der Skala 32, welcher vom Prisma 30 ausgehenden Licht beleuchtet wird/ist, ändert sich, und zwar in Abhängigkeit von der Position des Prismas 30. Mit Bezug auf 2A und 2B sind unterschiedliche Bereiche der Skala 32 als beleuchtet dargestellt. In 2A ist eine im Allgemeinen mit Bezugszeichen 60 gekennzeichnete erste Markierung als beleuchtet gezeigt, zusammen mit einer mittleren Markierung bzw. einem Symbol, allgemein gekennzeichnet mit Bezugszeichen 62, wobei die verbleibenden Bereiche der Skala 32 dunkel sind, wobei sie im Wesentlichen eine „verborgene vordere” Erscheinung aufweisen. In 2 ist eine allgemein mit Bezugszeichen 64 gekennzeichnete zweite Markierung als beleuchtet dargestellt, und zwar zusammen mit der mittleren Markierung 62. Die erste Markierung 60 ist wie in 2A gezeigt beleuchtet, wenn das Prisma 30 hinter dem Bereich der Skala 32 positioniert ist, wo die erste Markierung 60 angeordnet ist, und die zweite Markierung 62 ist wie in 2B gezeigt beleuchtet, wenn das Prisma 30 hinter dem Bereich der Skala 32 positioniert ist, wo die zweite Markierung 62 angeordnet ist. Bei Ausrichtung des Prismas 30 mit einer der Markierungen 60, 64 ist dann diese Markierung 60, 64 beleuchtet. Es gibt außerdem weitere verschiedene Markierungen, welche auf der Skala 32 angeordnet sind, welche ein Durchscheinen von Licht ermöglichen, welche beleuchtet werden/sind, wenn sich das Prisma 30 in geeigneter Ausrichtung mit dieser bestimmten Markierung befindet.
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Zusätzlich ist/wird die mittlere Markierung 62 bei Beleuchtung durch die LED 56 in dauerhafter Weise beleuchtet. Dies ist eine Folge davon, dass das Licht von der LED 56 durch die Welle 22 und durch den Rohrabschnitt 28 zur Beleuchtung der mittleren Markierung 62 gelangt. Die mittlere Markierung 62 wird dauerhaft beleuchtet, da sich der Bereich des Rohrabschnittes 28 in Ausrichtung mit der mittleren Markierung 62 befindet. Der Bereich des Rohrabschnitts 28, welcher Licht ausstrahlt, verbleibt in Ausrichtung mit der mittleren Markierung 62, unabhängig davon, wie das Prisma 30 mit Hilfe der Welle 22 gedreht wird. Dies führt dazu, dass die mittlere Markierung 62 dauerhaft beleuchtet wird, und zwar unabhängig von der Position des Prismas 30 bzw. welcher Bereich der Skala 32 gerade beleuchtet wird.
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Die Anzeigeeinrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Betrachtung mit genauer Ablesung unter fast jedem beliebigen Betrachtungswinkel mit Bezug auf die Linse 38. Die Beleuchtung lediglich einer der Markierungen 60, 64 und die Ausrichtung des Prismas 30 hinter der Skala 32 stellen sicher, dass lediglich eine Ablesung an der Anzeigeeinrichtung 10 vorgenommen wird, wobei es bei Betrachtung der Anzeigeeinrichtung 10 unter unterschiedlichen Winkeln kein Missverständnis gibt. Das Hinzufügen der mittleren Markierung bzw. des Symboles 62 stellt für die Anzeigeeinrichtung 10 ebenfalls eine zusätzliche Funktionalität bereit. Die mittlere Markierung 62 wird als ein Indikator dafür verwendet, welcher Art von Parameter die Anzeigeeinrichtung 10 bereitstellt, wie zum Beispiel Temperatur oder Druck. Jedoch könnte mittlere Markierung 62 der Anzeigeeinrichtung 10 ebenso für andere Zwecke verwendet werden, wie zum Beispiel ein Warnindikator.
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Nochmals mit Bezug auf 2B umfasst die zweite Markierung 64 ebenso Warn-Markierungen 66, welche auch beleuchtet werden/sind, um einen Hinweis dafür bereitzustellen, dass die durch die Anzeigeeinrichtung 10 bereitgestellte Ablesung anzeigt, dass ein Betriebsparameter einen unerwünschten oder unsicheren Betriebszustand erreicht hat. Beispielsweise zeigt die in 2B dargestellte zweite Markierung 64, dass eine Abgastemperatur ein unerwünschtes Niveau erreicht hat. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann die Skala 32 derart abgeändert werden, dass sie unterschiedliche Markierungen 60, 64 aufweist, so dass die Anzeigeeinrichtung 10 zur Bereitstellung einer Ablesung für weitere Betriebszustände verwendbar ist.
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In der in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform ist der Schrittmotor 20 als auf einer Oberfläche 68 der PCB 18 befestigt dargestellt, so dass der Schrittmotor 20 zwischen der PCB und der Skala 32 angeordnet ist. Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 5 bis 6 gezeigt, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen. In dieser Ausführungsform ist der Schrittmotor 20 auf einer Bodenfläche 70 der PCB 18 befestigt dargestellt, so dass der Schrittmotor 20 zwischen der Bodenfläche 70 und einer unteren Wand 72 des Gehäuses 12 angeordnet ist. In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die LED 56 immer noch auf der oberen Fläche 68 der PCB 18 angeordnet, jedoch ist die LED 56 in dieser Ausführungsform rund und umfasst eine Öffnung 82, wobei sich die Welle 22, wie in 6 gezeigt ist, durch die Öffnung 82 hindurch erstreckt.
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Außerdem umfasst diese Ausführungsform einen im Allgemeinen mit Bezugszeichen 74 gekennzeichneten Reflektor, welcher auf der oberen Fläche 68 der PCB 18 befestigt ist. Der Reflektor 74 umfasst eine reflektierende Oberfläche 76 und einen zylindrischen Abschnitt 78. Der zylindrische Abschnitt 78 ist hohl, und weist einen Innendurchmesser 80 auf, welcher größer als der Durchmesser des Rohrabschnittes 28 ist. Die Innenfläche 82 des zylindrischen Abschnittes 78 ist ebenso reflektierend, wobei sie Licht von der LED 56 hin zu dem Rohrabschnitt 28 und dem Prisma 30 leitet, so dass das Prisma 30 und der Rohrabschnitt 28 Licht nach außen durch die Skala 32 und die Linse 38 leiten.
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Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhaft in ihrem Charakter und somit sollen Änderungen, welche nicht vom Grundgedanken der Erfindung abweichen, innerhalb des Umfanges der Erfindung liegen. Solche Änderungen sollen nichts als eine Abkehr vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
