DE10304190A1

DE10304190A1 - Elektrisches Kombiinstrument

Info

Publication number: DE10304190A1
Application number: DE10304190A
Authority: DE
Inventors: Marc Klebba; Jang Tik Siem
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-05
Also published as: WO2004067310A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kombiinstrument (1) zum Anzeigen von unterschiedlichen Messdaten in einem Kraftfahrzeug, das mit analogen und/oder digitalen Anzeigeinstrumenten bestückt ist, wobei mechanische, optische und elektrische Bauteile der Anzeigeinstrumente auf einer Schaltungsträgereinrichtung angebracht sind und die elektronische Ansteuerung der Anzeigeinstrumente auf einer separaten Funktionsleiterplatte (2) angeordnet ist, wobei die Schaltungsträgereinrichtung und die Funktionsleiterplatte (2) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Schaltungsträgereinrichtung als Leiterplatte (3) ausgebildet ist, wobei mindestens alle optischen Bauteile (5, 6) auf der Oberseite der Leiterplatte (3) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kombiinstrument gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei elektrischen Kombiinstrumenten wird die Platzierung der Zeiger und Skalen (z.B. des Tachometers, des Tanks, der Temperatur oder des Drehzahlmessers) der Warn- und Symbolfelder (ABS, Airbag, Blinker, Gurt, Handbremse, Nebelscheinwerfer usw.) und der Flüssigkristallanzeigen über das äußere Erscheinungsbild, also das Design, festgelegt. Durch diese vom Design vorgegebene Platzierung der Zeiger und Anzeigen wird der damit zusammenhängende Zeigerantrieb und die Beleuchtung, d.h. das Sichtbarmachen der Anzeigen, ebenso lagemäßig festgelegt. Dies führt bei der Entwicklung des Kombiinstruments dazu, dass auf dem Schaltungsträger (Leiterplatte), auf dem auch Beleuchtung und Zeigerantrieb bestückt ist, viele leere Zonen, die nicht bestückt sind und daher nicht genutzt werden können, entstehen, und die Größe der Leiterplatte durch die Platzierung der Zeiger und Anzeigen bestimmt wird, und gegebenenfalls überdimensioniert ist. In der Fertigung der Kombiinstrumente ist durch die Platzierung des Zeigerantriebs auf der Leiterplatte, das Zeigeraufpressen und das Verschließen des für den Autofahrer sichtbaren Bereichs des Kombiinstruments ein Prozess- bzw. Montageschritt, der relativ am Schluss der Fertigung erfolgen muss.
Aus der DE 196 23 406 A1 ist ein Kombiinstrument für die Anzeige von unterschiedlichen Messdaten in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei das Kombiinstrument mit analogen und/oder digitalen Anzeigeinstrumenten bestückt ist, wobei mechanische, optische und elektrische Bauteile für die Instrumente auf einer Trägerplatte vormontiert sind und die elektronische Ansteuerung der Instrumente von einem Elektronikmodul aus erfolgt. Dabei ist das Elektronikmodul vorzugsweise auf einer separaten Funktionsleiterplatte angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine Trennung der designabhängigen optischen und mechanischen Bauelemente von den reinen elektronischen bzw. elektrischen Ansteuerkomponenten. Die Vorteile sind dabei insbesondere, dass nicht für jede Design-Variante eine komplette eigene Leiterplatte konstruiert werden muss, da oft eine Design-Variante keine Änderungen auf die Hardware der elektrischen Ansteuerkomponente zur Folge hat. Dadurch können die Funktionsleiterplatten in hoher Stückzahl gefertigt werden, was deren Kosten reduziert. Nachteilig an dem bekannten Kombiinstrument ist der relativ komplexe Aufbau der Trägerplatte, die die optischen, mechanischen und elektrischen Bauteile trägt und funktionell verbindet. Die Trägerplatte stellt dabei einen Systemträger dar, der eine Vielzahl von Durchbrüchen und mechanischen Befestigungsmitteln aufweist, was deren Fertigung und Handhabung recht aufwendig macht.
Aus der DE 198 19 821 C1 ist ein Kombiinstrument zum Anzeigen von unterschiedlichen Messdaten in einem Kraftfahrzeug bekannt, das mit analogen und/oder digitalen Anzeigeinstrumenten bestückt ist, wobei mechanische, optische und elektrische Bauteile der Anzeigeinstrumente auf einer Schaltungsträgereinrichtung angebracht sind und die elektronische Ansteuerung der Anzeigeinstrumente von einem auf der Schaltungsträgereinrichtung anbringbaren Elektronikmodul aus erfolgt, wobei die Schaltungsträgereinrichtung eine Verdrahtungsfolie aufweist, die zwischen einer rückseitigen und einer vorderseitigen Abdeckung einspannbar ist, wobei das Elektronikmodul vorzugsweise derart an der Verdrahtungsfolie anbringbar ist, dass es im angebrachten Zustand seitlich um die rückseitige Abdeckung herum klappbar und dahinter fixierbar ist. Auch die Fertigung und Handhabung der Verdrahtungsfolie ist relativ komplex und aufwendig.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Kombiinstrument zu schaffen, mittels dessen einfach und kostengünstig eine große Design-Vielfalt realisierbar ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist die Schaltungsträgereinrichtung als Leiterplatte ausgebildet, wobei mindestens alle optischen Bauteile auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet sind. Somit sind insbesondere für die optischen Bauelemente keine Durchbrüche notwendig. Herkömmliche Leiterplatten sind im Verhältnis zu den bekannten Trägerplatten bzw. Verdrahtungsfolien um ein Vielfaches kostengünstiger und leicht handhabbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die optischen Bauelemente mindestens eine Lichtleiter-Reflektor-Einheit auf, die mit Aussparungen ausgebildet ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente auf der Oberseite der Leiterplatte in den Aussparungen der Lichtleiter-Reflektor-Einheit angeordnet sind. Dabei bilden die Aussparungen einen lichtleitenden Kanal, wobei über die Reflexionen an den Rändern der Kanal gleichmäßiger ausgeleuchtet wird. Vorzugsweise ist dabei die Lichtleiter-Reflektor-Einheit mindestens zweistückig ausgebildet und kann relativ einfach auf der Leiterplatte befestigt werden, beispielsweise verklebt werden. Durch die zweistückige Ausbildung kann durch Austausch einer Einheit eine einfache Änderung des Designs vorgenommen werden. Beispielsweise ist eine Lichtleiter-Reflektor-Einheit den äußeren Bereichen der Leiterplatte zugeordnet und eine andere Lichtleiter-Reflektor-Einheit dem mittleren Bereich der Leiterplatte zugeordnet. Da sich häufig designabhängige Varianten nur im mittleren Bereich unterscheiden, braucht dann nur diese Lichtleiter-Reflektor-Einheit angepasst werden. Im Übrigen erlaubt die zweistückige Ausführungsform auch die Verwendung unterschiedlicher Materialien für die einzelnen Lichtleiter-Reflektor-Einheiten. Vorzugsweise besteht die Lichtleiter-Reflektor-Einheit aus ABS (Acrylnitril-Butadin-Styrol-Copolymerisat), wobei in bestimmten Fällen für den mittleren Teil PC-ABS zur Anwendung kommt, beispielsweise bei einer integrierten Heizung der Anzeige. Des weiteren ist es möglich, die Seitenwände im Bereich der Aussparungen reflektierend zu beschichten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist oberhalb der Lichtleiter-Reflektor-Einheit ein Ziffernblatt angeordnet, das vorzugsweise mit der Lichtleiter-Reflektor-Einheit mechanisch verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der Leiterplatte eine elektrische Schnittstellen-Baugruppe angeordnet, die vorzugsweise ebenfalls auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet ist. Die Schnittstellen-Baugruppe ist beispielsweise als Schieberegister ausgebildet, wodurch die Anzahl der elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Funktionsleiterplatte und der Leiterplatte reduziert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der einem mechanischen Zeiger zugeordnete Schrittmotor auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet. Dies stellt eine Unterbrechung des Grundsatzes dar, möglichst alle Bauelemente auf der Oberseite anzuordnen. Der Vorteil ist jedoch, dass der von den Abmessungen relativ große Schrittmotor auf der Oberseite designtechnisch störend wäre, wohingegen die minimale Durchbrechung der Leiterplatte für die Welle des Schrittmotors leicht durch eine Bohrung zu realisieren ist.
Vorzugweise ist die Leiterplatte als einseitig kaschierte Leiterplatte ausgebildet, sodass diese extrem günstig in den Herstellungskosten ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Teilquerschnitt durch ein Kombiinstrument.
In der 1 ist ein Teilquerschnitt eines Kombiinstruments 1 dargestellt. Das Kombiinstrument 1 umfasst eine Funktionsleiterplatte 2 und eine weitere Leiterplatte 3. Auf der Funktionsplatte 2 sind beispielsweise ein Mikroprozessor, verschiedene Speicherbausteine, ein Netzteil, eine Überwachungselektronik und die Elektronik für eine Wegfahrsperre angeordnet. Über eine elektrische Steckverbindung 4 ist die Funktionsleiterplatte 2 mit verschiedenen im Fahrzeug verteilten Sensoriken, wie beispielsweise einem Sensor für den Öldruck, für den Kraftstoffvorrat oder für die Kühlmitteltemperatur, verbunden. Des weiteren ist die Funktionsleiterplatte 2 mit Schnittstellen für Bussysteme für beispielsweise CAN-Antrieb und/oder CAN-Kombi verbunden. Darüber hinaus kann über die elektrische Steckverbindung 4 eine Verbindung für ein Wake-up-Signal von einem Gateway realisiert werden. Auf der Oberseite der Leiterplatte 3 sind mehrere LEDs 5 und eine Lichtleiter-Reflektor-Einheit 6 angeordnet. Die Lichtleiter-Reflektor-Einheit 6 ist mit Aussparrungen ausgebildet, in denen die LEDs 5 angeordnet sind. Die Seitenwände 7 der Lichtleiter-Reflektor-Einheit 6 verlaufen schräg nach oben, sodass das von den LEDs 5 emittierte Licht an den Seitenwänden 7 reflektiert wird. Hierdurch wird die jeweilige Öffnung auf der Oberseite der Lichtleiter-Reflektor-Einheit 6 gleichmäßiger ausgeleuchtet. Neben den dargestellten LEDs 5 können auch LCD-Displays oder ähnliche optische Anzeigeelemente in den Aussparrungen angeordnet sein. Auf der Unterseite der Leiterplatte 3 ist ein Schrittmotor 8 angeordnet, dessen zugeordnete Welle 9 mit einem Zeiger 10 verbunden ist, wobei die Welle 9 durch eine Durchbrechung bzw. Bohrung in der Leiterplatte 3 geführt ist. Die Lichtleiter-Reflektor-Einheit 6 weist dabei im Bereich der Welle 9 ebenfalls eine Aussparung auf, in der gegebenenfalls Zeigerbeleuchtungsmittel angeordnet sind. Oberhalb der Lichtleiter-Reflektor-Einheit 6 ist ein Ziffernblatt 11 angeordnet, das ebenfalls eine Durchbrechung für die Welle 9 aufweist. Über eine elektrische Schnittstelle 12 werden dann die Funktionsleiterplatte 2 und die Leiterplatte 3 miteinander verbunden. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kombiinstrumentes 1 ist deren einfacher Aufbau. Da mit Ausnahme des Schrittmotors 8 alle Bauelemente auf der Oberseite der Leiterplatte 3 angeordnet sind, kann diese als einfach kaschierte unflexible Leiterplatte ausgebildet sein, da diese im Gegensatz zum Stand der Technik ausschließlich zur Kontaktierung und mechanischen Festlegung der Bauelemente dient.

Claims

Elektrisches Kombiinstrument zum Anzeigen von unterschiedlichen Messdaten in einem Kraftfahrzeug, das mit analogen und/oder digitalen Anzeigeinstrumenten bestückt ist, wobei mechanische, optische und elektrische Bauteile der Anzeigeinstrumente auf einer Schaltungsträgereinrichtung angebracht sind und die elektronische Ansteuerung der Anzeigeinstrumente auf einer separaten Funktionsleiterplatte angeordnet ist, wobei die Schaltungsträgereinrichtung und die Funktionsleiterplatte elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsträgereinrichtung als Leiterplatte (3) ausgebildet ist, wobei mindestens alle optischen Bauteile (5, 6) auf der Oberseite der Leiterplatte (3) angeordnet sind.
Elektrisches Kombiinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Bauelemente mindestens eine Lichtleiter-Reflektor-Einheit (6) aufweisen, die mit Aussparrungen ausgebildet ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente auf der Oberseite der Leiterplatte (3) in den Aussparungen der Lichtleiter-Reflektor-Einheit angeordnet sind.
Elektrisches Kombiinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter-Reflektor-Einheit (6) mindestens zweistückig ausgebildet ist.
Elektrisches Kombiinstrument nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter-Reflektor-Einheit (6) aus ABS und/oder PC-ABS besteht.
Elektrisches Kombiinstrument nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ziffernblatt (11) oberhalb der Lichtleiter-Reflektor-Einheit (6) angeordnet ist.
Elektrisches Kombiinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (3) eine elektrische Schnittstellen-Baugruppe angeordnet ist.
Elektrisches Kombiinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schnittstellen-Baugruppe auf der Oberseite der Leiterplatte (3) angeordnet ist.
Elektrisches Kombiinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einem mechanischen Zeiger (10) zugeordnete Schrittmotor (8) auf der Unterseite der Leiterplatte (3) angeordnet ist.
Elektrisches Kombiinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (3) als einseitig kaschierte Leiterplatte ausgebildet ist.