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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Zeiger für ein Anzeigeinstrument nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits Anzeigeinstrumente bekannt,
bei denen ein insbesondere drehbar gelagerter Zeiger derart über einer
Skala bewegt wird, dass der Zeiger einen Messwert durch seine Positionierung
gegenüber
der Skala angibt. Um eine Ablesbarkeit auch bei Dunkelheit zu gewährleisten,
ist es bekannt, den Zeiger aus einem lichtleitenden Material auszuführen. In
das lichtleitende Material des Zeigers wird an einer geeigneten
Stelle Licht eingekoppelt, das mittels Lichtleitung durch den Zeiger
gelenkt wird. Um das Licht an einer gewünschten Stelle und insbesondere
in Richtung eines Betrachters auszukoppeln, ist es erforderlich,
hierfür
geeignete Auskoppelmittel an dem Zeiger vorzusehen. Hierzu ist es zum
Beispiel bekannt, den Zeiger aus einem lichtstreuenden Material
auszuführen.
Durch die Streuung wird jedoch keine homogene Helligkeitsverteilung
erreicht, da bei einer gleichmäßigen Verteilung der
Streupartikel in der Nähe
der Lichtquelle mehr Licht ausgekoppelt wird als in Teilen des Zeigers,
die von der Lichtquelle weiter entfernt sind. Ferner ist es bekannt,
den Lichtleiter transparent auszuführen und an einer dem Betrachter
abgewandten Unterseite mit einer insbesondere farbigen Reflektionsschicht
zu bedrucken oder zu belacken. Eine entsprechende Oberfläche muss
hierfür
jedoch die Eigenschaft der Bedruckbarkeit oder der Belackbarkeit
aufweisen. Insbesondere für
ein Bedrucken ist eine im Wesentlichen planare Ausführung der
zu bedruckenden Fläche
erforderlich. Bei einem Belacken ist es gegebenenfalls erforderlich,
die Oberfläche
zunächst
aufzurauhen, um ein Anhaften des Lackes zu gewährleisten. Ferner ist es bekannt,
bei der Herstellung des Zeigers eine Prismenstruktur durch Heißprägen einzuformen
oder bei einem Spritzgießen
des transparenten Zeigers in die Oberfläche des Zeigers einzubringen.
Derartige Mikrostrukturen sind jedoch empfindlich und erfordern
aufwändige
Werkzeuge für
den Prägevorgang
bzw. für
das Spritzgießen.
Zudem ist mit einer Mikroprismenstruktur eine farbliche Beeinflussung
mittels einer farbigen Reflektorgestaltung nicht möglich.
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Vorteile der
Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Zeiger
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
dass der Zeiger aus einer ersten transparenten und einer zweiten
reflektierenden, intransparenten Komponente besteht, wobei die beiden
Komponenten durch ein Spritzgießen
einer der beiden Komponenten an die andere Komponente miteinander verbunden
werden, indem die eine Komponente an die andere Komponente angegossen
wird. Durch das Spritzgießen
wird eine feste Verbindung der beiden Komponenten erreicht, die
durch das Spritzgießen zudem
optisch aneinander ankoppeln. Eine Verbindungsfläche zwischen den beiden Komponenten kann
beliebig geformt sein und muss nicht eben verlaufen. Auch eine Aufrauhung
für eine
Belackung ist nicht erforderlich. Die Werkzeugkosten können gegenüber einem
Präge-
bzw. Mikrostrukturspritzgussvorgang gesenkt werden. Zusätzliche
Arbeitsschritte zu dem Spritzgießen entfallen. Durch die beliebige räumliche
Ausgestaltungsmöglichkeit
der ersten und der zweiten Komponente kann das Aussehen des Zeigers
besser an Benutzerwünsche
angepasst werden, da die zweite Komponente auch an Stellen angeordnet
sein kann, die für
ein Prägen
oder ein Drucken unzugänglich
sind.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Zeigers möglich.
Besonders vorteilhaft ist, die zweite Komponente aus einem lichtstreuenden
Material auszuführen,
so dass eine homogene Helligkeitsverteilung bei einer Reflexion
an der zweiten Komponente gewährleistet
wird.
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Ferner
ist vorteilhaft, einen Lichteinkoppelbereich an die erste Komponente
anzuformen, so dass die Lichtquelle an einer geeigneten Stelle angeordnet
werden kann. Eine solche Stelle kann zum Beispiel eine Position
in der Nähe
der Drehachse sein. Gegebenenfalls können die Lichtquellen unter einem
Zifferblatt angeordnet sein, das die Skala trägt. Hierdurch ist eine einfache
elektrische Kontaktierung der Lichtquelle möglich.
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Ferner
ist vorteilhaft, eine Halterung des Zeigers zur Anordnung des Zeigers
an dem Anzeigeinstrument an der zweiten Komponente vorzusehen, da
hierdurch Halteelemente nicht in einen lichtleitenden Bereich eingreifen
müssen.
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Es
ist ferner vorteilhaft, dass die erste Komponente eine Öffnung zur
Aufnahme von Teilen der zweiten Komponente aufweist, so dass reflektierende,
intransparente Bereiche unmittelbar für einen Betrachter sichtbar
sind. Insbesondere für
eine Anwendung bei Auflicht kann somit die Erkennbarkeit des Zeigers
erhöht
werden, auch wenn dieser gerade nicht beleuchtet wird.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine Seitenansicht eines
erfindungsgemäßen Zeigers
in einem Anzeigeinstrument,
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2 eine Aufsicht aus einer
Benutzerposition auf den erfindungsgemäßen Zeiger gemäß der 1.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Der
erfindungsgemäße Zeiger
kann für
beliebige Anzeigeinstrumente verwendet werden. Mit dem Zeiger lässt sich
eine hohe Ablesehelligkeit bei einer homogenen Lichtverteilung erreichen.
Zugleich ist der Zeiger einfach und auch in großen Stückzahlen herstellbar. Daher
ist der Zeiger insbesondere vorteilhaft in Anzeigeinstrumenten für Kraftfahrzeuge
verwendbar. Im Folgenden ist ein erfindungsgemäßer Zeiger am Beispiel einer
Verwendung in einem Anzeigeinstrument eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
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In
der 1 ist ein Zeiger 1 dargestellt,
der in einem Anzeigeinstrument auf einer Welle 2 eines Stellmotors 3 angebracht
ist. Dem Stellmotor 3 werden über eine Ansteuerleitung 4 Ansteuerdaten
zugeleitet. In Abhängigkeit
von den Ansteuerdaten positioniert der Stellmotor 3 den
Zeiger 1 in einer gewünschten
Position über
dem Zifferblatt 5. An einer Oberfläche 6 des Zifferblatts 5 ist
eine Skala angeordnet, so dass ein Messwert durch eine Positionierung
des Zeigers 1 gegenüber
der auf der Oberfläche 6 gezeigten
Skala angezeigt wird. In dem Zifferblatt 5 ist eine Öffnung 7 vorgesehen,
in der die Welle 2 das Zifferblatt 5 durchstößt. Eine
Skala 20, die auf der Oberfläche 6 des Zifferblatts 5 aufgebracht
ist, ist in der 2 dargestellt.
Mittels Maßstrichen 21 sind Messwerte 22, 22' an der Skala 20 abgetragen.
Der Zeiger kann sich somit in einer ersten Richtung 23 und
in einer zweiten Richtung 24 über die Skala 20 bewegen,
wobei die Richtungen durch Pfeile gekennzeichnet sind.
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Der
Zeiger 1 ist aus zwei Komponenten zusammengesetzt. Eine
erste Komponente 11 ist aus einem transparenten Material
gefertigt. Unter „transparent" ist hierbei zu verstehen,
dass das Material der ersten Komponente 11 glasklar durchsichtig
ist. Hierbei kann es möglich
sein, dass das transparente Material eingefärbt ist, so dass es zwar glasklar,
jedoch nicht Licht streuend durchsichtig ist, dabei jedoch zum Beispiel
nur blaues oder nur rotes Licht durchlässt. Das Material der ersten
Komponente 11 leitet Licht in Totalreflexion, wobei das
Licht an der Oberfläche
zur Luft reflektiert wird. Die erste Komponente 11 erstreckt
sich über
eine Zeigerfahne 10 des Zeigers 1, die von der
Welle 2 zu der in der 1 nicht
gezeigten Skala 20 auf der Oberfläche 6 des Zifferblattes 5 führt. Ferner
erstreckt sich die erste Komponente 11 bis zu einem Lichtholer 8,
der in einer bevorzugten Ausführung
parallel zu der Welle 2 von der Zeigerfahne 10 ausgehend
abknickt und das Zifferblatt 5 durchstößt. Der Lichtholer 8 weist
eine Lichteinkoppelfläche 9 auf,
in die das Licht von Lichtquellen 12 einkoppelbar ist,
die bevorzugt an dem Stellmotor 3 oder in der Umgebung
des Stellmotors 3 angeordnet sind. Die Lichtquellen 12 sind
vorzugsweise als Leuchtdioden ausgeführt. Sie sind rund um die drehbare
Welle 2 so angeordnet, dass in jeder Position des Zeigers 1 Licht
in die Lichteinkoppelfläche 9 des
Lichtholers 8 eingekoppelt werden kann. Das Licht wird
infolge der lichtleitenden Eigenschaften der ersten Komponente 11 in
den Lichtholer 8 geleitet und an Seitenflächen des
Lichtholers 8 total reflektiert, um in die Zeigerfahne 10 eingekoppelt
zu werden. In der Zeigerfahne 10 setzt sich die Lichtleitung
in Totalreflektion fort. Zur besseren Ablesbarkeit kann gegebenenfalls
sowohl an die erste Komponente 11, als auch an die zweite
Komponente 15 eine Zeigerspitze 16 angeformt sein.
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In
einer ersten Ausführungsform
wird in einem Spritzgussverfahren zunächst die erste Komponente 11 in
einem Werkzeug gegossen. Die erste Komponente 11 besteht
zum Beispiel aus Polycarbonat oder aus Polymethylmetacrylat (PMMA).
Nach dem Guss der ersten Komponente 11 in dem ersten Werkzeug
wird die gegossene erste Komponente in ein zweites Werkzeug eingelegt.
Dieses Werkzeug weist zusätzlich
zu diesem Raum für
die Aufnahme der ersten Komponente 11 eine weiter ausgeformte Gießkavität für eine zweite
Komponente 15 auf, die in einem zweiten Spritzguss-Schritt
in dem zweiten Werkzeug an die erste Komponente 11 angegossen wird.
Die zweite Komponente 15 erstreckt sich auf einer einem
Betrachter abgewandten Seite der Zeigerfahne 10 über die
Fläche
der Zeigerfahne 10.
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Durch
das Spritzgießen
der zweiten Komponente 15 wird eine unmittelbare optische
Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Komponente hergestellt.
Die zweite Komponente 15 wird bevorzugt aus einem weiß eingefärbten Polycarbonat
oder auch Polymethylmetacrylat gebildet, das bei dem zweiten Spritzguss-Schritt
verwendet wird. Die zweite Komponente 15 besteht aus einem
nicht transparenten Material, dass entweder lichtstreuend, reflektierend
bzw. undurchsichtig ausgeführt
ist. Die weißen
Farbpartikel, die in einer bevorzugten Ausführungsform in die zweite Komponente
eingebracht sind, führen
dazu, dass auftreffendes Licht homogen gestreut wird. Lichtstrahlen,
die sich in Totalreflexion durch die Zeigerfahne 10 des
Zeigers 1 bewegen, treffen nun auf die Grenzschicht zwischen
der ersten Komponente 11 und der zweiten Komponente 15.
Da die zweite Komponente 15 bevorzugt aus dem gleichen
Kunststoffbasismaterial besteht, wie die erste Komponente, weisen
die beiden Komponenten in diesem Fall keine Unterschiede in ihren
Berechnungsindizes auf. Unterstützt
durch den unmittelbaren optischen Kontakt findet eine nahezu Lambert'sche Streuung der
eintreffenden Lichtstrahlen an den Farbpartikeln in der zweiten
Komponente 15 statt. Durch diese homogene Lichtstreuung
werden die Lichtstrahlen auch in Richtung eines Betrachters umgelenkt
und aus dem Zeiger 1 ausgekoppelt.
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Um
einen farbigen Eindruck des Zeigers 1 zu erhalten, ist
es in einer ersten Ausführungsform
möglich,
bei einer weiß eingefärbten zweiten
Komponente farbige Lichtquellen 12 zu verwenden. Durch
die weiße
Einfärbung
ist ein erfindungsgemäß ausgeführter Zeiger
für verschiedenfarbige
Beleuchtungen verwendbar, da die Farbe, in der der Zeiger einem Benutzer
erscheint, durch die Farbe der Lichtquelle vorgegeben wird. In einem
anderen Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich,
die zweite Komponente 15 farbig einzufärben. Hierdurch wird auch bei
auf den Zeiger 1 auftreffendem Auflicht ein farbiger Eindruck des
Zeigers erreicht. Zudem kann der Zeiger durch eine weiße Lichtquelle
beleuchtet werde, ohne dass sein farbiger Eindruck verloren geht.
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Um
eine Lichtauskopplung bereits im Bereich des Lichtholers 8 zu
vermeiden, wird bei dem Spritzgussvorgang in diesem Bereich keine
direkte Ankopplung der ersten Komponente 11 an die zweite Komponente 15 vorgesehen,
so dass ein Spalt 17 zwischen der ersten Komponente 11 und
der zweiten Komponente 15 im Bereich des Lichtholers besteht. Durch
den Spalt 17 wird sicher gestellt, dass die Totalreflexion
an einer Lichtumlenkfläche 18 des Lichtholers 8 nicht
unterbrochen wird. Gegebenenfalls kann auch eine Kappe 19 vorgesehen
sein, die in der 1 gestrichelt
eingezeichnet ist und die den Bereich des Lichtholers 8 überdeckt.
Hierdurch wird eine Lichtauskopplung im Bereich des Lichtholers 8 vermieden,
so dass gegebenenfalls im Bereich des Lichtholers auftretende Helligkeitsinhomogenitäten für einen
Betrachter nicht sichtbar sind.
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Die
zweite Komponente 15 weist eine Aufnahme 25 auf,
die bei einer Montage des Zeigers 1 an der Welle 2 die
Welle 2 aufnimmt. In dem Bereich der Aufnahme 25 findet
innerhalb der intransparenten, zweiten Komponente 15 keine
Lichtleitung statt, so dass durch die Aufnahme 25 eine
Lichtleitung in die Zeigerfahne 10 nicht behindert wird.
Zur besseren Ablesbarkeit kann gegebenenfalls sowohl an die erste
Komponente, als auch an die zweite Komponente eine Zeigerspitze 16 angeformt
sein.
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In
die erste Komponente 11 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
im Bereich der Zeigerfahne 10 eine Öffnung 26 vorgesehen,
die bei einem Spritzgießen
der ersten Komponente freigelassen wird. Bei dem Spritzgießen der
zweiten Komponente tritt das Material der zweiten Komponente in die Öffnung 26 ein,
so dass in einem Reflexionsbereich 27, der aus der 2 ersichtlich ist, das Material
der zweiten Komponente an eine dem Betrachter zugewandte Oberfläche des
Zeigers 1 tritt. Hierdurch wird eine Reflexion von Auflicht
an der Oberfläche des
Reflexionsbereichs 27 erreicht. Insbesondere für den Fall,
dass die Lichtquellen 12 abgeschaltet sind, kann der Zeiger 1 durch
eine direkte Reflexion an der Oberfläche des Reflexionsbereichs 27 bei
Auflicht gut erkannt werden. Auch bei einer Beleuchtung des Zeigers
kann auftreffendes Auflicht die Erkennbarkeit des Zeigers 1 zusätzlich unterstützen. Anstelle
der Ausführung
einer Öffnung,
die vollständig
mit der zweiten Komponente 15 ausgefüllt wird, können auch entsprechende Kavitäten an der
ersten Komponente 11 freigelassen werden, die an mehreren
Stellen unabhängig
voneinander in dem zweiten Spritzgussvorgang an die erste Komponente 11 angeführt werden.
Hierzu muss das Werkzeug für
den zweiten Spritzgussvorgang entsprechende Einlassöffnungen aufweisen,
die unabhängig
voneinander ein Auffüllen der
jeweiligen Kavitäten
ermöglichen.
Gegebenenfalls können
auch ohne das Vorsehen von Vertiefungen Vorsprünge und dergleichen an die
erste Komponente, insbesondere auch an nicht zusammenhängenden
Stellen der ersten Komponente, angeformt werden.
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Eine
gute Befestigung zwischen den beiden Komponenten 11, 15 und
auch ein guter optischer Kontakt kommt insbesondere durch das Angießen der
weiteren Komponente an die bereits vorhandene Komponente. Bei dem
Spritzgießen
der anzugießende
Komponente führt
das heiße
Kunststoffmaterial der anzugießenden
Komponente dazu, dass das Material der bereits vorhandenen Komponente
ein wenig anschmilzt, so dass eine Vernetzung der beiden Komponenten
in der Grenzschicht zueinander erfolgt. Hierdurch wird eine besonders
gute Verbindung der beiden Komponenten erreicht.
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Gegebenenfalls
kann auch zuerst die zweite Komponente 15 in einem Spritzgussverfahren
hergestellt werden, wobei dann in dem zweiten Spritzgussschritt
die erste Komponente 11 an die zweite Komponente 15 angeformt
wird. Gegebenenfalls können die
konstruktiven Anforderungen an den Zeiger einen entsprechenden Ablauf
bedingen.
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Ferner
ist es auch möglich,
die beiden Spritzgussschritte in lediglich einem Werkzeug durchzuführen, das über geeignete
Mittel zur Veränderung
des Spritzgussvolumens verfügt,
zum Beispiel über
bewegliche Stempel.
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Für eine erfindungsgemäße Verbindung
der beiden Komponenten ist es nicht erforderlich, dass bereits die
erste Komponente in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird.
Die erste Komponente kann vielmehr beliebig erzeugt werden. Eine
bevorzugte Möglichkeit
ist es hierbei, auch die zuerst gegossene Komponente in einem Spritzgussverfahren herzustellen.
Erfindungsgemäß erfolgt
die Verbindung der zuerst hergestellten Komponente mit der zweiten
Komponente in einem Spritzgussverfahren derart, dass die zweite
Komponente durch das Spritzgussverfahren gegossen und dabei unmittelbar an
die erste Komponente angeformt wird.