DE19538547A1 - Kombinationsinstrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kombinationsinstrument mit ei­ nem auf einer Zeigerwelle angeordneten, als Lichtleiter ausgebildeten Zeiger und mit einem die Zeigerwelle an­ treibenden Zeigerantriebssystem, wobei die Zeigerwelle als ein Licht von einer Lichtquelle in den Zeiger einkop­ pelnder Lichtleiter ausgebildet ist.

Kombinationsinstrumente der vorstehenden Art werden der­ zeit in Kraftfahrzeugen eingesetzt und sind allgemein be­ kannt. Oftmals ist dabei eine Leiterplatte zwischen dem Zeigerantriebssystem und einem Zifferblatt, über das sich der Zeiger bewegt, angeordnet. Auf der Leiterplatte be­ findet sich zur Beleuchtung des Zeigers eine Lampe. Das Zifferblatt hat dann ebenfalls eine Lampe. Dabei wird das Licht in einen mit der Zeigerwelle verbundenen Lichtlei­ ter eingekoppelt. Bei einer punktförmigen Lampe und einem sehr geringen Abstand zwischen Lichtquelle und Zeiger ist die Qualität der Beleuchtung abhängig von der Stellung des Zeigers. Um eine gleichmäßige Beleuchtung des Zeigers zu gewährleisten, werden deshalb flächige Lichtquellen eingesetzt, die die Zeigerwelle umschließen. Dies erfor­ dert jedoch einen hohen Bauaufwand. Die Lichtquellen pro­ duzieren im Betrieb Wärme, die aus dem Kombinationsin­ strument abgeführt werden muß. Für die Abführung der Wär­ me durch eine Luftströmung muß die Lichtquelle einen be­ trächtlichen Abstand von dem Lichtleiter haben.

Es sind auch Kombinationsinstrumente bekannt, bei welchen der Lichtleiter der Zeigerwelle einen großen Abstand vom Zeiger hat. Das hat bei der Einkoppelung des Lichtes in den Zeiger unerwünschtes Streulicht im Umkreis der Zei­ gerwelle auf dem Zifferblatt zur Folge. Dieses Streulicht muß mit einer relativ großen Zeigerkappe verdeckt werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Kombinati­ onsinstrument der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es eine möglichst geringe Bautiefe hat und der Zeiger in jeder Stellung mit gleicher Intensität beleuchtet ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle auf der dem Zeiger gegenüberliegenden Seite des Zeigerantriebssystems angeordnet ist.

Durch diese Anordnung der Lichtquelle kann sich das Licht in dem Lichtleiter der Zeigerwelle auf dem relativ langen Weg zwischen Einkoppelstelle und Zeiger gleichmäßig aus­ breiten und den Zeiger mit einer gleichbleibenden Inten­ sität beleuchten. Dabei ist es gleichgültig, ob das Licht in den Lichtleiter der Zeigerwelle radial oder axial ein­ gekoppelt wird. Die Lichtquelle kann beispielsweise auf einer hinter dem Zeigerantriebssystem angeordneten Lei­ terplatte befestigt sein. Das hat zur Folge, daß nunmehr nur noch eine einzige Lichtquelle zur Beleuchtung des Zeigers erforderlich ist, was wiederum die Wärmeerzeugung auf ein Minimum reduziert. Ein derartiges Kombinationsin­ strument benötigt deshalb keinen großen Abstand zwischen Lichtquelle und dem Lichtleiter. Die Bautiefe des erfin­ dungsgemäßen Kombinationsinstruments ist damit im Ver­ gleich zu bekannten Kombinationselementen wesentlich ge­ ringer. Die Lichtquelle kann eine Lampe oder ein weiterer Lichtleiter sein, der von einer zentralen Lichtquelle des Kombinationsinstrumentes Licht in den Lichtleiter der Zeigerwelle einkoppelt.

Die Bautiefe des Kombinationsinstruments läßt sich weiter verringern, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Zeigerwelle ein das Licht in seiner Axialbohrung leitendes Rohr ist. Das Rohr kann aus einem metallischen Werkstoff und dementsprechend sehr stabil hergestellt sein. Eine Anordnung der Lichtquelle in dem Rohr ermöglicht eine Herstellung des Kombinationselemen­ tes trotz Beleuchtung mit einer so geringen Bautiefe wie eines ohne Beleuchtung. Das gilt besonders dann, wenn die Weiterbildung der Erfindung mit einer Auflichtbeleuchtung fuhr das Zifferblatt kombiniert wird. Da der Zeiger hier auf dem Rohr befestigt ist, wird kein unerwünschtes Streulicht im Umkreis der Zeigerwelle auf das Zifferblatt gelangen.

Von der Lichtquelle abgestrahltes Licht gelangt nahezu verlustfrei zum Zeiger, wenn die Bohrungswand der Axial­ bohrung des Rohres verspiegelt ist.

Das Rohr kann bei gleicher Stabilität dünnwandiger ausge­ bildet sein, wenn es mit einem lichtleitenden Material gefüllt ist.

Konstruktiv besonders einfach ist eine Ausführungsform, bei der die Zeigerwelle aus einem lichtleitenden Material gefertigt ist. Dadurch ist kein zusätzlicher Aufwand für die Montage des Lichtleiters notwendig. Der Zeiger hat damit eine direkte Verbindung mit dem Lichtleiter der Zeigerwelle, so daß auch hier kein Streulicht austritt.

Die Zeigerwelle kann wie bei herkömmlichen Kombinations­ instrumenten am Deckel des Zeigerantriebssystems gelagert werden, wenn die Zeigerwelle eine Metallseele hat, welche von einem lichtleitenden Material umgeben ist. Durch die­ se Weiterbildung der Erfindung ist die Zeigerwelle stabi­ ler als wenn sie nur aus dem lichtleitenden Material be­ stünde. Hierbei genügt eine punktförmige Lichtquelle für die Beleuchtung des Zeigers in jeder Stellung, da sich das Licht über die Länge des Lichtleiters gleichmäßig in ihm ausbreitet. Selbst wenn sich der Zeiger von der Me­ tallseele aus gesehen gegenüber der Lichtquelle befindet, ist er genauso beleuchtet wie in jeder anderen Stellung.

Da das erfindungsgemäße Kombinationselement zur Beleuch­ tung des Zeigers nur eine geringe Lichtstärke benötigt, ist es konstruktiv besonders einfach, wenn die Licht­ quelle ein LED ist. Solche LEDs sind sehr preiswert und platzsparend und in verschiedenen Farben erhältlich. Wenn zur Kennzeichnung von verschiedenen Anzeigezuständen wechselnde Farben erforderlich sind, kann als Lichtquelle auch ein Mehrfarben-LED eingesetzt werden. Damit kann beispielsweise bei einem Drehzahlmesser der Zeiger seine Farbe ändern, wenn eine bestimmte Drehzahl überschritten ist.

Bei sehr kurzen Kombinationsinstrumenten kann es vorkom­ men, daß die Lichtstärke einer Lampe für eine gleichmä­ ßige Beleuchtung des Zeigers nicht in allen Stellungen ausreicht. Das läßt sich dadurch beheben, daß die Licht­ quelle ringförmig, die Zeigerwelle konzentrisch umschlie­ ßend gestaltet ist.

Mehrere im Kombinationselement angeordnete Lichtquellen lassen sich zu einer Zentrallichtquelle zusammenfassen, wenn die Lichtquelle ein Lichtleitelement ist, durch das Licht einer Zentrallichtquelle der Zeigerwelle zuleitbar ist.

Licht, das mit einem flachen Winkel auf die Grenzschicht Luft-Lichtleiter fällt, kann die Grenzschicht grundsätz­ lich nicht durchdringen und wird größtenteils reflek­ tiert. Wenn jedoch die Grenzschicht beschädigt oder ver­ schmutzt ist, sinkt der Anteil des reflektierten Lichts. Dann ist für eine Lebensdauer des Kombinationselementes von Vorteil, wenn die Oberfläche des lichtleitenden Mate­ rials der Zeigerwelle mit einer Schutzschicht versehen ist. Diese Schutzschicht sollte grundsätzlich kratzfest sein und einen Schutz gegen chemische Einflüsse auf das lichtleitende Material bieten.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind vier da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Kombinationsinstrument mit einem ver­ spiegelten Rohr als Lichtleiter,

Fig. 2 ein Kombinationsinstrument mit einem eine Lichtquelle konzentrisch umschließenden Rohr,

Fig. 3 ein Kombinationsinstrument mit einer von lichtleitendem Material umgebenden Metall­ seele als Zeigerwelle,

Fig. 4 ein Kombinationsinstrument mit einer aus ei­ nem lichtleitenden Material gefertigten Zeigerwelle.

In Fig. 1 ist ein Zeigerantriebssystem 1 auf einer Lei­ terplatte 2 befestigt. Auf der der Leiterplatte 2 entge­ gengesetzten Seite des Zeigerantriebssystems 1 befindet sich ein Zifferblatt 3, über das sich ein Zeiger 4 be­ wegt. Der Zeiger 4 ist mit einer auf einer Zeigerwelle 5 aufgesteckten Zeigerkappe 6 fest verbunden. Die Zeiger­ welle 5 ist als dünnwandiges Rohr ausgebildet und in zwei Lagern 7, 7a drehbar gehalten. Wichtig ist hierbei, daß die Zeigerwelle 5 möglichst dünn ist, damit eine Eigen­ dämpfung der Lager 7, 7a nicht zu groß wird. Auf seiner Innenseite hat die Zeigerwelle 5 eine Licht reflektie­ rende Beschichtung 8. Auf der Leiterplatte 2 sind zwei Lichtquellen 9 zur Beleuchtung des Zifferblattes 3 und eine Lichtquelle 10 zur Beleuchtung des Zeigers 4 befe­ stigt.

Von der Lichtquelle 10 gelangt somit Licht in die Zeiger­ welle 5. Das Licht wird von der Beschichtung 8 auf der Innenseite der Zeigerwelle 5 zu dem Zeiger 4 reflektiert. In dem Zeiger 4 wird das Licht von einem Prisma 11 in Richtung Zeigerfahne 12 umgelenkt. Der Zeiger 4 ist teil­ weise mit einer nicht transparenten Schicht 13 versehen, so daß Licht nur aus den unbeschichteten Bereichen 14 ausdringen kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der aus Fig. 1 dadurch, daß die Lichtquelle 10 von der rohrförmigen Zeigerwelle 5 umschlossen ist. Damit sind an dieser Stelle Verluste durch Streulicht auf ein Minimum beschränkt. Weiterhin ist die Zeigerwelle 5 mit einem lichtleitenden Material 15 ausgegossen, so daß sie bei gleicher Stabilität dünnwandiger als nach der Ausfüh­ rungsform in Fig. 1 ausgeführt werden kann. Der Zeiger 4 ist in die Zeigerwelle 5 eingesteckt. Hierbei gelangt das Licht mit geringstmöglichen Verlusten zu den unbeschich­ teten Bereichen 14 des Zeigers 4.

Nach der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform hat die Zeigerwelle 5 eine Metallseele 16, die mit einem Ende auf der Leiterplatte 2 in einem Lager 17 gehalten ist. Die Metallseele 16 ist von einer aus lichtleitendem Material bestehenden Zahnradnabe 18 als Lichtleiter umgeben. Die Zahnradnabe 18 ist mit einem Zahnrad 19 fest verbunden und übernimmt damit auch die Übertragung der für den Zei­ gerantrieb notwendigen Kräfte. Die Zahnradnabe 18 hat an der Außenseite seines zum Zeiger 4 gerichteten Endes eine Verstärkung 20. Diese Verstärkung 20 bildet eine Lager­ schale für das zweite Lager 21 der Zeigerwelle 5. Die Oberfläche der Zahnradnabe 18 und des Zahnrades 19 ist mit Ausnahme von seinen Stirnseiten mit einer Schutz­ schicht 22 versehen, die besonders kratzfest ist und ein Ausdringen von Licht an unerwünschten Stellen unterbin­ det. Weiterhin schützt die Schutzschicht 22 das Material der Zahnradnabe 18 und des Zahnrades 19 vor einem Kontakt mit Ölen oder Fetten. Die Lichtquelle 10 befindet sich seitlich neben dem Lager 17 auf der Leiterplatte 2. Da sich der Lichtleiter über fast die gesamte Länge der Zei­ gerwelle 5 erstreckt, kann sich das Licht in diesem gleichmäßig ausbreiten, so daß die Lichtstärke im Zeiger 4 nicht in Abhängigkeit von seiner Stellung variiert. Der Zeiger 4 ist auf die Metallseele 16 aufgesteckt. Die Lichtumlenkung in die Zeigerfahne 12 erfolgt über ein Prisma 11.

Eine aus einem lichtleitenden Material bestehende Zeiger­ welle 5 ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist der Zeiger 4 direkt auf den Lichtleiter aufgesteckt. Das Licht wird von einer die Zeigerwelle 5 konzentrisch umschließenden Lichtquelle 23 in die Zeigerwelle 5 eingespeist. Zur Um­ lenkung des Lichts hat der Zeiger 4 einen parabelförmigen Spiegel 24. Wie in der Ausführungsform nach Fig. 3 hat der Lichtleiter eingelassene Verstärkungen 20, 25 zur Bildung von Lagerschalen und eine kratzfeste Schutz­ schicht 22 zur Vermeidung von unerwünschten Lichtaustrit­ ten.

Claims (10)

1. Kombinationsinstrument mit einem auf einer Zeigerwelle angeordneten, als Lichtleiter ausgebildeten Zeiger und mit einem die Zeigerwelle antreibenden Zeigerantriebssy­ stem, wobei die Zeigerwelle als ein Licht von einer Lichtquelle in den Zeiger einkoppelnder Lichtleiter aus­ gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10, 23) auf der dem Zeiger (4) gegenüberliegenden Seite des Zeigerantriebssystems (1) angeordnet ist.

2. Kombinationsinstrument nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zeigerwelle (5) ein das Licht in seiner Axialbohrung leitendes Rohr ist.

3. Kombinationsinstrument nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bohrungswand der Axialbohrung des Rohres verspiegelt ist.

4. Kombinationsinstrument nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (Zeigerwelle 5) mit einem lichtleitenden Material (15) gefüllt ist.

5. Kombinationsinstrument nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zeigerwelle (5) aus einem lichtlei­ tenden Material (Zahnradnabe 18) gefertigt ist.

6. Kombinationsinstrument nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zeigerwelle (5) eine Metallseele (16) hat, welche von einem lichtleitenden Material (Zahnradnabe 18) umgeben ist.

7. Kombinationsinstrument nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) ein LED ist.

8. Kombinationsinstrument nach zumindest einem der An­ sprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (23) ringförmig, die Zeigerwelle (5) konzentrisch um­ schließend gestaltet ist.

9. Kombinationsinstrument nach zumindest einem der An­ sprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Lichtleitelement ist, durch das Licht einer Zen­ trallichtquelle der Zeigerwelle (5) zuleitbar ist.

10. Kombinationsinstrument nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberfläche des lichtleitenden Mate­ rials (Zahnradnabe 18) der Zeigerwelle (5) mit einer Schutzschicht (22) versehen ist.