DE19654651A1 - Beleuchtetes Rändelrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betätigungsrad zur Betätigung eines Gerätes, insbesondere zur Drehverstellung eines Poten­ tiometers in Kraftfahrzeugen.

Ein derartiges Rad ist beispielsweise aus der DE-OS 38 08 770 der Anmelderin bekannt. Derartige Betätigungsräder müs­ sen auch dann bedienbar sein, wenn der Fahrgastraum abgedun­ kelt ist. Hierzu wird die Skaleneinstellung des Potentio­ meters von innen beleuchtet ausgeführt. Durch diese Beleuch­ tung läßt sich in der Dunkelheit nicht nur die Lage des Be­ tätigungsrades, sondern auch die jeweilige Einstellung er­ kennen, so daß im Bedarfsfall entsprechende Änderungen vor­ genommen werden können.

Da die Anzahl der betätigbaren Einstellelemente am Armatu­ renbrett eine steigende Tendenz aufweisen, ist es erwünscht, die für die Skalenbeleuchtung benötigte Energie möglichst gering zu halten, ohne gleichzeitig auf eine ausreichende Erkennbarkeit zu verzichten. Es besteht daher ein Bedarf, die Verluste an Lichtstrom auf dem Weg von der lichterzeu­ genden Quelle bis zu der Skalenanzeige möglichst gering zu halten.

Die Erfindung geht daher aus von einem Betätigungsrad der sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Die Erfindung löst die o.g. Aufgabe mit der sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebenden Merkmalskombination. Die Erfindung besteht im Prinzip darin, die Lichtverluste des Lichtleiters innerhalb des Rändelrades möglichst gering zu halten, indem die Außenflächen des Lichtleiters weitgehend mit einer reflektierenden (weißen) Kunststoffschicht umgeben werden. Dabei wird die Fläche aus­ gespart, die zur Einspeisung des Lichtes in den Lichtleiter dient und gegebenenfalls auch anderer Flächen, falls dies für die Wirkungsweise des Betätigungsrades zweckmäßig er­ scheint.

Um die Verlustflächen des Lichtleiters, an denen Licht unge­ wollt austreten könnte, möglichst gering zu halten, sollte der Lichtleiter eine möglichst unkomplizierte Form haben. Soweit wie im vorliegenden Fall der axial in den Lichtleiter eintretende Lichtstrom an einer radial umlaufenden Fläche wieder abgegeben werden soll, empfiehlt sich in Weiterbil­ dung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 2. Danach wird der Lichtstrom in die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts des Lichtleiters eingespeist und durch den zweiten Abschnitt das Licht radial nach außen umgelenkt, bis es dann schließlich innerhalb des dritten Abschnittes radial nach außen verläuft. Die einzelnen Abschnitte sind dabei vorzugsweise räumlich umlaufend, so daß eine große Anzahl von streulichtabstrahlenden Flächen entfällt, wie dies bei­ spielsweise der Fall wäre, wenn der zweite Abschnitt aus im wesentlichen radial verlaufenden Streben bestände.

Durch die außen umlaufende Fläche ist es auch möglich, an der mantelförmigen Kontur des Rändelrades ein von innen be­ leuchtetes umlaufendes Band zu erhalten, auf welchem an be­ liebigen Stellen geeignete Markierungen vorgesehen werden können.

Eine besonders einfache und gut lichtleitende Form für den zweiten Abschnitt ergibt sich durch die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Danach hat der zweite Abschnitt eine gegen­ über der Einstrahlungsachse umlaufend um 45 Grad geneigte Fläche. Dabei ist die innere Mantelfläche derart ausgestal­ tet, daß die parallel zur Drehachse des Betätigungsrades in den Lichtleiter eingespeiste Strahlung an der inneren Man­ telfläche des Kegelstumpfes reflektiert wird. Die Winkel­ stellung der Wand ist also so gewählt, daß sie für die in­ nerhalb des Lichtleiters auftreffende Strahlung wie ein Spiegel wirkt. Dies ist wie weiter unten noch erläutert wird, insofern wichtig, als an dieser Stelle keine (weiße) Deckschicht aufgebracht zu werden braucht, wie dies im Zu­ sammenhang mit Anspruch 4 aufgeführt ist.

Um nun zu verhindern, daß von außen in den Lichtleiter Stör­ strahlung eingestrahlt wird, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 5. Ande­ rerseits ist es wichtig, daß die dunkle weitere Schicht mög­ lichst nicht direkt mit dem Lichtleiter Kontakt hat, da sie aus dem Lichtleiter austretende Strahlung nicht reflektieren würde, sondern diese aufnimmt und sich dabei aufwärmt bzw. erhitzt. Andererseits hat die dunkle zweite Schicht auf den Vorteil, daß die durch den Gebrauch des Betätigungsrades auftretende Verschmutzung auf dessen Oberfläche nicht sicht­ bar wird. Ein besonderer Vorteil der weiteren Schicht be­ steht gemäß Anspruch 5 auch darin, daß diese Schicht zusätz­ lich noch gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 6 zu einer Betätigungsfläche ausgestaltet sein kann. Diese Be­ tätigungsfläche wird vorzugsweise ein Rändelring sein, der benachbart zu der beleuchteten Skala liegt und mit dieser mechanisch verbunden ist. Durch Drehen der die Form eines Zylindermantels aufweisenden Rändelfläche wird also auch die Skala gedreht, so daß man an dem eingestellten leuchtenden Wert die Einstellung des einzustellenden elektrischen Gerä­ tes beispielsweise Potentiometers, erkennt.

Vorzugsweise wird die Rändelfläche an die weitere Schicht angegossen und ist aus deren Material gebildet. Durch die Merkmalskombination nach Anspruch 6 ist sichergestellt, daß durch die Abnutzung der Betätigungsfläche diese nicht stel­ lenweise ihre Farbe ändert. Eine derartige Gefahr könnte beispielsweise bestehen, wenn die Betätigungsfläche aus dem ersten hellen Kunststoff gefertigt würde und die Be­ tätigungsfläche dann mit einer dunklen Farbe nur überspritzt würde.

Als Kunststoff für den Griffring und die weitere Schicht kann ein schwarz eingefärbter zäher Kunststoff verwendet werden. Die Wahl eines widerstandsfähigen Materials ist auch hinsichtlich der Merkmalskombination nach Anspruch 7 wich­ tig. Diesen Merkmalen gemäß wird in die zweite Kunststoff­ schicht auch noch ein Zahnrad eingearbeitet, welches zum Antrieb einer Übersetzung dienen kann. Auf diese Weise läßt sich die Drehbewegung des Betätigungsrades an die gewünschte jeweilige Drehbewegung zum Betätigen einer elektrischen Ein­ heit anpassen. Die Einsatzfähigkeit des Betätigungsrades wird somit erhöht.

Um die zweite Schicht mit der ersten Schicht bzw. dem Licht­ leiter dauerhaft miteinander zu verbinden, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 8.

Die Festigkeit des zweiten Kunststoffs kann weiterhin dazu ausgenutzt werden, aus diesem gleichzeitig auch noch ein Lagerelement zur Lagerung des Betätigungsrades anzuformen. Ein entsprechender Vorschlag wird gemäß Anspruch 9 gemacht. Zur Lagerung kann dabei die Innenfläche oder die Außenfläche des Lagerrings dienen.

Versuche haben gezeigt, daß in der Dunkelheit die Einstell­ skala auf dem Betätigungsrad besonders gut zu lesen ist, wenn diese nur aus leuchtenden Symbolen bzw. Zahlen besteht. Dementsprechend schlägt Anspruch 10 vor, die die Mantelflä­ che des Lichtleiters umgebende Anzeigefläche der Skala mit einem schwarzen Lack abzudecken und durch entsprechendes Entfernen oder Dreihalten von Lacken die gewünschten Symbole und Zeichen als leuchtende Markierungen sichtbar zu machen, was beispielsweise durch Laserbestrahlung geschehen kann. Um die Erkennbarkeit zu erhöhen, wird dabei die umlaufende Man­ telfläche des Lichtleiters mit einer dünnen Schicht des wei­ ßen ersten Kunststoffs umgeben und dann erst eine schwarze Lackierung aufgebracht. Die von innen angestrahlte weiße erste Schicht strahlt also in Form von Markierungen nach außen, bei denen die Lackschicht von der ersten weißen Kunststoffschicht entfernt wurde.

Eine wichtige Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ergibt sich durch die sich aus Anspruch 11 ergebende Merkmalskombi­ nation. Im Prinzip besteht diese Lösung darin, die Spiegel­ wirkung an der spiegelnden Grenzfläche zu verbessern, welche der Umlenkung der in axialer Richtung eingespeisten Strah­ lung in eine radial verlaufende Strahlung dient. Auf diese Weise wird ein möglichst großer Anteil der eingespeisten Strahlung zur umlaufenden Umfangsfläche des Betätigungsrades transportiert. Die verbesserte Spiegelwirkung der Grenzflä­ che trägt also erheblich zur Vermeidung von Leistungsverlu­ sten der Strahlung in deren Umlenkbereich bei.

Die Verluste von Strahlungsenergie lassen sich insbesondere durch die Kombination der Merkmale nach Anspruch 1 und 11 herabsetzen, wie dies in Anspruch 12 aufgezeigt ist. Dabei wird einerseits der Lichtleiter an den zur Spiegelung die­ nenden Grenzflächen weitgehend freigehalten. Dies sollte insbesondere in dem Bereich der Grenzfläche geschehen, in dem die in der Nähe der Längsachse des Lichtleiters einge­ speiste Strahlung in radialer Richtung umgelenkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Betäti­ gungsrad und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Betätigungsrades nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist das Betätigungsrad 1 im Schnitt gezeigt. Den Kern des Betätigungsrades 1 bildet ein Lichtleiter 2, der sich aus drei Abschnitten zusammensetzt. Der erste Abschnitt 3 hat die Form eines Kreiszylinders mit dem Durchmesser D1. Der erste Abschnitt geht dann über in einen zweiten Ab­ schnitt 4, der im wesentlichen die Form eines hohlen Kegel­ stumpfs besitzt. An den Kegelstumpf schließt sich dann der dritte Abschnitt 5 an, der im wesentlichen die Form eines Kreisrings hat. Für die Erfindung wichtig ist, daß die Au­ ßenfläche des Lichtleiters 2 weitgehend durch eine Deck­ schicht aus weißem Kunststoff umgeben ist, die die auf die Grenzschicht des Lichtleiters gerichtete Strahlung reflek­ tiert, so daß kein Licht aus dem Lichtleiter unerwünscht aus diesem austreten kann. Der Lichtleiter 2 kann aus Makrolon glasklar gefertigt sein, während für die Deckschicht 7 Ma­ krolon weiß Verwendung finden kann. Die Deckschicht 7 wie­ derum wird durch eine weitere Schicht 8 umgeben, die aus dunkel oder schwarz eingefärbtem Pocan bestehen kann. Diese weitere Schicht 8 wird ein Eintreten von Fremdlicht in den Lichtleiter 2 an unerwünschter Stelle verhindern. Die weite­ re Schicht 8 besitzt weiterhin einen umlaufenden Ansatz 10, der die Form eines Griffrings hat und mit einer Rändelung 11 versehen ist. Die äußere umlaufende Fläche dieses Rings mit der Rändelung 11 dient als Betätigungsfläche für das Betäti­ gungsrad, welches in nicht dargestellter Weise um eine Dreh­ achse 12 drehbar ist. Der zur Herstellung des Griffrings 10 bzw. der weiteren Schicht 8 verwendete Kunststoff kann bei­ spielsweise aus Pocan schwarz bestehen. Bei Betätigung des Betätigungsrades 1 wird in geeigneter Weise ein zugeordnetes elektrisches Gerät eingestellt. Bei dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel geschieht dies mittels einer Übersetzung, mit der ein in die weitere Schicht 8 eingearbeitetes Zahnrad 13 zusammenarbeitet. Die aus Fig. 2 ersichtliche Verzahnung 14 kann sich dabei um einen vollen Kreis oder aber auch nur auf einen Teil eines Kreisbogens erstrecken. Um die weitere Schicht 8 fest mit der Deckschicht 7 und dem Lichtleiter 2 zu verbinden, sind ein oder mehrere Stege 15 vorgesehen, die durch die Deckschicht 7 bzw. den Lichtleiter 2 ragen.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist es, daß die Produk­ tion der inneren Mantelfläche 17 des zweiten Abschnitts 4 sich in axialer Richtung über den Durchmesser D1 erstreckt, so daß die gesamte in den Durchmesser D1 eingestrahlte Strahlung von der inneren Mantelfläche 17 des zweiten Ab­ schnitts 4 reflektiert wird, wobei diese Grenzfläche wie ein Spiegel wirkt. Es ist daher nicht zweckmäßig, diese Mantel­ fläche mit der Deckschicht 7 abzudecken. Die innere Mantel­ fläche 17 einer konischen Ausnehmung in dem zweiten Ab­ schnitt 4 wirkt somit als spiegelnde Grenzfläche, durch wel­ che die in den Abschnitt 3 in Richtung der Längsachse 12 eingestrahlte Lichtstrahlung in radialer Richtung zu dem ringförmigen Abschnitt 5 in radialer Richtung abgestrahlt wird. Die konische Ausnehmung in dem zweiten Abschnitt 4, deren Grenzfläche 17 als Spiegel für die Strahlung wirkt, läßt sich in ihrer spiegelnden Wirkung also erheblich da­ durch verbessern, daß eine Grenzfläche zwischen Luft und dem Material des Lichtleiters gebildet wird. Die hohe Spiegel­ fähigkeit der Grenzfläche 17 ist besonders in dem der Längs­ achse 12 nahen Bereich wichtig, da hier das Zentrum der in den ersten Abschnitt 3 eingespeisten Strahlung liegt.

Auf diese Weise ist es möglich, hinsichtlich der beiden Schichten 7, 8 eine Bohrungsfläche 18 zu schaffen, die als Drehlager für das Betätigungsrad 1 ausgenutzt werden kann. Durch einen an die weitere Schicht angeformten Lagerring 19 läßt sich die Bohrungsfläche noch vergrößern und damit auch die Lagerfläche bzw. die Belastung der Lagerfläche verrin­ gern.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die äußere Mantelfläche 20 der Deckschicht 7 nicht durch eine weitere Schicht abgedeckt ist. Diese äußere Mantelfläche bildet die Grundfläche einer Skala. Damit diese ebenfalls so dunkel wie der Griffring 10 mit seiner Rändelung 11 erscheint, wird die Mantelfläche 20 insgesamt mit einer nicht dargestellten schwarzen Lack­ schicht abgedeckt. Aus dieser Lackschicht werden dann die gewünschten Skalensymbole bzw. Buchstaben oder Zahlen durch Laserstrahlung herausgearbeitet. Dabei werden die Symbole um so heller erscheinen, je tiefer sie aus der Lackschicht und der darunter liegenden Deckschicht herausgearbeitet werden. Allerdings wird man in der Regel einen Teil der Deckschicht 7 stehenlassen, damit die gewünschten Symbole weitgehend hell und blendfrei erscheinen. Die Deckschicht wirkt in die­ sem Sinne also als in der Optik übliche, die Leuchtkraft gleichmäßig verteilende Streulichtscheibe.

Insgesamt wird man die durch den Durchmesser D1 festgelegte Eintrittsfläche in den Lichtleiter so groß wie möglich hal­ ten. Bei dem Ausführungsbeispiel liegt D1 in dem Größenbe­ reich des halben Durchmessers der äußeren Mantelfläche 20, wobei sie im vorliegenden Fall etwas kleiner ist. Weiterhin wird man die Stege 15 in Bereiche legen, in denen kein Ska­ lensymbol aufscheinen soll, da in diesen Bereichen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Lichtleitung behindert ist.

Claims (12)

1. Betätigungsrad zur Betätigung eines Gerätes, insbesonde­ re Drehverstellung eines Potentiometers in einem Kraft­ fahrzeug, mit mindestens einem aus dem Innenraum des Rades (1) mittels eines Lichtleiters (2) beleuchtbaren Bezirk (20) am seitlichen Umfang des Rades (1), wobei der Lichtstrom im Achsenbereich (12) des Rades (1) in den Lichtleiter (2) eingespeist wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtleiter (2) mit Ausnahme der zur Einspeisung des Lichtstromes dienenden Fläche (D1) im wesentlichen mit einer hellen vorzugsweise weißen Deck­ schicht (8) aus einem ersten Kunststoff umspritzt ist.

2. Betätigungsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (2) aus drei Abschnitten (3,4,5) besteht, wobei der erste Abschnitt (3) zentral zur Dreh­ achse (12) des Rades (1) angeordnet ist, wobei der drit­ te Abschnitt (5) im wesentlichen ringförmig ist, wobei die äußere Mantelfläche (19) des Rings (5) sich in den beleuchtbaren Bezirk des Rades (2) erstreckt und wobei ein umlaufender zweiter Abschnitt (4) den ersten mit dem dritten Abschnitt verbindet.

3. Betätigungsrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (4) im wesentlichen die Form eines stumpfen Hohlkegels besitzt, wobei die stumpfe Dachfläche der Querschnittsfläche der Walze (3) ent­ spricht, wobei die Mantelflächen des Stumpfes gegen die Drehachse (12) etwa 45 Grad geneigt sind und die Wand­ stärke des Kegels etwa der Breite des ringförmigen er­ sten Abschnitts (3) entspricht.

4. Betätigungsrad nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Mantelfläche (17) des Kegel­ stumpfs (4) im wesentlichen frei von einer oder mehreren Deckschichten (7,8) ist.

5. Betätigungsrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Grifffläche (10,11) aus einem durchgehend, vorzugsweise schwarz eingefärbten zweiten Kunststoff versehen ist und daß die aus dem er­ sten Kunststoff gebildete Deckschicht (7) weitgehend durch eine aus dem zweiten Kunststoff gebildete weitere Schicht (8) abgedeckt ist.

6. Betätigungsrad nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der weiteren Schicht (8) ein ebenfalls aus dem zweiten Kunststoff gebildeter Griffring (10) angeformt ist, der vorzugsweise etwa den gleichen Außen­ durchmesser aufweist wie der ringförmige dritte Ab­ schnitt (5).

7. Betätigungsrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Lichteinspeisung (D1) gegenüberliegenden Seite des Betätigungsrades in die weitere Schicht (8) eine Verzahnung (13,14) eingefügt ist.

8. Betätigungsrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsrad mit mindestens einem in axialer Richtung (12) verlaufenden, gegenüber der Drehachse (12) radial versetzten, aus dem zweiten Kunststoff gebildeten Steg (15) versehen ist.

9. Betätigungsrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Lichteinspeisung gegenüberliegenden Seite des Betätigungsrades (1) an der weiteren Schicht (8) ein aus dem zweiten Kunststoff ge­ bildeter Lagerring (19) angeformt ist.

10. Betätigungsrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (7) an ihrer den dritten Abschnitt (5) umgebenden Mantelfläche (20) mit einem abdeckenden, lichtdichten Lack überzogen ist.

11. Betätigungsrad zur Betätigung eines Gerätes, insbesonde­ re Drehverstellung eines Potentiometers in einem Kraft­ fahrzeug, mit mindestens einem aus dem Innenraum des Rades (1) mittels eines Lichtleiters (2) beleuchtbaren Bezirk (20) am seitlichen Umfang des Rades (1), wobei der Lichtstrom im Achsenbereich (12) des Rades (1) in den Lichtleiter (2) eingespeist wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtleiter (3,4,5) zur Umlenkung des axial eingespeisten Lichtstroms in eine im wesentlichen radial gerichtete Strahlung mit einer koaxialen, koni­ schen Ausnehmung (17) versehen ist, deren Mantelfläche (17) als spiegelnde Grenzfläche zur Umlenkung des Licht­ stroms dient und daß die Grenzfläche (17) weitgehend von einer umhüllenden Deckschicht (7) freigehalten ist.

12. Betätigungsrad nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest ein an die Längsachse (12) an­ grenzender, radial innenliegender Bereich der Grenzflä­ che (17) von einer umhüllenden Deckschicht (7) freige­ halten ist.