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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Kombiinstrument eines Kraftfahrzeuges.
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Ein Kombiinstrument ist eine im Armaturenbrett eines Fahrzeugs verbaute Baugruppe, die neben Kontrollleuchten und anderen Anzeigen zur Fahrerinformation wenigstens eine Anzeigevorrichtung mit einem Zeigerinstrument besitzt. Diese Anzeigen sind durch ein frontseitiges Deckglas, beispielsweise in Form einer transparenten Kunststoffabdeckung, sichtbar in einem Gehäuse des Kombiinstruments angeordnet. Ein entsprechendes Zeigerinstrument weist einen um eine Drehachse drehbar angetriebenen Zeiger auf, wobei die Drehachse des Zeigers eine Anzeigefläche durchstößt. Die Anzeigefläche umfasst ein Skalenblatt, das von dem Zeiger zur Anzeige eines Messwertes überstrichen wird und das durch das frontseitige Deckglas ablesbar ist.
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Zur besseren Ablesbarkeit insbesondere bei Nachtfahrten verfügt ein Kombiinstrument über eine Instrumentenbeleuchtung, die vorzugsweise rückseitig der Anzeigefläche erfolgt. Dazu umfasst eine derartige Anzeigefläche ein transparentes d.h. ein lichtdurchlässiges Trägermaterial z.B. eine Kunststofffolie, das beispielsweise mittels Siebdruck aufgedruckten lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen strukturiert ist. Die lichtdurchlässigen Bereiche können mit unterschiedlichen Farben bedruckt sein, so dass die entsprechenden Skalen mit zugehöriger Beschriftung und farbigen Markierungen hinterleuchtet sein können.
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Bei einer derartigen Instrumentenbeleuchtung besteht das Problem, dass die von hinten durchleuchteten Skalen und Beschriftungen in der Anzeigefläche sich in den Scheiben insbesondere den Seitenscheiben eines Kraftfahrzeuges spiegeln können.
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Daher werden die Anzeigeflächen herkömmlicher Kombiinstrumente durch mechanisch-konstruktive Maßnahmen abgeschirmt, indem das Zeigerinstrument zum Beispiel in einem in die Anzeigevorrichtung eingelassenen Tubus angeordnet wird oder in dem das ganze Kombiinstrument unter einer vorgezogenen Hutze angeordnet wird.
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Diese Tuben und Hutzen, die unter anderem zur Abschirmung des Streulichts aus der Instrumentenbeleuchtung dienen, sind aus Gestaltunggründen teilweise nicht mehr gewünscht.
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Somit stellt sich die Aufgabe, eine alternative Abschirmung der Kraftfahrzeugscheiben vor Streulicht aus der Instrumentenbeleuchtung bereitzustellen, die ohne Verwendung von Tuben und/oder Hutzen auskommen kann.
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Vorgeschlagen wird dementsprechend eine Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Hauptanspruch sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem Nebenanspruch. Weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch eine Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen Lichtkasten mit einem Innenraum, in dem wenigstens eine Lichtquelle angeordnet ist, eine Anzeigefläche sowie eine Lichtlenkstruktur umfasst.
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Der Lichtkasten ist eine Einrichtung, mit der aus einer Anzahl punktförmiger Lichtquellen eine homogene Lichtverteilung zum Beleuchten einer aktiven Fläche der Anzeigefläche gewährleistet wird. Der Lichtkasten ist frontseitig ausgesehen unter der Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung angeordnet und bildet einen Innenraum zumindest unterhalb eines zu durchleuchtenden Abschnittes der Anzeigefläche. Der Lichtkasten kann ein einteiliges oder mehrteiliges strukturiertes Kunststoffgehäuses beispielsweise aus Polypropylen (kurz: PP) umfassen, dass eine diffus lichtreflektierende Oberfläche aufweist und den Lichtkasten rückseitig und zu den seitlichen Seiten begrenzt. Das Kunststoffgehäuse des Lichtkastens ist in Richtung zur Anzeigefläche zumindest teilweise lichtdurchlässig geöffnet.
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Als Lichtquelle kann eine Anzahl von Leuchtdioden (kurz: LED) verwendet werden, die auf einer elektronischen Leiterplatte montiert sind und durch eine Öffnung in einer Rückwand des Kunststoffbauelement Licht in den Innenraum des Lichtkastens emittieren können.
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Die Lichtlenkstruktur ist gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ausgebildet, um Licht in eine bestimmte Richtung zu lenken und ist zwischen dem Innenraum des Lichtkastens und Anzeigefläche angeordnet.
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Die Lichtlenkstruktur umfasst ein lichtundurchlässiges Material mit einer Vielzahl von lichtdurchlässigen Öffnungen umfasst, wobei die Öffnungen in einer gitterartigen Struktur zueinander in dem lichtundurchlässigen Material angeordnet sind und das Licht derartig lenken, dass ein Lichtkegel mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel durch die Anzeigefläche aus dem Innenraum des Lichtkastens austritt.
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Durch die Lichtlenkstruktur kann der vorbestimmte Öffnungswinkel für das aus dem Lichtkasten durch die Anzeigefläche ausgestrahlte Licht derart an die Geometrie eines Kraftfahrzeuges angepasst werden, dass die Scheiben außerhalb dieses Öffnungswinkels liegen und somit von einem Streulicht aus der Anzeigeeinrichtung abgeschattet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Anzeigefläche ein Zifferblatt eines Kombiinstruments enthalten, das eine vom Innenraum des Lichtkastens aus beleuchtete Skala für einen Zeiger einer analogen Anzeigeeinrichtung umfasst.
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Alternativ zu einem Kombiinstrument kann die Lösung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung auch in anderen Anzeigeeinrichtung eines Kraftfahrzeuges Verwendung finden. So umfassen auch hinterleuchtete Bedienelemente zum Beispiel Schalter in einer Kraftfahrzeugmittelkonsole eine Anzeigefläche mit einem Beschriftungssymbol, dass von einer Lichtquelle in einem Lichtkasten durchleuchte wird, wobei Lichtlenkstruktur entsprechend zwischen Lichtkasten und Anzeigeeinrichtung anzuordnen wäre.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtlenkstruktur ein plattenförmiges Kunststoffmaterial mit einer definierten Plattenstärke umfassen. Als Kunststoffmaterial kann wie beim Lichtkasten Polypropylen zum Einsatz kommen.
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Die Öffnungen in dem plattenförmigen Kunststoffmaterial sind vorzugsweise als senkrechte Zylinder mit definierten Öffnungsdimensionen ausgeformt. Diese senkrechten Zylinder können beispielsweise mittels Spritzgussverfahren beim Spritzen des plattenförmigen Kunststoffmaterials erzeugt werden.
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Ein Zylinder ist im Sinne der Anmeldung entspricht der mathematischen Definition eines allgemeinen Zylinders, der durch eine beliebig geformte Grundfläche, einer ebenen ersten Kurve in eine Ebene und einer um eine Strecke verschobenen zweiten Kurve definiert ist. Im Rahmen der Erfindung handelt es sich vorzugsweise um einen sogenannten senkrechten Zylinder, bei dem die Stecke der Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kurve senkrecht auf der Ebene steht.
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Aufgrund den senkrecht zur Ober- und Unterseite der plattenförmigen Lichtlenkstruktur ausgerichtet stehenden Zylindermäntel der einzelnen Öffnungen kann der Öffnungswinkel einfach über das geometrische Verhältnis zwischen der Plattenstärke und der Öffnungsdimensionen der Öffnungen eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die zylinderförmigen Öffnungen als senkrechte Kreiszylinder ausgebildet sein.
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Eine rotationssymmetrische Ausgestaltung der Öffnungsfläche der Öffnungen in der plattenförmigen Lichtlenkstruktur hat den Vorteil, dass das Licht mit einen rotationssymmetrischen Lichtkegel durch die Anzeigefläche austritt.
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Die Öffnungsdimensionen einer kreisförmigen Öffnung entsprechen dem Durchmesser der Öffnung, der rotationssymmetrisch konstant ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die senkrechten Kreiszylinder in Reihen gleichmäßig beanstandet angeordnet sein. Vorzugsweise können zwei benachbarte Reihen mit senkrechten Kreiszylinder diagonal versetzt zueinander angeordnet sind.
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Die diagonal versetzte Anordnung der Öffnungen beriete gegenüber einer quadratischen Anordnung der Öffnungen einen größeren Lichttransmissionsgrad für die Lichtlenkstruktur.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die zylinderförmigen Öffnungen als senkrechte Prismen mit sechseckiger Grundfläche ausgebildet sind, wobei eine Vielzahl von sechseckiger Prismen zueinander wabenförmig in dem plattenförmigen Kunststoffmaterial zueinander angeordnet sind.
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Gegenüber einer Anordnung aus diagonal zueinander versetzten Kreiszylinder ergibt eine wabenförmig Anordnung senkrechter sechseckiger Prismen einen nochmals erhöhet Lichttransmissionsgrad.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtlenkstruktur eine einteilige Einheit mit zumindest einem Teil des Lichtkastens bilden, wobei die Lichtlenkstruktur und der Lichtkasten eine lichtreflektierende Oberfläche aufweisen.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtlenkstruktur aus einem Material mit lichtabsorbierender Oberfläche gefertigt sein.
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In diesen Fall sind das Gehäuses des Lichtkastens und die Lichtlenkstruktur aus zwei unterschiedlichen Materialien und bilden keine einteilige Einheit. Eine lichtabsorbierende Oberfläche hat den Vorteil, dass die in den zylinderförmigen Öffnungen der Lichtlenkstruktur auftretenden Lichtreflexionen gedämpft bzw. unterdrückt werden. Somit wird mögliches Streulicht reduziert, das mit dem Lichtkegel durch die Anzeigefläche aus dem Lichtkasten austritt.
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Die Aufgabe wird gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst Kraftfahrzeug mit eine zuvor beschriebene Anzeigevorrichtung wobei das Kraftfahrzeug ein Armaturenbrett in einem Fahrzeuginnenraum sowie wenigstens eine Seitenverglasung umfasst. Die Anzeigevorrichtung ist an dem Armaturenbrett angeordnet und ausgebildet, einen Lichtkegel der mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel durch die Anzeigefläche aus dem Lichtkasten austritt, in den Fahrzeuginnenraum zu richten. Der Öffnungswinkel ist derart gewählt, dass der Lichtkegel einen Flächenabschnitt der Seitenverglasung mit einem vorbestimmten Mindestabstand vom Armaturenbrett schneidet.
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Gemäß einer weiterbildenden Ausgestaltung kann die Seitenscheibe einen Sichtbereich für einen Rückspiegel umfassen. Der Öffnungswinkel ist derart gewählt, dass der Lichtkegel einen Flächenabschnitt der Seitenschiebe in einer Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Sichtbereich für den Rückspiegel schneidet. Unter dem Rückspiegel ist insbesondre ein äußerer Rückspiegel bzw. Außenspiegel zu verstehen.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktions-gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch eine Anzeigeeinrichtung eines Kombiinstruments,
- 2 eine Aufsicht auf eine Lichtlenkstruktur und auf eine Anzeigefläche gemäß 1,
- 3 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausgestaltung der einer Lichtlenkstruktur und einen entsprechenden Querschnitt.
- 4 eine schematische Aufsicht eines Kraftfahrzeuges.
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In der 1 ist eine Anzeigeeinrichtung 1 eines Kombiinstruments in einem Querschnitt dargestellt. Das Kombiinstrument umfasst ein in der Figur nicht dargestelltes Gehäuse mit einem ebenfalls nicht gezeigten Deckglas. Durch das Deckglas sind Anzeigefläche 9 und Zeiger 7 sichtbar angeordnet. Zur Anzeige eines Messwertes überstreicht der Zeiger 7 eine Skala 91, die auf bzw. unter der Anzeigefläche 9 aufgedruckt sein kann. Die Anzeigefläche 9, die umfasst eine für sichtbares Licht transparente Kunststofffolie oder Kunststoffscheibe, die drucktechnisch in lichtundurchlässige und in unterschiedlich farbige transparente Bereiche strukturiert ist.
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Der Zeiger 7 wird über eine Drehachse 8 drehbar von einem Stellmotor 6 angetriebenen, der auf der Rückseite der Leiterplatte 5 angeordnet ist. Auf der elektrischen Leiterplatte 5 sind frontseitig LED 4 angeordnet, die als Lichtquelle zur Beleuchtung des Kombiinstrumentes bzw. dessen Skala 91 dienen.
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Zwischen der Leiterplatte 5 und der Anzeigefläche 9 ist ein strukturiertes Kunststoffgehäuse angeordnet, dass den sogenannten Lichtkasten 3 der Anzeigeeinrichtung bildet. Das Gehäuse des Lichtkastens 3 ist aus Polypropylen zum Beispiel aus PP-T30 gefertigt und weist eine diffus lichtreflektierende Oberfläche auf. Die LED 4 sind durch Öffnungen in der Rückseite des Kunststoffgehäuses in den Innenraum 2 des Lichtkastens geführt und stahlen Licht in einem für LED typischen Abstrahlwinkel ab. Nach vorne ist der Innenraum 3 des Lichtkastens 3 durch die Anzeigefläche 9 bzw. durch die Lichtlenkstruktur 10 begrenzt.
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Das von den LED 4 abgestrahlte Licht wird von der diffus lichtreflektierende Oberfläche des Lichtkastens derart mehrfach reflektiert, so dass sich im Innenraum 2 des Lichtkastens 3 eine homogene Lichtverteilung einstellt. Das diffuse Licht kann durch die lichtdurchlässigen Bereiche eines Skalenblatts hindurch die Anzeigefläche 9 durchleuchten. Das durchleuchtete Skalenblatt weit für einen Betrachter eine homogen Lichtverteilung auf, die durch den Lichtkasten 3 erzeugt wird.
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2 zeigt auf ihrer rechten Seite die Anzeigefläche 9 in einer Aufsicht, die eine Skala 91 sowie durchleuchtbare Symbole 92 zweier Kontrollleuchten enthält. In der Mitte der Anzeigefläche 9 ist eine Öffnung vorgesehen, durch die die Drehachse 8 für den Zeiger 7 geführt werden kann.
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Auf der linken Seite der 2 ist die Aufsicht auf eine Lichtlenkstruktur 10 dargestellt. Die Lichtlenkstruktur 10 ist eine enthält in einem äußeren Ringbereich, mit einer Vielzahl von gitterförmig angeordneten Öffnungen, durch die Licht aus dem dahinterliegenden Innenraum 2 des Lichtkastens 3 hindurchtreten kann. Die rechts im Bild dargestellte Anzeigefläche 9 liegt direkt auf dieser Lichtlenkstruktur 10 auf. Es hat sich herausgestellt, dass es für den optischen Gesamteindruck der Anzeigeeinrichtung 1 von Vorteil ist, in den Bereichen keine gitterförmige Struktur vorzusehen, in denen Kontrollleuchten 92 vorgesehen sind. Würden die Kontrollleuchten, die eine im Vergleich zu der Skala 91 und ihren Beschriftungen eine Vergleichsweise große Leuchtfläche auf der Anzeigefläche einnehmen, von einer gitterförmigen Struktur hinterlegt, so könnte diese in der hinterleuchteten Fläche der Kontrollleuchten sichtbar werden. Da die Kontrollleuchten in einem Fahrzeug nur in bestimmten Betriebszuständen und nicht dauerhaft aufleuchten, kann hier auf ein Lenken des Lichtes zur Vermeidung von Reflexionen Verzichtet werden.
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Die der 2 ist skizzenhaft eine quadratische Gitterstruktur von Öffnungen in einem Bereich der Lichtlenkstruktur 10 angedeutet. Grundsätzlich sind aber Strukturen mit unterschiedlichen Grundflächen denkbar.
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Die 3a und 3b zeigen eine bevorzugte Ausgestaltung einer Gitterstruktur mit einer von kreiszylinderförmigen Öffnungen. Die 3a ist eine Aufsicht mit eine Anzahl von Öffnungen 12 zu sehen, deren kreisförmige Zylindergrundfläche die Ebenen der Ober- und Unterseite der plattenförmigen Lichtlenkstruktur 11 schneiden. Die kreiszylinderförmigen Öffnungen besitzen einen einheitlichen Durchmesser d und sind in Reihen mit einem einheitlichen Abstand a zueinander diagonal versetzt angeordnet.
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Die 3b zeigt einem Querschnitt entlang der Strich-Punkt-Line in der 3a. Die Lichtlenkstruktur 11 umfasst ein plattenförmiges Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polypropylen, mit einer einheitlichen d.h. konstanten Plattenstärke h.
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Anhand der 3b wird im Folgenden die Funktionsweise der Lichtlenkstruktur 11 beschrieben. Die gestrichelten Linien 21, 22, 23 stellen einen Lichtkegel 20 dar, mit dem sich das durch die Lichtlenkstruktur 11 durchtretende Licht ausdehnt. Analog zu der Darstellung gemäß Figur 1 wäre links von der Lichtlenkstruktur 11 der Innenraum 2 des Lichtkastens 3 angeordnet, rechts von der Lichtlenkstruktur 11 läge die Anzeigefläche 9 auf.
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Die gestrichelte Linien 21 kennzeichnet die Richtung des Lichtkegels 20, das senkrecht zu der ebenen Oberfläche der Lichtlenkstruktur 11 durch eine Öffnung 12 hindurchtritt, also die Symmetrieachse des Lichtkegels. Die gestrichelte Linie 21 und die gestrichelte Linie 23 kennzeichnen die äußere Begrenzung des durch die Lichtlenkstruktur 11 geformten Lichtkegels 20.
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Der Winkel α entspricht dem halben Öffnungswinkel des durch die Öffnung
12, die als ein mit senkrechter Kreiszylinder ausgebildet ist, geformten Lichtkegels
20 bzw. dem maximalen Lichtabstrahlwinkel senkrecht zur Oberfläche Lichtlenkstruktur
11. Der Winkel α ergibt sich, wie aus der
3b ersichtlich ist, aus dem Verhältnis zwischen Durchmesser
d der Öffnungen und der Plattenstärke
h der Lichtlenkstruktur
11 gemäß dem folgendem Zusammenhang:
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Eine typische Plattenstärke h einer aus Polypropylen hergestellten Lichtlenkstruktur 11 kann in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm liegen. Typische Werte für den Durchmesser d der kreiszylinderförmigen Öffnungen betragen zischen 0,5 mm und 3 mm. Die Öffnungen sind vorzugsweise mit Abstand a von 0,8 mm voneinander beanstandet angeordnet.
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In der 4 ist eine Aufsicht auf ein Kraftfahrzeug 30 dargestellt, dass eine entsprechende Anzeigeeinrichtung 1 umfasst. Die Anzeigeeinrichtung 1 ist auf der Fahrerseite hinter dem Lenkrad 33 angeordnet. Das Kraftfahrzeug 30 umfasst fahrerseitig eine ein- oder mehrteilige Seitenverglasung 34, durch die ein äußerer Rückspiegel 31 angeordnet ist. Der Rückspiegel 31 kann von einem Fahrer 41 entsprechend der Blickrichtung 42 durch die Seitenverglasung 34 betrachtet werden.
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Der Winke α ist abhängig von der Platzierung der Anzeigeeinrichtung 1 innerhalb des Kraftfahrzeugs 30 vorzugsweise so zu wählen, dass der Lichtkegel 20 die Seitenverglasung 34 in einem in Fahrzeuglängsrichtung definierten Abstand 32 zum Rückspiegel 31 scheidet. Somit soll sichergestellt werden, dass auf der Seitenverglasung 34 keine Lichtreflexionen aus der Anzeigeeinrichtung 1 auftreten, die in der auf den Rückspiegel 31 gerichteten Blickrichtung 42 des Fahrers 41 liegen würden.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigeeinrichtung
- 2
- Innenraum des Lichtkastens
- 3
- Lichtkasten
- 4
- Leuchtdiode (LED)
- 5
- Leiterplatte
- 6
- Stellmotor
- 7
- Zeiger
- 8
- Drehachse
- 9
- Anzeigefläche
- 10, 11
- Lichtlenkstruktur
- 12
- Öffnungen
- 20
- Lichtkegel
- 21
- Linie
- 22
- Linie
- 23
- Linie
- 30
- Kraftfahrzeug
- 31
- Rückspiegel
- 32
- Abstand
- 33
- Lenkrad
- 34
- Seitenverglasung
- 41
- Fahrer
- 42
- Blickrichtung auf den Rückspiegel
- 91
- Skala
- 92
- Kontrollleuchte
- d
- Durchmesser
- h
- 1 Plattenstärke
