DE4222335A1

DE4222335A1 - Drehschalter

Info

Publication number: DE4222335A1
Application number: DE4222335A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Phys Ing Krause; Ewald Stanitzok; Frank Dipl Ing Boehlefeld
Original assignee: REINSHAGEN KABELWERK GmbH; Kabelwerke Reinshagen GmbH
Current assignee: Delphi Automotive Systems Deutschland GmbH
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: DE4222335C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschalter mit einem beleuchtbare Symbole aufweisenden Betätigungselement und mit einem beleuchtbare Symbole aufweisenden Gehäuse, wobei je ein zylindrischer Lichtleiterring Licht von einer einzigen Lichtquelle zu den Symbolen überträgt und die Lichtleiterringe koaxial zur Drehachse des Betätigungselementes angeordnet sind.

Aus der DE-AS 23 23 757 ist eine Bedienungsvorrichtung mit einem beleuchtbare Markierungen aufweisenden Betätigungsknopf bekannt, bei welcher der Betätigungsknopf an einer Aufnahmeplatte aus Lichtleitmaterial angeordnet ist und die einen lichtleitenden Abschnitt aufweist, der mit einer Lichteintrittsfläche an einer Lichtaustrittsfläche der Aufnahmeplatte anliegt. Die Lichtaustrittsfläche der Aufnahmeplatte und die Lichteintrittsfläche des lichtleitenden Abschnittes sind ebene, unmittelbar aneinanderliegende Flächen. Die Beleuchtung der Aufnahmeplatte und des lichtleitenden Abschnittes erfolgt durch eine in der Aufnahmeplatte eingesetzte Lichtquelle, deren Lichtstrahlen sich diffus über das Innere der lichtleitenden Teile verteilen. Um die Markierungen des Betätigungsknopfes zu beleuchten, müssen die Lichtstrahlen mehrmals reflektiert werden und die Übergangsstelle zwischen den lichtleitenden Abschnitten überwinden. Dies führt zu Lichtverlusten. Die Ausleuchtung der Markierungen erfolgt nicht gleichmäßig, da Lichtstrahlen zu den weiter von der Lichtquelle entfernten Stellen mehrfach Reflexionen ausführen müssen. Die Leistung läßt nach, da der Abstand von der Lichtquelle variiert.

Aus der DE 38 16 928 C2 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein elektrisches Teil bekannt, in der eine Lichtquelle innerhalb einer Anzeigeplatte angebracht ist und Licht emittiert, um einen zylindrischen Lichtleiter zu beleuchten, der um einen Knopf herum angebracht ist. Der Lichtleiter überträgt das Licht von der Lichtquelle zu einer oberen Fläche der Anzeigeplatte. An einer unteren Fläche des Lichtleiters ist ein ringförmiger Filter angeordnet, der einen lichtdurchlässigen und einen lichtabsorbierenden Bereich aufweist, die an unterschiedlichen Umfangsbereichen des Filters angeordnet sind. Die lichtabsorbierenden Bereiche liegen der Lichtquelle gegenüber. Der Anteil an Licht, der durch die Umfangsfläche des Filters hindurchgeht, auf der die lichtabsorbierenden Bereiche ausgebildet sind, wird im Vergleich zu dem Anteil an Licht reduziert, der durch die andere Umfangshälfte des Filters hindurchgeht, die nur einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist. Daher wird die obere Endfläche des Lichtleiters mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Helligkeit beleuchtet. Die Ausnutzung des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes ist hier nicht optimal, da ein Teil des Lichtes zugunsten einer gleichmäßigen Beleuchtung bewußt nicht genutzt wird. Folglich werden Lichtquellen mit hoher Leistung benötigt.

Ein Problem bei der Ausleuchtung von Anzeigen entsteht durch die Verschiedenartigkeit der Symbole, insbesondere bezüglich deren Formen und Flächen. Das menschliche Auge nimmt diese unterschiedlichen Symbole trotz meßtechnisch gleicher Beleuchtung unterschiedlich hell wahr.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter bestmöglicher Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Lichtes eine gleichmäßige Ausleuchtung aller Beleuchtungssegmente eines Drehschalters zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lichtquelle zwischen den beiden Lichtleiterringen angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird gewährleistet, daß beide Lichtleiterringe direkt von der Lichtquelle gespeist werden. Die Lichtverluste bei der Übertragung des Lichtes von der Lichtquelle in die Lichtleiterringe werden reduziert, und der zur Beleuchtung der Symbole verfügbare Anteil der Lichtmenge wird nahezu optimal ausgenutzt. Da sich die Lichtquelle zwischen den Lichtleiterringen befindet, wird ein Großteil des abgestrahlten Lichtes in die Lichtleiterringe eingespeist.

Gegenüber herkömmlichen Anordnungen, bei denen die Lichtquelle radial außerhalb der Lichtleiter angeordnet ist, wird das Licht hierbei intensiver genutzt. Die Position einer Lichtquelle wäre idealerweise auf Höhe der Drehachse. Dieser Einbauort wird aber immer von der Welle des Betätigungselementes belegt sein, so daß eine Näherung der Lampenposition zur Drehachse einen zunehmend besseren Ausgangspunkt zur Beleuchtung der Symbole darstellt. Für eine hinreichende Beleuchtung kann daher eine kleine und kostengünstige Lichtquelle eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Schalter und damit dessen Aufbau erfüllt sowohl die übliche Anforderung nach geringem Materialeinsatz als auch die Forderung nach geringem Platzbedarf. Der Fertigungsprozeß und die Reparatur sind unkompliziert. Im Falle eines defekten Einzelteiles erleichtert der einfache Aufbau des Schalters den Einbau eines Ersatzteiles. Der Benutzer eines herkömmlichen Drehschalters muß sich an keine neue Tätigkeiten und Designs gewöhnen, da die Form und der Aufbau prinzipiell gleich geblieben sind. Da nur noch eine Lichtquelle benötigt wird und die Lichtleiterringe flach ausgebildet sind, kann der benötigte Bauraum sehr gering gehalten werden, was insbesondere von Vorteil ist, wenn der Drehschalter in Kraftfahrzeugen montiert wird, da dort nur sehr wenig Einbauraum zur Verfügung steht.

Damit das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in die Umfangsrichtung der Lichtleiterringe möglichst verlustarm übertragen wird, sind ein innerer und ein äußerer Lichtleiterring mit besonders ausgebildeten Einkoppelungsflächen ausgestattet. Diese Einkoppelungsflächen umschließen die Lichtquelle vollkommen. Der äußere und der innere Lichtleiterring haben jeweils Ausnehmungen, die sich zu einer die Lichtquelle radial vollständig umgebenden Lampenausnehmung ergänzen.

Am Außenrand gegenüber der Ausnehmung geht die Struktur des äußeren Lichtleiterringes in zwei nebeneinanderliegende nach außen gewölbte Halbkreise über, deren Berührungspunkt mittig über der Lampenbohrung angeordnet ist und deren Radien von einer Vielzahl kleiner Reflexionsflächen gebildet werden. Die kleinen Reflexionsflächen leiten die auftreffenden Lichtstrahlen in Umfangsrichtung in den Lichtleiterring ein. Die Anordnung der Reflexionsflächen zueinander ist dabei so gewählt, daß das Licht unter Totalreflexion in den Lichtleiterring eingespeist wird. Gegenüber einer normalen Außenkontur eines Ringes besteht hier der Vorteil, daß nur der Anteil des Lichtes ungenutzt bleibt, der ohnehin außerhalb der Strahl- bzw. Reflexionsebene liegt. Alle innerhalb der Reflexionsebene liegenden Strahlen werden genutzt.

Die Einkoppelungsfläche des inneren Lichtleiterringes gleicht einem Abschnitt einer Mantelfläche eines Hohlzylinders und bildet mit der Einkoppelungsfläche des äußeren Lichtleiterringes die Lampenausnehmung. Diese Struktur verbessert ebenfalls das Reflexions- und Einkoppelungsverhalten des Lichtes. Der Abschnitt der Mantelfläche entspricht dem Sektor des abgestrahlten Lichtes, der nicht von dem äußeren Lichtleiterring abgedeckt wird. Diese Strahlen werden in die Umfangsrichtung des Lichtleiterringes eingespeist und erst mit Beginn des eigentlichen Ringes reflektiert oder ausgekoppelt, um das Betätigungselement zu beleuchten.

Zur gleichmäßigen Ausleuchtung aller Symbole des Schalters durch nur eine Lichtquelle müssen die Lichtleiterringe speziell geformt sein. Ein Lichtleiterring mit konstanter Materialhöhe und einer Einkoppelungsfläche wird mit einer Auskoppelungsstruktur gefertigt. Die eingekoppelten Lichtstrahlen werden an den Auskoppelungsstellen umgelenkt und beleuchten in ausreichendem Maße die entsprechenden Symbole. Diese Lichtstrahlen werden hierzu mehrfach im Lichtleiterring reflektiert und treffen auf eine der Umlenkflächen. Es erfolgt dort eine Umlenkung zur Oberfläche des Lichtleiterringes und anschließend ein Austreten aus dem Lichtleiterring. Das Symbol wird beleuchtet. Nicht ausgekoppelte oder unmittelbar umgelenkte Strahlen werden nach mehrmaliger Reflexion an weiteren Umlenkflächen ausgekoppelt, bevor die Dämpfung das gesamte Licht eines Strahles schluckt.

Besonders vorteilhaft ist die im folgenden beschriebene Form eines Lichtleiterringes. Ausgehend von den Einkoppelungsflächen verringert sich die Höhe des Lichtleiterringes, wobei deren abgewandte Stirnseite mit einer umlenkenden Reflexionsfläche ausgebildet ist. Die Lichtstrahlen treffen nach und nach auf diese Reflexionsfläche und werden dort zu den Anzeigesymbolen umgelenkt. Durch das rampenartige Ansteigen der Reflexionsfläche wird nach und nach immer nur ein etwa gleicher Anteil der Lichtstrahlen umgelenkt, so daß der Anteil der die Symbole erreichenden Lichtstrahlen an jeder Stelle des Umfangrandes der Anzeige weitgehend gleich ist. Die Höhe des Lichtleiterringes kann sich linear oder in anderer Form verringern, so ist z. B. auch die Kombination verschiedener Formen möglich, um eine optimale Lichtausbeute zu erreichen. Der Anteil des Lichtes an weiter von der Lichtquelle entfernten Stellen des Lichtleiterringes erhöht die Gleichmäßigkeit durch ein Anwachsen häufig reflektierter Lichtstrahlen. Der im Lichtleiterring mit zunehmender Entfernung sich vergrößernde Lichtverlust wird damit ausgeglichen.

Ist die Steigung, mit der sich die Reflexionsfläche über ihre Länge erstreckt, nicht ausreichend, um die Lichtstrahlen auf dem kürzesten Weg zur Anzeige zu leiten, kann diese Reflexionsfläche ebenfalls aus einer Vielzahl in Längserstreckung des Lichtleiterringes hintereinander angeordneten Umlenkflächen gebildet sein. Diese Umlenkflächen können mit gleichem Abstand zueinander und/oder gleicher Höhe von der Stirnseite des Lichtleiterringes aus ausgebildet sein. Auf diese Weise kann immer der günstigste Umlenkwinkel benutzt werden, ohne daß die Höhe des Lichtleiterringes groß sein muß. Diese flache Ausführungsmöglichkeit unterstützt das geringe Einbauraum-Erfordernis.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen Drehschalter.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht zweier Lichtleiterringe in ihrer Lage zueinander.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Anzeigeebene des Drehschalters nach Fig. 1.

Der gezeigte Drehschalter 1 ist in eine Vertiefung 2 einer teilweise dargestellten Gehäusewand 3 integriert, die z. B. Bestandteil einer Bedientafel in einem Kraftfahrzeug ist. Ein kreisförmiges Betätigungselement 4 mit einem Knauf 5 ist in diese Vertiefung 2 eingesetzt. Ein Durchbruch 6 in der Mitte der Vertiefung 2 ermöglicht die Verbindung des Betätigungselementes mit einem Potentiometer (nicht dargestellt), der je nach Stellung des Betätigungselementes 4 entsprechende Schaltzustände auslöst. Unterhalb des Knaufes 5 ist die Betätigungswelle 7 des Potentiometer mit dem Betätigungselement 4 verbunden. In den Durchbruch 6 ist eine Hülse 8 eingepaßt, in der die Betätigungswelle 7 geführt und gelagert ist. Der Potentiometer befindet sich zusammen mit anderen elektrischen Funktionselementen in einer separaten Kammer 9 unterhalb der Gehäusewand.

Ein innerer Lichtleiterring 10 ist in der Vertiefung 2 koaxial zur Betätigungswelle 7 verrastet und ragt mit einer Einkoppelungsfläche 11 in eine seitliche Ausnehmung 12 der Vertiefung 2. Dieser Lichtleiterring 10 wird von dem Betätigungselement 4 vollständig überdeckt. Die Einkoppelungsfläche 11 umschließt teilweise eine Lichtquelle 13, die unterhalb der Gehäusewand 3 in einer Halterung angeordnet ist. Der Lichtleiterring 10 ist aus einem transparenten Material gefertigt und als flacher hohlzylindrischer Ring ausgebildet. Die Höhe H 1 des Lichtleiterringes 11 richtet sich nach den Platzverhältnissen im Drehschalter 1 und der Größe der Lichtquelle 13. Die Optimierung beider Forderungen ergibt, daß die Höhe der Glühwendel 14 (ca. 3 mm) eine ideale Richtgröße darstellt, um eine gute Lichtübertragung zu gewährleisten. Ein äußerer Lichtleiterring 15 ist unterhalb der Gehäusewand 3 befestigt und umfaßt radial die Vertiefung 2. Zur optimalen Ausnutzung der von der Lichtquelle 13 ausgesandten Lichtstrahlen, ist der äußere Lichtleiterring 15 auch mit einer speziellen Einkoppelungsfläche 16 ausgeformt. Der äußere Lichtleiterring 15 erstreckt sich in der Höhe H 2 von der Lichtquelle 13 bis unmittelbar unter die Gehäusewand 3, um die Lichtleitung bis zu einem in diese Gehäusewand 3 eingelassenen Symbolring 29 zu gewährleisten.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung und nähere Ausbildung der beiden Lichtleiterringe 10, 15. Der innere Lichtleiterring 10 ist flach und auf der unteren Seite 17 mit einer gleichmäßigen profilierten Struktur ausgebildet. Dieses Profil setzt sich aus abwechselnd folgenden Wülsten 18 und ebenen Flächen 19 zusammen, um dadurch eine gleichmäßige Lichtverteilung unterhalb des Betätigungselementes 4 zu erhalten. In der Nähe der Einkoppelungsfläche 1 ist keine Profilierung ausgebildet, da das Betätigungselement 4 dort in keine Schaltstellung gedreht werden kann. An der Außenseite 20 des inneren Lichtleiterringes 10 befindet sich die Einkoppelungsfläche 11, in die die Lichtmenge in Umfangsrichtung eingestrahlt wird. Die Einkoppelungsfläche 11 gleicht einem Abschnitt einer Mantelfläche eines Hohlzylinders. Zusammen mit der Einkoppelungsfläche 16 des äußeren Lichtleiterringes 15, die durch eine schlüssellochartige Ausnehmung 21 an der Innenseite 22 gebildet wird, ergibt sich eine schlüssige hohlzylindrische Ausnehmung 23, in die die Lichtquelle 13 eingepaßt wird.

Der äußere Lichtleiterring 15 ist höher als der innere Lichtleiterring 10. Die Unterseite 24 dient als Reflexionsfläche und ist von der Einkoppelungsfläche 16 bis zum gegenüberliegenden Ende des Lichtleiterringes 15 gleichmäßig abgeschrägt. Vorzugsweise liegt der Winkel dieser Schrägen im Bereich zwischen 0 und 15°. Die Einkoppelungsfläche 16 des äußeren Lichtleiterringes 15 hat die Form eines unten offenen Schlüsselloches. Die Einkoppelungsfläche 11 des inneren Lichtleiterringes 10 ergänzt dieses Schlüsselloch zu einer die Lichtquelle 13 radial vollständig umschließenden Ausnehmung 23. Der Außenrand 25 des äußeren Lichtleiterringes 15 geht im Bereich der Einkoppelungsfläche 16 von beiden Seiten jeweils in eine Auswölbung 26 über, die sich auf Höhe des Lampenzentrums berühren. Die Radien der beiden Auswölbungen 26 sind durch viele aneinandergereihte Reflexionsflächen 27 gebildet worden. Der nutzbare Anteil an Licht wird dadurch an der Einkoppelungsfläche 16 unter Totalreflexion in Umfangsrichtung des Lichtleiterringes 15 eingekoppelt und an der schrägen Reflexionsfläche 24 zur Oberseite 28 des Lichtleiterringes 15 umgelenkt. Weiter von der Lichtquelle 13 entfernte Stellen werden durch häufig reflektierte Lichtstrahlen mit der gleichen Lichtintensität bestrahlt. Die umgelenkten Strahlen werden an der Oberfläche 28 des Lichtleiterringes 15 ausgekoppelt und beleuchten dort einen Symbolring 29. Durch Variation oder Kombination von schrägen und/oder anders geformten Reflexionsflächen 24 können an jedem Punkt des äußeren Lichtleiterringes 15 definierte Lichtstärken geschaffen werden, die dann entsprechende Symbole 30 beleuchten.

Die Fig. 3 zeigt die Anzeigeebene eines Drehschalters 1 in der Draufsicht. In der Mitte ist das Betätigungselement 4 mit dem Knauf 5 zu erkennen. Der Knauf 5 trägt einen beleuchtbaren Pfeil 31, der auf verschiedene Symbole 30 des äußeren Lichtleiterringes 29 mittels einer Drehbewegung gerichtet werden kann. Die Symbole 30 des äußeren Symbolringes 29 sind durchscheinend, also beleuchtbar, gefertigt und stellen in diesem Fall die verschiedenen Stellungen eines Schiebehebedaches dar. Während des Tages ist die Position des Betätigungselementes 4 durch das Tageslicht zu erkennen und die Lichtquelle 13 nicht erleuchtet. Im Gegensatz hierzu ist die Lichtquelle 13 in der Nacht oder bei unzureichenden äußeren Lichtverhältnissen erleuchtet.

Bezugszeichenliste

1 Drehschalter
2 Vertiefung
3 Gehäusewand
4 Betätigungselement
5 Knauf
6 Durchbruch
7 Betätigungswelle
8 Hülse
9 Kammer
10 innerer Lichtleiterring
11 Einkoppelungsfläche
12 seitliche Ausnehmung
13 Lichtquelle
14 Glühwendel
15 äußerer Lichtleiterring
16 Einkoppelungsfläche
17 Unterseite
18 Wulst, Umlenkfläche
19 ebene Fläche
20 Außenseite
21 schlüssellochartige Ausnehmung
22 Innenseite
23 hohlzylindrische Ausnehmung
24 Unterseite, Reflexionsfläche
25 Außenrand
26 Auswölbung
27 Reflexionsfläche
28 Oberseite
29 Symbolring
30 Symbol
31 Pfeil
H1 Höhe von 10
H23 Höhe von 15

Claims

1. Drehschalter (1) mit einem beleuchtbare Symbole (31) aufweisenden Betätigungselement (4) und einem beleuchtbare Symbole (30) aufweisenden Gehäuse (3), wobei je ein zylindrischer Lichtleiterring (10, 15) Licht von einer einzigen Lichtquelle (13) zu den Symbolen (30, 31) überträgt, und die Lichtleiterringe (10, 15) koaxial zur Drehachse des Betätigungselementes (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) zwischen den beiden Lichtleiterringen (10, 15) angeordnet ist.

2. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem inneren Lichtleiterring (10) außen und an einem äußeren Lichtleiterring (15) innen jeweils eine Einkoppelungsfläche (11, 16) zum Einkoppeln des Lichtes von der Lichtquelle (13) in Umfangsrichtung der Lichtleiterringe (10, 15) ausgebildet ist.

3. Drehschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lichtleiterring (15) an der Innenseite (22) eine schlüssellochartige Ausnehmung (21) umfaßt, die sich mit einer Ausnehmung an der Außenseite (20) des inneren Lichtleiterringes (10) zu einer die Lichtquelle (13) radial umschließenden hohlzylindrischen Ausnehmung (23) ergänzt, an deren Innenflächen (11, 16) das Licht eingekoppelt wird.

4. Drehschalter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelungsfläche (11) des inneren Lichtleiterringes (10) die Form eines Abschnittes einer Mantelfläche eines Hohlzylinders aufweist.

5. Drehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lichtleiterring (15) an der Außenseite (25) aus zwei nebeneinanderliegenden Auswölbungen (26) besteht, deren Berührungspunkt mittig gegenüber der Ausnehmung (23) angeordnet ist, und deren Radien von einer Vielzahl kleiner Reflexionsflächen (27) gebildet werden.

6. Drehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtleiterring (10) eine konstante Materialhöhe (H 1) aufweist und mit einer Vielzahl einseitig angeordneter Umlenkflächen (18, 19) versehen ist.

7. Drehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Lichtleiterring (15) ausgehend von der Einkoppelungsfläche (16) in seiner Höhe (H 2) verringert und die von dem Gehäuse (3) abgewandte Seite (24) des Lichtleiterringes (15) als umlenkende Reflexionsfläche ausgebildet ist.

8. Drehschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (24) aus einer Vielzahl in Längserstreckung des Lichtleiterringes (15) hintereinander angeordneter Umlenkflächen gebildet ist.