CN103625293A - 具有刻度盘的机动车仪表盘和用于制造该仪表盘的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的具有刻度盘(10)的仪表盘(1至6)和制造这种仪表盘的方法。这种刻度盘(10)具有支承盘(11)、支承盘(11)上的显示区(13)、透明的色层分离地染色的、包围显示区(13)的环元件(14)。其中，支承盘(11)具有透明的光导体盘，在该光导体盘中设置色层分离地染色的环元件(14)。该光导体盘在其体内具有散射光的纳米颗粒(15)。

Description

具有刻度盘的机动车仪表盘和用于制造该仪表盘的方法

技术领域

本发明描述一种用于机动车的具有刻度盘的仪表盘和用于制造该仪表盘的方法。该刻度盘具有支承盘和在该支承盘上的显示区域。

背景技术

由文献DE20202435U1已知一种用于机动车的平面构造的、具有面状发光装置的照明设备。这种平面构造的照明设备尤其用于车内照明。该照明设备包括平面的板状的光导体和这样设置的光源，使得该光源发出的光线在端面侧射入光导体。

在光导体的至少一个用于射出光线的侧面上加工出输出光线的结构。为此光导体的用于光线射出的侧面配设棱柱形结构，因此在光导体边缘侧照明时、设置在边缘侧的光源的光线反射进车辆的内部。

这种形式面构造的照明设备可以降低对车辆的空间需求，但是用于内部的照明则需要更高的电功率，这使得车辆的蓄能器负载，并因此不能降低车辆的CO₂排放。因此对于显示仪表盘来说，已知的面构造的照明设备已经不适用了，因为其仅允许仪盘表的显示区通过表面的光散射的结构漫射地呈现。

此外由文献DE10102774A1已知一种尤其用于车辆的显示装置。这种显示装置具有局部透光的显示面和用于显示面的背光源的照射设备。该背光源包括光导体，光导体在显示面的背面上延伸，其中在侧面向光线能射入光导体。光导体通过全反射将光线传入显示面，其中在光导体的背向显示区的平的上表面在单独的位置上涂覆反射的涂层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可见度更好并且加亮显示区的具有刻度盘的仪表盘，以及一种制造这种仪表盘的方法。

所述技术问题通过一种用于机动车的具有刻度盘的仪表盘解决，其中刻度盘具有：

-支承盘；

-支承盘上的显示区；

-透明的色层分离地染色的、包围显示区的环元件；

其中，支承盘具有透明的光导体盘，在该光导体盘中设置色层分离地染色的环元件，并且其中光导体盘在其体内具有散射光的纳米颗粒。

本发明的一种实施形式具有一种用于机动车的具有刻度盘的仪表盘。此外，提供一种用于制造具有刻度盘的仪表盘的方法。该刻度盘具有支承盘，支承盘上的显示区和透明的色层分离地染色的、包围显示区的环元件。支承盘具有透明的光导体盘，在该光导体盘中设置色层分离地染色的环元件。光导体盘在其内部具有散射光的纳米颗粒。

对于散射光的纳米颗粒可理解为直径为10至200纳米的颗粒。纳米颗粒将射入的光尽量各向同性地散射。优选将无色的、与光导体盘的0.06≤Δn≤0.4的折射率不同的颗粒用作纳米颗粒。这些纳米颗粒分散地布置在光导体盘的体内，并且可以附加地由壳层包围，所述壳层可以改善纳米颗粒在光导体盘的光导体材料中的嵌入。通过嵌入散射光的纳米颗粒可以得到一种光导体材料，其在不发光的状态中是透光的，然而在从边缘侧射入光的时候可以显示出从所有侧面高效地射出光线。

使用这种刻度盘所具有的优点是，可以将宽带(breitbandig)的、优选是白色的光从边缘侧射入光导塑料板中，这使得分布在体内的散射光的纳米颗粒可以宽带地和优选白色地发光，因此由这种刻度盘可以例如在机动车启动时使仪表盘的显示区透射照明。这种透射照明的优点在于，包围显示区的环元件彩色地发光，并且因此加亮显示区和提高显示区的可视度。

此外，为了照射和加亮显示区不需要附加的单独的能量源，因为在支承盘的纳米颗粒上散射的光使得色层分离地染色的环元件能够环绕显示区发光。

为此在一种实施形式中，支承盘具有与光源，尤其是LED(发光二极管)耦连的边缘。其中支承盘的光导体盘的光导属性被用于几乎无损失地将光线输入光导体盘中，并且通过散射光的纳米颗粒在这种光的条件下使得设置在显示区中的刻度符号和数字符号和环绕的环元件发光。其中，刻度符号和数字符号的颜色取决于光源放射的波长，而发光的环元件的颜色由透明塑料中的彩色颜料(Farbpigmente)确定。

由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)构成的、体内具有均匀分布的纳米颗粒的透明塑料适合作为光导支承盘的材料。通过纳米颗粒的均匀分布可以使刻度符号和数字符号更亮地发光，所述符号由支承盘上吸收光的涂层或固定在支承盘上的透明膜来图形地限定。

照射支承盘的外缘的光源可以与刻度盘间隔地安装，并且构成用于整个仪表盘的中央光源。从这些光源出发，光导体可以逐点地将光源引导至支承盘的外缘上。光源可以以不同的角度射入支承盘中并且与仪表盘壳体的结构相适配。

径向射入支承盘的外缘可以实现面状仪表盘，但是其具有不必扩展的直径。因此在本发明的另一种实施形式中规定，至少在光导体的射入区域中弯曲外缘，这通过所用的聚甲基丙烯酸甲酯材料能够很容易地实现。

另一方面也可行的是，铣削出所述外缘，例如以45°的角度，该角度可以使该铣面反射，从而通过轴向定向的光源可以将在光导体上的光线定向在刻度盘的支承盘的铣出的外缘上，并且由于该铣出的边缘区域的反射将光线无损失地射入散光的纳米颗粒上。借助这种反射的铣出外缘的铣角的改变可以改变光源的定向。因此也可行的是仅在设有光源的区域进行铣制和镜面构造。

在本发明的另一种实施形式中，支承盘具有环槽，其包围显示区并且色层分离地染色的环元件嵌入该环槽中。因此具有的优点在于，色层分离地染色的环元件在透明塑料体中具有彩色颜料，该环元件被包围环槽的支承盘中的纳米颗粒的散射光激励，用以彩色地发光。

蓝色染色的环元件相应地构成围绕显示区的可视的蓝色发光环，并且因此使得驾驶员的注意力转向显示区的刻度符号和数字符号上。根据彩色颜料的类型，环元件也可以是红色、橙色、黄色或绿色的或以其它的色彩层次发光，而不需要为这种发光环设置额外的光源。

在本发明的另一种实施形式中，色层分离地染色的环元件突出于环槽，因此能够加强照明效果。环元件突出的区域在横截面中能够具有散射棱镜轮廓，并且进一步改善照明效果。

此外规定，支承盘具有外部的支承盘环和内部的支承盘环，在两个支承盘环之间设置色层分离地染色的环元件。在这种情况中色层分离地染色的环元件完全穿透支承盘，并且当随着车辆的启动而在支承盘的外缘处接通光源时，该环元件在整个深度上被临近的支承盘环中的纳米颗粒照射。

在本发明的另一种实施形式中，色层分离地染色的环元件具有不同染色的环部段，使得显示区彩色地发光。这种彩色发光的显示区可以标识不同的测量区，如正常的冷却水温度区是绿色的，邻接的冷却水温度区是黄色的，不稳定的冷却水温度区是红色的。

此外，不同的刻度盘区域能够具有色层分离地染色的警告功能或交通指示。为此，在照明设备中设置可单独连接的光源，其指向具有色层分离地染色的警告功能的区域。

另一方面也可行的是，不同的色彩分级用于照射与安全相关的临界区，使得驾驶员能够注意到危险情况。

为此，照明设备具有至少一个光源，其光线这样指向支承盘的外缘，使得支承盘中的纳米颗粒照亮支承盘。照明设备的光源的布置如之前已经论述，并且示范性地借助附图详细描述，因此在此不再赘述。

为了将如上述光源的光线相切地射入支承盘的外缘，在此规定，支承盘的外缘具有凹口，其构成具有连接面的径向定向的梯段(Absatz)，光源或与光源相连的光导体的光线指向所述梯段。在这种关联下，在下面附图中再次指出，用于光导体以及发光二极管的不同的射入可能性，用于使得支承盘发光。

原理上通过支承盘在显示区中具有不透明的涂层，在该涂层中刻度、数字、图形和字母符号是透明的，刻度符号和数字符号以及图形和字母符号可以直接地安置在支承盘上，从而它们在纳米颗粒的反射光中可以明亮地发光。另一方面也可行的是，在刻度、数字或图形和字母的区域中安置彩色透明的涂层，因此特定的刻度、图形或符号可以彩色地被强调。例如对于显示转速的刻度盘而言，随着转速的增加设置绿色刻度区域、黄色刻度区域或红色刻度区域。相似地可以用于油箱显示、水温等，而不必设置附加的或单独的光源。

取代能够直接在支承盘上压制的涂层，也可以配备具有不透明涂层的光学透明的覆盖膜，其中刻度和显示符号不具有涂层或色彩分级的涂层。因此支承盘可以与覆盖膜和标记分离，并且例如通过注塑法制造，然后将预先制造的覆盖膜粘接在显示区中，以及外侧环区域的径向内侧和发光环的径向外侧。

一种用于制造用于机动车的、具有刻度盘的仪表盘的方法可以具有以下的方法步骤。首先制成用于制造由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)塑料构成的支承盘的注塑模，该支承盘体内分布有散射光的纳米颗粒。其中在注塑模中构成环凸起，其包围支承盘的显示区。

接着借助注塑模注塑支承盘，以注塑模的环凸起为模子构成支承盘中的环槽。最后将该环槽填充透明染色的材料，因此环元件在支承结构中完成制造，并且能够被光源的纳米颗粒的散射光照射。

这种方法的优点在于，没有制造额外的注塑元件，而是之后在支承盘的环槽中注入或成型相应的色层分离地染色的透明塑料。

在一种备选的方法中，环元件在单独的铸模中制成。其中可以构造环元件的外廓，该外廓与环槽的内廓相适配，或与位于径向外侧的支承盘区和内侧的支承盘区之间的中间空间相适配。

在单独制造环元件的情况中，环元件在环槽或两个支承盘环之间的中间空间中在材料接合式连接的条件下，装入支承盘或支承盘环。显示区能够由此制成，使得要么数字、图形或其它的符号直接安置在支承盘上，要么在已压制的覆盖膜上在刻度盘的显示区中留出环元件以及刻度符号、数字符号和图形符号的位置。最后，在光源的光线指向支承盘的外缘的情况下，在仪表盘中设置照明设备的光源。

在本发明的另一种实施形式中，环元件通过熔融或透明的粘结剂与支承盘材料接合地相连。这样制造的刻度盘具有的优点在于，光源的数量可以被减少，因此按照本发明的仪表盘的运行需要较少的能量，并且能够改善可视性并且加亮显示区。

附图说明

结合附图进一步阐述本发明。

图1示出剖切按照本发明第一实施形式的仪表盘的刻度盘的示意横截面；

图2示出按照图1的刻度盘的俯视图；

图3A、3B、3C示出按照图1截面图的刻度盘的相互分离的构造的示意图；

图4示出剖切按照本发明第二实施形式的仪表盘的刻度盘的示意横截面；

图5示出按照图4的刻度盘的俯视图；

图6A、6B、6C示出按照图4截面图的刻度盘的相互分离的构造的示意图；

图7示出剖切按照本发明第三实施形式的仪表盘的刻度盘的示意横截面；

图8示出按照图7的刻度盘的俯视图；

图9A、9B、9C示出按照图7截面图的刻度盘的相互分离的构造的示意图；

图10示出剖切按照本发明第四实施形式的仪表盘的刻度盘的示意横截面；

图11示出按照图10的刻度盘的俯视图；

图12A、12B、12C示出按照图10截面图的刻度盘的相互分离的构造的示意图；

图13示出剖切按照本发明第五实施形式的仪表盘的刻度盘的示意横截面；

图14示出按照图13的刻度盘的俯视图；

图15A、15B、15C示出按照图13截面图的刻度盘的相互分离的构造的示意图；

图16示出剖切按照本发明第六实施形式的仪表盘的刻度盘的示意横截面；

图17示出按照图16的刻度盘的俯视图；

图18A、18B、18C示出按照图16截面图的刻度盘的相互分离的构造的示意图。

具体实施方式

图1剖切按照本发明第一实施形式的仪表盘1的刻度盘10的示意横截面。刻度盘10具有支承盘11，其具有显示区13和集成在支承盘中的环元件14，该环元件包围显示区13。支承盘11由光导光导材料构成，如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，其中在光导材料的体内分布有纳米颗粒，所述纳米颗粒使得透明的支承盘11在被光源20和22照射时可以发光，因为纳米颗粒15可以散射光源20和22从外缘23射入的光线，从而由透明光导材料制成的支承盘会发光，并且也可以使由透明的光导彩色的塑料制成的环元件14发光，因为这种环元件14嵌入到支承盘11的环槽16中。

支承盘11可以在其上侧34上遮盖不透明的涂层30，其中刻度符号31和数字符号和图形符号和字母符号不具有涂层，并且当光源20和22接通时由支承板11照亮。同时彩色的集成在环槽16中的环元件14被照亮，因此仪表盘1的显示区13被突出并且可视性被加强。

图2示出按照图1的刻度盘10的俯视图。如在该俯视图中可见，色层分离法上色的环元件14包围该示范性的转速测量仪表盘1的显示区13，其中数字1至8乘以1000倍，能够用于表示每分钟的转速。刻度符号31构成打开的环，其在端部区域中在每分钟7000转和8000转之间具有色彩分层的涂层32，例如是红色的，用于符号表示禁止的转速。

另一转速区域、例如在每分钟5000转至7000转之间通过黄色分层在高转速之前能够预警驾驶员。相对刻度符号31的打开的环，以环元件14形式的透明发光环能够借助相应的颜料染色(例如蓝色)，并且包围显示区13，用于使驾驶员的注意力集中在显示区上。如上所述的这种环不需要附加的光源就能发光，因为其能从三侧被支承板11的散光材料包围，如图1的横截面所示。

此外，借助图2示出光源的径向布局，光线指向支承盘11的外缘23，其中在所示实施形式中四个光源19至22以发光二极管的形式径向指向刻度盘10的外缘23，由此仪表盘1或仪表盘1的壳体的外径设计得相应的大，而另一方面光源19至22的布局实现了仪表盘1的最外侧的面状实施形式。

图3示出按照图1的刻度盘的相互分离的构造的示意图。图3示出本发明的第一实施形式的刻度盘能够由三个部件组装而成，也就是支承盘11、环元件14和覆盖膜12，其中覆盖膜12可以支承上述涂层30，并且仅仅刻度符号、数字符号或图形符号和字母符号不具有涂层，并且反之由不透明的涂层包围。

由具有彩色颜料的透明塑料制成的环元件14，能够压入支承盘11的环槽16中，因此当组件沿箭头方向A嵌入环槽16中并且与支承盘11的材料、材料接合地相连时，则该环称为支承盘11的组件。这也可以通过用发光环材料填充滑槽16实现，因此不用制造单独的环元件14，而是仅填充环槽16。取代分离的已预备的具有刻度符号、数字符号、图形符号和字母符号的覆盖膜12，支承盘11的上侧34能够被结构化的并且不透明的层所遮盖。

图4示出剖切按照本发明第二实施形式的仪表盘2的刻度盘10的示意横截面。在以下附图中具有相同功能的部件标以相同的附图标记，以及以下不再赘述。

本发明的第二实施形式与本发明第一实施形式的区别在于，支承盘由两个支承盘环组装而成，也就是外部的支承盘环17和内部的支承盘环18。其中，内部的支承盘环18具有显示区13，并且外部的支承盘环具有外缘23，光源20和22的光线通过外缘23射入，其中在两个支承盘环17和18之间设置环元件14用于发光。环元件14在该实施形式和以下实施形式中突出超过支承盘11的上侧34，并且在横截面中在突出区域中具有散光透镜形的形状。

图5示出按照图4的刻度盘10的俯视图，其中环元件14的位置在两个支承盘环17和18之间的中间空间中变得清晰，并且图6通过图6a、6b和6c显示了刻度盘10由三个主要部件(如图3)构成，并且具有两个用于覆盖膜12的单独的环和两个用于支承盘11的支承盘环。

以下的图7至18显示了本发明的其它四个实施形式，其中光源以不同的角度指向刻度盘的外缘，这通过支承在支承盘的外缘上的不同设置的反射涂层来支持。

图7示出剖切按照本发明第三实施形式的仪表盘3的刻度盘10的示意横截面，其中如前述附图所示在该横截面中的光源不能被看到，如图8所示，光源19、20、21和22以发光二极管的方式与刻度盘10的外缘23相切地定向。为了将光线相切地射入支承盘11中在外缘23上部分设置反射的涂层29。

此外，在外缘23中加工出凹口35，该凹口容纳发光二极管形式的光源19至22，并且分别具有径向指向的梯段36，发光二极管19至22的光线朝向该梯段36，因此光线可以相切地射入支承盘11中。

图9还是借助图9a至9c示出由三个主要部件构成的刻度盘的构造，如已经在图6中所示，其中径向照射支承盘11的外缘23的发光二极管不再存在，因为它们被切向朝向外缘23的发光二极管所代替，如图8所示。

图10示出剖切按照本发明第四实施形式的仪表盘4的刻度盘10的示意横截面，其中这些剖切刻度盘10的横截面与图7所示的横截面没有不同，因为在此光线也是切向地射入刻度盘10中。

相应地如图11所示，在刻度盘10的外缘23上也设置凹口35，但是所述凹口在本发明的第四实施形式中容纳光导体24至27的端部，光导体能够与光源19至22相连，或被导引至仪表盘的中央光源中，因此从那出来的光线通过光导体24至27朝向支承盘10的反射的外缘23的径向朝向的梯段射入支承盘11中。为此，光导体24至27的端部能够借助透明的粘结剂，与径向指向的梯段36材料接合地相连用于避免光损失，粘结剂的折射率与光导体24至27和支承盘11的折射率相适配。

图12示出按照图10的刻度盘10的相互分离的构造的示意横截面，其中可以看出该第四实施形式的仪表盘4的外径明显小于最初两个实施形式的仪表盘4的不变的面构造的外径。

图13示出剖切按照本发明第五实施形式的仪表盘5的刻度盘10的示意横截面。在本发明的这种实施形式中，光源20和22垂直地指向刻度盘10的支承盘11，并且照射支承盘11的配设45°铣面并且具有反射涂层29的外缘23，因此光源20和22的光线在反射涂层29上被反射，并且指向散射光的纳米颗粒15上。在本发明的这种实施形式中，刻度盘的外径仅扩大到铣削出的斜面，如图14所示。

图15再次借助图15a至15c示出由三个主要部件构成的按照图13的刻度盘的相互分离的构造的横截面，其中借助图15c明显地示出光源20和22朝外缘23的铣面28的反射涂层29的定向。

图16示出剖切按照本发明第六实施形式的仪表盘6的刻度盘10的示意横截面。本发明的该实施形式与前述实施形式的区别在于，支承盘11的外缘23被弯折或弯曲，使得在本发明的该实施形式中光源20和22也能够垂直地指向支承盘11的刻度盘10。在图17的俯视图中刻度盘10完全遮挡光源，并且借助图18和刻度盘10的相互分离的构造还可以看出，仪表盘6的外径仅稍微地大于在实施形式3和4中所示的外径，但是小于在实施形式1和2中所示的外径。此外借助图18a示出，覆盖膜12在弯曲的边缘区域中能够具有反射内层29，用于使光源20和22的光线偏转，如图18所示。

虽然在前述说明书部分中介绍了一些示范性的实施形式，但也可实施各种各样的改变和修订。所述的实施形式仅应理解为举例而不应以任意方式限制本发明的适用范围、可应用性或配置。更确切地说，所述的说明部分对本领域技术人员来说给出的仅仅是一种将本发明转换成至少一种实施方式的指导，其中，在有利的实施形式中所介绍的各元件在功能和布置上可以进行各种各样的改变，只要不违背权利要求书及其等同技术方案所要求的保护范围即可。

附图标记清单

1  仪表盘

2  仪表盘

3  仪表盘

4  仪表盘

5  仪表盘

6  仪表盘

10 刻度盘

11 支承盘

12 覆盖膜

13 显示区

14 环元件

15 纳米颗粒

16 环槽

17 外侧支承盘环

18 内侧支承盘环

19 光源

20 光源

21 光源

22 光源

23 外缘

24 光导体

25 光导体

26 光导体

27 光导体

28 铣面

29 反射层

30 涂层

31 刻度符号

32 彩色分层涂层

33 外廓

34 上侧

35 凹口

36 梯段

A  箭头方向

Claims (15)

1.一种用于机动车的具有刻度盘(10)的仪表盘，其中所述刻度盘(10)具有：

-支承盘(11)；

-在所述支承盘(11)上的显示区(13)；

-透明的色层分离地染色的、包围所述显示区(13)的环元件(14)；

其中，所述支承盘(11)具有透明的光导体盘，在该光导体盘中设置色层分离地染色的环元件(14)，并且其中，所述光导体盘在其体内具有散射光的纳米颗粒(15)。

2.按照权利要求1所述的仪表盘，其中，所述透明的色层分离地染色的环元件(14)具有透明的塑料，在该塑料内均匀地分布有彩色颜料。

3.按照权利要求1或2所述的仪表盘，其中，所述支承盘(11)具有包围显示区(13)的环槽(16)，并且所述色层分离地染色的环元件(14)嵌入该环槽(16)中。

4.按照权利要求3所述的仪表盘，其中，所述色层分离地染色的环元件(14)从环槽(16)中突出出来。

5.按照前述权利要求之一所述的仪表盘，其中，所述支承盘(11)具有外侧的支承盘环(17)和内侧的支承盘环(18)，并且其中，在支承盘环(17、18)之间设置色层分离地染色的环元件(14)。

6.按照前述权利要求之一所述的仪表盘，其中，照明设备具有至少一个光源(19至22)，所述光源的光线这样指向支承盘(11)的外缘(23)，使得在支承盘(11)中的纳米颗粒(15)能够让支承盘(11)发亮。

7.按照权利要求6所述的仪表盘，其中，所述支承盘(11)具有光导体盘，该光导体盘具有携带散射光的纳米颗粒(15)的PMMA塑料。

8.按照前述权利要求之一所述的仪表盘，其中，所述色层分离地染色的环元件(14)使得不同染色的环部段作为显示区彩色地发光。

9.按照权利要求8所述的仪表盘，其中，所述彩色发光的显示区标识不同的测量区。

10.按照权利要求6至9之一所述的仪表盘，其中，不同的刻度盘区域可以使色层分离地染色的警告功能发光。

11.按照权利要求6至10之一所述的仪表盘，其中，不同的颜色分级可以使与安全性相关的界限区发光。

12.按照前述权利要求之一所述的仪表盘，其中，覆盖膜(12)是视觉上透明的并且具有视觉上不透明的涂层(30)，其中刻度符号和显示符号(31)没有涂层或具有颜色分级的涂层(32)。

13.一种用于制造用于机动车的、具有刻度盘(10)的仪表盘(1至6)的方法，具有以下的方法步骤：

-制造用于由PMMA塑料构成的支承盘(11)的注塑模，该支承盘体内分布有散射光的纳米颗粒(15)，其中在注塑模中构成环凸起，

-在所述注塑模中注塑支承盘(11)，使得以注塑模的环凸起为模子构成支承盘(11)中的环槽(16)。

-通过以透明的色层分离地染色的(PMMA)塑料填充所述环槽(16)而形成环元件(14)。

14.按照权利要求13所述的方法，进一步包括：

-注塑在体内布置有彩色颜料的环元件(14)，该环元件的外廓(33)与环凸起或支承盘(11)的环槽(16)相适配；

-将环元件(14)嵌入环槽(16)中，使得环元件(14)与支承盘(11)材料接合地相连；

-将一侧有粘性的覆盖膜(12)压在具有部分彩色刻度(31)和/或符号的显示区(13)内；

-安置覆盖膜(12)以给环元件(14)留出空位；

-设置照明设备的光源(19至22)，使光源(19至22)的光线指向支承盘(11)的外缘(23)。

15.按照权利要求14所述的方法，其中，借助熔融或透明的粘结剂将环元件(14)与支承盘(11)材料接合地相连。

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