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Die
Erfindung betrifft ein Messinstrument mit einer Skalenscheibe für Messgrößen und
mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung der Skalenscheibe.
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Derartige
Messinstrumente werden z.B. im Armaturenbereich von Kraftfahrzeugen
und in der elektrischen Messtechnik verwendet. Die hierbei verwendeten
Skalenscheiben sind meistens mit einer Skalenteilung, Bezifferung,
Skalenaufschrift und einem Zeiger ausgestattet. Es ist aber auch
denkbar, dass der Messwert ohne einen Zeiger angezeigt wird.
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Beim
Einsatz solcher Messinstrumente ist es oft sehr wichtig, den jeweiligen
Messwert sehr genau ablesen zu können.
Für einen
sicheren, genauen und schnellen Ablesevorgang ist die Beleuchtung
der Skalenscheibe von besonderer Bedeutung. Ungünstige Beleuchtungsverhältnisse
führen
jedoch oft zu unsicheren Messwerten und zeitaufwendigen Ablesevorgängen. Dies
wiederum kann Versuchsergebnisse verfälschen.
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Im
Kfz-Bereich ist z.B. nachts die Sicherheit des Fahrers beeinträchtigt,
wenn er sich auf das Ablesen von Messwerten der Messinstrumente
konzentrieren muss. Auch tagsüber
können
sich herkömmliche
Messinstrumente negativ auf die abzulesenden Messwerte auswirken.
Gewöhnlich
wird hierbei das Tageslicht zur Beleuchtung der Skalenscheibe ausgenutzt.
Bei zu starker Lichteinstrahlung kann jedoch die Ableseperson durch
eine normalerweise die Skalenscheibe abdeckende Glasscheibe derart
geblendet werden, dass ein sicheres Ablesen des Messwertes wiederum
nicht möglich
ist.
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Aus
der
DE 93 04 604 U1 ist
ein Messinstrument mit einer Skalenscheibe für Messgrößen und einer Lichtquelle zur
Beleuchtung der Skalenscheibe bekannt. Dabei besteht die Skalenscheibe
aus lichtleitendem Werkstoff und ist mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung,
beispielsweise einer Metallschicht, insbesondere eine Aluminiumschicht,
oder einer Farbschicht versehen. Die Skalenscheibe wird an einer
beschichtungsfreien Stelle außerhalb
ihrer Skalenoberfläche
von der Lichtquelle bestrahlt, die auf einer der Skalenseite abgewandten
Seite angeordnet ist und aus mindestens einer LED besteht. Skalenanzeigen
sind durch die Beschichtung ihrer Skalenseite durchbrechende, beispielsweise
durch Einfräsungen
gebildete Vertiefungen gebildet. Es können auch unterschiedliche
Teilscheiben ausgebildet sein, die jeweils wie vorstehend angegeben
ausgebildet sind und denen Lichtquelle für Licht unterschiedlicher Wellenlänge zugeordnet
sind.
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Somit
erfolgt eine Beleuchtung allein der Skaleneinteilung und der Bezifferung,
die diese gegenüber
den übrigen
Bereichen der Skalenoberfläche
optisch abhebt. Dadurch erscheint die gesamte Skalenteilung praktisch
selbstleuchtend, wodurch ein genaues und sicheres Ablesen des jeweiligen
Messwertes, vor allem Dingen bei Dunkelheit möglich ist.
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Die
DE 40 15 170 C2 offenbar
ein Kraftfahrzeug-Messgerät
mit einer Skalenscheibe, die eine derartige Grundfarbe aufweist, dass
ein die Wahrnehmung der Stellung eines Zeigers gestattender Hintergrund
geschaffen wird, und mit einer auf der Rückseite der Skalenscheibe angeordneten
Beleuchtungslampe zur Beleuchtung der Skalenscheibe von ihrer Rückseite
oder ihrer Vorderseite her. Dabei besteht die Skalenscheibe aus
einem transparenten Träger,
auf dem zumindest im Anzeigebereich oder Wiedergabeteil durch Aufdampfen
ein dünner, lichtdurchlässiger oder – undurchlässiger Metallfilm aufgebracht
ist.
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Aus
der
DE 40 07 379 C2 ist
eine Anzeigevorrichtung mit einer Skalenscheibe mit einer bestimmten
Grundfarbe, einem auf der Skalenscheibe drehbar angebrachten Zeiger
und Anzeigeelemente, wie Ziffern und Skalen, die zusammen mit dem
Zeiger bestimmte Werte anzeigen und eine von der Grundfarbe unterscheidbare
Farbe besitzen und einen fluoreszierenden Leuchtstoff aufweisen,
wobei die Farbe des fluoreszierenden Leuchtstoffs am Tag der Farbe
der Oberfläche
des Zeigers bzw. Anzeigeelements entspricht und der Leuchtstoff
nur auf einer Teilfläche
des Zeigers und der Anzeigeelemente aufgebracht ist. Auf diese Weise
wird erreicht, dass die Sichtbarkeit bei Tag und Nacht gleich gut
ist.
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Weiterhin
offenbart die
EP 1
055 916 B1 eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Skalenscheibe
aus einem transparenten Material, welche Anzeigen trägt und einem
Zeiger. Zudem weist die Anzeigevorrichtung ein Leitbzw. Führungselement
zum Erleuchten der Anzeigen auf, das entlang der Rückseite
der Skalenscheibe zum Leiten von Licht angeordnet ist. Eine Skalenbeleuchtungseinrichtung
beleuchtet die Skalenscheibe und eine Zeigerbeleuchtungseinrichtung
den Zeiger. Dabei weist die Skalenbeleuchtungseinrichtung einer
Lichtquelle zum Zuführen
von Licht entlang einer Richtung der Dicke der Leitscheibe zur Skalenscheibe
durch die Leitscheibe und eine Lichtquelle, welche radial innerhalb
oder außerhalb
der ersten Lichtquelle zum Zuführen
von Licht in die Leitscheibe von einem Ende hiervon angeordnet ist.
Transmittiertes Licht und Licht für den Zeiger können dabei
verschiedene Farben haben.
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Aus
der
DE 195 41 875
A1 ist ein Anzeigeinstrument mit einer Skalenscheibe mit
einer Vielzahl von gemusterten durchleuchteten Abschnitten, einer transparenten
Frontscheibe, die vor der Skalenscheibe angeordnet ist, einer gerade
ausgebildeten Beleuchtungslampe, die hinter der Skalenscheibe angeordnet
ist und einer Lichtleitplatte, die hinter der Skalenscheibe in einem
optischen Pfad zwischen der Beleuchtungslampe und der Skalenscheibe
angeordnet ist, um von der Beleuchtungslampe ausgestrahltes Licht
auf gleichmäßige Weise
ungeachtet des Abstands von der Beleuchtungslampe an die gemusterten
durchleuchteten Abschnitte zu leiten. Außerdem weist das Anzeigeinstrument
einen Zeiger auf, der sich auf der Skalenscheibe dreht.
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Schließlich offenbart
die WO 01/36870 A1 ein Fahrzeuginstrumenten- und Innenraumbeleuchtungssystem,
das sich in der Farbe verändernde
faseroptische Systeme zur Beleuchtung vorbestimmter Muster und Fahrzeugsystem-Überwachungseinrichtungen betrifft.
Dabei ist eine Vielzahl von Lichtquellen gegenüberliegend einer entsprechenden
Anzahl von Lichtleitelementen angeordnet, um einen oder mehrere
Lichtempfänger
zu beleuchten. Die Vielzahl von Lichtleitelementen ist in einer
oder mehreren Gruppen von faseroptischen Bündeln angeordnet, wobei entlang
der Faser geleitetes Licht entlang einem Teil des Oberflächenbereichs
der optische Faser nach außen
reflektiert werden kann. Die eine oder mehrere Gruppen von faseroptischen
Bündeln werden
durch eine Lichtdiffusionseinrichtung überlagert, um eine gleichmäßigere Lichtdispersion
zu erzeugen. Die Beleuchtungsintensitäten werden entweder automatisch
entsprechend äußeren Lichtbedingungen
oder durch den Fahrzeugbediener manuell gesteuert. Die voreingestellten
Farben für
eines oder mehrere beleuchtete Muster einer Informationsanzeige
sind ansprechend auf eine Veränderung
von Fahrzeugbedienparametern in andere vorbestimmte Farben veränderbar.
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Jedoch
bestehen bei diesen herkömmlichen Messinstrumenten
mit einer Skalenscheibe bzw. Anzeigeinstrumenten immer noch Probleme
mit der jederzeit zuverlässigen
und exakten Ablesbarkeit, da immer noch keine gleich bleibende Ablesbarkeit
bei Tag und Nacht gewährleistet
ist, die bisherigen Verbesserungen technisch aufwendig sind und
sich die Ablesbarkeit auch bei wechselndem Lichteinfall verändert. Zudem
ist bisher keine dreidimensionale Skalendarstellung möglich.
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Ausgehend
von den eingangs geschilderten Nachteilen liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Messinstrument mit einer Skalenscheibe derart auszugestalten,
dass mit technisch einfachen Mitteln unabhängig von Beleuchtungsverhältnissen
in der Umgebung, d.h. auch Tag und Nacht, ein genaues Ablesen des
Messwertes möglich
ist. Zudem soll eine dreidimensionale Skalendarstellung möglich sein.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Messinstrument mit einer Skalenscheibe mit den Merkmalen
von Patentanspruch 1 gelöst.
In den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Die
Merkmale des Anspruchs 1 ermöglichen, dass
nur die Skalenanzeigen selber, also z.B. die Skalenteilung und die Bezifferung
beleuchtet werden, ohne dass aufwendige Beleuchtungsvorrichtungen
und Ausgestaltungen der Skalenscheibe erforderlich sind. Die Beleuchtung
erfolgt dabei erfindungsgemäß mittels
LEDs, deren Ausgangslicht über
einen Lichtleiter zu Aussparungen in der Skalenscheibe geleitet
werden. Dabei treten die Lichtleiter verschieden tief in verschieden
breite Aussparungen in der Skalenscheibe ein, so dass eine Anzeige von
verschieden hellen bzw. hell erscheinenden Skaleneinteilungen möglich ist,
ohne dass verschieden helle Beleuchtungseinrichtungen erforderlich
sind.
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In
einer Weiterbildung werden die Lichtleiter, die die Skaleneinteilungen
beleuchten, durch die Aussparungen der Skalenscheibe hindurchgeführt und
treten auf der gegenüberliegenden
Seite auf einer vorbestimmten Länge
aus, so dass sie leuchtende Skalenstege bilden, so dass eine dreidimensionale
Skalendarstellung verwirklicht ist und die die Ablesbarkeit auch
bei seitlicher Betrachtung immer sichergestellt ist.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messinstruments mit einer
Skalenscheibe,
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2 eine
Draufsicht auf das erfindungsgemäße Messinstrument
mit einer Skalenscheibe gemäß 1 und
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3 eine
Schrägansicht
eines Teils eines erfindungsgemäßen Messinstruments
mit zwei verschiedenfarbigen leuchtenden Skalenstegen.
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Nachstehend
wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Messinstruments mit einer Skalenscheibe, wie in 1 in
Schnittansicht und in 2 in Draufsicht gezeigt, genauer
beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Messinstrument
mit einer Skalenscheibe ist wie in 1 in Schnittansicht gezeigt,
aus der alle Bestandteile ersichtlich sind, aufgebaut. In 1 bezeichnet 2 einen
Skalenring einer Skalenscheibe (2), 4a, 4b, 4c im
Skalenring ausgebildete Durchlassöffnungen unterschiedlicher
Breite, 5 einen Lichtleiter, 6 eine Platine und 7 eine
Lichtquelle mit einer Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen, die
beispielsweise lichtemittierende Dioden bzw. LEDs sein können. Die
Skalenscheibe oder bevorzugt auch nur der Skalenring 2 ist
lichtundurchlässig,
da dann beispielsweise im Innenbereich der Skalenscheibe zusätzlich eine
Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise ein Display ausgebildet sein kann,
auf dem u.a. Informationen für
den Fahrer ausgegeben werden. Der Skalenring 2 besteht
beispielsweise aus Echt-Aluminium oder Folie.
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Das
erfindungsgemäße Messinstrument weist
mehrere Bereiche bzw. Skaleneinteilungen auf, die eine verschiedener
bzw. verschieden empfundener Anzeigeintensität zeigen. In 1 sind
drei Bereiche bzw. Skaleneinteilungen mit hoch, mittel und niedrig
empfundener Anzeigeintensität
gezeigt. Die Beleuchtung in den Bereichen erfolgt über den
Lichtleiter 5, der sich bei den Skaleneinteilungen teilweise in
bzw. durch die Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c im Skalenring 2 der Skalenscheibe 1 erstreckt
und so von der Oberseite als Skaleneinteilung sichtbar ist. Um die
gewünschten
unterschiedlichen Anzeigeintensitäten der Skaleneinteilungen
zu erreichen, weisen die Durchlassöffnungen 4a für eine hohe
Anzeigeintensität
eine wesentlich größerer Breite
auf als die Durchlassöffnungen 4c für eine mittele
Anzeigeintensität
und 4b für
eine geringe Anzeigeintensität auf.
In den Lichtleiter 5 wird Licht von der Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen 7 der
Lichtquelle eingekoppelt, die sich unterhalb der Durchlassöffnungen 4a und 4c für Skaleneinteilungen
hoher oder mittlerer Anzeigeintensität auf der Platine 6 befinden.
Aufgrund der unterschiedlichen Breite der Durchlassöffnungen 4a und 4c und
damit des sich dadurch erstreckenden Lichtleiters 5 erscheint
die Anzeigeintensität der
jeweils zugehörigen
Skaleneinteilungen unterschiedlich. Die Beleuchtungseinrichtungen 7 werden über eine
nicht gezeigte Energieversorgungs- und Steuereinrichtung mit Energie
versorgt und angesteuert.
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In 2 ist
nun eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Messinstrument mit einer
Skalenscheibe 1 aus 1 veranschaulicht.
In 2 bezeichnen 2a, 2b, 2c Skaleneinteilungen
des Skalenrings 2, die durch die Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c mit
zumindest zwei unterschiedlichen Dimensionen und sich teilweise
darin bzw. dadurch erstreckendem Lichtleiter 5 ausgebildet
sind. Der Skalenring 2 stellt eine Schablone für die Anzeige
des erfindungsgemäßen Messinstruments
mit Skalenscheibe dar, durch die ein Anzeigemuster festgelegt ist.
Der Skalenring 2 kann beispielsweise aus Aluminium oder
Folie bestehen. Die Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c sind
beispielsweise mittels Stanzen oder Fräsen ausgebildet.
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Unterhalb
des Skalenrings 2 ist der Lichtleiter 5 ausgebildet,
der sich zumindest für
Skaleneinteilungen mittlerer bzw. hoher Anzeigeintensität 2a, 2c durch
die Durchlassöffnungen 4a, 4c mit
verschiedenen Dimensionen erstreckt. Auf diese Weise sind die Skaleneinteilungen
hoher und mittlerer Anzeigeintensität als leuchtende Skalenstege
unterschiedlicher Breite ausgebildet ist, wobei die Breite der Skaleneinteilung 2a mit
hoher Anzeigeintensität
größer als
die Breite der Skaleneinteilung 2c mit mittlerer Anzeigeintensität ist. Zudem
sind auch für
Skaleneinteilungen 2b geringer Anzeigeintensität die Durchlassöffnungen 4b ausgebildet,
die beispielsweise zwischen den Durchlassöffnungen 4a, 4c,
in bzw. durch die der Lichtleiter 5 tritt, angeordnet sind.
In die Durchlassöffnungen 4b erstreckt
sich der Lichtleiter 5 nur wenig erstreckt, so dass die
Durchlassöffnung 4b als
Lichtschacht für
einen diffusen Lichtaustritt dient.
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Auf
der dem Skalenring 2 abgewandten Seite des Lichtleiters 5 ist
die Platine 6 ausgebildet, auf der gegenüberliegend
den Durchlassöffnungen 4a und 4c,
durch die sich der Lichtleiter 5 mit unterschiedlicher
Breite erstreckt, die Beleuchtungselemente 7 der Lichtquelle
angeordnet sind. Sobald die Beleuchtungselemente 7 eingeschaltet
sind, wird das von ihnen emittierte Licht in den Lichtleiter 5 eingekoppelt
und die Enden des Lichtleiters 5 in bzw. oberhalb der Durchlassöffnungen 4a, 4c emittieren
Licht, wobei die Anzeigeintensität
aufgrund der unterschiedlichen Breiten der Durchlassöffnungen 4a, 4c und
des Lichtleiters 5 in den Durchlassöffnungen 4a, 4c unterschiedlich
erscheint.
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In
die Durchlassöffnungen 4b in
der Skalenscheibe 2 erstreckt sich der Lichtleiter 5 nur
wenig, so dass diese als Lichtschacht für einen diffusen Lichtaustritt
dienen, der zu einer geringeren Anzeigeintensität führt.
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Auf
diese Weise ist es nicht erforderlich, für eine Anzeige verschiedener
Intensitäten
innerhalb eines Messinstruments mit einer Skalenscheibe mehrere
Lichtleiter auszubilden und diese separat und/oder mit unterschiedlichen
Intensitäten
anzusteuern. Bei Verwendung nur eines Lichtleiters, der sich in
unterschiedlich breite Durchlassöffnungen
unterschiedlich weit erstreckt, wird entweder eine diffuse Beleuchtung
mit geringer Intensität
oder eine Beleuchtung mit mittlerer oder hoher Intensität nur abhängig von
der Breite der jeweiligen Durchlassöffnungen realisiert.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Durchlassöffnungen 4b, 4c und 4a für geringe,
mittlere und hohe Anzeigeintensität nicht nur unterschiedlich
breit und/oder mit unterschiedlicher Erstreckung des Lichtleiters 5 in
bzw. durch die Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c ausgebildet,
sondern weisen, wie in 2 gezeigt, auch unterschiedliche Längserstreckung,
d.h. Schlitzlänge,
hier radiale Abmessungen, auf. Hier ist beispielsweise die Durchlassöffnung 4a von
wesentlich größerer Längserstreckung
als die Durchlassöffnung 4c und
diese wiederum als die Durchlassöffnung 4b,
wodurch die Empfindung unterschiedlicher Anzeigeintensitäten weiter verstärkt wird.
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Außerdem ist
es in einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung möglich, entweder ergänzend zur
vorstehend beschriebenen Weiterbildung oder alternativ dazu den
Lichtleiter 5 verschieden weit aus den Durchlassöffnungen 4a, 4c austreten
zu lassen, wie in 3 gezeigt. Bevorzugt kann dabei
eine Abschrägung
der Oberseite des Lichtleiters 5 zur Mitte der Skalenscheibe 1 hin
vorgesehen sein, so dass eine dreidimensionale Skalenscheibe 1 gebildet
ist, die auch von seitlichen Ansichtpositionen zuverlässig ablesbar
ist, möglich
ist.
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Weiterhin
können,
wie in 3 gezeigt, ergänzend
oder alternativ einer oder mehrere weitere Lichtleiter 8 ausgebildet
sein, der sich in bzw. durch eine oder mehrere Durchlassöffnungen 4a, 4c erstreckt,
die in einer oder mehreren anderen Farbe angezeigt bzw. hervorgehoben
werden sollen, wie beispielsweise bei einer Geschwindigkeitsskalenscheibe
in Deutschland die Geschwindigkeit 50 km/h und/oder 30
km/h. In diesen bzw. diese Lichtleiter 8 wird Licht von
weiteren, nicht gezeigten Beleuchtungseinrichtungen, z.B. LEDs mit
anderer Farbe, d.h. anderer Emissionswellenlänge eingekoppelt.
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Zusammenfassend
offenbart die vorliegende Erfindung offenbart ein Messinstrument
mit einer Skalenscheibe für
Messgrößen und
einer Lichtquelle zur Beleuchtung der Skalenscheibe. Dabei weist
die Skalenscheibe zumindest einen lichtundurchlässigen Skalenring 2 mit
Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c auf. Weiterhin
ist zumindest ein Lichtleiter 5 ausgebildet ist, dessen
Enden zumindest bis zum unteren Ende der Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c reichen
und sich teilweise in und/oder durch die Durchlassöffnungen 4a, 4b, 4c erstrecken.
In den Lichtleiter 5 wird Licht von der Lichtquelle eingekoppelt
wird und dessen Enden geben Licht aus. Zudem weist die Lichtquelle eine
Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen 7 auf, die jeweils
gegenüberliegend
dem Lichtleiter 5 angeordnet ist, um das Licht in den Lichtleiter 5 einzukoppeln.
Das erfindungsgemäße Messinstrument
ermöglicht
eine dreidimensionale Anzeige und kann bei Tag und Nacht unabhängig von
Lichtverhältnissen gleichmäßig gut
und zuverlässig
abgelesen werden.