DE102012016771A1

DE102012016771A1 - Instrument mit Ziffernblatt für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102012016771A1
Application number: DE201210016771
Authority: DE
Inventors: Heiko Charle; Wilfried Schulz; Peter Brandt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-02-27
Also published as: CN103625293A; US20140185268A1

Abstract

Es wird ein Instrument (1 bis 6) mit Ziffernblatt (10) für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung desselben beschrieben. Das Ziffernblatt (10) weist eine Tragscheibe (11), einen Anzeigebereich (13) auf der Tragscheibe (11) und ein transparentes chromatografisch eingefärbtes Ringelement (14), das den Anzeigebereich (13) umgibt, auf. Die Tragscheibe (11) weist eine transparente Lichtleiterplatte auf, in der das chromatografisch eingefärbte Ringelement (14) angeordnet ist. Die Lichtleiterplatte weist in ihrem Volumen lichtstreuende Nanopartikel (15) auf.

Description

Es wird ein Instrument mit Ziffernblatt für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung desselben beschrieben. Das Ziffernblatt weist eine Tragscheibe und einen Anzeigebereich auf der Tragscheibe auf.
Aus der Druckschrift DE 202 02 435 U1 ist eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung mit flächiger Lichtabstrahlung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Diese flachbauende Beleuchtungseinrichtung ist insbesondere zur Innenraumbeleuchtung vorgesehen. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst einen flachen plattenförmigen Lichtleiterkörper und eine dergestalt angeordnete Lichtquelle, dass deren emittierte Lichtstrahlen stirnseitig in den Lichtleiterkörper eingekoppelt werden.
In die mindestens eine einer Lichtabstrahlung dienenden Flachseite des Lichtleitkörpers sind Licht auskoppelnde Strukturen eingearbeitet. Dazu ist die der Lichtabstrahlung dienende Flachseite des Lichtleiterkörpers mit prismatischen Strukturen versehen, so dass bei randseitiger Beleuchtung der Lichtleiterkörper das Licht der randseitig angeordneten Lichtquelle in den Innenraum des Fahrzeugs hinein reflektiert.
Derartige flachbauende Beleuchtungseinrichtungen können den Raumbedarf eines Fahrzeugs vermindern, jedoch ist zur Ausleuchtung eines Innenraums eine hohe elektrische Leistung erforderlich, was den Energiespeicher des Fahrzeugs belastet und damit den CO₂ Ausstoß des Fahrzeugs nicht mindert. Für ein Zeigerinstrument ist die bekannte flachbauende Beleuchtungseinrichtung schon deshalb nicht geeignet, da sie einen Anzeigebereich eines Instrumentes durch die lichtstreuenden Strukturen der Oberfläche nur diffus erscheinen lässt.
Aus der Druckschrift DE 101 02 774 A1 ist darüber hinaus eine Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug bekannt. Diese Anzeigevorrichtung weist eine teilweise lichtdurchlässige Anzeigefläche und eine Beleuchtungseinrichtung für die Hinterleuchtung der Anzeigefläche auf. Die Hinterleuchtung umfasst einen Lichtleiter, der sich auf der Rückseite der Anzeigefläche erstreckt, wobei seitlich in den Lichtleiter Licht einkoppelbar ist. Der Lichtleiter leitet über Totalreflexion Licht an die Anzeigefläche, wobei auf die von der Anzeigefläche abgewandte glatte Oberflächenseite des Lichtleiters an einzelnen Stellen eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist.
Eine Aufgabe ist es, ein Instrument mit einem Ziffernblatt mit verbesserter Sichtbarkeit und Hervorhebung eines Anzeigebereichs und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine Ausführungsform der Erfindung weist ein Instrument mit Ziffernblatt für ein Kraftfahrzeug auf. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung des Instruments mit Ziffernblatt geschaffen. Das Ziffernblatt weist eine Tragscheibe, einen Anzeigebereich auf der Tragscheibe und ein transparentes chromatografisch eingefärbtes Ringelement, das den Anzeigebereich umgibt, auf. Die Tragscheibe weist eine transparente Lichtleiterplatte auf, in der das chromatografisch eingefärbte Ringelement angeordnet ist. Die Lichtleiterplatte weist in ihrem Volumen lichtstreuende Nanopartikel auf.
Unter lichtstreuenden Nanopartikeln werden in diesem Zusammenhang Partikel verstanden, die einen Durchmesser von 10 bis 200 Nanometer aufweisen. Die Nanopartikel streuen das eingekoppelte Licht weitestgehend isotrop. Als Nanopartikel werden vorzugsweise farblose Partikel mit einem Brechungsindex, der sich von der Lichtleiterplatte um 0,06 ≤ Δn ≤ 0,4 unterscheidet, eingesetzt. Diese Nanopartikel sind im Volumen der Lichtleiterplatte verteilt angeordnet und können zusätzlich von einer Hüllschicht umgeben sein, welche die Einbettung der Nanopartikel in das Lichtleitermaterial der Lichtleiterplatte verbessert. Durch die Einbettung der lichtstreuenden Nanopartikel ergibt sich ein Lichtleitermaterial, das im unbeleuchteten Zustand durchsichtig ist, während es bei einer Lichteinkopplung über Randseiten eine effektive allseitige Lichtabstrahlung zeigt.
Mit einem derartigen Ziffernblatt ist der Vorteil verbunden, dass in die lichtleitende Kunststoffplatte randseitig breitbandig, vorzugsweise weißes Licht eingekoppelt werden kann, was die im Volumen verteilten lichtstreuenden Nanopartikel breitbandig und vorzugsweise weiß aufleuchten lässt, so dass von dem Ziffernblatt eine Durchleuchtung des Anzeigenbereichs des Instrumentes beispielsweise beim Starten des Kraftfahrzeugs möglich ist. Eine derartige Durchleuchtung hat den Vorteil, dass das Ringelement, das den Anzeigenbereich umgibt, farblich aufleuchtet und damit den Anzeigebereich hervorhebt und die Sichtbarkeit des Anzeigebereichs erhöht.
Außerdem ist für das Aufleuchten und das Hervorheben des Anzeigebereichs keine zusätzliche separate Energiequelle erforderlich, da das an den Nanopartikeln der Tragscheibe gestreute Licht das chromatografisch eingefärbte Ringelement zum Aufleuchten rund um den Anzeigebereich bringt.
In einer Ausführungsform weist dazu die Tragscheibe einen Rand auf, der mit Lichtquellen, insbesondere LED's (Licht emittierende Dioden) gekoppelt ist. Dabei werden die lichtleitenden Eigenschaften der Lichtleiterplatte der Tragscheibe genutzt, um nahezu verlustfrei Licht in die Lichtleiterplatte einzuspeisen und durch die lichtstreuenden Nanopartikel bei diesem Licht die im Anzeigebereich angeordneten Skalen- und Ziffernsymbole und das umgebende Ringelement aufleuchten zu lassen. Dabei hängt die Farbe der Skalen- und Ziffernsymbole von den emittierten Wellenlängen der Lichtquellen, während die Farbe des aufleuchtenden Ringelement durch Farbpigmente in einem transparenten Kunststoff bestimmt wird.
Als Material einer lichtleitenden Tragscheibe ist ein transparenter Kunststoff aus PMMA (Polymethylmethacryl) mit im Volumen homogen verteilten Nanopartikeln geeignet. Durch die homogene Verteilung der Nanopartikel wird ein helles Aufleuchten der Skalen- und Ziffernsymbole ermöglicht, die von einer lichtabsorbierenden Beschichtung auf der Tragscheibe oder einer auf der Tragscheibe fixierten transparenten Folie graphisch eingegrenzt sind.
Die einen Außenrand der Tragscheibe bestrahlenden Lichtquellen können von dem Ziffernblatt beabstandet installiert sein und eine zentrale Lichtquelle für ein ganzes Armaturenbrett bilden. Von diesen Lichtquellen ausgehend können Lichtleiter punktuell Licht zu dem Außenrand der Tragplatte führen. Das Einkoppeln des Lichts kann unter verschiedenen Winkeln in die Tragplatte erfolgen und der Struktur eines Instrumentengehäuses angepasst sein.
Eine radiale Einkopplung in den Außenrand einer Tragscheibe ermöglicht ein flaches Instrument, jedoch mit unnötig erweitertem Durchmesser. Deshalb ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, den Außenrand mindestens in den Einkopplungsbereichen der Lichtleiter abzubiegen, was mit dem eingesetzten Polymethylmethacryl-Material kein großes Problem darstellt.
Andererseits ist es auch möglich, den Außenrand anzufasen, beispielsweise unter einem Winkel von 45° und dann die der Fase zu verspiegeln, so dass mit axial ausgerichteten Lichtquellen das Licht an den Lichtleiterenden auf den angefasten Rand der Tragscheibe des Ziffernblattes gerichtet werden kann und aufgrund der Verspiegelung dieses angefasten Randbereichs das Licht auf die lichtstreuenden Nanopartikel verlustfrei eingekoppelt wird. Mit Veränderung des Fasenwinkels eines derartigen verspiegelten angefasten Außenrandes kann die Ausrichtung der Lichtquellen variiert werden. Dabei ist es auch möglich, nur die Bereiche anzufasen und zu verspiegeln, an denen Lichtquellen vorgesehen sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Tragscheibe eine Ringnut auf, die den Anzeigebereich umgibt und in die das chromatografisch eingefärbte Ringelement eingebettet ist. Damit ist der Vorteil verbunden, dass das chromatografisch eingefärbte Ringelement, welches Farbpigmente in einer transparenten Kunststoffmasse aufweist, von dem Streulicht der die Ringnut umgebenden Nanopartikel in der Tragscheibe zum farbigen Aufleuchten angeregt wird.
Ein blau eingefärbtes Ringelement wird dementsprechend optisch einen blau leuchtenden Ring um den Anzeigebereich bilden und damit die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Skalen- und Ziffernsymbole des Anzeigebereichs lenken. Je nach Art der Farbpigmente kann das Ringelement auch rot, orange, gelb oder grün oder in anderen Farbnuancen aufleuchten, ohne dass für einen derartigen Leuchtring eine extra Lichtquelle vorzusehen ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ragt das chromatografisch eingefärbte Ringelement aus der Ringnut heraus, so dass damit die Leuchtwirkung verstärkt werden kann. Der herausragende Bereich des Ringelements kann dabei im Querschnitt eine Streulinsenkontur aufweisen, und die Leuchtwirkung weiter verbessern.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Tragscheibe einen äußeren Tragscheibenring und einen inneren Tragscheibenring aufweist und zwischen den Tragscheibenringen das chromatografisch eingefärbte Ringelement angeordnet ist. In diesem Falle durchdringt das chromatografisch eingefärbte Ringelement vollständig die Tragscheibe und wird auf der gesamten Tiefe durch die Nanopartikel in den benachbarten Tragscheibenringen beleuchtet, wenn die Lichtquellen an den Außenrändern der Tragscheibe mit dem Start des Fahrzeugs eingeschaltet sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das chromatografisch eingefärbte Ringelement unterschiedlich eingefärbte Ringsegmente auf, die Anzeigebereiche farblich aufleuchten lassen. Die farblich aufleuchtenden Anzeigebereiche können unterschiedliche Messbereiche kennzeichnen, wie normale Kühlwassertemperaturbereiche grün, kritische Kühlwassertemperaturbereiche gelb und unzulässige Kühlwassertemperaturbereiche rot.
Außerdem können unterschiedliche Ziffernblattbereiche chromatografisch eingefärbte Warnfunktionen oder Verkehrshinweise aufleuchten lassen. Dazu sind jedoch in der Beleuchtungsvorrichtung einzeln schaltbare Lichtquellen vorgesehen, die auf diese Ziffernblattbereiche mit chromatografisch eingefärbten Warnfunktionen ausgerichtet sind.
Andererseits ist es auch möglich, unterschiedliche Farbabstufungen für sicherheitsrelevante Grenzbereiche aufleuchten zu lassen, um beispielsweise den Fahrer auf Gefahrensituationen aufmerksam zu machen.
Dazu weist die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle auf, deren Lichtstrahlen auf den Außenrand der Tragscheibe derart ausgerichtet sind, dass die Nanopartikel in der Tragscheibe die Tragscheibe aufleuchten lassen. Die Anordnung der Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung wurde bereits oben ausführlich diskutiert, und wird beispielhaft mit den anhängenden Figuren im Detail erläutert, so dass an dieser Stelle nicht zusätzlich darauf eingegangen wird.
Um wie oben beschrieben Licht der Lichtquelle tangential in den Außenrand der Tragscheibe einzukoppeln, ist es vorgesehen, dass der Außenrand der Tragscheibe Aussparungen aufweist, die radial ausgerichtete Absätze mit Kopplungsflächen bilden, auf welche die Lichtstrahlen der Lichtquellen bzw. Lichtleiter, die mit den Lichtquellen verbunden sind, ausgerichtet sind. In diesem Zusammenhang wird erneut auf die nachfolgenden Figuren hingewiesen, die unterschiedliche Einkopplungsmöglichkeiten für sowohl Lichtleiter als auch Leuchtdioden zeigen, um die Tragscheibe zum Aufleuchten zu bringen.
Im Prinzip können Skalensymbole und Ziffernsymbole sowie Zeichen- und Buchstabensymbole direkt auf der Tragscheibe aufgebracht sein, indem im Anzeigebereich die Tragscheibe eine nichttransparente Beschichtung aufweist mit Skalen-, Ziffern- oder Zeichen- und Buchstabensymbolen, die frei von der nichttransparenten Beschichtung sind, so dass sie hell im Streulicht der Nanopartikel aufleuchten. Andererseits ist es auch möglich, in Bereichen der Skalen, der Ziffern oder der Zeichen und Buchstaben eine farbig transparente Beschichtung aufzubringen, so dass bestimmte Skalen, Zeichen oder Symbole farbig hervorgehoben werden können. Beispielsweise kann für ein Ziffernblatt, das eine Drehzahl anzeigt, ein grüner Skalenbereich, ein gelber Skalenbereich und ein roter Skalenbereich mit zunehmender Drehzahl vorgesehen werden. Ähnliches ist für Tankanzeigen, Wassertemperaturen usw. realisierbar, ohne zusätzliche oder separate Lichtquellen einsetzen zu müssen.
Anstelle einer Beschichtung, die direkt auf die Tragscheibe gedruckt werden kann, ist es auch möglich eine optisch transparente Abdeckfolie mit einer nicht transparenten Beschichtung zu versehen, wobei die Skalen- und Anzeigesymbole keine Beschichtung oder eine farblich abgestufte Beschichtung aufweisen. Damit kann die Tragscheibe getrennt von der Abdeckfolie und der Beschriftung beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt werden und anschließend die vorbereitete Abdeckfolie sowohl in dem Anzeigebereich als auch in einem äußeren Ringbereich radial innerhalb und radial außerhalb des Leuchtringes aufgeklebt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Instruments mit Ziffernblatt für ein Kraftfahrzeug kann nachfolgende Verfahrensschritte aufweisen. Zunächst wird eine Spritzgussform für eine Tragscheibe aus einem PMMA (Polymethylmethacryl) Kunststoff mit im Volumen angeordneten lichtstreuenden Nanopartikeln hergestellt. Dabei wird in der Spritzgussform ein Ringwulst ausgebildet, der einen Anzeigebereich der Tragscheibe umgeben soll.
Anschließend wird die Tragscheibe mit Hilfe der Spritzgussform spritzgegossen unter Ausbilden einer Ringnut in der Tragscheibe als Abbild des Ringwulstes der Spritzgussform. Schließlich kann diese Ringnut mit einem transparenten eingefärbten Material aufgefüllt werden, so dass damit das Ringelement in der Tragstruktur fertiggestellt und von dem Streulicht der Nanopartikel der Lichtquelle beleuchtet werden kann.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass kein extra Spritzgusselement herzustellen ist, sondern dass nachträglich eine Ringnut in der Tragscheibe mit den entsprechenden chromatografisch eingefärbten transparenten Kunststoff eingegossen oder eingeformt wird.
In einem alternativen Verfahren wird das Ringelement in einer separaten Gießform hergestellt. Dabei wird eine Außenkontur für das Ringelement verwirklicht, welche der Innenkontur der Ringnut entspricht oder welche einem Zwischenraum zwischen einem radial äußeren Tragscheibenbereich und einem inneren Tragscheibenbereich angepasst ist.
Im Falle einer separaten Herstellung eines Ringelements wird anschließend das Ringelement in die Ringnut oder den Zwischenraum zwischen den beiden Tragscheibenringen unter stoffschlüssiger Verbindung mit der Tragscheibe bzw. den Tragscheibenringen eingebaut. Der Anzeigebereich kann dadurch hergestellt werden, dass entweder die Ziffern, Zeichen und sonstigen Symbole direkt auf die Tragscheibe aufgetragen werden oder auf einer bedruckten Abdeckfolie das Ringelement sowie die Skalensymbole, Ziffernsymbole und Zeichensymbole im Anzeigebereich des Ziffernblattes ausgespart werden. Schließlich werden die Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung unter Ausrichten der Bestrahlung der Lichtquellen auf einen Außenrand der Tragscheibe in dem Instrument angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das stoffschlüssige Verbinden des Ringelements mit der Tragscheibe mittels Einschmelzens oder mittels eines transparenten Klebstoffes erfolgten. Ein derartig hergestelltes Ziffernblatt hat den Vorteil, dass die Anzahl der Lichtquellen reduziert werden kann, so dass der Betrieb des erfindungsgemäßen Instruments weniger Energie verbraucht und dennoch ein Verbessern der Sichtbarkeit und ein Hervorheben des Anzeigebereichs ermöglicht.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt eines Instruments gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt gemäß 1;
3 zeigt einen schematischen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 1 im Querschnitt;
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt eines Instruments gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt gemäß 4;
6 zeigt schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 4 im Querschnitt;
7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt eines Instruments gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt gemäß 7;
9 zeigt schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 7 im Querschnitt;
10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt eines Instruments gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
11 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt gemäß 10;
12 zeigt schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 10 im Querschnitt;
13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt eines Instruments gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
14 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt gemäß 13;
15 zeigt schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 13 im Querschnitt;
16 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt eines Instruments gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
17 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt gemäß 16;
18 zeigt schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 16 im Querschnitt.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt 10 eines Instruments 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Ziffernblatt 10 weist eine Tragscheibe 11 auf, welche einen Anzeigebereich 13 und ein in die Tragscheibe integriertes Ringelement 14, das den Anzeigebereich 13 umgibt, aufweist. Die Tragscheibe 11 ist aus einem lichtleitenden Material wie PMMA (Polymethylmethacryl) hergestellt, wobei im Volumen des lichtleitenden Materials Nanopartikel verteilt angeordnet sind, welche die transparente Tragscheibe 11 beim Anstrahlen durch Lichtquellen 20 und 22 aufleuchten lässt, da die Nanopartikel 15 das über einen Außenrand 23 eingekoppelte Licht der Lichtquellen 20 und 22 streuen, so dass die Tragscheibe aus transparentem lichtleitenden Material aufleuchtet und auch das Ringelement 14 aus einem transparenten eingefärbten Kunststoffmaterial aufleuchten lässt, da dieses Ringelement 14 in eine Ringnut 16 der Tragscheibe 11 eingebettet ist.
Die Tragscheibe 11 kann auf ihrer Oberseite 34 mit einer nichttransparenten Beschichtung 30 bedeckt sein, wobei Skalensymbole 31 und Ziffernsymbole und Zeichen- und Buchstabensymbole keine Beschichtung aufweisen und damit von der Tragscheibe 11 zum Aufleuchten gebracht werden, wenn die Lichtquellen 20 und 22 eingeschaltet sind. Gleichzeitig wird das farbige Ringelement 14 aufleuchten, das in die Ringnut 16 integriert ist, so dass der Anzeigebereich 13 des Instruments 1 hervorgehoben und die Sichtbarkeit verstärkt betont wird.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt 10 gemäß 1. Wie in der Draufsicht zu sehen, umgibt das chromatografisch eingefärbte Ringelement 14 den Anzeigebereich 13 dieses beispielhafte Drehzahlmessinstrument 1, wobei die Ziffern 1 bis 8 mit dem Faktor 1000 zu multiplizieren sind, um die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute ablesen zu können. Die Skalensymbole 31 bilden einen offenen Ring, der im Endbereich zwischen 7000 und 8000 Umdrehungen pro Minute eine farblich abgestufte Beschichtung 32 beispielsweise in Rot aufweist, um unzulässige Drehzahlen zu symbolisieren.
Auch kann ein weiterer Drehzahlbereich zum Beispiel zwischen 5000 und 7000 Umdrehungen pro Minute durch eine Gelbabstufung den Fahrer vor zu hohen Drehzahlen vorwarnen. Gegenüber dem offenen Ring der Skalensymbole 31 kann ein transparenter Leuchtring in Form des Ringelements 14 beispielsweise in blau mittels entsprechender Farbpigmente eingefärbt sein und den Anzeigebereich 13 umgeben, um die Aufmerksamkeit des Fahrers auf den Anzeigebereich zu konzentrieren. Dieser Ring wird, wie oben bereits erwähnt, ohne zusätzliche Lichtquellen zum Aufleuchten gebracht, weil er, wie es der Querschnitt in 1 zeigt, von drei Seiten von dem lichtstreuenden material der Tragscheibe 11 umgeben ist.
Außerdem wird mit 2 eine radiale Anordnung der Lichtquellen gezeigt, die ihre Strahlen auf den Außenrand 23 der Tragscheibe 11 richten, wobei in dieser Ausführungsform vier Lichtquellen 19 bis 22 in Form von Licht emittierenden Dioden radial auf den Außenrand 23 des Ziffernblattes 10 gerichtet sind, wodurch der Außendurchmesser des Instruments 1 bzw. des Gehäuses des Instruments 1 entsprechend groß auszulegen ist, während andererseits diese Anordnung der Lichtquellen 19 bis 22 eine äußerst flache Ausführungsform des Instruments 1 ermöglichen.
3 zeigt einen schematischen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes gemäß 1 im Querschnitt. 3 zeigt damit, dass das Ziffernblatt dieser ersten Ausführungsform der Erfindung aus drei Komponenten zusammengebaut werden kann, nämlich der Tragscheibe 11, dem Ringelement 14 und einer Abdeckfolie 12, wobei die Abdeckfolie 12 die oben erwähnte Beschichtung 30 tragen kann und lediglich die Skalensymbole, Ziffernsymbole oder Buchstaben- und Zeichensymbole frei von Beschichtung sind und ansonsten von der nicht transparenten Beschichtung umgeben sind.
Das Ringelement 14 aus einem transparentem Kunststoff mit Farbpigmenten kann in eine Ringnut 16 der Tragscheibe 11 eingepasst werden, so dass dieser Ring ein integraler Bestandteil der Tragscheibe 11 wird, wenn er in Pfeilrichtung A in die Ringnut 16 eingesetzt ist und mit dem Material der Tragscheibe 11 stoffschlüssig verbunden ist. Dieses kann auch geschehen, indem die Ringnut 16 mit dem Material des Leuchtringes aufgefüllt wird, so dass kein separates Ringelement 14 herzustellen ist, sondern lediglich die Ringnut 16 aufzufüllen ist. Anstelle der separat vorbereiteten Abdeckfolie 12 mit den Zahlen-, Zeichen-, Buchstaben- und Ziffernsymbolen kann die Oberseite 34 der Tragscheibe 11 mit einer strukturierten und nichttransparenten Schicht bedeckt sein.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt 10 eines Instruments 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit den gleichen Funktionen in den nachfolgenden Figuren wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie im Folgenden nicht extra erläutert.
Diese zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass sich die Tragscheibe aus zwei Tragscheibenringen zusammensetzt, nämlich einem äußeren Tragscheibenring 17 und einem inneren Tragscheibenring 18. Dabei weist der innerer Tragscheibenring 18 den Anzeigenbereich 13 auf und der äußere Tragscheibenring besitzt einen Außenrand 23, über den Licht der Lichtquellen 20 und 22 eingekoppelt wird, womit das zwischen den beiden Tragscheibenringen 17 und 18 angeordnete Ringelement 14 zum Leuchten gebracht wird. Das Ringelement 14 ragt in dieser und den folgenden Ausführungsformen über die Oberseite 34 der Tragscheibe 11 hinaus und weist im Querschnitt in dem herausragenden Bereich ein streulinsenförmiges Profil auf.
5 zeigt eine Draufsicht auf das Ziffernblatt 10 gemäß 4, wobei die Position des Ringelements 14 in einem Zwischenraum zwischen den beiden Tragscheibenringen 17 und 18 deutlich wird und 6 zeigt mit den 6a, 6b und 6c den Aufbau des Ziffernblattes aus 3 Hauptteilen wie in 3 mit zwei separaten Ringen für der Abdeckfolie 12 und zwei Tragscheibenringen für die Tragscheibe 11.
Die nachfolgenden 7 bis 18 zeigen vier weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Lichtquellen in unterschiedlichen Winkeln auf den Außenrand des Ziffernblattes ausgerichtet sind, was durch unterschiedlich angeordnete verspiegelnde Beschichtungen auf dem Außenrand der Tragscheibe unterstützt wird.
7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt 10 eines Instruments 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei in diesem Querschnitt die Lichtquellen, wie sie in den vorhergehenden Figuren gezeigt werden, nicht zu sehen sind, weil, wie 8 zeigt, die Lichtquellen 19, 20, 21 und 22 in Form von Licht emittierenden Dioden tangential zu dem Außenrand 23 des Ziffernblattes 10 ausgerichtet sind. Zum tangentialen Einkoppeln des Lichtes in die Tragplatte 11 ist auf dem Außenrand 23 teilweise eine verspiegelnde Beschichtung 29 aufgebracht.
Ferner sind Aussparungen 35 in den Außenrand 23 eingearbeitet, welche die Lichtquellen 19 bis 22 in Form von Leuchtdioden aufnehmen und jeweils einen radial ausgerichteten Absatz 36 aufweisen, auf den die Strahlungen der Leuchtdioden 19 bis 22 ausgerichtet sind, so dass sich eine tangentiale Einkopplung der Strahlung in die Tragscheibe 11 ergibt.
9 zeigt wiederum mit den 9a bis 9c den Aufbau des Ziffernblatts aus drei Hauptkomponenten, wie es bereits 6 zeigt, wobei die bisher radial den Außenrand 23 der Tragscheibe 11 beleuchtenden Leuchtdioden nicht mehr vorhanden sind, da sie durch tangential zum Außenrand 23 ausgerichtete Leuchtdioden wie es 8 zeigt ersetzt sind.
10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt 10 eines Instruments 4 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei dieser Querschnitt durch das Ziffernblatt 10 sich von dem vorhergehenden Querschnitt der 7 nicht unterscheidet, da auch hier eine tangentiale Einstrahlung des Lichtes in das Ziffernblatt 10 erfolgt.
Dementsprechend sind, wie 11 zeigt, Aussparungen 35 am Außenrand 23 des Ziffernblattes 10 vorgesehen, die jedoch in dieser vierten Ausführungsform der Erfindung Enden von Lichtleitern 24 bis 27 aufnehmen, die mit Lichtquellen 19 bis 22 verbunden sein können oder zu einer zentralen Lichtquelle eines Armaturenbrettes geführt sind, so dass von dort aus Licht über die Lichtleiter 24 bis 27 auf die radial ausgerichteten Absätze 36 des ansonsten verspiegelten Außenrandes 23 des Ziffernblattes 10 tangential in die Tragscheibe 11 eingekoppelt wird. Dazu können die Enden der Lichtleiter 24 bis 27 mittels eines transparenten Klebstoffs, dessen Brechungsindex an die Brechungsindizes der Lichtleitern 24 bis 27 und der Tragscheibe 11 angepasst ist, mit den radial ausgerichteten Absätzen 36 zur Verminderung von optischen Verlusten, stoffschlüssig verbunden sein.
12 zeigt schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes 10 gemäß 10 im Querschnitt, womit deutlich wird, dass der Außendurchmesser eines Instruments 4 dieser vierten Ausführungsform deutlich geringer ausfallen kann als bei den ersten beiden Ausführungsformen bei unverändert flachem Aufbau des Instrumentes 4.
13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt 10 eines Instruments 5 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Lichtquellen 20 und 22 orthogonal zu der Tragscheibe 11 des Ziffernblattes 10 ausgerichtet und bestrahlen einen Außenrand 23 der Tragscheibe 11, der mit einer 45° Fase versehen ist und eine spiegelnde Beschichtung 29 aufweist, so dass die Bestrahlung durch die Lichtquellen 20 und 22 an der spiegelnden Beschichtung 29 reflektiert und auf die lichtstreuenden Nanopartikel 15 ausgerichtet ist Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Außendurchmesser des Ziffernblattes lediglich um die angefaste Schräge vergrößert, wie es die 14 zeigt.
15 zeigt mit den 15a bis 15c wiederum schematisch einen auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes 10 gemäß 13 im Querschnitt, wobei mit 15c die Ausrichtung der Lichtquellen 20 und 22 auf die spiegelnde Beschichtung 29 der Fase 28 des Außenrandes 23 deutlich wird.
16 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ziffernblatt 10 eines Instruments 6 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass der Außenrand 23 der Trägerscheibe 11 abgewinkelt bzw. abgebogen ist, so dass auch in dieser Ausführungsform der Erfindung die Lichtquellen 20 und 22 orthogonal zu dem Ziffernblatt 10 bzw. der Tragscheibe 11 ausgerichtet werden können. In der Draufsicht der 17 deckt das Ziffernblatt 10 die Lichtquellen vollständig ab und erst mit
18 und dem auseinander gezogenen Aufbau des Ziffernblattes 10 wird wiederum deutlich, dass der Außendurchmesser des Instruments 6 nur geringfügig größer ist als bei den Ausführungsformen 3 und 4, jedoch geringer als bei den Ausführungsformen 1 und 2 ist. Ferner wird mit 18a gezeigt, dass die Abdeckfolie 12 im abgebogenen Randbereich eine verspiegelnde Innenbeschichtung 29 aufweisen kann, um die Umlenkung der Strahlung der Lichtquellen 20 und 22, wie es 18c zeigt, zu unterstützen.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurden, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in den beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Elemente gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Instrument
2: Instrument
3: Instrument
4: Instrument
5: Instrument
6: Instrument
10: Ziffernblatt
11: Tragscheibe
12: Abdeckfolie
13: Anzeigebereich
14: Ringelement
15: Nanopartikel
16: Ringnut
17: äußerer Tragscheibenring
18: innerer Tragscheibenring
19: Lichtquelle
20: Lichtquelle
21: Lichtquelle
22: Lichtquelle
23: Außenrand
24: Lichtleiter
25: Lichtleiter
26: Lichtleiter
27: Lichtleiter
28: Fase
29: spiegelnde Beschichtung
30: Beschichtung
31: Skalensymbol
32: farblich abgestufte Beschichtung
33: Außenkontur
34: Oberseite
35: Aussparungen
36: Absatz
A: Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20202435 U1 [0002]
DE 10102774 A1 [0005]

Claims

Instrument mit Ziffernblatt (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Ziffernblatt (10) aufweist: – eine Tragscheibe; – einen Anzeigebereich (13) auf der Tragscheibe (11); – ein transparentes chromatografisch eingefärbtes Ringelement (14), das den Anzeigebereich (13) umgibt; wobei die Tragscheibe (11) eine transparente Lichtleiterplatte aufweist, in der das chromatografisch eingefärbte Ringelement (14) angeordnet ist, und wobei die Lichtleiterplatte in ihrem Volumen lichtstreuende Nanopartikel (15) aufweist.
Instrument nach Anspruch 1, wobei das transparente chromatografisch eingefärbte Ringelement (14) einen transparenten Kunststoff aufweist, in dem Farbpigmente homogen verteilt angeordnet sind.
Instrument nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Tragscheibe (11) eine Ringnut (16) aufweist, die den Anzeigebereich (13) umgibt und in die das chromatografisch eingefärbte Ringelement (14) eingebettet ist.
Instrument nach Anspruch 3, wobei das chromatografisch eingefärbte Ringelement (14) aus der Ringnut (16) herausragt.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tragscheibe (11) einen äußeren Tragscheibenring (17) und einen inneren Tragscheibenring (18) aufweist und wobei zwischen den Tragscheibenringen (17, 18) das chromatografisch eingefärbte Ringelement (14) angeordnet ist.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle (19 bis 22) aufweist, deren Lichtstrahlen auf einen Außenrand (23) der Tragscheibe (11) derart ausgerichtet sind, dass die Nanopartikel (15) in der Tragscheibe (11) die Tragscheibe (11) aufleuchten lassen.
Instrument nach Anspruch 6, wobei die Tragscheibe (11) eine Lichtleiterplatte aufweist, die einen PMMA (Polymethylmethacryl) Kunststoff mit den lichtstreuenden Nanopartikeln (15) aufweist.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das chromatografisch eingefärbte Ringelement unterschiedlich eingefärbte Ringsegmente als Anzeigebereiche farblich aufleuchten lässt.
Instrument nach Anspruch 8, wobei die farblich aufleuchtenden Anzeigebereiche unterschiedliche Messbereiche kennzeichnen.
Instrument nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei unterschiedliche Ziffernblattbereiche chromatografisch eingefärbte Warnfunktionen aufleuchten lassen.
Instrument nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei unterschiedliche Farbabstufungen sicherheitsrelevante Grenzbereiche aufleuchten lassen.
Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Abdeckfolie (12) optisch transparent ist und eine optisch nichttransparente Beschichtung (30) aufweist, wobei die Skalen- und Anzeigesymbole (31) keine Beschichtung oder eine farblich abgestufte Beschichtung (32) aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Instruments (1 bis 6) mit Ziffernblatt (10) für ein Kraftfahrzeug, das folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen einer Spritzgussform für eine Tragscheibe (11) aus einem PMMA (Polymethylmethacryl) Kunststoff mit im Volumen angeordneten lichtstreuenden Nanopartikeln (15), wobei in der Spritzgussform eine Ringwulst ausgebildet ist, – Spritzgießen der Tragscheibe (11) in der Spritzgussform unter Ausbilden einer Ringnut (16) in der Tragscheibe (11) als Abbild des Ringwulstes der Spritzgussform; – Auffüllen der Ringnut (16) mit einem transparenten chromatografisch eingefärbtes (Polymethylmethacryl) Kunststoff zu einem Ringelement (14).
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin umfasst; – Spritzgießen eines Ringelements (14) mit im Volumen angeordneten Farbpigmenten, dessen Außenkontur (33) dem Profil des Ringwulstes bzw. der Ringnut (16) der Tragscheibe (11) entspricht; – Einsetzen des Ringelementes (14) in die Ringnut (16) unter stoffschlüssigem Verbinden des Ringelementes (14) mit der Tragscheibe (11); – Bedrucken einer einseitig klebenden Abdeckfolie (12) in einem Anzeigebereich (13) mit teilweise farbigen Skalen (31) und/oder Symbolen; – Aufbringen der Abdeckfolie (12) unter Aussparen des Ringelementes (14); – Anordnen von Lichtquellen (19 bis 22) einer Beleuchtungseinrichtung unter Ausrichten der Bestrahlung der Lichtquellen (19 bis 22) auf einen Außenrand (23) der Tragscheibe (11).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das stoffschlüssige Verbinden des Ringelementes (14) mit der Tragscheibe (11) mit mittels Einschmelzen oder mittels eines transparenten Klebstoffs erfolgt.