DE10222503B4

DE10222503B4 - Zeiger

Info

Publication number: DE10222503B4
Application number: DE10222503.6A
Authority: DE
Inventors: Harald Schach; Walter Koch; Georg Ewald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: ITMI20030916A1; FR2840053B1; DE10222503A1; FR2840053A1

Abstract

Zeiger mit einer Lichtführungseinheit, wobei die Lichtführungseinheit (1, 31) einen Einkoppelbereich (2, 32) zum Einkoppeln von Licht einer Lichtquelle (9, 9') aufweist, wobei die Lichtführungseinheit (1, 31) eine Zeigerfahne (4, 34) zum Auskoppeln des Lichts in Richtung (18) eines Betrachters aufweist und wobei zwischen dem Einkoppelbereich (2, 32) und der Zeigerfahne (4, 34) ein Umlenkbereich (3, 33) der Lichtführungseinheit (1, 31) zur Umlenkung des Lichts aus dem Einkoppelbereich (2, 32) in die Zeigerfahne (4, 34) angeordnet ist, wobei der Einkoppelbereich (2, 32), der Umlenkbereich (3, 33) und die Zeigerfahne (4, 34) derart angeordnet sind, dass das Licht von dem Einkoppelbereich in einer ersten Richtung (12) in den Umlenkbereich geführt ist und wobei das Licht durch den Umlenkbereich derart in die Zeigerfahne umlenkbar ist, dass das Licht in der Zeigerfahne in entgegengesetzter Richtung (16) zu der ersten Richtung (12) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführungseinheit (1, 31) über eine Zeigerwelle (6) drehbar gelagert ist und dass radial um die Zeigerwelle (6) mehrere Leuchtdioden (9, 9') auf einer Leiterplatte (8) angeordnet sind, so dass unabhängig von der Position der Zeigerfahne (4, 34) und der Lichtführungseinheit (1, 31) stets Licht in eine Einkoppelfläche (11, 41) der Lichtführungseinheit (1, 31) eingekoppelt wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Zeiger nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Zeiger, insbesondere für die Verwendung in einem Anzeigeinstrument in Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen Lichtquellen zur Zeigerbeleuchtung vorgesehen sind, um eine Erkennung des Zeigers auch bei Dunkelheit zu gewährleisten. Hierzu ist es bekannt, Lichtquellen in dem Zeiger selbst vorzusehen. Da der Zeiger jedoch beweglich gelagert ist, muss eine Spannungsversorgung über die Lagerung hinweg geschaffen werden. Ferner sind auch Zeiger bekannt, bei denen das Licht einer Lichtquelle, die z. B. neben einem Zeigerantrieb auf einem Träger angeordnet ist, in den darüber beweglichen Zeiger eingekoppelt wird. Die Lichtquelle strahlt hierbei jedoch möglicherweise unmittelbar in einen Bereich einer Zeigerfahne ein. Hierdurch werden bestimmte Bereiche des Zeigers in der Nähe der Lichtquelle stärker beleuchtet als übrige Bereiche. Zur Homogenisierung der Helligkeit sind Filter vorgesehen, die jedoch einerseits einen Teil des eingestrahlten Lichtes absorbieren und damit die Helligkeit verringern und andererseits den Montageaufwand erhöhen. Zudem wird durch den Filter die Farbe der Zeigerbeleuchtung beeinflusst. Ferner kann auch nicht ausgeschlossen werden, dass durch den Filter weitere Inhomogenitäten der Beleuchtung an anderen Stellen der Zeigerfahne hervorgerufen werden.
Aus der US 5,142,456 A ist ein transparenter Zeiger für eine Anzeigeeinrichtung bekannt, bei dem Licht von einer zentral angeordneten Lichtquelle in einen Lichtholer eingekoppelt wird und derart umgelenkt wird, dass das eingekoppelte Licht in Gegenrichtung in einen Zeiger umgelenkt wird.
Aus der WO 96/02810 A1 ist eine beleuchtete Anzeigevorrichtung mit einem beleuchteten Zeiger bekannt, bei dem eine Vielzahl von Lichtquellen um eine Zeigerachse herum angeordnet ist. In einen Lichtholer eingekoppeltes Licht wird um 90° in einen Zeiger umgelenkt.
Der erfindungsgemäße Zeiger mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch den Umlenkbereich in eine Lichtführungseinheit des Zeigers eingekoppeltes Licht zunächst umgelenkt wird, bevor es in eine Zeigerfahne gelangt, aus der es in eine Richtung eines Betrachters umgelenkt wird. Hierdurch wird eine unmittelbare Sichtbarkeit der Lichtquelle durch den Betrachter vermieden, indem eine geradlinige Durchleitung des Lichts von der Lichtquelle durch die Lichtführungseinheit zu einem Betrachter vermieden wird. Hierdurch kann auf weitere Filtereinheiten verzichtet werden. Einerseits wird hierdurch eine homogene Beleuchtung des Zeigers erreicht, die andererseits durch den Verzicht auf Filter auch effizient ist. Ferner kann durch die radiale Anordnung mehrerer Leuchtdioden – unabhängig von der Position der Zeigerwelle – stets Licht in die Lichtführungseinheit eingekoppelt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Zeigers möglich. Besonders vorteilhaft ist, die Lichtführungseinheit einstückig auszuführen, z. B. in einem Spritzgussverfahren. Hierdurch kann die Montage vereinfacht werden, da für die Anbringung der Lichtführungseinheit nur ein Montageschritt erforderlich ist.
Ferner ist vorteilhaft, den Umlenkbereich zumindest teilweise gebogen auszuführen, da somit zunächst eine Lichtleitung zwischen einem Montageort einer Lichtquelle und dem Umlenkbereich erreicht wird. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn ein sichtbarer Bereich des Zeigers entfernt von einem Träger für die Lichtquelle angeordnet ist, die z. B. auf einer Leiterplatte hinter einem Zifferblatt eines Anzeigeinstrumentes angeordnet ist, während sich der Zeiger auf einer der Leiterplatte angewandten Seite des Zifferblatts befindet.
Ferner ist vorteilhaft, ein optisches Trennmittel zwischen dem Einkoppelbereich und der Zeigerfahne vorzusehen. Da es auch bei einem Lichtleiter, der Licht unter Totalreflexion führt, nicht vermieden werden kann, dass seitlich Licht austritt, verhindert das Trennmittel eine unerwünschte unmittelbare Einkopplung von Licht aus dem Einkoppelbereich in die Zeigerfahne, das wiederum zu einer ungleichmäßigen Helligkeit des Zeigers führen kann. Durch das optische Trennmittel wird sichergestellt, dass das Licht stets den gewünschten Weg nimmt.
Ferner ist vorteilhaft, eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Zeigerwelle zum Antrieb des Zeigers entweder an der Lichtführungseinheit selbst oder an einer der Lichtführungseinheit zugeordneten Zeigerkappe auszubilden. Auch hierdurch kann die Montage des Zeigers vereinfacht werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zeigers,
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung von Lichtquellen um die Zeigernabe,
3 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Zeiger mit einer Zeigerkappe,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Zeiger.
Der erfindungsgemäße Zeiger kann für beliebige Anzeigeinstrumente zur Darstellung einer anzuzeigenden Messgröße durch eine der Messgröße entsprechende Positionierung des Zeigers gegenüber einer Skala verwendet werden. Insbesondere ist die Verwendung in Anzeigeinstrumenten für Fahrzeuge wie z. B. Kraftfahrzeuge, Flugzeuge oder Schiffe, vorteilhaft, da bei Fahrzeugen auch bei Dunkelheit eine optimale Ablesbarkeit der Anzeigeeinheiten gegeben sein muss.
In der 1 ist eine Lichtführungseinheit 1 eines Zeigers dargestellt, die einen Einkoppelbereich 2, einen Umlenkbereich 3 und eine Zeigerfahne 4 aufweist. An den Einkoppelbereich 2 ist einstückig eine Hülse 5 angeformt, die zur Aufnahme einer Zeigerwelle 6 dient. Die Zeigerwelle 6 wird über einen Schrittmotor 7 angetrieben, der an einer der Zeigerfahne 4 abgewandten Seite einer Leiterplatte 8 angeordnet ist und von der Leiterplatte 8 getragen wird. Die Lichtführungseinheit 1 ist aus einem transparenten, lichtleitenden Material ausgeführt, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial, z. B. Polymethylmetacrylat (PMMA). Das Kunststoffmaterial der Lichtführungseinheit 1 kann hierbei auch eingefärbt sein, um dem Zeiger ein entsprechendes Farberscheinungsbild, insbesondere in einer Warnfarbe, zu geben. An der der Lichtführungseinheit 1 zuweisenden Seite der Leiterplatte 8 ist eine Leuchtdiode 9 angeordnet, die Licht senkrecht gemäß der Pfeilrichtung 10 in der 1 in den Einkoppelbereich 2 ausstrahlt. Der Einkoppelbereich 2 weist hierzu eine planare Einkoppelfläche 11 auf, so dass das Licht von der Leuchtdiode 9 möglichst geradlinig in den Einkoppelbereich 2 einkoppelbar ist. Hierdurch werden Reflexionen an der Einkoppelfläche 11 verringert. Die Lichtführungseinheit 1 ist über die Zeigerwelle 6 drehbar gelagert, so dass sich bei einer Drehung der Einkoppelbereich 2 mit der Einkoppelfläche 11 von der Leuchtdiode 9 weg bewegt. Daher sind radial um die Zeigerwelle 6 weitere Leuchtdioden 9' auf der Leiterplatte 8 angeordnet, wie es in der 2 dargestellt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass unabhängig von der Position des Zeigers und der Lichtführungseinheit 1 stets ausreichend Licht in die Einkoppelfläche 11 eingekoppelt wird. Die Einkoppelfläche 11 ist hierbei derart ausgeführt, dass stets zumindest ungefähr die Hälfte einer der Leuchtdioden 9, 9' von ihr überdeckt wird.
Der Einkoppelbereich 2 ist entsprechend einem Viertelkreis gebogen, wobei an den Seitenwänden das Licht unter Totalreflexion umgelenkt wird. Von dem Einkoppelbereich 2 wird das Licht in einer ersten Richtung 12, die durch einen Pfeil in der 1 dargestellt ist, in den Umlenkbereich 3 eingestrahlt. Der Umlenkbereich 3 ist als ein Prisma ausgeführt und weist eine erste Prismenfläche 13 und eine zweite, zu der ersten Prismenfläche 13 ungefähr in einem rechten Winkel liegende zweite Prismenfläche 14 auf. Die erste Prismenfläche 13 liegt dabei dem Übergang zwischen dem Einkoppelbereich 2 und dem Umlenkbereich 3 gegenüber, während die zweite Prismenfläche 14 einerseits an die erste Prismenfläche 13 angrenzt und zugleich dem Übergangsbereich zwischen der Zeigerfahne 4 und dem Umlenkbereich 3 gegenüberliegt. Ein Übergang 15 zwischen dem Umlenkbereich 3 und der Zeigerfahne 4 sowie dem Einkoppelbereich 2 ist in der 1 gestrichelt dargestellt. Das in den Umlenkbereich 3 eingekoppelte Licht wird zunächst an der ersten Prismenfläche 13 um 90° umgelenkt, während es an der zweiten Prismenfläche 14 nochmals um 90° umgelenkt wird. Hierdurch wird das eingestrahlte Licht von dem Einkoppelbereich 2 in die Zeigerfahne 4 um 180° umgelenkt, so dass es in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung 16 in die Zeigerfahne 4 eingestrahlt wird, die ebenfalls durch einen Pfeil symbolisiert ist, so dass durch den Umlenkbereich ungefähr eine Drehung des Lichts um 180° erfolgt. Ferner wird durch das Prisma das geführte Licht versetzt, so dass es nicht in den Einkoppelbereich 32 zurückgestrahlt wird, sondern in der Zeigerfahne 4 geführt wird. Das Licht wird in der Zeigerfahne 4 weitergeführt, wobei es durch eine von der Leiterplatte 8 abweisenden Oberseite 17 in Richtung eines Betrachters auskoppelbar ist, wobei diese Richtung durch Pfeile 18 dargestellt ist. An der der Oberseite 17 gegenüberliegenden Seite der Zeigerfahne 4 sind Mittel 28 zum Auskoppeln des Lichtes angeordnet, z. B. ein Reflektor, ein Aufdruck oder eine Mikroprismenstruktur. Die dem Betrachter zuweisende Oberseite 17 der Zeigerfahne 4 ist plan ausgeführt, während die gegenüberliegende Seite mit den an ihr angeordneten Lichtumlenkmitteln 28 in Richtung der dem Umlenkbereich 3 abweisenden Zeigerspitze 22 gebogen verläuft. Hierdurch wird eine Effizienz der Lichtauskopplung insbesondere in Richtung der Zeigerspitze 22 verbessert, da in diesem Bereich durch die bereits zuvor erfolgte Lichtauskopplung weniger Licht zum Auskoppeln zur Verfügung steht.
Die Lichtführungseinheit 1 ist in dem Umlenkbereich 3 und in einer Umgebung des Umlenkbereichs 3 vorzugsweise durch eine gestrichelt dargestellte Zeigerkappe 19 abgedeckt, so dass der Umlenkbereich 3 für einen Betrachter nicht unmittelbar sichtbar ist. Angrenzend an den Umlenkbereich 3 und an den Übergang 15 sind die Zeigerfahne 4 und der Einkoppelbereich 2 zumindest für ein Stück parallel geführt. Hierbei ist zwischen dem Umlenkbereich 3 und der Zeigerfahne 4 ein Mittel zur optischen Trennung zwischen dem Einkoppelbereich 2 und der Zeigerfahne 4 eingeführt. Das Mittel zur optischen Trennung ist vorzugsweise als eine lichtabsorbierende Folie, z. B. als ein schwarzes Folienstück, ausgeführt. Dieses erstreckt sich auch entlang der Zeigerfahne noch über den parallel geführten Bereich des Einkoppelbereichs 2 und der Zeigerfahne 4 hinaus. Hierdurch wird vermieden, dass Licht, das von dem Einkoppelbereich 2 nicht unter Totalreflexion zu dem Umlenkbereich 3 geführt wird, den Einkoppelbereich 2 verlassen und unmittelbar in die Zeigerfahne 4 einkoppeln kann. Gleiches gilt für Licht, das die Zeigerfahne 4 in Richtung des Einkoppelbereichs 2 verlässt. Inhomogenitäten der Helligkeit des Zeigers können hierdurch vermieden werden. Das Trennmittel 20 kann entweder in einen zwischen dem Einkoppelbereich 2 und der Zeigerfahne 4 ausgebildeten Spalt 21 eingesteckt und gehalten werden oder auf die Zeigerfahne 4 aufgeklebt werden.
In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Zeiger dargestellt. Eine Lichtführungseinheit 31 weist einen Einkoppelbereich 32 mit einer Einkoppelfläche 41 sowie einem Umlenkbereich 33 und eine Zeigerfahne 34 auf. Der Einkoppelbereich 32, der Umlenkbereich 33 und die Zeigerfahne 34 sind einstückig ausgeführt, vorzugsweise als ein Spritzgussteil. Über eine seitlich zu dem Einkoppelbereich 32 angeordnete Hülse 35 ist die Lichtführungseinheit 31 mit einer Zeigerwelle 6 verbunden, mittels der die Lichtführungseinheit 31 drehbar ist. Die Lichtführungseinheit 31 ist in eine Zeigerkappe 36 eingesetzt, an die ein optisches Trennmittel 37 zur Verhinderung eines direkten Lichtübergangs von dem Einkoppelbereich 32 in die Zeigerfahne 4 unter Umgehung des Umlenkbereichs 33 angeformt ist. Der Umlenkbereich 33 ist im Gegensatz zu der Ausführung gemäß der 1 gebogen ausgeführt, so dass er eine um das Trennmittel 37 herum geführte halbtorusförmige Struktur aufweist. Das Licht ist aus einer ersten Richtung 43 in dem Einkoppelbereich 32 in eine zweite Richtung 44 in die Zeigerfahne 34 um etwa 180° umlenkbar. Die Zeigerfahne 34 ist auf einer einem Betrachter zuweisenden Oberseite 38 in Richtung der Zeigerspitze 39 gebogen ausgeführt, während eine der Leiterplatte 8 zuweisende Seite 40 plan ausgeführt ist. Mittel zur Lichtauskopplung, die in der 4 nicht gezeigt sind und die z. B. als Mikroprismen ausgebildet sind, können auf der dem Betrachter zuweisenden Oberseite 38 oder auf der der Oberseite 38 gegenüberliegenden Seite 40 angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 ist zudem ein Parallelbereich 42, in dem der Einkoppelbereich 32 parallel zu der Zeigerfahne 34 geführt ist, gegenüber der Anordnung der 1 vergrößert. Hierdurch wird eine größere Ausdehnung an der Seite des Zeigers erreicht, die der Zeigerspitze 39 der Zeigerfahne 34 abgewandt ist. Hierdurch wird eine Beleuchtung der Zeigerfahne 34 auch auf der der Zeigerspitze 39 abweisenden Seite erreicht. Eine entsprechende Aufsicht auf den Zeiger ist in der 3 dargestellt, in der die Zeigerkappe 36 mit der darin eingebrachten Zeigerfahne 34 dargestellt ist. Die Zeigerkappe 36 weist eine Erweiterung 30 zur Aufnahme des Umlenkbereichs 33 auf.

Claims

Zeiger mit einer Lichtführungseinheit, wobei die Lichtführungseinheit (1, 31) einen Einkoppelbereich (2, 32) zum Einkoppeln von Licht einer Lichtquelle (9, 9') aufweist, wobei die Lichtführungseinheit (1, 31) eine Zeigerfahne (4, 34) zum Auskoppeln des Lichts in Richtung (18) eines Betrachters aufweist und wobei zwischen dem Einkoppelbereich (2, 32) und der Zeigerfahne (4, 34) ein Umlenkbereich (3, 33) der Lichtführungseinheit (1, 31) zur Umlenkung des Lichts aus dem Einkoppelbereich (2, 32) in die Zeigerfahne (4, 34) angeordnet ist, wobei der Einkoppelbereich (2, 32), der Umlenkbereich (3, 33) und die Zeigerfahne (4, 34) derart angeordnet sind, dass das Licht von dem Einkoppelbereich in einer ersten Richtung (12) in den Umlenkbereich geführt ist und wobei das Licht durch den Umlenkbereich derart in die Zeigerfahne umlenkbar ist, dass das Licht in der Zeigerfahne in entgegengesetzter Richtung (16) zu der ersten Richtung (12) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführungseinheit (1, 31) über eine Zeigerwelle (6) drehbar gelagert ist und dass radial um die Zeigerwelle (6) mehrere Leuchtdioden (9, 9') auf einer Leiterplatte (8) angeordnet sind, so dass unabhängig von der Position der Zeigerfahne (4, 34) und der Lichtführungseinheit (1, 31) stets Licht in eine Einkoppelfläche (11, 41) der Lichtführungseinheit (1, 31) eingekoppelt wird.
Zeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführungseinheit mit dem Einkoppelbereich, dem Umlenkbereich und der Zeigerfahne einstückig ausgeführt ist.
Zeiger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einkoppelbereich zumindest teilweise gebogen ausgeführt ist.
Zeiger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einkoppelbereich und der Zeigerfahne ein Trennmittel (20, 37) vorgesehen ist, das eine Lichteinkopplung von dem Einkoppelbereich (2, 32) in die Zeigerfahne (4, 34) unter Umgehung des Umlenkbereichs verhindert.
Zeiger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zeiger eine Zeigerkappe (19, 36) zur Aufnahme der Lichtführungseinheit angeordnet ist.
Zeiger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (3) als ein Prisma ausgeführt ist.
Zeiger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zeiger Mittel (5, 35) zur Verbindung mit einer Zeigerwelle (6) zur drehbaren Lagerung des Zeigers angeordnet sind.
Zeiger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zeigerfahne (4) Mittel (28) zur Lichtauskopplung angeordnet sind.
Verwendung eine Zeigers nach einem der vorherigen Ansprüche in einem Anzeigeinstrument insbesondere in einem Kraftfahrzeug.