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STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere
für ein
Kombiinstrument eines Kraftfahrzeugs.
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Obwohl
auf beliebige Anzeigevorrichtungen anwendbar, werden die vorliegende
Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf
ein Kombiinstrument eines Kraftfahrzeugs erläutert.
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Elektronische
Kombiinstrumente von Kraftfahrzeugen weisen in der Regel eine Mehrzahl
von Anzeigen auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und von der
Vorderseite vom Fahrer durch eine transparente Deckplatte ablesbar
sind. Bei solchen elektronischen Kombiinstrumenten sind neben Anzeigeleuchten üblicherweise
analoge Zeigeranzeigen vorgesehen. Dabei wird ein auf einer Welle
angebrachter Zeiger mittels eines gesteuerten Zeigerantriebs zur
analogen Darstellung einer Information, z. B. Geschwindigkeit, Drehzahl,
Kühlwassertemperatur, Öltemperatur,
Tankfüllstand
und dergleichen angetrieben.
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Der
Zeigerantrieb besteht dabei in der Regel aus einem komplizierten
mechanischen Aufbau, welcher beispielsweise einen Präzisions-Schrittmotor
oder ein Drehquotienten-Messwerk
aufweist.
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Als
nachteilhaft bei dem obigen bekannten Ansatz hat sich die Tatsache
herausgestellt, dass er einen hohen Kosten- und Montageaufwand mit
sich bringt. Ausserdem ist der bekannte mechanische Aufbau nicht kompakt
gestaltbar, denn für
jede anzuzeigende Information ist ein separater Zeiger mit zugehörigem Zeigerantrieb
und somit eine zusätzliche
Fläche
erforderlich.
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Die
US 4,565,022 zeigt eine
Vorrichtung zur Darstellung animierter, beleuchteter Zeichen. Hierbei
sind UV-Lichtquellen vorgesehen, die Zeichen beleuchten, die auf
einem UV-undurchlässigen
Träger
aufgebracht sind und die aus einem fluoreszierenden Material besteht,
das das eingestrahlte UV-Licht in Licht unterschiedlicher Wellenlänge umwandelt.
In einer weiteren Ausführungsform
ist es vorgesehen, UV-Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu
verwenden, wobei durch das UV-Licht unterschiedliche fluoreszierende
Materialien angeregt werden.
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Die
US 3,270,201 zeigt ein Uhrengehäuse, bei
dem eine blaue Lichtquelle vorgesehen ist, deren Licht durch einen
auf die Lichtquelle abgestimmten Filter in Richtung der Zeiger der
Uhr zum selektiven Durchlassen dieses Lichts gefiltert wird. Vor
dem Zeiger selber ist ein weiterer Filter vorgesehen, der das Licht
der Lichtquelle wiederum herausfiltert. Die Zeiger sind aus einem
fotolumineszenten Material gebildet, die das Licht der Lichtquelle
in ein längerwelliges
Licht umwandelt. Das längerwellige
Licht kann den auf der Vorderseite der Anzeige angebrachten Filter
durchqueren. Hierdurch ist für
einen Betrachter nicht mehr das Licht der Lichtquelle, sondern nur
noch das von den Zeigern umgewandelte Licht erkennbar.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemässe
Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem
bekannten Lösungsansatz
den Vorteil auf, dass sie sich keiner mechanischen Mittel für die Anzeige
der betreffenden Information bedient und eine Zeigerdarstellung
optisch simulieren kann.
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Dadurch
entsteht ein geringerer Aufwand für die mechanische Konstruktion
als bei den oben erwähnten üblichen
Anzeigevorrichtungen, und zudem ist die erfindungsgemässe Anzeigevorrichtung
kompakter gestaltbar.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin,
dass eine Skalenscheibe bzw. ein Zifferblatt vorgesehen wird, das
durch rückseitige
Bestrahlung mit Licht verschiedener optischer Parameter verschiedene
Informationen in Abhängigkeit
vom jeweiligen optischen Parameter darstellt. Hierbei ist der variable
optische Parameter die Wellenlänge
des Lichts. Dies hat den Vorteil, dass die Wellenlänge des
Lichts leicht änderbar
und genau abstimmbar ist.
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Die
Bereiche der Skalenscheiben weisen einen jeweiligen wellenlängenabhängigen Filter
entsprechend der durch sie anzuzeigenden Information auf. Durch
Bestrahlen mit dem Licht der entsprechenden Wellenlänge werden
diese Bereiche für
den Betrachter in Durchlicht sichtbar, da der Filter gerade diese
Wellenlänge
durchlässt.
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In
den jeweiligen Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in
Anspruch 1 angegebenen Anzeigevorrichtung.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Bereiche so gestaltet,
dass durch sie eine Mehrzahl von Zeigerstellungen mindestens einer
Zeigerskala darstellbar ist. Durch diese Ausgestaltung ist eine
Zeigerdrehung ohne ein mechanisch bewegliches Teil realisierbar.
Die Zeigerdrehung wird durch Belichtung einer Vielzahl von aufeinanderfolgen den
Zeigerstellungen mit Licht entsprechend verschiedener Wellenlänge dargestellt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Bereiche so gestaltet,
daß durch
sie mindestens eine Zeichenskala, insbesondere mit Ziffern und/oder
Buchstaben, darstellbar ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Bereiche so gestaltet,
daß durch
sie eine Mehrzahl von Zeichenskalen, insbesondere mit Ziffern und/oder
Buchstaben, alternativ für
eine zugehörige Zeigerskala
darstellbar ist. So können
Skalenvarianten, wie z. B. für
länderspezifische
Darstellung der Geschwindigkeit in km/h (Stundenkilometer) bzw.
mph (Stundenmeilen), die beim Stand der Technik verschiedene Skalenscheiben
erfordern, auf ein und derselben Skalenscheibe dargestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Skalenscheibe ein transparentes
Substrat auf beidem die Bereiche auf die Vorderseite und/oder Rückseite
des transparenten Substrats laminiert, insbesondere aufgedampft,
sind. So lassen sich die Bereiche einfach und mehrschichtig herstellen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind bestimmte Bereiche so gestaltet
daß sie
bei Umgebungslicht nicht sichtbar oder ausblendbar sind. Dies hat
den Vorteil, daß Darstellungen
auf der Skalenscheibe ein- und ausschaltbar sind und sogar mehrere
verschiedene Anzeigen platzsparend übereinander realisiert werden
können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung liegen die Bereiche einer Skalenscheibe
in verschiedenen Ebenen auf der Vorder- und/oder Rückseite
und/oder sind mehrere Skalenscheiben vorgesehen, so daß eine dreidimensionale
Anzeige darstellbar ist. Solche dreidimensionalen Darstellungen
erhöhen
den Sichtkontrast.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Lichterzeugungseinrichtung
derart gestaltet, daß sie
die Rückseite
der Skalenscheibe im wesentlichen ganzflächig bestrahlt. So ist die
Lichterzeugungseinrichtung durch eine Anzahl von Lichtquellen, welche
im wesentlichen denselben Raumwinkel abdeckent aufbaubar. Auch können so
alle Bereiche, die einem bestimmten Wert des optischen Parameters
entsprechen, durch eine einzige Lichtquelle angesteuert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Lichterzeugungseinrichtung
derart gestaltet, daß sie
die Rückseite
der Skalenscheibe ortsaufgelöst
bestrahlt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn Bereiche, die einem bestimmten
Wert des optischen Parameters entsprechen, örtlich konzentriert vorliegen.
In diesem Fall kann auch die Intensität der entsprechenden Lichtquelle
reduziert sein, da eine Ausleuchtung der gesamten Rückseite
der Skalenscheibe nicht erforderlich ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Lichterzeugungseinrichtung
eine Mehrzahl von Lichtquellen auf, welche jeweils eine bestimmte
Wellenlänge
liefern.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Lichterzeugungseinrichtung
eine Lichtquelle auf, welche eine abstimmbare Wellenlänge liefert.
Solch eine Lichtquelle ist insbesondere zur Darstellung einer kontinuierlichen
Dauerbeleuchtung für
eine spezielle Zeichenskala vorteilhaft.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Skalenscheibe für Licht
einer bestimmten Wellenlänge
im wesentlichen ganzflächig
transparent, so daß eine
Hintergrundbeleuchtung in Durchlicht darstellbar ist. Damit ist
eine Nachtdarstellung ohne störende
Reflexionen von Auflicht realisierbar.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des allgemeinen Funktionsprinzips
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
und
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2 eine
Draufsicht auf eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
als Bestandteil eines Kombiinstruments eines Kraftfahrzeuges.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Bestandteile.
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1 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des allgemeinen Funktionsprinzips
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.
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In 1 bezeichnet 1 eine
Schaltungsplatte mit darauf befindlichen Lichtquellen 20a, 20b und 20c, welche
jeweils zu einer Emission von Licht mit einer Wellenlänge λ1, λ2 bzw. λ3 ansteuerbar
sind. Die Schaltungsplatte 1 enthält weitere (nicht gezeigte)
elektronische Bauelemente zur Ansteuerung der Lichtquellen 20a, 20b und 20c.
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2 bezeichnet
einen mit der Schaltungsplatte 1 verbundenen Stecker, der
durch die rückwärtige Wand eines
Gehäuses 3 nach
außen
geführt
ist und mit einer (nicht gezeigten) Steuereinheit, zweckmäßigerweise einem
Mikrokontroller μC,
verbindbar ist.
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5 bezeichnet
eine durchsichtige Deckscheibe, die dem Betrachter die Sicht auf
die Vorderseite 10a einer zwischen der Leiterplatte 1 und
der Deckscheibe 5 angebrachten Skalenscheibe 10 ermöglicht.
Die Rückseite 10b der
Skalenscheibe wird ortsaufgelöst
durch die Lichtquellen 20a, 20b und 20c bestrahlt.
Dabei sind auf der Vorderseite 10a der Skalenscheibe 10 Bereiche 30a, 30b und 30c aufgedampft,
welche jeweils als wellenlängenselektiver
Filter wirken. Mit anderen Worten läßt der Bereich 30a nur
Licht der Wellenlänge λ1 durch, läßt der Bereich 30b nur
Licht der Wellenlänge λ2 durch
und läßt der Bereich 30c nur
Licht der Wellenlänge λ3 durch.
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Im
Betrieb werden die Lichtquellen 20a, 20b, 20c,
welche zweckmäßigerweise
lichtemittierende Dioden (LEDs) sind, derart vom Mikrokontroller μC angesteuert,
daß sie
entsprechend der anzuzeigenden Informationen aufleuchten und somit
die zugehörigen
Bereiche 30a, 30b bzw. 30c für den Betrachter
sichtbar werden.
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Das
allgemeine Funktionsprinzip besteht also darin, daß die Skalenscheibe 10 bei
Bestrahlung mit Licht mit einem variablen optischen Parameter, hier
der Wellenlänge λ1, λ2, λ3,
unterschiedliche Informationen auf entsprechenden Bereichen 30a, 30b, 30c anzeigt.
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2 illustriert
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung als
Bestandteil eines Kombiinstruments eines Kraftfahrzeuges.
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In 2 bezeichnet 100 allgemein
ein Kombiinstrument eines Kraftfahrzeuges. Das Kombiinstrument 100 enthält drei
separate Anzeigen 110, 120 und 130, wobei
für keine
Anzeige eine mechanische Zeigervorrichtung vorgesehen ist, sondern
alle Zeigeranzeigen optisch simuliert werden. Alle drei Anzeigen 110, 120 und 130 sind
in derselben Skalenscheibe 10 integriert.
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110 bezeichnet
eine Geschwindigkeitsanzeige mit einer Zeigerskala 50 und
einer Zeichenskala 60. Die Zeigerskala 50 weist
sieben Bereiche entsprechend Zeigerstellungen auf, welche mit 51 bis 57 bezeichnet sind
und zur besseren Illustration alle in 2 hervorgehoben
sind, obwohl im tatsächlichen
Betrieb stets nur eine Zeigerstellung entsprechend der Istgeschwindigkeit
des Fahrzeuges hervorgehoben wird. Die Zeichenskala 60 weist
Ziffern 10, 20, 40, 60, 80, 100 und 120 mit
entsprechenden Teilstrichen und die Zeichen km/h (Stundenkilometer)
auf.
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120 bezeichnet
bezeichnet eine Drehzahlanzeige mit einer Zeigerskala 70 und
einer Zeichenskala 80, welche analog der oben beschriebenen
Zeigerskala 50 und Zeichenskala 60 aufgebaut sind.
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130 bezeichnet
eine Tankanzeige mit jeweils einer in der Darstellung von 2 ausgeblendeten
Zeigerskala und Zeichenskala, welche ebenfalls analog der oben beschriebenen
Zeigerskala 50 und Zeichenskala 60 aufgebaut sind.
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Der
Betrieb dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
wird mit Bezug auf die Geschwindigkeitsanzeige 110 näher erläutert.
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Durch
Ansteuerung einer (in 2 nicht gezeigten) Lichtquelle
mit einer vorbestimmten Wellenlänge hinter
der Skalenscheibe 10 wird die Zeichenskala 60 für den Betrachter
sichtbar gemacht, denn sie besteht aus Bereichen, die für diese
Wellenlänge
gerade transparent sind. Dies geschieht in der Regel derart, daß die Geschwindigkeitsanzeige 110 aufgrund
ihrer Wichtigkeit für
den Fahrer stets eingeblendet bleibt.
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Beschleunigt
der Fahrer nun sein Fahrzeug von 0 auf 120 km/h, so werden durch
die Steuereinrichtung entsprechend der Istgeschwindigkeit nacheinander,
d. h. in Richtung des Pfeiles A in 2, sieben
Lichtquellen mit einer jeweiligen vorbestimmten Wellenlänge hinter
der Skalenscheibe 10 angesteuert.
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Dabei
emittiert die erste Lichtquelle Licht mit einer Wellenlänge, welche
nur den Bereich der ersten Zeigerstellung 51 für den Betrachter
sichbar werden läßt. Analog
verhält es
sich mit der zweiten bis siebenten Lichtquelle und den entsprechenden
Bereichen der Zeigerstellung 52 bis 57.
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Nach
genau demselben Prinzip arbeiten auch die Drehzahlanzeige 120 und
Tankanzeige 130.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar.
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Insbesondere
sind im Ausführungsbeispiel
wellenselektive Filterbereiche vorgesehen, welche mit Lichtquellen
für bestimmte
Wellenlängen
zur Darstellung von Informationen, Bewegungen und Beleuchtungstzuständen zusammenwirken.
Es kann jedoch bei der Bestrahlung mit Licht ein anderer optischer
Parameter, wie die Polarisation, die Intensität, der Einfallswinkel usw.
variiert werden, um unterschiedliche Informationen auf entsprechenden
Bereichen der Skalenscheibe in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Wert des optischen Parameters anzuzeigen. BEZUGSZEICHENLISTE:
| λ1, λ2, λ3 | Wellenlängen |
| μC | Mikrokontroller |
| 51–57 | Bereiche
für Zeigerstellungen |
| 1 | Leiterplatte |
| 2 | Stecker |
| 3 | Gehäuse |
| 5 | Deckplatte |
| 10 | Skalenscheibe |
| 10a | Vorderseite
von 10 |
| 10b | Rückseite
von 10 |
| 50 | Zeigerskala
von 110 |
| 20a, 20b, 20c | Lichtquellen |
| 60 | Zeichenskala
von 110 |
| 70 | Zeigerskala
von 120 |
| 80 | Zeichenskala
von 120 |
| 30a, 30b, 30c | Filterbereiche |
| 100 | Kombiinstrument |
| 110 | Geschwindigkeitsanzeige |
| 120 | Drehzahlanzeige |
| 130 | Tankfüllstandsanzeige |