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Anzeigeeinrichtung für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung für Kraftfahrzeuge
gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In herkömmlichen Kraftfahrzeugen werden bestimmte Kenngrößen, beispielsweise
die Fahrgeschwindigkeit, die Motordrehzahl, die Kühlwassertemperatur und andere,
durch einzelne Instrumente angezeigt, die auf einem Instrumentenbrett nebeneinander
angeordnet sind. Damit diese Instrumente auch bei Dunkelheit gut ablesbar sind,
ist das Instrumentenbrett mit künstlichem Licht beleuchtbar. Die dazu vorgesehenen
Glühlampen sind meist über ein Potentiometer an die Batterie des Kraftfahrzeuges
angeschlossen, damit man die Helligkeit der Instrumentenbeleuchtung dem Umgebungslicht
anpassen kann, so daß eine Blendung durch die Beleuchtung bei Dunkelheit vermieden,
aber eine gute Sichtbarkeit bei Dämmerung gewährleistet ist. Meist ist zwischen
die Batterie und das Potentiometer ein Kontakt des Lichtschalters eingeschleift,
so daß bei Tageslicht die Beleuchtungseinrichtung abgeschaltet ist.
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Außerdem weist das Instrumentenbrett meist mehrere Warnfelder auf,
die zur Anzeige wichtigerer Funktionen aktiviert werden. Dabei kann es sich beispielsweise
um die Anzeige eines zu niedrigen Öldruckes, eines ungenügenden Batterieladezustandes
oder ähnlichem handeln. Auch auf ein eingeschaltetes Fernlicht, eine angezogene
Handbremse oder eingeschaltete Blinkleuchten wird mittels solcher Warnfelder hingewiesen.
Bei den herkömmlichen Anzeigevorrichtungen ist jedem Warnfeld eine separate Glühlampe
zugeordnet, die unmittelbar an die Spannungsquelle anschließbar ist, so daß das
Warnfeld immer mit größtmöglicher Helligkeit aufleuchtet und für den Fahrer gut
sichtbar ist. Wird zur Vereinfachung einmal unterstellt, daß ein Instrumentenbrett
ein Anzeigefeld bzw. Instrument sowie ein Warnfeld aufweist, so ist leicht einzusehen,
daß bei den herkömmlichen Systemen zwei Lichtquellen benötigt werden, von denen
nur eine in ihrer Helligkeit beeinflußbar ist.
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Da derartige Anzeigevorrichtungen wegen der Vielzahl der verwendeten
Teile aufwendig und in der Herstellung teuer sind und zudem einen erhöhtfXn Raumb«larE
erfordern, ist man in jüngster Zeit lazTl übergegangen, Anzeigevorrichtungen unter
Verwendung von sogennanten Lichtventilen zu entwickeln. Unter Lichtventilen werden
dabei allgemein
solche Anzeigeelemente verstanden, deren Lichtdurchlässigkeit
und/oder Reflexionsvermögen bei Anlegen einer Steuerspannung an das Lichtventil
geändert wird. Es kann sich dabei beispielsweise um sogenannte Flüssigkristallzellen
oder sogenannte Kolloid-Displays handeln. Bei letzeren sind kolloidale Partikel
in einer Suspension suspendiert, die sich bei Anlegen eines elektrischen Feldes
aus einer vorher unregelmäßigen Lage in Richtung des Feldes ausrichten und dann
einen erhöhten Lichtdurchlässigkeitsgrad aufweisen. Bei derartigen unter den Begriff
Display bekannten Anzeigevorrichtungen werden auf zwei in geringem Abstand voneinander
angeordneten Glasplatten eine Reihe von Elektroden aufgebracht, die meist von einem
zentralen Steuergerät angesteuert werden. Zur kontinuierlichen Anzeige von Kenngrößen,
etwa der Motordrehzahl, wird beispielsweise ein sich hinsichtlich der Länge änderndes
Lichtband erzeugt. Dazu sind in einem Anzeigefeld mehrere Elektrodenpaare, die je
Bestandteil eines Lichtventiles sind, parallel nebeneinander angeordnet. Die Elektrodenpaare
werden bei sich erhohendem Meßwert der Kenngröße nacheinander angesteuert. Daneben
sind meist großflächige Elektrodenpaare vorgesehen, die aktiviert werden, wenn eine
der wichtigeren Funktionen kenntlich gemacht werden soll.
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Solche passiven Displays müssen ebenfalls mit künstlichem Licht beaufschlagt
werden, damit auch bei Dunkelheit eine gute Erkennbarkeit gewährleistet ist. Die
Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine derartige Anzeigeeinrichtung mit Lichtventilen
so weiterzubilden, daß mit geringstmöglichem Aufwand eine allen Anforderungen gerecht
werdende Erkennbarkeit der Kenngrößen und Warnfunktionen bei unterschiedlichsten
Umgebungslichtwerten gewährleistet ist. Dabei kommt es vor allem darauf an, die
Warnfunktionen deutlich hervorzuheben, andererseits aber bei Dunkelheit oder Dämmerung
eine Blendung des Betrachters durch die Anzeigefelder zu vermeiden.
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Eine Anzeigeeinrichtung, bei der diese Aufgabe gelöst ist, ist in
Anspruch 1 gekennzeichnet. Die Lösung beruht dabei auf dem Grundgedanken, daß auch
bei Verwendung nur einer einzigen Lichtquelle zur Beleuchtung der gesamten Anzeigeeinrichtung
die Warnfunktion deutlich hervorgehoben werden kann, wenn man die Helligkeit dieser
Lichtquelle von der Anzeige einer Warnfunktion abhängig macht. Dabei wird gegenüber
bekannten Instrumentenbrettern die Warnfunktion sogar noch viel deutlicher angezeigt
weil nicht nur das eigentliche Warnfeld, sondern die gesamte AnL-iget?inrichtmg
heller aufleuchtet.
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Bei einer anderen Lösung dieser Aufgabe wird nicht die Leistung der
Lichtquelle zur Anpassung an das Umgebungslicht gesteuert bzw. geregelt, sondern
es wird durch Veränderung der Ansteuerspannung der Lichtventile deren Lichtdurchlãssigkeitsvermögen
und/oder Re flexlonsvermögtn verändert. Auch bei dieser Ausführung wird die Helligkeit
der Warnfelder und der Anzeigefelder erhöht, sobald eine Warnfunktion angezeigt
werden soll, weil sogleich sowohl die Ansteuerspannung für die Lichtventile der
Anzeigefelder als auch der Warnfelder erhöht wird. Insoweit beruht also die zweite
Lösung auf demselben Grundgedanken wie die zuvor erwähnte Lösung mit einer hinsichtlich
der Helligkeit veränderbaren Lichtquelle.
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Gegenüber einer weiteren denkbaren Ausführung, bei der die Lichtventile
für die Warnfelder grundsätzlich mit voller Ansteuerspannung beaufschlagt werden,
während die Lichtventile für die Anzeigefelder mit einer veranderbaren Spannung
angesteuert werden, hat diese Lösung den Vorteil eines deutlicheren Hinweises beispielsweise
auf einen Defekt am Fahrzeug, weil wiederum die gesamte Anzeigeeinrichtung heller
und damit deutlicher sichtbar wird.
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Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildungen werden nachstehend
anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Figur 1 zeigt stark vereinfacht eine Anzeigeeinrichtung einschließlich
der wesentlichen Steuergeräte.
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Figur 2 zeigt Diagramme zur Verdeutlichung des Prinzips der Erfindung.
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Figur 3 zeigt ein Steuergerät für eine andere Ausführungsform der
Erfindung.
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In Figur 1 ist mit 10 ein Ausschnitt einer Anzeigeeinrichtung bezeichnet,
die sowohl im Schnitt als auch in einer Vorderansicht dargestellt ist.
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Zwei Glasplatten 11 und 12 sind in geringem Abstand nebeneinander
angeordnet, wobei der Raum 13 zwischen den Glasplatten mit einem optisch beeinflußbaren
Medium, beispielsweise einem Flüssigkristall oder einer Xolloidsuspension gefüllt
ist. Auf die beiden Glasplatten 11 und 12 sind mehrere Elektrodenpaare 14, 15 sowie
16 aufgebracht. Wird beispielsweise an das Elektrodenpaar 14 eine Steuerspannung
angelegt, wird das optische Medillm zwischen den Glaisptatterl im Bereich dieses
Flektrollf nI res
lichtdurchlässig. Dieser Vorgang ist bekannt und
braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
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Der Ausschnitt nach Figur 1 zeigt zwei großflächige Warnfelder 17
und 18 sowie ein Anzeigefeld 19 mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten
schmalen Elektroden 16, die der Reihe nach aktiviert werden können, so daß sich
der Eindruck eines Lichtbandes ergibt, dessen Lange sich mit der Größe des anzuzeigenden
Kennwertes ändert. Die gesamte Anzeigeeinrichtung wird von einer einzigen Lichtquelle
20 beleuchtet, deren symbolhaft angedeutete Glühwendel in einem Block 21 aus lichtleitendem
Material versenkt angeordnet ist. Der Block 21 aus lichtleitendem Material dient
zur Erzeugung eines Flutlichtes, welches die gesamte Anzeigeeinrichtung gleichmaßig
ausleuchtet.
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Die elektrischen Komponenten der Anzeigeeinrichtung sind in Figur
1 nur schematisch dargestellt. Einem zentralen Steuergerät 30 werden von Gebern
31, 32 und 33 Steuersignale zugeführt. Der Geber 31 kann beispielsweise ein Öldruckschalter,
der Geber 32 ein Feststellbremsenkontrollschalter sein Wenn diese Schalter ansprechen,
soll eines der Wann felder 17 bzw.
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18 aufleuchten. Der Geber 33 kann als Tachogenerator angesehen werden,
der die Motordrehzahl oder Fahrgeschwindigkeit erfasst. Entsprechend der von diesem
Geber 33 dem Steuergerät 30 zugeführten Steuerspannung soll die Länge des Lichtbandes
in dem Anzeigefeld 19 verändert werden.
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Die Helligkeit der Lichtquelle 20 wird über ein Schaltelement, beispielsweise
einen Transistor 34 gesteuert, dessen Steuereingang ein Steuersignal aus einem Stellglied
35 zugeführt wird. Die Größe des Steuersignales kann von einem manuell betätigbaren
Potentiometer 36 beeinflußt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellglied
35 auch von einem lichtempfindlichen Element 37, etwa einem Fotowiderstand oder
einer Fotodiode gesteuert werden. Denkbar wäre es auch, daß man das Stellglied 35
zu einem Regler erweitert. Wesentlich ist, daß die Helligkeit der künstlichen Lichtquelle
20 verändert und damit dem Umgebungslicht angepasst werden kann, so daß eine Blendung
des Fahrers durch das Aufleuchten des Anzeigefeldes 19 vermieden, andererseits aber
eine ausreichende Erkennbarkeit bei Dunkelheit gewährleistet ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist nun ein Baustein, beispielsveise
ein Oder-Gatter vorgesehen, an dessen Ausgang ein Signal
abgegriffen
werden kann, sobald eines der beiden Warnfelder 17 bzw. 18 aktiviert wird. Dieses
Signal wird ebenfalls auf den Steuereingang des Transistors 34 gegeben, wobei die
beiden Dioden als Entkopplungsdioden wirken. Der Transistor 34 wird damit voll leitend
und die Helligkeit der künstlichen Lichquelle 20 wird auf den Maximalwert erhöht.
Sobald also eines der Warnfelder 17 oder 18 aufleuchtet, wird die gesamte Anzeigeeinrichtung
heller und damit deutlicher sichtbar und der Fahrer wird wirksam beispielsweise
auf einen zu niedrigen Öldruck hingewiesen.
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Sobald der Defekt beseitigt ist und das Warnfeld wieder abgeschaltet
wird, wird die Helligkeit der künstlichen Lichtquelle 20 wieder reduziert. Dieser
Sachverhalt wird anhand von Figur 2 verdeutlicht, die ein erstes Diagramm zeigt,
in dem die Helligkeit H der künstlichen Lichtquelle über der Zeit aufgetragen ist.
Die ansteigende Flanke soll den Regel- oder Steuerbereich der Helligkeit von einem
Minimalwert zu einem Maximalwert M verdeutlichen. Es wird angenommen, daß kurz vor
dem Zeitpunkt T1 die Helligkeit auf einen mittleren Wert eingestellt sein soll.
Wird nun zum Zeitpunkt T1 ein Warnfeld W aktiviert, wie dies im unteren Diagramm
dargestellt ist, steigt die Helligkeit der künstlichen Lichtquelle 20 sprunghaft
auf den Maximalwert. Sie springt auf den vorherigen mittleren Wert zurück, sobald
die Warnfunktion erlischt.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird also die
Helligkeit der künstlichen Lichtquelle 20 unabhängig von dem Steuersignal des Stellgliedes
35 auf einen Maximalwert gestellt. Denkbar wäre es natürlich auch, daß man die Helligkeit
in Abhängigkeit von dem Steuersignal des Stellgliedes 35 erhöht, sobald eine Warnfunktion
angezeigt werden soll. Beispielsweise wäre es denkbar, die Helligkeit zu verdoppeln
oder zu verdreifachen. Auch damit wird ein deutliches Hervorheben der Warnfunktion
möglich.
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Zu Figur 1 wird noch darauf hingewiesen, daß man einen Schalter 39
vorsehen kann, über den das Steuersignal von dem Oder-Gatter 38 zum Steuereingang
des Transistors 34 geführt wird. Dieser Schalter ist normalerweise geschlossen,
kann aber geöffnet werden, sobald der Fahrer das Aufleuchten eines Warnfeldes erkannt
hat, aber trotzdem die Fahrt fortsetzt. Durch diesen Schalter 39 kann also die Helligkeit
der gesamten Anzeigeeinrichtung wieder auf das ursprüngliche Maß reduziert werden,
so daß eine eventuelle dauernde Blendung wirksam vermieden wird. Au'3erdem
ist
in Figur 1 noch angedeutet, daß die Lichtquelle 20 unmittelbar über den Zündschalter
40 an die Spannungsquelle angeschlossen ist. Im Gegensatz zu den bekannten Anlagen
ist also die Lichtquelle nicht nur bei eingeschaltetem Fahrtlicht, sondern grundsätzlich
bei Fahrt eingeschaltet.
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Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der
an den Ausgang des zentralen Steuergerätes 30 eine Treiberschaltung 50 zur Ansteuerung
der einzelnen Elektrodenpaare der Anzeigeeinrichtung 10 angeschlossen ist. Dieser
Treiberschaltung 50 wird eine veränderbare Betriebsspannung über den Transistor
34 zugeführt. Sobald aber das Oder-Gatter 38 an seinem Ausgang eine Signalspannung
führt, wird dieser Transistor 34 wieder voll leitend gesteuert und an die Treiberschaltung
50 nahezu die gesamte Batteriespannung angelegt. Dieses System ist für eine Ausführung
gedacht, bei der Lichtventile verwendet werden, deren Lichtdurchlässigkeit bzw.
Reflexionsvermögen durch Veränderung der Ansteuerspannung beeinflußt werden kann.
Dies ist zwar nicht bei allen bekannten Lichtventilarten möglich, doch zeigen zumindest
die Kolloid-Displays ein Verhalten, bei dem der Lichtdurchlässigkeitsgrad in einem
bestimmten Spannungsbereich mehr oder weniger linear von der Steuerspannung abhängt.
Bei anderen Lichtventilarten ändert sich dagegen das Lichtdurchlässigkeitsvermögen
sprunghaft, so daß die Ausführung nach Figur 3 nicht anwendbar ist.
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Das Prinzip nach Figur 3 kann mit dem Prinzip nach Figur 1 gekoppelt
werden. Beispielsweise kann man die Steuerspannung für die Elektrodenpaare 16 des
Anzeigefeldes herabsetzen, sobald die Helligkeit der Lichtquelle 20 zur Anzeige
einer Warnfunktion erhöht wird. Damit ergibt sich eine bessere Unterscheidbarkeit
der einzelnen Funktionen und eine übermäßige Blendung des Fahrers wird wirksam vermieden.
Andererseits konnte man bei der Ausführung nach Figur 3 zusätzlich zur Beeinflußung
der Steuerspannung auch noch die Helligkeit der Lichtquelle verändern.
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Abschließend sei zusammenfassend nochmals darauf hingewiesen, daß
die vorliegende Erfindung einen Weg aufzeigt, wie man mit geringstmöglichem Aufwand,
nämlich bei Verwendung nur einer einzigen Lichtquelle 20, eine Anzeigeeinrichtung
schaffen kann, bei der die Helligkeit steuerbar oder regelbar ist, aber Warnfunktionen
trotzdem deutlich angezeigt werden.
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Dabei ist natürlich zu beachten, daß unter einer einzigen Lichtquelle
nicht unbedingt eine einzige Glihlampe verstanden werden muß. Bei
großflächigen
Anzeigeeinrichtungen könnten zur vollständigen Ausleuchtung auch mehrere Glühlampen
erforderlich sein, doch können diese dann parallel geschaltet werden und wirken
als einzige Lichtquelle, wohingegen bei den bekannten Ausführungen auf jeden Fall
mindestens zwei unterschiedlich ansteuerbare Glühlampen benötigt werden.
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