IT201800009758A1 - Quadro strumenti provvisto di led di retro-illuminazione, in particolare per un veicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“QUADRO STRUMENTI PROVVISTO DI LED DI RETRO-ILLUMINAZIONE, IN PARTICOLARE PER UN VEICOLO”

La presente invenzione è relativa ad un quadro strumenti provvisto di LED di retro-illuminazione, in particolare per un veicolo, a cui la seguente trattazione farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Com’è noto, nei veicoli, il quadrante dei quadri strumenti è provvisto di diverse aree grafiche o ideogrammi, configurati in modo da fornire corrispondenti informazioni al conducente. Tali ideogrammi rappresentano, ad esempio, numeri, lettere, scale graduate, scale grafiche o “bargraph”, loghi, ecc…

In genere, il quadrante è definito da una piastra in policarbonato, mentre gli ideogrammi sono definiti da porzioni trasparenti del quadrante. La restante parte del quadrante non è permeabile alla luce, ad esempio per effetto di opportuni rivestimenti opachi applicati su una superficie della piastra in policarbonato.

Le porzioni trasparenti vengono retro-illuminate tramite LED, in modo da rendere visibili le informazioni su una faccia frontale del quadrante, in particolare nelle condizioni di visione notturna. In molte soluzioni, ciascun LED è disposto al di sotto di una corrispondente porzione trasparente, in modo da illuminarla direttamente. In particolare, i LED sono montati su una scheda a circuito stampato (indicata anche con l’acronimo PCB) disposta in posizione fissa e distanziata dalla piastra in policarbonato.

Le soluzioni di questo tipo, anche se ampiamente utilizzate, non sono soddisfacenti per quanto riguarda lo spessore del quadro strumenti, in direzione ortogonale alla piastra in policarbonato, e/o per quanto riguarda l’omogeneità dell’illuminazione.

Infatti, con illuminazione diretta del quadrante da parte dei LED, il conducente tende a percepire un punto più luminoso in corrispondenza della posizione del LED sottostante, mentre appare una illuminazione più bassa nella zona circostante a tale punto. Per minimizzare questo effetto, è necessario disporre il LED in posizione relativamente lontana dal quadrante, a scapito degli ingombri complessivi del quadro strumenti.

Per evitare disomogeneità di illuminazione, è noto di adottare anche soluzioni in cui la luce del LED viene riflessa prima di raggiungere l’area da retro-illuminare sul quadrante.

Soluzioni di questo tipo, ad esempio, sono mostrate in US5949346 e in EP2924486, il quale è stato depositato a nome della stessa Richiedente e corrisponde al preambolo della rivendicazione 1.

Tuttavia, le soluzioni note dotate di superfici riflettenti tra i LED e le aree da retro-illuminare sono relativamente complesse e non sempre risolvono il problema degli ingombri del quadro strumenti.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un quadro strumenti provvisto di LED di retro-illuminazione, in particolare per un veicolo, il quale consenta di risolvere in modo semplice ed economico gli inconvenienti sopra esposti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un quadro strumenti, in particolare per un veicolo, come definito nella rivendicazione 1.

Inoltre, secondo la presente invenzione, viene previsto un procedimento per realizzare un quadro strumenti come definito nella rivendicazione 12 e nella rivendicazione 14.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica parziale di una preferita forma di attuazione del quadro strumenti provvisto di LED di retro-illuminazione, in particolare per un veicolo, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una prospettiva parziale del quadro strumenti di figura 1, da un diverso punto di vista, e mostra in esploso i componenti del quadro strumenti; - la figura 3 mostra in prospettiva, da un ulteriore punto di vista, un componente del quadro strumenti della presente invenzione;

- la figura 4 è relativa ad una variante del quadro strumenti delle figure 1-3; e

- le figure 5 e 6 sono relative ad ulteriori varianti del quadro strumenti, realizzate secondo i dettami della presente invenzione.

In figura 1, il numero di riferimento 1 indica, nel suo complesso, un quadro strumenti (parzialmente illustrato), il quale costituisce parte di un veicolo (non illustrato) e comprende un quadrante 2 avente una piastra 3 realizzata in materiale trasparente o semi-trasparente, preferibilmente in policarbonato. Il quadrante 2 comprende una pluralità di aree permeabili alla luce 4, ciascuna delle quali forma un corrispondente ideogramma visibile su una superficie frontale 6 del quadrante 2, in modo da fornire corrispondenti informazioni al conducente sulla guida e/o sullo stato del veicolo. Nel caso specifico, gli ideogrammi corrispondono a rispettive spie e sono definiti da tacche, scale graduate, numeri, loghi, icone, lettere, scale grafiche, ecc….

In particolare, le aree 4 sono costituite da porzioni della piastra 3, mentre la restante parte del quadrante 2 non trasmette luce, ad esempio grazie ad un rivestimento 5 applicato sulla piastra 3 in corrispondenza di una superficie posteriore 7 opposta alla superficie 6, ossia rivolta verso l’interno del quadro strumenti 1 (e/o in corrispondenza della superficie 6). Il rivestimento 5, realizzato in materiali classificati anche come “light-blocking”, è applicato secondo tecniche note, ad esempio tramite serigrafia.

Secondo varianti non illustrate, le aree 4 possono essere definite da aperture passanti attraverso la piastra 3, eventualmente impegnate da inserti trasparenti facenti parte di un elemento addizionale, non illustrato, sovrapposto alla piastra 3. In questo caso, il materiale con cui è realizzata la piastra 3 potrebbe essere impermeabile alla luce, senza necessità di rivestimenti aggiuntivi.

Nello specifico esempio non limitativo che viene illustrato, il quadrante 2 comprende due porzioni a piastra 8a e 8b, disposte l’una accanto all’altra considerando un asse rettilineo 9: le aree 4 sono formate nella porzione 8a, mentre la porzione 8b è impermeabile alla luce. In particolare, la porzione 8b è parallela all’asse 9, mentre la porzione 8a ha una inclinazione, relativamente contenuta, rispetto all’asse 9.

Il quadro strumenti 1 comprende, inoltre, un corpo di supporto 11 realizzato in un materiale impermeabile alla luce (ossia classificato come “light-blocking”) e comprendente una o più porzioni 12 a cui è accoppiato il quadrante 2 in modo noto e non descritto in dettaglio.

Con riferimento alla figura 3, il corpo 11 comprende una pluralità di cavità 13, distinte l’una dall’altra e preferibilmente affiancate lungo una direzione 14, ad esempio curvilinea, ortogonale all’asse 9. Ciascuna cavità 13 è impegnata da almeno un LED 15 (figure 1 e 2) ed è definita da un bordo 16 e da una superficie di fondo 18, che è interna al bordo 16, è affacciata a tale LED 15 e ha proprietà riflettenti. In particolare, la superficie 18 è lucida, ma potrebbe anche essere scabra per riflettere la luce in modo diffuso.

Il bordo 16 di ciascuna cavità 13 definisce il perimetro di un’apertura 19, avente una zona di estremità impegnata dalla porzione 8a del quadrante 2, in modo tale che almeno una delle aree 4 sia disposta in corrispondenza di tale cavità 13. La luce emessa dai LED 15 retro-illumina le aree 4 dopo la riflessione sulla superficie 18. Come visibile in figura 1, le superfici 18 hanno sagoma ed orientamento tali da indirizzare i fasci di luce emessi dai LED 15 direttamente alle aree 4, senza riflessioni aggiuntive su altre superfici.

Come visibile in figura 3, preferibilmente, per ciascuna cavità 13 il bordo 16 comprende due porzioni laterali 21 trasversali alla direzione 14 e distanziate dalle porzioni laterali 21 delle cavità 13 adiacenti, tramite recessi 22 realizzati nel corpo 11, al fine di limitare o eliminare le fughe di luce. Ad esempio, i recessi 22 sono scanalature trasversali alla direzione 14. In particolare, come visibile in figura 2, il quadrante 2 comprende una pluralità di appendici 23 che sporgono dalla porzione a piastra 8a in corrispondenza della superficie 7 ed impegnano i recessi 22 per fornire un contributo nell’ostacolare le fughe di luce tra le cavità 13.

Secondo varianti non illustrate, i recessi 22 sono realizzati sul quadrante 2 e le appendici 23 sul corpo 11; e/o il quadro strumenti 1 può avere un pezzo aggiuntivo, il quale è impermeabile alla luce, è fissato tra il quadrante 2 e il corpo 11, ad esempio tramite adesivo, ed è provvisto dei recessi 22 e/o delle appendici 23.

I LED 15 sono disposti tra le superfici 18 e il quadrante 2 e sono portati da una scheda elettronica 26, che è indicata normalmente con l’acronimo PCB e, nel caso specifico illustrato, è disposta in posizione intermedia tra il corpo 11 e la porzione 8b del quadrante 2. In particolare, la scheda elettronica 26 è serrata in posizione fissa tra il corpo 11 e il quadrante 2. Più in particolare, la scheda elettronica 26 è affacciata direttamente alla porzione 8b, senza ulteriori elementi intermedi; inoltre, per ciascuna cavità 13, la scheda elettronica 26 è appoggiata su una parte del bordo 16 e chiude una parte dell’apertura 19. Come mostrato nelle figure 1 e 2, preferibilmente, la scheda elettronica 26 comprende una porzione terminale 27 che si estende oltre i bordi 16 all’esterno delle cavità 13, al di sopra di una fenditura 28 del corpo 11 prevista per facilitare la circolazione d’aria ed il raffreddamento della scheda elettronica 26. In particolare, la porzione terminale 27 ha una o più sedi di centraggio 29a, impegnate da rispettive appendici 29b, che sporgono dalla porzione 8b in corrispondenza della superficie 7, per posizionare il quadrante 2 rispetto alla scheda elettronica 26 durante l’assemblaggio.

La scheda elettronica 26 ha una superficie 30 su cui sono disposti i LED 15. Questi ultimi emettono rispettivi fasci di luce, la cui intensità è massima lungo assi longitudinali 31 che sono perpendicolari alla superficie 30 e alla direzione 14. In altre parole, i LED 15 sporgono dalla superficie 30 nelle cavità 13 lungo gli assi 31 verso le superfici 18.

Secondo un aspetto preferito della presente invenzione, la superficie 30 è sostanzialmente parallela alle porzioni a piastra 8a,8b e all’asse 9. Il termine “sostanzialmente” viene utilizzato per considerare anche una eventuale leggera inclinazione (ad esempio 15°-20°) della porzione a piastra 8a e/o della scheda elettronica 26 rispetto all’asse 9 ed eventuali imprecisioni di montaggio, che portano la superficie 30 ad avere un orientamento non perfettamente parallelo.

Più in generale, è evidente che la superficie 30 è orientata in modo tale che i LED 15 emettano i rispettivi fasci di luce in verso opposto al quadrante 2. Grazie a questa caratteristica, la luce viene emessa verso la superficie 18 che poi fa “rimbalzare indietro” la luce verso l’area 4: in questo modo, l’altezza del quadro strumenti 1 (parallelamente agli assi 31) è relativamente contenuta rispetto alle soluzioni note. Ad esempio tale altezza può raggiungere valori di 15 mm.

In particolare, per ciascuna cavità 13, considerando l’asse 9, la superficie 30 è affiancata all’area 4 che deve essere retro-illuminata. L’angolo di riflessione medio del fascio di luce (indicato dalla lettera di riferimento A in figura 1), rispetto all’asse 31, nel caso specifico è compreso tra 60° e 70°. L’angolo A ovviamente varia in funzione delle distanza del LED 15 dall’area 4 lungo l’asse 9 e la distanza del LED 15 dalla superficie 18 lungo l’asse 31.

Dalle varianti mostrate nelle figure da 4 a 6 risulta che i LED 15 possono essere montati su diversi tipi di supporto. Più in dettaglio, in figura 4 la scheda elettronica 26 comprende un foglio o lamina 33 che, almeno in alcune zone, è deformabile o flessibile. In particolare, la porzione terminale 27 è ripiegata in modo da impegnare la fenditura 28, mentre i LED 15 sono montati su rispettive porzioni a petalo 34, che sono separate tra loro e sporgono dalla porzione 27 al di sopra delle rispettive superfici 18. La superficie 30 definisce le porzioni 34 e, preferibilmente, è leggermente inclinata rispetto alla porzione 8b del quadrante 2, di un angolo compreso tra 0° e 20°.

Nelle varianti delle figure 5 e 6, la scheda elettronica 26 è direttamente integrata nel quadrante 2. In altre parole, il quadrante 2 comprende una porzione impermeabile alla luce che porta direttamente i circuiti elettrici/elettronici, i LED 15 ed eventuali altri componenti elettronici.

Per realizzare questo tipo di soluzione, si può utilizzare la tecnica denominata IMF, ossia “Insert mold forming”, secondo la quale un inserto viene inserito in uno stampo per sovrastampare una resina che viene fatta poi solidificare. In particolare, con riferimento alla figura 6, dapprima si forma un foglio o lamina 39 avente una superficie posteriore 42 su cui si formano le piste del circuito elettriche/elettroniche e vengono saldati i LED 15 per la retro-illuminazione. Preferibilmente, il foglio 39 è già dotato della grafica che rappresenta le aree 4, ossia comprende già una parte permeabile alla luce 40, corrispondente agli ideogrammi da illuminare, ed una parte impermeabile alla luce 41. Dopo aver realizzato il circuito elettrico/elettronico con i LED 15, il foglio 39 viene inserito in uno stampo, in modo da sovrastampare il materiale plastico trasparente della piastra 3 su una superficie frontale del foglio 39.

In alternativa, la superficie frontale del foglio 39 viene incollata al quadrante 2 dopo aver stampato la piastra 3.

Come ulteriori alternative, si può utilizzare una qualsiasi delle tecniche di produzione atte ad ottenere un cosiddetto MID, ossia un “Molded Interconnect Device” che integra elementi elettrici/elettronici in un materiale termoplastico stampato. In altre parole, con riferimento alla figura 5, i circuiti elettrici/elettronici, i LED 15 ed eventuali altri componenti elettronici vengono aggiunti direttamente sulla superficie posteriore 7 del quadrante 2. Ad esempio, dopo lo stampaggio della piastra 3, le piste del circuito elettrico/elettronico vengono tracciate tramite tecnologia laser e successivamente galvanizzate. Su queste piste si montano poi i LED 15 e gli eventuali altri componenti elettronici, inclusi eventuali connettori 44. Da quanto sopra esposto è evidente che la riflessione e l’eventuale diffusione della luce in corrispondenza della superficie 18 consente di omogeneizzare l’illuminazione dell’area 4. Nel contempo, il LED 15 è montato in modo che la direzione di emissione della luce lungo l’asse 31 sia approssimativamente parallela e concorde con la direzione con cui l’utente guarda, in uso, la superficie 6 del quadrante 2: il fatto di disporre il LED 15 con un orientamento rivolto in verso opposto al quadrante 2, impedisce all’utente di vedere il LED 15 stesso, per cui l’utente non percepisce in modo diretto la sorgente di luce.

La stessa disposizione e lo stesso orientamento del LED 15 consentono di ottenere una soluzione estremamente compatta in altezza (come già accennato sopra), specialmente rispetto ad una soluzione con retro-illuminazione diretta.

Nonostante la compattezza, la soluzione proposta è estremamente efficace e, per di più, contrasta eventuali fughe di luce da una cavità 13 all’altra, grazie ai recessi 22.

Inoltre, le configurazioni mostrate nelle figure 5 e 6 consentono di ridurre ulteriormente il numero di componenti e di limitare ancora di più gli ingombri in direzione parallela agli assi 31. Il numero di componenti risulta essere relativamente contenuto anche per il fatto che la soluzione proposta è priva di elementi guida-luce.

Appare, infine, evidente che al quadro strumenti 1 descritto con riferimento alle figure allegate possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, il quadro strumenti 1 potrebbe comprendere un unico LED 15 e, quindi, un’unica cavità 13; e/o almeno una delle cavità 13 potrebbe ospitare almeno due LED, ad esempio di diversi colori. Inoltre, la sagoma della superficie 18 può essere diversa da quanto mostrato in modo semplificato in figura 1; e/o le cavità 13 potrebbero essere disposte in posizioni relative diverse da quanto indicato nell’esempio illustrato.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Quadro strumenti, in particolare per un veicolo, comprendente: - un quadrante (2) comprendente almeno un’area permeabile alla luce (4); - una superficie di supporto (30); - almeno un LED (15) disposto su detta superficie di supporto (30); - una superficie riflettente (18) affacciata a detto LED (15) lungo un asse longitudinale (31) perpendicolare a detta superficie di supporto (30); caratterizzato dal fatto che detto LED (15) è disposto tra detta superficie riflettente (18) e detto quadrante (2), e detta superficie di supporto (30) è orientata in modo tale che detto LED (15) emetta un fascio di luce in verso opposto a detto quadrante (2). 2.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta superficie di supporto (30) è affiancata a detta area permeabile alla luce (4), lungo un asse (9) che è parallelo a detta superficie di supporto (30). 3.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta superficie riflettente (18) è orientata e sagomata in modo tale da riflettere detto fascio di luce alla detta area permeabile alla luce (4) senza ulteriori riflessioni. 4.- Quadro strumenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto LED (15) sporge da detta superficie di supporto (30) lungo detto asse longitudinale (31) in verso opposto a detto quadrante (2). 5.- Quadro strumenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di LED (15) ed un corpo di supporto (11), il quale ha una pluralità di cavità (13), distinte tra loro e definite da rispettivi bordi (16) e da rispettive superfici riflettenti (18) interne a detti bordi (16); ciascuna detta superficie riflettente (18) essendo affacciata ad almeno uno dei detti LED (15); detto corpo di supporto (11) comprendendo una pluralità di elementi distanziatori definiti da recessi (22) o da appendici sporgenti (23) e disposti, ciascuno, tra i bordi (16) di due cavità (13) che sono adiacenti tra loro. 6.- Quadro strumenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta superficie di supporto (30) è sostanzialmente parallela ad una prima porzione a piastra di detto quadrante (2). 7.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta area permeabile alla luce (4) è disposta in una seconda porzione a piastra (8a) di detto quadrante (2), detta seconda porzione a piastra (8a) essendo distinta da detta prima porzione a piastra (8b), e detto LED (15) essendo disposto tra detta prima porzione a piastra (8b) e detta superficie riflettente (18) lungo detto asse longitudinale (31). 8.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta superficie di supporto (30) è portata da detta prima porzione a piastra (8b). 9.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detta superficie di supporto (30) definisce una scheda a circuito stampato (26) distinta da detta prima porzione a piastra (8b). 10.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta scheda a circuito stampato (26) è affacciata direttamente a detta prima porzione a piastra (8b) lungo detto asse longitudinale (31) e comprende almeno una sede (29a); detto quadrante (2) comprendendo almeno un’appendice (29b) sporgente da detta prima porzione a piastra (8b) ed impegnante detta sede (29a). 11.- Quadro strumenti secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta superficie di supporto (30) definisce detta prima porzione a piastra. 12.- Procedimento per realizzare il quadro strumenti secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - prevedere un foglio avente una superficie posteriore ed una superficie anteriore, opposte tra loro; - prevedere un circuito elettrico/elettronico con almeno un LED (15) sulla superficie posteriore di detto foglio; - prevedere un materiale plastico trasparente sulla superficie anteriore di detto foglio in modo da formare un quadrante (2). 13.- Procedimento secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto materiale plastico trasparente viene sovrastampato sulla superficie anteriore di detto foglio in modo da formare detto quadrante (2). 14.- Procedimento per realizzare il quadro strumenti secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - stampare una piastra in materiale plastico (3) avente una superficie posteriore (7); - realizzare un circuito elettrico/elettronico sulla superficie posteriore (7) di detta piastra (3); - montare almeno un LED su detto circuito.