CN102608761A

CN102608761A - 抬头显示器的定位系统

Info

Publication number: CN102608761A
Application number: CN2011100929495A
Authority: CN
Inventors: H.伦普夫; C.候夫; A.诺耶勒
Original assignee: Lite On IT Corp
Current assignee: Magna electronics solutions Ltd.
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JP5779765B2; US20120188650A1; JP2012150420A; CN102608761B; US8953247B2

Abstract

本发明公开一种抬头显示器的定位系统，其包括：一分光镜载体，可在第一位置及第二位置间移动；一分光镜，可旋转地设于分光镜载体上且分光镜的倾斜角度可被调整；以及一驱动机构，用以交替地驱动分光镜的移动以及分光镜的倾斜角度调整。

Description

抬头显示器的定位系统

技术领域

本发明涉及一种抬头显示器的定位系统，尤其是涉及一种用以移动抬头显示器中的分光镜(combiner)并调整其角度的定位系统。

背景技术

抬头显示器(Head-Up Display，HUD)最早是发展在军事航空器中，但其目前已逐渐用于商用航空器、汽车及其他应用上。通常，抬头显示器系统主要包括一分光镜(Combiner)、一投影仪及一数据处理器(例如电脑)。分光镜设置于驾驶/飞行员前方，用以显示自投影仪投射出的资讯或视觉图像。在实际应用上，分光镜被设计为可在一收纳位置(parking position)(不需使用时)及操作位置(需要使用时)之间移动。分光镜在收纳位置与操作位置之间的移动可利用抬头显示器的定位系统加以实现。另外，抬头显示器的定位系统也可用以调整分光镜的角度，而得以依据驾驶的高度及其眼睛位置而修正分光镜的倾斜角度。

例如，US2009/0086329A1揭示用于抬头显示器的分光镜的定位系统。在此专利中，分光镜通过耦合至一步进马达的螺旋转轴而自一收纳位置移动至一操作位置。该移动通过侧壁利用凸轮及啮齿导引以驱动同步移动，并可在分光镜到达操作位置时对分光镜进行角度调整。然而，此种定位装置包含多个用以精确移动的零件而需要相当空间，因而限制了缩小抬头显示器系统尺寸的可能性。此外，该设计并无法提供所期望的设计自由度以依循对于汽车市场上的仪表板及各种挡风玻璃的需求。此外，其两个主要功能的机构设计，即分光镜移动及分光镜角度调整的机构设计彼此极为相关，因此分光镜移动及分光镜角度调整的机构设计并无法自由地进行变更或替换。

发明内容

据此，本发明的目的在于提供一种抬头显示器的定位系统，其中移动机构及角度调整机构以小型个别单元设置，因此移动机构及角度调整机构可个别依特定用途独立地操作及最适化。

依据本发明的一目的，本发明提出一种抬头显示器的定位系统，其包括：一分光镜载体，可在第一位置及第二位置间移动；一分光镜，可旋转地设于分光镜载体上且分光镜的倾斜角度可被调整；以及一驱动机构，用以交替地驱动分光镜移动以及分光镜的倾斜角度调整。

依据本发明的另一目的，本发明提出一种抬头显示器的定位系统，其包括：一分光镜载体；一分光镜，可旋转地设于分光镜载体上；一移动机构，用以使分光镜载体自一第一位置移动至一第二位置；一角度调整机构，用以调整分光镜的倾斜角度；及一驱动机构，用以交替地驱动移动机构及角度调整机构。

附图说明

图1为本发明第一实施例的抬头显示器定位系统的分解图；

图2为图1所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜载体位于收纳位置；

图3为图1所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜载体位于操作位置；

图4为图1所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜的倾斜角度受到调整；

图5为本发明第二实施例的抬头显示器定位系统的分解图；

图6为图5的定位系统中移动机构、驱动机构及角度调整机构的放大视图；

图7为图5所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜载体位于收纳位置；

图8为图5所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜载体位于操作位置；

图9为图1所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜的倾斜角度受到调整；

图10为本发明第三实施例的抬头显示器定位系统的分解图；

图11为图10所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜载体位于收纳位置；

图12为图10所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜载体位于操作位置；

图13为图10所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜的倾斜角度受到调整；

图14为图10所示定位系统的侧剖面图，其中分光镜位于维护位置；

图15为在第一实施例中所操作的第三实施例的分解图。

具体实施方式

依据上述目的，兹举较佳实施例配合附图说明本发明中所采用的技术手段及其效果。

如图1所示，本发明的抬头显示器的定位系统10包括一分光镜载体15；一可旋转地设于分光镜载体15上的分光镜(combiner)11；一用以使分光镜载体15在收纳位置及操作位置之间移动的移动机构13；一用以调整分光镜11的倾斜角度的角度调整机构14；及一用以交替驱动移动机构13及角度调整机构14的驱动机构16。

在本实施例中，移动机构13包括一可旋转地设于分光镜载体15上的转轴133。驱动机构16包括一驱动齿轮162、一导引槽163及一导引件1611。驱动齿轮162及导引件1611设于转轴133上且可与转轴133一起旋转。导引件1611具有容置于导引槽163中的导引柱1612。驱动齿轮162与一齿轮皮带17啮合。齿轮皮带17由一马达18驱动并进而驱动驱动齿轮162旋转或移动。导引槽163包括一笔直槽1631及一弯槽1632用以切换驱动齿轮162的运转模式。

在本实施例中，角度调整机构14包括一凸轮141及一悬臂142。凸轮141设于转轴133上且可与转轴133一起转动。悬臂142的一端固定于分光镜11上，且其另一端为自由端并在凸轮141旋转时受凸轮141推动。当凸轮141与转轴133一起旋转时，凸轮14推动悬臂142的自由端并使分光镜11旋转进而调整分光镜11的倾斜角度。

在本实施例中，当导引柱1612处于笔直槽1631内时，导引件1611、转轴133及驱动齿轮162因导引柱1612及笔直槽1631间的牵制而无法旋转。此情况下，当驱动齿轮162通过齿轮皮带17受到马达18的驱动时，则驱动齿轮162驱动转轴133一起移动，因而使分光镜载体15在收纳位置及操作位置之间移动。

在本实施例中，当导引柱1612处于弯槽1632内时，导引件1611、转轴133及驱动齿轮162的拘束因被释离而得以旋转。此情况下，当驱动齿轮162通过齿轮皮带17受到马达18的驱动时，则驱动齿轮162驱动凸轮141一起旋转，进而调整分光镜11的倾斜角度。

请参见图1至图4。图2至4为显示图1的定位系统的侧剖面图，其分别显示分光镜位于收纳位置、分光镜位于操作位置、及分光镜的倾斜角度受到调整时的示意图。

本实施例定位系统的操作详细说明如下。

在开始操作定位系统10之前，分光镜载体15位在收纳位置，且导引柱1612位于笔直槽1631的末端位置，如图2所示。

在此状况下，驱动齿轮162因导引柱1612及笔直槽1631间的牵制而无法旋转。而当开始操作定位系统10时，齿轮皮带17受到马达18的驱动并同时带动驱动齿轮162使其开始移动。

在上述操作期间，驱动齿轮162驱动转轴133一起移动，进而带动分光镜载体15自收纳位置移动至操作位置，且导引柱1612在笔直槽1631内自端部位置移动至笔直槽1631与弯槽1632间的交界位置，如图3所示。

现请参阅图3。当分光镜载体15移动至操作位置时，驱动齿轮162的旋转局限将因导引柱1612可在弯槽1632内移动而被释放，随之使驱动齿轮162可被旋转。据此，当马达18持续驱动驱动齿轮162时，驱动齿轮162开始转动，并带动凸轮141一起转动，且凸轮141会推动悬臂142使其移动，如图4所示。由于凸轮14的变化半径，凸轮141会推动悬臂142进而调整分光镜11的旋转角度，由此，可将分光镜11的倾斜角度调整在适于观看者的观看角度。

接着，若使用者欲将分光镜载体15移动回到收纳位置，则将马达逆转使整个过程逆回即可。首先，驱动驱动齿轮162使其逆旋转直至导引柱1612移动回到笔直槽1631与弯槽1632交界的位置，如图3所示。接着，驱动齿轮162的进一步旋转受限局限，使得驱动齿轮162被驱动而移动并带动分光镜15回到收纳位置，如图2所示。

同时，为使悬臂142在凸轮141的推压力逐渐移除时，使悬臂142回到未被推压的位置，可在悬臂142上设置弹性元件如弹簧(未示于图中)以提供抵抗来自凸轮141推压力的弹力。

请参见图5及图6。图5说明本发明第二实施例的抬头显示器的定位系统20，且图6为图5所示抬头显示器定位系统中的移动机构、驱动机构及角度调整机构的放大图。在与第一实施例相较下，此实施例提出另一移动机构23及另一驱动机构26，而其他与第一实施例相同的构件则标示以相同编号。

如图5所示，本发明的抬头显示器的定位系统20包括一分光镜载体15；一可旋转地设于分光镜载体15上的分光镜(combiner)11；一用以使分光镜载体15在收纳位置及操作位置之间移动的移动机构23；一用以调整调整分光镜11的倾斜角度的角度调整机构24；以及一用以交替驱动移动机构23及角度调整机构24的驱动机构26。

在本实施例中，移动机构23包括：一齿条231，具有一止挡部2312设在其一端；一可旋转地设于分光镜载体15上的转轴233；及一设于转轴233上且与齿条231啮合的齿轮232。当转轴233旋转时，齿轮232与转轴233一起旋转并在齿条231上相对移动，因而使分光镜载体15在收纳位置及操作位置之间移动。

在本实施例中，驱动机构26包括一套管261、一行星齿轮组262及一导引槽263。套管261可旋转地设于转轴233上且具有一导引件2611及一凸出部2613。导引件2611具有一容置于导引槽263内的导引柱2612。行星齿轮组262包括一恒星齿轮2621、一行星齿轮2622及一环齿轮2623。恒星齿轮2621设于转轴233上且可与转轴233一起旋转。环齿轮2623可旋转地设于转轴233上且与齿轮皮带17啮合。齿轮皮带17受一马达18驱动且因此驱动环齿轮2623在转轴233上旋转。行星齿轮2322可旋转地连接至凸起部2613且与恒星齿轮2621及环齿轮2623啮合。导引槽263包括一笔直槽2631及一弯槽2632用以切换行星齿轮组的运转模式。

当环齿轮2623通过齿轮皮带17受马达18驱动而在转轴233上旋转时，若导引柱2612处于笔直槽2631内，则恒星齿轮2621可被驱动旋转；若齿轮232到达止挡部1312时，则恒星齿轮2621将无法旋转。

再者，当环齿轮2623通过齿轮皮带17受马达18驱动而在转轴233上旋转时，若导引柱2612被限制在笔直槽2631内，则行星齿轮2622在固定位置自转；若导引柱2612到达弯槽2632时，则行星齿轮2622绕着恒星齿轮2621公转。

在本实施例中，角度调整机构24包括一凸轮241及一悬臂242。凸轮241设于套管261上且可与套管261一起旋转。悬臂242的一端固定于分光镜11上，其另一端为自由端且可在凸轮241旋转时被凸轮241所推动。当凸轮241与套管261一起旋转时，凸轮241推动悬臂242的自由端而使分光镜11旋转以调整分光镜11的倾斜角度。

请参见图6至9。图7至9为图5中定位系统的侧剖面图，其分别显示分光镜位于收纳位置、分光镜位于操作位置、及分光镜倾斜角度受到调整时的示意图。

本实施例抬头显示器的定位系统操作详细描述如下。

在开始操作定位系统20之前，分光镜载体15收纳于收纳位置且导引柱2612位在笔直槽2631的末端位置，如图7所示。

开始操作定位系统20时，齿轮皮带17受马达18驱动且同时驱动环齿轮2623旋转。此时，由于导引柱2612及笔直槽2631彼此的牵制而限制了套管261的旋转，因此行星齿轮2622受环齿轮2623驱动而在固定位置自转。据此，恒星齿轮2621受行星齿轮2622驱动而旋转，且转轴233及齿轮232也同时旋转。齿轮232的旋转将使齿轮232在齿条231上相对移动直至齿轮232接触到止挡部2312，并因为止挡部2312的止挡而停止旋转。

在上述操作期间，分光镜载体15自收纳位置移动至操作位置，且导引柱2612在笔直槽2631内自其末端位置移动至笔直槽2631与弯槽2632交界的位置，如图8所示。

现请参阅图8。当分光镜载体15移动至操作位置时，恒星齿轮2621、转轴233以及齿轮232的进一步旋转受到止挡部2312的止挡。此时，由于导引柱2612可随着套管261旋转而在弯槽2632内移动，因此套管261的旋转限制被释放。据此，当马达18持续驱动环齿轮2623时，行星齿轮2622绕着恒星齿轮2621公转。

当行星齿轮2622绕着恒星齿轮2621公转时，套管261及凸轮241被驱动而一起旋转，使凸轮241推动悬臂242，如图9所示。由于凸轮241的变化半径，凸轮241可推动悬臂242并逐渐调整分光镜11的旋转角度，由此将分光镜11的倾斜角度调整在适于观看者观看的角度。

之后，若使用者欲将分光镜载体15移动回到收纳位置，则将马达18逆转使整个过程逆回即可。首先，驱动套管261使其逆旋转直至导引柱2612移动回到笔直槽2631与弯槽2632交界的位置，如图8所示。接着，套管262的进一步旋转受到限制，使行星齿轮2621由公转变为自转，进而驱动齿轮232旋转并在齿条231上移动并带动分光镜15回到收纳位置，如图7所示。

同时，如同第一实施例，为使悬臂242在凸轮241的推压力逐渐移除后，使悬臂242回到未被推压的位置，可在悬臂242上设置弹性元件如弹簧(未示于图中)以提供抵抗来自凸轮241推压力的弹力。

接着，请参见图10，其说明本发明第三实施例的抬头显示器定位系统30。在与第二实施例相较下，此实施例提出另一角度调整机构34。而其他与第二实施例中相同的构件则标示以相同编号，且在此省略其详细说明。虽然此实施例是基于第二实施例加以说明，但此实施例提出的角度调整机构34也可置换第一实施例中的角度调整机构14而依第一实施例的方式操作。

在此第三实施例中，角度调整机构34包括一曲面凸轮341、一主悬臂342及一维护悬臂343。曲面凸轮341设于套管261上且可与套管261一起旋转。主悬臂342的一端固定在分光镜11上，且主悬臂342的另一端为自由端。再者，在主悬臂342上设有一导引槽3421。维护悬臂343的一端可移动地与导引槽3421连接，且维护悬臂343的另一端可旋转地设于套管261上。曲面凸轮341具有一柱344用以推动维护悬臂343。

请参见图10至14。图10至14为图10的定位系统剖面图，其分别显示分光镜位在收纳位置、分光镜位在操作位置、分光镜的倾斜角度受到调整，及分光镜位在维护位置时的示意图。

此第三实施例中的移动机构23及驱动机构26的操作与第二实施例相同。

在开始操作定位系统30之前，分光镜载体15位在收纳位置，且导引柱2612位在笔直槽2631的末端位置，如图11所示。

开始操作定位系统30时，齿轮皮带17受马达18驱动且同时驱动环齿轮2623旋转。此时，由于导引柱2612及笔直槽2631彼此之间的牵制而局限了套管261的旋转，因此行星齿轮2622受到环齿轮2623的驱动而在固定位置自转。据此，恒星齿轮2621受行星齿轮2622的驱动而旋转，且转轴233及齿轮232也同时旋转。齿轮232的旋转将使齿轮232在齿条231上相对移动直至齿轮接触到止挡部2312，且由于止挡部2312的止挡而停止旋转。

在上述操作期间，分光镜载体15自收纳位置移动至操作位置，且导引柱2612在笔直槽2631内自其末端位置移动至笔直槽2631与弯槽2632交界的位置，如图12所示。

请参见图12。当分光镜载体15移动至操作位置时，恒星齿轮2621、转轴233以及齿轮232的进一步旋转受到止挡部2312的止挡。此时，由于导引柱2612可随着套管261旋转而在弯槽2632内移动，因此套管261的旋转限制被释放。据此，当马达18持续驱动环齿轮2623时，行星齿轮2622绕着恒星齿轮2621公转。

当行星齿轮2622绕着恒星齿轮2621公转时，套管261及曲面凸轮341被驱动而一起旋转，使曲面凸轮341推动主悬臂342，如图13所示。由于曲面凸轮341的变化半径，曲面凸轮341可推动主悬臂342并调整分光镜11的旋转角度，由此将分光镜11的倾斜角度调整至适于观看者观看的角度。

此外，随着曲面凸轮341的进一步旋转，设于曲面凸轮341上的柱344将推动维护悬臂343，使其一端在主悬臂342的导引槽3421内移动，且因此进一步推动主悬臂342以进一步旋转分光镜11的倾斜角度，使分光镜11移动至维护位置，如图14所示。在维护位置时，分光镜11远离挡风板，以便于使用者清洁分光镜后方的挡风玻璃。

本实施例所提出的角度调整机构34也可更换第一实施例中的调整机构14，并以第一实施例的方式操作，如图15所示。

角度调整机构34包括一曲面凸轮341、一主悬臂342及一维护悬臂343。曲面凸轮341设于转轴133上且可与转轴133一起旋转。主悬臂342的一端固定在分光镜11上，且主悬臂342的另一端为自由端。再者，主悬臂342上设有一导引槽3421。维护悬臂343的一端可移动地与导引槽3421连接，且维护悬臂343的另一端可旋转地设于转轴133上。曲面凸轮341具有一柱344用以推动维护悬臂343。

其操作方式与第一及第三实施例中说明者相同，因此在此省略其详细说明。

依据本发明提出的抬头显示器的定位系统，其移动机构及角度调整机构为个别单元，因此具有较高的设计自由度而可改变以配合于汽车市场中的仪表板及不同挡风玻璃的需求。再者，依据本发明所提供的驱动机构，移动机构及角度调整机构是交替地被驱动而不需要其各自的驱动机构，因此可缩小抬头显示器系统的尺寸。

虽然，本发明已参照其实施例特别显示及描述，当熟悉此技术者将可了解在不脱离本发明如所述权利要求所界定的精神及范围内，可做各种变化及修饰。

Claims

1.一种抬头显示器的定位系统，其特征在于，该定位系统包括：

分光镜载体，可在一第一位置及一第二位置间移动；

分光镜，可旋转地设于该分光镜载体上且该分光镜的倾斜角度可被调整；以及

驱动机构，用以交替地驱动该分光镜的移动以及该分光镜的倾斜角度调整。

2.如权利要求1所述的抬头显示器的定位系统，其中当该分光镜位于该第二位置时，该驱动机构驱动该分光镜的倾斜角度调整。

3.如权利要求1所述的抬头显示器的定位系统，其又包括：一移动机构，用以使该分光镜载体自该第一位置移动至该第二位置；以及一角度调整机构，用以调整该分光镜的倾斜角度，其中该驱动机构交替地驱动该移动机构及该角度调整机构。

4.如权利要求1所述的抬头显示器的定位系统，其又包括一转轴，可旋转地设于该分光镜载体上，且其中该驱动机构包括：

驱动齿轮，其设于该转轴上；

导引件，其设于该转轴上，且具有导引柱；及

导引槽，用以容置该导引柱，且具有笔直槽及弯槽；

其中，当该导引柱位在该笔直槽时，该转轴受到局限而无法旋转，且该驱动机构驱动该分光镜的移动；

其中，当该导引柱位于该弯槽时，该转轴可旋转，且该移动机构驱动该分光镜的角度调整。

5.一种抬头显示器的定位系统，其特征在于，该定位系统包括：

分光镜载体；

分光镜，其可旋转地设于该分光镜载体上；

移动机构，用以使该分光镜载体自一第一位置移动至一第二位置；

角度调整机构，用以调整该分光镜的倾斜角度，及

驱动机构，用以交替地驱动该移动机构及该角度调整机构。

6.如权利要求5所述的抬头显示器的定位系统，其中该驱动机构在驱动该移动机构而将分光镜载体位移至该第二位置后，其切换至驱动该角度调整机构。

7.如权利要求5所述的抬头显示器的定位系统，其中该驱动机构包括：

行星齿轮组，其具有恒星齿轮及行星齿轮，其中该行星齿轮与该恒星齿轮相啮合；

其中当该行星齿轮在一固定位置自转时，该恒星齿轮被该行星齿轮驱动并旋转，进而驱动该移动机构；

其中当该行星齿轮绕着该恒星齿轮公转时，该行星齿轮驱动该角度调整机构。

8.如权利要求5所述的抬头显示器的定位系统，其中该驱动机构包括：

套管，其与该行星齿轮连接，且具有导引柱；及

导引槽，用以容置该导引柱，且具有笔直槽及弯槽；

其中，当该导引柱位在该笔直槽时，该行星齿轮在固定位置自转并驱动该恒星齿轮旋转；

其中，当该导引柱位于该弯槽时，该行星齿轮绕着该恒星齿轮公转，且该恒星齿轮的旋转为受到限制。

9.如权利要求8所述的抬头显示器的定位系统，其中该行星齿轮组又包括环齿轮，该行星齿轮啮合于该恒星齿轮与该环齿轮之间，且该环齿轮为该行星齿轮组的驱动源。

10.如权利要求9所述的抬头显示器的定位系统，其中该环齿轮由齿轮皮带所驱动。

11.如权利要求8所述的抬头显示器的定位系统，其中该角度调整机构包括：

凸轮，其设于该套管上且可与该套管一起旋转；及

悬臂，其一端固定在该分光镜上且另一端为自由端；

其中，当该行星齿轮绕着该恒星齿轮旋转时，该套管被该行星齿轮驱动并旋转，且该凸轮随着该套管旋转并推动该悬臂的自由端以调整该分光镜的倾斜角度。

12.如权利要求11所述的抬头显示器的定位系统，其中该角度调整机构又包括：

维护悬臂，其一端可移动地连接至该悬臂，且另一端可旋转地设于该套管上；及

凸柱，设于该凸轮上，

其中当该凸轮与该套管一起进一步旋转时，该凸柱推动该维护悬臂而进一步调整该分光镜的倾斜角度。

13.如权利要求5所述的抬头显示器的定位系统，其中该移动机构包括：

转轴，其可旋转地设于该分光镜载体上；

齿条，其一端具有止挡部；及

齿轮，其设于该转轴上且与该齿条啮合；

其中当该转轴被驱动旋转时，该齿轮一起被旋转且在该齿条上相对移动并使分光镜载体移动。

14.如权利要求5所述的抬头显示器的定位系统，其中该移动机构包括一转轴，其可旋转地设于该分光镜载体上，且该驱动机构包括：行星齿轮组，其具有恒星齿轮、行星齿轮及套管，其中该行星齿轮与该恒星齿轮啮合，该恒星齿轮设于该转轴上，而该套管可旋转地设于该转轴上且与该行星齿轮及该角度调整机构连接；

其中当该行星齿轮在固定位置自转时，该恒星齿轮被该行星齿轮驱动而旋转，因而该转轴与该恒星齿轮一起旋转并驱动该移动机构；

其中当该行星齿轮绕着该恒星齿轮公转时，该套管被该行星齿轮驱动而旋转并驱动该角度调整机构。