CN105301772A - 具有移动盖体以保护合成器的驱动机构的平视显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平视显示系统(1)，包括壳体、合成器(3)和盖体(4)，合成器用于在操作位置(O)上显示信息，盖体用于保护合成器，合成器能够在操作位置与存储位置(S)之间移动，盖体能够在打开位置(P)与关闭位置(C)之间移动，以在盖体的关闭位置保护处于存储位置的合成器，该平视显示系统包括在打开位置与关闭位置之间移动盖体的驱动机构(2)，驱动机构包括主杠杆(5)和支撑杠杆(6)，支撑杠杆的移动端(10)与主杠杆枢接，固定端(11)与盖体枢接，主杠杆通过盖体端(7)枢接于盖体，并且通过驱动端(8)枢接于旋转驱动机构(9)，以当盖体在打开位置与关闭位置之间移动时，能够驱动主杠杆的盖体端做基本直线运动。

Description

具有移动盖体以保护合成器的驱动机构的平视显示系统

技术领域

本发明涉及一种平视显示系统，该平视显示系统可用在例如根据权利要求1的前序中的汽车等交通应用领域中。

背景技术

平视显示器(HUD)是一种为使用者呈现信息，而无需使用者把视线从较好的视线方向移开的透明显示板。这个名字来源于，飞行员将头保持“向上”和向前看就能够看到信息，以代替成角度地向下看位于较低位置的仪表盘。尽管它们起初开发是用于军事航空，但现在HUD系统已用于商用飞机、汽车以及其他应用领域中。

例如驾驶员通过HUD系统的透明板能够看到车辆前方的交通和道路，HUD系统的透明板连接于接近车辆挡风玻璃的仪表盘。典型的HUD系统包括合成器、投影仪和视频数据源(例如电脑)。合成器通常为直接位于观察者前方的成角度的玻璃或塑料平板片，该平板片改变来自HUD投影仪的投影图像，以使得同时看到视野范围和投影图像。合成器可以具有特殊涂层，该特殊涂层反射从投影仪单元反射到该涂层上的单色光，同时允许所有其他波长的光穿过。有的光学布置合成器还具有曲面，以重新聚焦由投影仪投射的图像。合成器相当于半透明的镜子。HUD投影仪通常安装在合成器的上方或下方。电脑提供HUD投影仪与待显示的系统或数据之间的接口(interface)，电脑生成通过HUD投影仪向合成器显示的影像和符号，该合成器随后进一步向使用者投射图像。

在本领域中众所周知，用于HUD系统的合成器定位机构能够在存储位置与操作位置之间移动。例如WO2013/004611A1文本公开的合成器。根据此设计的合成器在其存储位置时存储在壳体内，并在其关闭位置时通过盖体对合成器进行保护。HUD的驱动机构围绕合成器轴将合成器由存储位置移动至操作位置，以投射出车辆的仪表盘。同时利用行星轮将盖体由打开位置翻转并滑动到关闭位置。已知HUD系统包括壳体，由于在壳体内的盖体的打开位置，使得该壳体需要具有较大容量。这使得在一些其他装置不得不装进仪表盘的同时，很难将HUD系统设计到仪表盘中，并且壳体的可用空间也受到限制。

US8619369B2的文本公开了一种HUD系统，该HUD系统具有合成器和盖体，该合成器在垂直于仪表盘表面的方向从存储位置直线运动至操作位置，盖体围绕盖体轴转动，以将盖体从关闭位置移动至打开位置。已知的HUD系统的壳体伸入至仪表盘内足够深度，使得很难将HUD系统设计到仪表盘中。

发明内容

本发明的目的是提供一种HUD系统，该HUD系统克服本领域中已知HUD系统的缺陷。通过使平视显示器具有根据权利要求1的前序结合权利要求1特征部分的特征的合成器，此问题得以解决。从属权利要求的主题进一步涉及本发明的实施方式的优点。

根据本发明的一种平视显示系统，包括驱动机构，该驱动机构在打开位置与关闭位置之间移动盖体，其中所述驱动机构包括主杠杆和支撑杠杆，所述支撑杠杆的移动端与所述主杠杆枢转连接，所述支撑杠杆的固定端与所述壳体枢转连接，其中所述主杠杆通过盖体端枢转连接于所述盖体，并且通过驱动端枢转连接于所述旋转驱动机构，以当所述盖体在所述打开位置与所述关闭位置之间移动时，驱动所述主杠杆的所述盖体端做基本直线运动。具有所述主杠杆和所述支撑杠杆的此驱动机构是一种结构简单且稳定的解决方案，使得所述合成器能够以直线运动在操作位置和存储位置之间移动。因此使得HUD的平整壳体易于设计到仪表盘内。

特别地，本发明的优点在于，所述驱动机构的所述支撑杠杆和所述主杠杆设置在与处于所述打开位置和所述关闭位置的所述盖体基本平行的平面内。因此能够减小所述壳体的空间，且易于将HUD设计到汽车或飞机的仪表盘中。

本发明的另一个优点可以以这样一种可选择的方式实现，所述盖体能够沿所述弯曲导向件在导向方向上，在所述盖体的所述打开位置与所述关闭位置之间滑动，同时连接所述盖体与所述主杠杆的所述枢轴能够在基本垂直于所述导向方向的方向上滑动。因此得以消除侧向力在所述弯曲导向件与所述盖体之间产生的摩擦力，并且使得所述盖体顺利移动，不会出现阻塞的情况。

本发明的另一种实施方式中，所述弯曲导向件设置为在所述盖体从所述关闭位置到所述打开位置的移动的起始位置降低所述盖体的位置，并且之后移动所述盖体做基本直线运动。因此能够使得具有处于所述关闭位置的所述盖体的仪表盘与平视显示(HUD)系统的总体平整的壳体的表面一致。

特别地，本发明的优点在于，所述驱动机构具有相互啮合的电机驱动齿轮和杠杆齿轮，所述电机驱动齿轮和所述杠杆齿轮具有周缘不啮合的区域，以脱离所述杠杆齿轮与所述电机驱动齿轮的连接。因此具有的优点是所述驱动机构仅需要一个单独的电机以将所述盖体和所述合成器驱动至不同的位置上。

根据本发明的平视显示系统的另一种优选的设计，所述电机驱动齿轮包括另一弯曲导向件，所述另一弯曲导向件位于所述电机驱动齿轮的端面，以沿曲线引导驱动销，驱动销与合成器接合，以在操作位置与存储位置之间移动所述合成器，其中所述另一弯曲导向件包括递减曲线，该递减曲线能够使得处于操作位置的所述合成器自动锁定。此设计具有优点是所述合成器非常稳定的固定在操作位置上，以避免所述合成器的振动和所述合成器上投射出信息的扭曲。

有利地，所述HUD系统包括驱动机构，该驱动机构具有从所述杠杆齿轮的所述中心到所述主杠杆的所述驱动端的距离为L，从所述杠杆齿轮的所述中心到所述支撑杠杆的固定端的距离为L的2倍，从所述主杠杆的所述驱动端到所述支撑杠杆的所述移动端的距离为L的2.5倍，从所述支撑杠杆的所述移动端到所述主杠杆的所述盖体端的距离为L的2.5倍，所述支撑杠杆从移动端到固定端的长度为L的2.5倍。这些特殊的尺寸大小使得当所述盖体在所述打开位置与所述关闭位置之间移动时，所述主杠杆的所述盖体端做直线运动。

根据本发明的平视显示器中合成器的定位装置的更多优点和细节，将在随后的说明书和附图中更趋于明显。

附图说明

图1是具有处于关闭位置的盖体的平视显示(HUD)系统的相关部分的透视图；

图2是具有处于关闭位置的盖体的图1中平视显示(HUD)系统的剖视图；

图3是具有处于关闭位置的盖体和处于操作位置的合成器的平视显示(HUD)系统相关部分的透视图；

图4是具有处于关闭位置的盖体和处于操作位置的合成器的图3中平视显示(HUD)系统的剖视图；

图5是具有处于关闭位置的盖体的平视显示(HUD)系统相关部分的另一透视图；

图6是具有处于关闭位置的盖体的图5中平视显示(HUD)系统的顶部视图；

图7是具有处于打开位置与关闭位置之间的中间位置的盖体的平视显示(HUD)系统相关部分的另一透视图；

图8是具有处于中间位置的盖体的图7中平视显示(HUD)系统的顶部视图；

图9是有处于打开位置的盖体的平视显示(HUD)系统相关部分的另一透视图；

图10是具有处于打开位置的盖体的图9中平视显示(HUD)系统的顶部视图；

图11是具有处于关闭位置的盖体的图6中平视显示(HUD)系统的顶部透视图，其中通过灰色阴影线显示被其他部件隐藏的一些相关部分；

图12是具有处于关闭位置的盖体的图1中平视显示(HUD)系统的底部透视图，以及包括万向接头(thecardanjoint)将主杠杆的盖体端部与盖体连接的详细视图；

图13是拆掉接近于打开位置的盖体且具有啮合的电机驱动齿轮和杠杆齿轮的平视显示(HUD)系统的顶部视图；

图14是拆掉打开位置的盖体且具有仍然啮合的电机驱动齿轮和杠杆齿轮的平视显示(HUD)系统的顶部视图；

图15是图14的平视显示(HUD)系统的电机驱动齿轮和杠杆齿轮的详细视图，显示电机驱动齿轮的另一弯曲导向件(thefurthercurvedguidingmember)；

图16是拆掉打开位置的盖体且电机驱动齿轮和杠杆齿轮不啮合的平视显示(HUD)系统的顶部视图；

图17是图16的平视显示(HUD)系统的电机驱动齿轮和杠杆齿轮的详细视图，显示电机驱动齿轮的另一弯曲导向件。

具体实施方式

图1显示了平视显示(HUD)系统1的相关部分的透视图，没有显示集成在汽车的仪表盘内的保护壳。平视显示(HUD)系统1包括驱动机构2，驱动机构2在存储位置S(通过箭头S表示)与操作位置O(通过箭头O表示)之间枢转合成器3。处于存储位置S的合成器3分别向下或向内折叠，以容纳于图1和图2中所示的保护壳的凹部或内部空间中。在车辆运行期间，合成器3折叠离开保护壳，并定位在图3和图4中显示的操作位置。合成器3是包括光学涂层的透明板，该光学涂层反射通过HUD投影仪(在图中没有明确显示)投射的特定波长的光。还需要例如电脑的视频数据源，通过合成器3上的投影仪投射信息，由此实现平视显示(HUD)系统1的相应功能(未显示在附图中)。

此外，平视显示(HUD)系统1还包括盖体4，该盖体4保护处于存储位置S的合成器3，避免合成器3上的刮伤和积尘。驱动机构2使盖体4在关闭位置C(通过箭头C表示)与打开位置P(通过箭头P表示)之间移动。处于关闭位置C的盖体4保护处于存储位置S的合成器3，驱动机构2首先将盖体4从关闭位置C移动至打开位置P，之后将合成器3从存储位置S移动至操作位置O以使合成器3能够运行。图5至图10显示了此动作的三个步骤。

驱动机构2包括主杠杆5和支撑杠杆6，主杠杆5和支撑杠杆6将驱动机构2的电机的旋转运动(附图中未显示)转换成直线运动，以将盖体4沿导向方向G在打开位置P与关闭位置C之间移动。主杠杆5包括盖体端7和驱动端8，盖体端7与盖体4枢转连接，驱动端8与如图6所示的驱动机构2的旋转驱动机构9枢转连接。支撑杠杆6包括移动端10和固定端11，移动端10与主杠杆5枢转连接，固定端11与平视显示(HUD)系统1的壳体枢转连接。

旋转驱动机构9包括电机，该电机驱动一个电机驱动齿轮12与杠杆齿轮13啮合，杠杆齿轮13与主杠杆5的驱动端8枢转连接。平视显示(HUD)系统1是用如图11中所示的特定长度和距离关系来实现的，以能够在导向方向G上将旋转运动转换成直线运动。从杠杆齿轮13的中心到主杠杆5的驱动端8的距离为L，该距离为所述的特定长度，例如L＝5cm。从杠杆齿轮13的中心到支撑杠杆6的固定端11的距离为L的2倍，从主杠杆5的驱动端8到支撑杠杆的移动端10的距离为L的2.5倍，从支撑杠杆6的移动端10到主杠杆5的盖体端7的距离为L的2.5倍，支撑杠杆6从移动端10到固定端11的长度为L的2.5倍。这些长度和距离关系保证主杠杆5的盖体端7的大致直线运动，盖体4在导向方向G上能够使得盖体4在关闭位置C与打开位置P之间顺利转换。长度L可以根据平视显示(HUD)系统1的尺寸而变化。

平视显示(HUD)系统1的合成器3在操作位置O与存储位置S之间围绕合成器轴14枢转。处于操作位置O的合成器3的最终角度可以由汽车使用者调节至适应该使用者的尺寸。驱动机构2的主杠杆5和支撑杠杆6在基本平行于处于打开位置P和关闭位置C的盖体4的平面内。因此能够减小平视显示(HUD)系统1的壳体的空间，且易于将平视显示(HUD)系统1设计到汽车或飞机的仪表盘内。

盖体4能够沿弯曲导向件15在导向方向G上，在打开位置P与关闭位置C之间滑动。此结构具有的优点是盖体4以稳健安全的方式被引导。如图7所示，盖体4沿方向T开始从关闭位置C移动到打开位置P时，弯曲导向件15用于降低盖体4的位置，之后以基本直线运动移动盖体。因此能够使得具有处于关闭位置的盖体4的仪表盘与平视显示(HUD)系统1的总体平整的壳体的表面一致。

平视显示(HUD)系统1的另一个实质优点是盖体4仅与主杠杆5的盖体端7连接至驱动机构2。因此减少了平视显示(HUD)系统1的成本和部件数量。

盖体4与主杠杆5的盖体端7连接的枢轴通过图12中显示的万向接头16来实现。图12是图1的具有处于关闭位置C的盖体4的平视显示(HUD)系统1的底部视图，显示了万向接头16的详细视图。万向接头16能够使得主杠杆5的盖体端7在相对于盖体4在滑动方向D上基本垂直于导向方向G滑动。这确保了避免侧向力，该侧向力造成在弯曲导向件15与盖体4之间产生摩擦力，并且使得盖体4顺利移动，不会出现阻塞的情况。

平视显示(HUD)系统1的电机驱动齿轮12包括位于其端面的另一弯曲导向件17，另一弯曲导向件17沿图11、图15和图16所示的曲线导向驱动销18。驱动销18通过合成器杠杆19与合成器3接合，以围绕合成器轴14在操作位置O与存储位置S之间移动合成器3。另一弯曲导向件17包括在区域20内的递减曲线(degressivecurve)，以使得处于操作位置O的合成器3自动锁定。此设计具有的优点是合成器3非常稳健的固定在操作位置O上，以避免合成器3的振动以及合成器3上投射出信息的扭曲。

电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13包括周缘不啮合的区域21，以如图16和图17所示使杠杆齿轮13与电机驱动齿轮12脱离连接。因此使得在不移动盖体4的前提下，驱动机构2能够在操作位置O与存储位置S之间移动合成器3。此机构将根据图13至图17进行解释。

图13是去除了接近于打开位置O的盖体4且具有啮合的电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13的平视显示(HUD)系统1的顶部视图。电机在第一旋转方向FR上转动电机驱动齿轮12，以完全打开盖体4且将合成器3从存储位置S移动至操作位置O。电机驱动齿轮12在区域22内与杠杆齿轮13啮合，且在第一旋转方向FR上转动杠杆齿轮13。在图14和图15中，主杠杆5的盖体端7到达其端部位置，盖体4处于打开位置P，然而不啮合的电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13的周缘区域21接近于电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13仍然啮合的区域22。

图15是图14的平视显示(HUD)系统1的电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13的详细视图，显示了电机驱动齿轮12的另一弯曲导向件17。当电机驱动齿轮12在第一旋转方向FR上转动的同时，固定于合成器杠杆19的驱动销18沿另一弯曲导向件17导向，导致处于打开位置OD的合成器杠杆19做直线运动。

图16是去除了处于打开位置O的盖体4且电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13不啮合的平视显示(HUD)系统1的顶部视图。电机进一步在第一旋转方向FR上转动电机驱动齿轮12，直到驱动销18到达另一弯曲导向件17的端部，并且合成器杠杆19将合成器3推动至如图4和图17所示的操作位置O。这具有的优点是驱动机构2仅需要一个单独的电机以将盖体4和合成器3驱动至不同的位置上。

为了将合成器3移动至其存储位置S并将盖体4移动至其关闭位置C，电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13的轮齿需要再次啮合。杠杆齿轮13包括与杠杆齿轮13的其他轮齿相比较的大轮齿23作为第一轮齿，该大轮齿23位于没有轮齿的区域21的端部，以使得当齿轮再次连接时，电机驱动齿轮12的轮齿能够与杠杆齿轮13的轮齿顺利的相互连接。在另一种实施方式中，电机驱动齿轮12可以包括这样的大轮齿，以使齿轮的轮齿顺利的相互连接。电机沿第一旋转方向的反向转动电机驱动齿轮12，以将合成器3移动至存储位置S，将盖体4移动至关闭位置C。驱动销18沿另一弯曲导向件17移动，将合成器3从操作位置O移动至存储位置S。之后电机驱动齿轮12和杠杆齿轮13再次啮合，并将盖体从打开位置P移动至关闭位置C。

根据本发明的HUD系统公开了一个单独侧盖驱动机构的概念，其仅具有盖体与驱动机构的一个连接。在附图公开的实施方式中，驱动机构只包括一个主杠杆和一个支撑杠杆，且通过盖体端枢转连接于盖体的主杠杆是驱动机构与盖体的唯一连接。基于单独侧盖驱动机构仅在一侧驱动盖体而无需在引导件上施加侧向(垂直)载荷的概念的启示，本领域技术人员能够想出其他实施方式以实现此概念。此单独侧盖驱动机构有利地降低平视显示系统的复杂性，并且增强平视显示系统的可靠性。

Claims (12)

1.平视显示系统，包括壳体、合成器(3)以及盖体(4)，所述合成器(3)用于在操作位置(O)上显示信息，所述盖体(4)用于保护所述合成器(3)，其中所述合成器(3)能够在所述操作位置(O)与存储位置(S)之间移动，并且所述盖体(4)能够在打开位置(P)与关闭位置(C)之间移动，以在所述盖体(4)的所述关闭位置(C)保护处于所述存储位置(S)的所述合成器(3)，其特征在于，所述平视显示系统(1)包括驱动机构(2)，所述驱动机构(2)在所述打开位置(P)与所述关闭位置(C)之间移动所述盖体(4)，所述驱动机构(2)包括主杠杆(5)和支撑杠杆(6)，所述支撑杠杆(6)的移动端(10)与所述主杠杆(5)枢转连接，所述支撑杠杆(6)的固定端(11)与所述壳体枢转连接，其中所述主杠杆(5)通过盖体端(7)枢转连接于所述盖体(4)，并且通过驱动端(8)枢转连接于旋转驱动机构(9)，以当所述盖体(4)在所述打开位置(P)与所述关闭位置(C)之间移动时，驱动所述主杠杆(5)的所述盖体端(7)做基本直线运动。

2.根据权利要求1所述的平视显示系统，其特征在于，所述驱动机构(2)只包括一个主杠杆(5)和一个支撑杠杆(6)，并且通过所述盖体端(7)枢转连接于所述盖体(4)的所述主杠杆(5)是所述驱动机构(2)与所述盖体(4)的唯一连接。

3.根据上述任意一项权利要求所述的平视显示系统，其特征在于，所述合成器(3)围绕合成器轴(14)枢转，以在所述操作位置(O)与所述存储位置(S)之间移动所述合成器(3)。

4.根据上述任意一项权利要求所述的平视显示系统，其特征在于，所述驱动机构(2)的所述主杠杆(5)和所述支撑杠杆(6)在与处于所述打开位置(P)和所述关闭位置(S)的所述盖体(4)基本平行的平面内。

5.根据上述任意一项权利要求所述的平视显示系统，其特征在于，所述盖体(4)能够沿所述弯曲导向件(15)在导向方向(G)上在所述盖体(4)的所述打开位置(P)与所述关闭位置(C)之间滑动。

6.根据权利要求5所述的平视显示系统，其特征在于，连接所述盖体(4)与所述主杠杆(5)的所述枢轴能够在基本垂直于所述导向方向(G)的方向(D)上滑动。

7.根据权利要求5或6所述的平视显示系统，其特征在于，所述弯曲导向件(15)设置为在所述盖体(4)从所述关闭位置(C)到所述打开位置(P)的移动的起始位置降低所述盖体(4)的位置，并且之后移动所述盖体(4)做基本直线运动。

8.根据上述任意一项权利要求所述的平视显示系统，其特征在于，所述旋转驱动机构(9)还包括电机，该电机驱动电机驱动齿轮(12)与杠杆齿轮(13)相互啮合，所述杠杆齿轮(13)与所述主杠杆(5)的所述驱动端(8)枢转连接。

9.根据权利要求8所述的平视显示系统，其特征在于，所述电机驱动齿轮(12)和所述杠杆齿轮(13)包括周缘不啮合的区域(21)，以脱离所述电机驱动齿轮(12)与所述杠杆齿轮(13)的连接，使得所述驱动机构(2)能够在所述操作位置(O)与所述存储位置(S)之间移动所述合成器(3)，而无需移动所述盖体(4)。

10.根据权利要求9所述的平视显示系统，其特征在于，所述电机驱动齿轮(12)包括另一弯曲导向件(17)，所述另一弯曲导向件(17)位于所述电机驱动齿轮(12)的端面，以沿曲线引导驱动销(18)，所述驱动销(18)与所述合成器(3)接合，以在所述操作位置(O)与所述存储位置(S)之间移动所述合成器(3)。

11.根据上权利要求10所述的平视显示系统，其特征在于，所述另一弯曲导向件(17)包括递减曲线，该递减曲线能够使得所述合成器(3)在所述操作位置(O)上自锁。

12.根据权利要求8至11中任意一项所述的平视显示系统，其特征在于，从所述杠杆齿轮(13)的所述中心到所述主杠杆(5)的所述驱动端(8)的距离为L，从所述杠杆齿轮(13)的所述中心到所述支撑杠杆(6)的所述固定端(11)的距离为L的2倍，从所述主杠杆(5)的所述驱动端(8)到所述支撑杠杆(6)的所述移动端(10)的距离为L的2.5倍，从所述支撑杠杆(6)的所述移动端(10)到所述主杠杆(5)的所述盖体端(7)的距离为L的2.5倍，并且所述支撑杠杆(6)从所述移动端(10)到所述固定端(11)的长度为L的2.5倍。