CN106104362A - 用于机动车的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的显示装置(10)，具有：用于显示图像的显示面(12)；光学装置(14)，所述光学装置被设计用于，使在显示面(12)上显示的图像通过反射面(16)投影为虚像。在此光学装置(14)具有至少一个反射器(14a；14b)和致动器(18)，所述致动器被设计用于使反射器(14a；14b)移动。此外，所述致动器(18)具有形状记忆材料，该形状记忆材料被设计用于，通过基于温度的相变化变形并且由此使反射器(14a；14b)运动。通过设置无电流地起作用的、热学的形状记忆致动器可以改变光学路径，以便以成本特别经济且构造空间特别高效的方式防止显示装置的对温度敏感的内部构件过热，此外完全省略了电子传感装置、评估装置和操控装置。

Description

用于机动车的显示装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的显示装置，其中显示装置具有：用于显示图像的显示面；光学装置，所述光学装置被设计用于，使在显示面上显示的图像通过反射面投影为虚像。光学装置在此具有至少一个反射器和致动器，所述致动器被设计用于使反射器移动。此外本发明涉及一种具有这种显示装置的机动车。
背景技术
由现有技术已知显示装置、特别是HUD(平视显示器)，该显示装置通常具有显示器，在该显示器上可以显示图像，该图像经由光学系统通过在机动车的挡风玻璃上的反射被投影为虚像。所显示的图像的、经由光学系统投射或投影到挡风玻璃上的光通过挡风玻璃部分地进行反射，由此产生了虚像。这种显示装置由于其功能沿行驶方向处于驾驶员之前并且因此处于直接的太阳辐射区域内。显示装置的光学元件、特别是反射器或反射镜在此具有放大功能。由此由于太阳辐射在不利的条件下可能会出现设备的极度加热，并且聚焦的太阳辐射可能会使显示装置的显示器熔化。
由现有技术已知HUD，其具有可调节的反射镜，可以根据预先确定的标准来调节该反射镜，以便防止，经由挡风玻璃入射的日光射到HUD的显示器上。在此这种装置具有传感器系统，以便例如在文献DE 10 2011 105 689 A1中描述的那样，检测光照强度或太阳位置，或者如在文献DE 100 44 221 A1中描述的那样，检测在显示器附近的温度。这种设计方案因此需要大量附加的组件，如传感器、致动器，例如电动机、用于操控致动器的控制装置，因此较为昂贵且浪费构造空间。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种用于机动车的显示装置和一种具有这种显示装置的机动车，借助其能有效保护显示装置的灵敏构件免受太阳辐射。
所述目的通过根据独立权利要求所述的显示装置和具有这种显示装置的机动车来实现。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的用于机动车的显示装置具有：用于显示图像的显示面；光学装置，所述光学装置被设计用于，使在显示面上显示的图像通过反射面投影为虚像。在此，光学装置包括至少一个反射器和致动器，所述致动器被设计用于使反射器移动。本发明的特征在于，所述致动器具有形状记忆材料，其被设计用于，通过基于温度的相变化/与温度有关的相变化而变形并且由此使反射器移动。
通过将形状记忆材料用于致动器，能有利地实现，使反射器、例如反射镜以无电流的方式移动。因为形状记忆材料被设计用于，基于形状记忆材料的温度、特别是固有温度在保持其聚集态的情况下变形，所以能实现反射器的与温度相关的运动，并且因此以特别简单且有效的方式保护显示装置的对温度敏感的构件，这种保护在没有传感器、控制装置、调节装置等的情况下实现。这种致动器和进而显示装置的构造方案因此是成本特别经济的且构造空间特别高效的。由于致动器的无电流的工作原理，根据本发明的显示装置此外是特别高效节能的并且此外即使在车辆切断点火装置的停放时仍起作用。由此还可以省略控制电路，该控制电路基于接通或切断点火装置使得反射器运动。而且在车辆故障的情况下或例如在电池放电完成时，即当不能向车载电网提供电压时，通过本发明确保了不会损害显示装置。此外另一个优点在于，即使当车辆停放、不再活动时，致动器仅在下述情况下变形：其需要以温度为条件。如果车辆例如停在阴影处或车库中，则致动器保持不变并且进而反射器保持在其准备投入使用的初始位置中。如果使用者开始运行车辆，与显示装置相反，首先不必将反射器运动到其运行位置中，在车辆停止时在显示装置的情况下原则上总是使反射器处于保护位置中。因此根据本发明的显示装置还在其使用方面对于使用者来说节省时间并且明显更为舒适。
形状记忆材料在此例如可以是形状记忆合金，例如镍-钛、镍-钛-铜、铜-锌、铜-锌-铝、铜-铝-镍、铁-镍-铝、铁-锰-硅、锌-金-铜。优选地，形状记忆材料基于在确定的温度区间内的固有温度变形，即在确定的温度下限之下温度变化时，不发生取决于相变化的变形，并且自在确定的温度上限之上的温度开始同样不再发生取决于相变化的形状变化。形状记忆合金是确定的金属或金属合金，其可以以两种不同的晶体结构的形式存在。当大多数金属直至其熔点总是具有相同的晶体结构时，形状记忆合金与温度相关地具有两种不同的结构(相)。形状转换或者说形状变化因此基于相变化、即与温度相关的晶格变化，直到形成这两种晶体结构之一。在此材料的这种取决于相变化的形状变化——例如扩展——以数量级、即多个十次幂的倍数超越传统的、不与相变化有关的热膨胀。
形状变化在此可以理解成几何尺寸的变化、体积的变化，和/或沿一个方向或沿多个彼此不同的方向的扩展。因此存在将形状记忆材料的特性用于构成致动器的多种可能性。此外，致动器可以设计成单独的构件，该构件以机械接触的方式布置或固定在反射器上。上述情况在构成致动器本身时允许更多的自由度和可能性。然而反射器和致动器还可以通过下述方式一体构成：例如反射器作为反射涂层涂覆到致动器的表面上。上述情况展示了特别紧凑且构造空间高效的变型方案。
在本发明的一种有利的设计方案中，所述光学装置被设计用于，当反射器处于第一位置中时使在显示面上显示的图像沿至少一个投影方向投影到反射面上，特别是所显示的图像的光转向到反射面上，其中致动器被设计用于，通过特别是根据温度取决于相变化的变形，使得反射器以下述方式从第一位置中移出：反向于投影方向入射到光学装置上的光不射到显示面上。显示面例如可以通过显示器、特别是TFT显示器来提供。由于反向于投影方向射到光学装置上的光、特别是日光通过反射器的温度相关的运动从第一位置中出发不转向到显示面上，则有利地确保了，不出现对显示器的损害。
此外，所述致动器优选以下述方式布置：所述致动器在高于预先给定的第一限定温度时使得反射器特别是以预先给定的尺度从第一位置中移开。致动器的偏移以及限定温度在此可以通过致动器的构成、所应用的材料、尺寸、体积和几何造型来确定。此外下述情况是有利的，致动器具有到反射器上的良好热连接，从而反射器的温度变化尽可能快速地传递给致动器。以这种方式可以确保，在可能出现对显示面的损害之前，即使在温度变化非常快时仍使得反射器从其第一位置中移开。
此外，所述致动器能以下述方式布置，所述致动器在低于预先给定的第二限定温度时使得反射器运动到第一位置中。如果低于该限定温度，则致动器恢复其初始形状或长度状态并且因此使反射器运动回到其初始位置中。
在此，第一限定温度可以大于第二限定温度。在第一限定温度和第二限定温度之间的差在此通过形状记忆材料的迟滞特性来决定，并且在此同样可以通过所应用的材料和致动器的构成来确定或设定。形状记忆材料的结构变化在此与温度变化的速度无关。此外为了引入相变化，参数—温度和机械应力具有同等价值，这就是说，该变化不仅能以热的方式，而且还可以通过机械应力引起或影响。这种特性同样能有利地在构成致动器时通过下述方式使用：例如致动器如此构成，使得形状记忆材料处于相应的机械应力下，以便设定希望的限定温度，在高于该限定温度时致动器变形。
在本发明的另一种有利的设计方案中，所述反射器能围绕转轴转动地支承，其中致动器被设计用于，使得反射器围绕转轴转动。特别是致动器在此被设计用于，在高于第一限定温度时使得反射器以预先给定的角度围绕转轴转动。然而通过致动器使反射器运动还能以平移的方式实现。上述情况展示了特别简单且有效的措施，以便使反射器运动并且由此改变光学路径。
此外，本发明涉及一种机动车，其具有根据本发明的显示装置或其具有一种该显示装置的设计方案。针对本发明的显示装置和其设计方案所述的优点以相同的方式适用于根据本发明的机动车。
所述显示装置优选以下述方式布置在机动车中：光学装置被设计用于，使在显示面上显示的图像通过作为反射面的挡风玻璃投影为虚像。显示的图像的、通过光学装置投射或投影到挡风玻璃上的光通过挡风玻璃部分地被反射，由此产生虚像。特别是，显示装置设计成平视显示器。恰好针对这种情况——其中显示装置位于非常显露的位置中，则下述情况是特别有利的：根据本发明设置具有形状记忆材料的致动器用于使得反射器运动，以便能保护显示装置的对温度敏感的构件。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由权利要求、下面对优选实施例的说明以及借助附图得出。其中示出：
图1示出了布置在机动车中的显示装置的示意图，该显示装置根据本发明的实施例具有低于限定温度、处于初始位置中的热学的形状记忆致动器，该致动器用于改变在显示装置中的光学路径；和
图2示出了根据图1的显示装置的示意图，该显示装置根据本发明的实施例具有高于限定温度、处于其扩展位置中的热学的形状记忆致动器。
具体实施方式
图1和图2示出了布置在机动车中的显示装置10的示意图，该显示装置根据本发明的实施例具有成像单元12和光学装置14，该光学装置包括可调节的反射器14a。成像单元12在此可以具有包括显示面的显示器，在该显示面上输出要显示的图像。然后，该图像通过光学装置14投影到机动车的挡风玻璃16上，从而该图像作为虚像由处于驾驶员座位上的使用者获悉。在本实例中，光学装置14包括平面构成的第一反射器14a和凹形成型的第二反射器14b。所述反射器如此布置，使得由成像单元12发出的光通过第一反射器14a转向到第二反射器14b上并且由该第二反射器转向到挡风玻璃16的预先确定的、可调节的区域上，该可调节的区域可选择地通过光学装置14、例如可通过调节反射器14a和/或14b来调节。反之，经由挡风玻璃16射入的日光20因此还可以通过第二反射器14b转向到第一反射器14a上并且经由该第一反射器转向到成像单元12、特别是显示器上。
现在为了防止对成像单元12的显示器或其它对温度敏感的构件造成损害，基于确定的温度参数来设定光路的变化。为此可以借助致动器18如此调节反射器14a、14b或反射元件之一、在本实例中是第一反射器14a，使得从外部入射的光20不再直接射到成像单元12的对温度敏感的构件、例如显示器上。在此特别有利的是，致动器18设计成无电流起作用的热学的形状记忆致动器18。按照原理，该致动器在高于确定的限定温度时改变致动器的形状/长度，并且从而可以借助适合的运动系统使第一反射器14a转动或摆动。如果低于限定温度，则该致动器返回到其原始形状/长度状态并且因此使第一反射器14a或反光镜运动到其初始位置中。
在此，致动器18具有形状记忆材料、例如形状记忆合金，或者完全由形状记忆材料形成，该形状记忆材料基于固有温度通过相变化在高于和低于限定温度时变型。在本实例中，通过入射的太阳辐射20使致动器18在高于限定温度时沿其纵向延伸方向扩展，如在图2中示出的那样，并且由此使反射器14a围绕支承点或者说支承轴22转动，第一反射器14a能转动地支承在该支承轴上，从而入射到第二反射器14b上的日光20至少大部分不经由第一反射器14a转向到显示器上。如果致动器18的温度重又降低并且随之低于确定的第二限定温度，则致动器18重又恢复其初始形状并且因此第一反射器14a恢复其初始位置，如在图1中示出的那样。在此，第二限定值可以低于第一限定值，这由形状记忆合金的迟滞特性来限定。根据致动器18的所应用的材料、造型、尺寸、体积和构成，可以预先给定第一限定值和第二限定值并且还在预先给定的界限之内协调一致。此外由此还可以预先给定形状变化或长度变化的程度并且进而预先给定使第一反射器14a转动的角度。例如，致动器18在此可以弹簧形地或螺旋形地构成，由此其形状变化可以在相变化时特别有效地转换为长度变化，以用于使第一反射器14a运动。
替选地或附加地，致动器18还可以被设置用于使第二反射器14b运动，以便在高于限定温度时改变光学光程。两个反射器14a和14b还可以与各自的形状记忆致动器18耦合。此外根据应用情况，显示装置10还可以仅具有一个反射器，该反射器借助致动器18运动，或还可以具有两个以上的反射器，其中在这种情况下反射器中的至少一个借助致动器18运动。反射器还可以在其反射表面的表面几何形状方面例如平面地、凹状地、凸状地并且在其相对彼此布置方面不同于在此示出的那样构成。
总之通过本发明提供了一种显示装置，该显示装置可以通过设置无电流地起作用的、热学的形状记忆致动器以成本特别经济且构造空间特别高效的方式避免显示装置的显示器或其它对温度敏感的内部构件过热。通过致动器的这种构成方案，该致动器因此承担了此前已知的方式的传感器的以及致动器的部分，并且可以完全省略电子传感装置、评估装置和操控装置。通过致动器的完全无电流的工作原理，即使在车辆停放时任何时候都确保了对温度敏感的内部构件的保护，并且总之通过形状记忆致动器提供了特别节省能量的纯机械的保护装置。

Claims (7)

1.用于机动车的显示装置(10)，具有：用于显示图像的显示面(12)；光学装置(14)，所述光学装置被设计用于，使在显示面(12)上显示的图像通过反射面(16)投影为虚像，其中光学装置(14)具有至少一个反射器(14a；14b)和致动器(18)，所述致动器被设计用于使反射器(14a；14b)运动，
其特征在于，
所述致动器(18)具有形状记忆材料，该形状记忆材料被设计用于，通过基于温度的相变化而变形并且由此使反射器(14a；14b)运动。
2.根据权利要求1所述的显示装置(10)，其特征在于，所述光学装置(14)被设计用于，当反射器(14a；14b)处于第一位置中时使在显示面(12)上显示的图像沿至少一个投影方向投影到反射面(16)上，其中致动器(18)被设计用于，使得反射器(14a；14b)以下述方式从第一位置中移开：使得反向于投影方向入射到光学装置(14)上的光(20)不射到显示面(12)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(10)，其特征在于，所述致动器(18)以下述方式布置：所述致动器在高于预先给定的第一限定温度时使得反射器(14a；14b)从第一位置中移开。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(10)，其特征在于，所述致动器(18)以下述方式布置，所述致动器在低于预先给定的第二限定温度时使得反射器(14a；14b)运动到第一位置中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(10)，其特征在于，所述反射器(14a；14b)能围绕转轴(22)转动地支承，其中致动器(18)被设计用于，使得反射器(14a；14b)围绕转轴(22)转动。
6.具有根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(10)的机动车。
7.根据权利要求6所述的机动车，其特征在于，所述显示装置(10)以下述方式布置在机动车中：光学装置(14)被设计用于，使在显示面(12)上显示的图像投影到作为反射面(16)的挡风玻璃(16)上。
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