CN107209368B - 用于机动车的平视显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平视显示器(1)，包括：由反射镜支架(15)保持的反射镜(9)，其围绕枢转轴线(17)铰接；以及用于可枢转地移动所述反射镜(9)的电机驱动系统(31)，包括电机单元(33)，其特征在于，所述电机驱动系统(31)包括沿垂直枢转轴线(17)的方向延伸的连接杆(35)，所述连接杆的第一端部(37)以铰接的方式与所述反射镜支架(15)接合，以及所述连接杆的与第一端部(37)相对的第二端部(39)与电机单元(33)的旋转输出体(47,49)接合。

Description

用于机动车的平视显示器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的平视显示装置。
背景技术
本发明将应用在例如机动车辆中，用于通知和/或引导车辆的用户，特别是其驾驶员。
众所周知，机动车辆配备有平视显示设备，也称为平视显示器或HUD(在英文中表示“平视显示”)。这样的显示器被放置在机动车辆驾驶员的视野中，并且显示关于车辆状态、交通或其他状况的信息。
这种用于机动车辆的平视显示装置使得可能为用户，特别是车辆的驾驶员获得具有足够亮度的图像，以便能够充分地并且在任何情况下(白天或晚上且根据不同气象条件(晴天或多云))看到图像。
在通过平视显示装置形成这种图像的可能技术中，现有技术中最常使用的是液晶显示技术，特别是TFT-LCD(在英文中表示“薄膜晶体管液晶显示器”)技术。这些TFT-LCD显示屏为了显示图像而需要通常由多个发光二极管或LED(LED在英文中表示“发光二极管”)进行背光照明。实际上，该TFT-LCD屏幕和背光照明装置包括在称为图像生成装置的组件中，并且也被英文单词称作“成像器”。
在屏幕的下游沿着光束的移动方向，平视显示装置通常包括挡风玻璃的半反射层合部(在英文里称作“组合器”)或半反射区域，以及在屏幕和组合器或挡风玻璃之间的具有一个或多个平面或凹面镜的反射装置。
该图像通过半反射层合部显示且通过反射放大，并似乎超出了车辆的挡风玻璃，因此在车辆的挡风玻璃的前方。
然而，取决于用户，例如为了考虑驾驶员的高度，需要能够调整投影在挡风玻璃上的图像的位置，特别是高度。
目前，已知平视显示装置中电机直接或通过小齿轮或蜗杆与最后的偏转镜的枢转轴线接合，这使得可能调节挡风玻璃上的图像的高度。
然而，该系统非常敏感，以至于需要使用具有有非常精细的角度分辨率的步进电机，这是非常昂贵的。此外，当车辆移动时，已知系统受制于振动问题的影响。如果投影图像也振动，那么将难以读取或甚至难以辨认。
发明内容
本发明旨在克服至少一些上述缺点。
特别地是，本发明旨在提供一种平视显示装置，可以用标准步进电机来调节其偏转镜。
为此目的，本发明涉及一种平视显示装置，包括：
偏转镜，由围绕枢转轴线铰接的反射镜支架保持，
电机驱动系统，用于以枢转方式移动偏转镜，包括电机单元，其特征在于，所述电机驱动系统包括沿垂直于所述枢转轴线的方向延伸的连接杆，并且所述连接杆的第一端部与所述反射镜支架以铰接方式接合，并且所述连接杆的与所述第一端部相对的第二端部与电机单元的旋转输出构件接合。
因此，电机单元可以放置在距离镜子一定距离处，使得该装置可以更容易地适应于小空间。
平视显示装置可以包括单独或组合地采取的以下特征中的一个或多个：
根据一个方面，电机单元被放置在所述显示装置的光学死区中。
术语“光学死亡”是指即使在明亮的外部照明的区域内，例如阳光，反射光线也不会到达显示装置的显示器，特别是在挡风玻璃上，从外部也不可见的区域:只有侧连接杆是部分可见的，这没有干扰。
根据另一方面，连接杆的第一端部靠近远离枢转轴线的边缘被铰接到反射镜支架上。
实际上，离枢转轴线越远，连接杆行进的路径越长，以便向镜子施加旋转/枢转运动。因此，系统变得更精确并且可以使用具有较低分辨率的驱动电机。
连接杆的第一端部可以与由反射镜支架承载并与反射镜的枢转轴线平行的致动轴接合。
连接杆的第二端部可与由电机单元驱动的旋转盘承载的榫头接合。
此外，连接杆例如在其第一和第二端部的每一个处包括分别与致动轴和榫头接合的开口。
根据另一方面，每个开口具有大致“V”或“U”形的部分，其底部的间距小于与之合作的致动轴或榫头的直径。
因此，榫筒体被保持在“V”或“U”形部分中，并且不存在由公差引起的平移问题。
这些开口例如在平视显示装置的基座的方向上敞开(轮廓不闭合)，这有利于组装。还可以设想具有封闭轮廓的开口的替代方案。
显示装置，特别是对于每个端部，包括弹性元件，特别是弹簧元件，分别保持致动轴和榫头与“V”或“U”形部分的侧壁接合。
与“V”或“U”形部分的侧壁保持接触有助于消除控制该偏转镜的枢转的该系统中的公差的影响
根据另一方面，弹簧元件是螺旋拉伸弹簧，其一端与连接杆接合，并且其另一端与相关联的锚固点接合，该固定点以这样的方式，即设置为使得弹簧基本上垂直于连接杆的轴线并且垂直于枢转轴线定向。
基本上垂直作用不会在连接杆的平移方向上施加力，也不会产生压力返回效应或弹簧效应，使得可能将连接杆在每一端压抵其“V”或“U”形槽的底部。
连接杆可包括(特别是在每个端部中)切口钩，用作在螺旋弹簧的一端处的接合点。
开口之间的距离例如在40mm至160mm范围内，特别为90mm。
电机单元包括例如电机减速器。
附图说明
在阅读本发明的描述和附图时，其他优点和特征将变得显而易见，其中：
-图1以图解的方式示出了平视显示装置，
-图2示出了根据本发明平视显示装置的某些元件的侧视图，
-图3示出了图2所示的平视显示装置的升高的透视图，
-图4示出了图2所示的平视显示装置的背部的透视图，
-图5示出了图2的细节V的示意性横截面视图，
-图6示出了图2的细节VI的示意性横截面视图，且
-图7示出了图2所示的平视显示装置的偏转镜的前视图。
具体实施方式
在所有图中，相同元件具有相同的附图标记。
现在将参考附图描述示例性实施例。
以下实施例是示例。虽然描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个所提到的都涉及相同的实施例，或者该特征仅适用于单个实施例。不同实施例的单个特征也可以组合以便提供其他实施例。
图1示出了平视显示装置1的示意图。
该显示装置1包括图像生成装置3，即成像器。
该图像生成装置3包括，例如，液晶显示屏(LCD屏)和集成背光装置(未示出)，液晶显示屏例如包括薄膜晶体管，称为薄膜晶体管液晶显示屏。液晶显示屏5可以是有源或无源矩阵。薄膜晶体管液晶显示屏通常被称为多色TFT-LCD(代表英文的“薄膜晶体管液晶显示器”)屏幕，并且允许图像生成装置3形成图像。
因此，图像生成装置3借助于液晶显示屏5形成图像。
在液晶显示屏5的沿着光束的移动方向的下游，显示装置1包括横截面为直的或稍微弯曲的形状的至少一个半反射层合部或区域7以及插置在液晶显示屏5和半反射层合部7之间的图像路径中的第一反射装置8和第二反射装置。
第一反射装置8例如是平面镜(英文中，该反射镜通常被称为“折叠式反射镜”)，而第二反射装置是凹入式偏转镜9(英文中，该反射镜通常被称为“自由曲面反射镜”)，允许投影图像的放大。从下面更容易地看出，为偏转镜9的第二反射装置以枢转和电机驱动的方式安装，使得其可以围绕枢转轴线17(图7所示)枢转，这尤其使得生成的图像的高度能够关于用户适应，用户的眼睛12以示意性方式图示。
可以由车辆的挡风玻璃的特定处理区域形成的半反射层合部或区域7，形成从由所述图像生成装置3生成的HUD设备接收光束的半反射显示区域。
该半反射层合部或区域7具有例如至少等于20％的反射功率，其允许用户通过层合部7看到车辆行进的道路，同时允许他看到显示的叠置在周围环境上的反射图像。
在该图1中，图像的路径由以虚线绘制的三个箭头11表示，所述三个箭头11在通过半反射层合部7显示之前在反射装置8和9上被反射。
半反射层合部7通过放大和/或由于透明度使得超出半反射层合部(特别是超出车辆挡风玻璃)的图像显示在虚拟屏幕13的水平处成为可能。
现在将参考图2至图7描述根据本发明的平视显示装置1的结构的某些元件。
从图2至图4和图7可以看出，偏转镜9由围绕枢转轴线17铰接的反射镜支架15(特别参见图7)承载。
为此，反射镜支架15包括由突起21支承并与侧向承载板23配合的第一轴19以及由从支架的后部突起27支承并与后承载板29(见图4)配合的第二轴25(见图2)。因此，可以看出，通过枢转反射镜支架15，偏转镜9可以成角度地枢转，这特别地使得调整显示在虚拟屏幕13上的图像的高度成为可能。
为了产生这种枢转，平视显示装置1包括用于枢转偏转镜的电机驱动系统31(特别参见图3)，还包括例如固定在壳体或底座上的电机单元33。
该电机驱动系统包括沿垂直于枢转轴线17的方向延伸的连接杆35，其第一端部37铰接在反射镜支架15上，其与第一端部37相对的第二端部39与电机单元33的旋转输出构件41接合。
由于该连接杆35机构，可以将电机单元33放置在与输出偏转镜9相距一定距离处，使得平视显示装置1的各种元件的布置可以远离光线区域并从设备外部看不到且远离阳光入口，以便更容易适应小空间。
更具体地，电机单元33设置在所述平视显示装置1的光学死区上。
“光学死区”被理解为意指一个区域，在这个区域中，即使偶然的外部照明，例如阳光从外部进入显示装置的壳体(未示出)，反射光线也不会到达显示装置1的虚拟屏幕13显上，特别是在挡风玻璃上。该光学死区特别远离从图像生成装置3传输到反射装置8和9的光线的路径。因此，不会发生例如电机单元33的一部分在虚拟屏幕13上被用户(或者被设备外的路人)看起来可见的情况。
第一端部37靠近边缘，例如上边缘43，铰接到反射镜支架15上，远离枢转轴线17。
事实上，连接杆35的铰接部越远离枢转轴线17，连接杆35行进的路径就越长，从而将旋转/枢转运动施加到偏转镜9上。因此，可以使用具有较低分辨率的驱动电机，同时对偏转镜9的移动保持准确。
更准确地说，连接杆35的第一端部37与由反射镜支架15支承且平行于反射镜的枢转轴线17的致动轴45接合。
关于连接杆35的第二端部39，其与由电机单元33驱动的旋转盘49支承的榫头47接合。电机单元33包括例如步进电机和电机减速器，其输出轴驱动旋转盘49。步进电机可以是标准电机，其转速大于每步0.25°，特别地每步0.3°。
从图5和图6可看出，致动轴45和榫头47与连接杆35的配合由分别与致动轴45和榫头47接合的开口51的中间机构进行。
更详细地，每个开口51具有大体为“V”或“U”形状的部分，其底部55的间距小于与其合作的致动轴45或榫头47的直径。
其结果是，致动轴45或榫头47总是与开口51的侧壁57接合，该侧壁57例如以小于10°的倾斜度汇集，使得沿着连接杆35的轴线和垂直于该轴线的公差引起的游隙的任何问题都被消除。滞后问题也被消除。
从图2至图6可以看出，开口51例如在平视显示装置1的基座59的方向上敞开(见图2)，这有利于组装。
即使在车辆振动的情况下，为了确保致动轴45和榫头47与侧壁57的接触和牢固的接合，弹性元件61(特别是弹簧元件)设置在每个端部37和39处。
作为示例，弹簧元件61是螺旋拉伸弹簧，其一端与连接杆35接合，另一端与相关联的锚固点65,67接合，设置成使得弹簧元件61基本上垂直于连接杆35的轴线并垂直于枢转轴线17。
由于弹簧元件61的大致垂直取向，所以这些弹簧在连接杆的平移方向上没有施加力，使得电机单元33能够保持较小。
根据未示出的变形，可仅提供一个弹簧，弹簧的一个端部与连接杆35在其末端中心处接合并钩在基座59上。此外，弹性元件可包括板簧、压缩弹簧或弹性体元件。
对于弹簧元件61的与连接杆35接合的端部，连接杆35，如在其每个端部37，39中，包括用作螺旋弹簧61的接合点的切口钩71。
为了在一方面偏转镜9的枢转与另一方面旋转盘49的旋转之间具有良好的传动比而没有使用干涉角度并且与光线的光学区域保持充分距离，开口51之间的距离在40mm和160mm之间，特别地是90mm。
在操作中，为了调整在虚拟屏幕13上的虚拟图像的高度，将旋转盘49转动经过几个非常小的步就足够了，也就是说经过一个小的角度，其具有推动或拉动连接杆35的作用，以这种方式使得反射镜支架15以及因此也使偏转镜9本身轻微地枢转非常小的量。
作为示例，由于具有连接杆35的系统31，标准0.3°步进电机的大约四步对应于约0.15°的偏转镜9的枢转角度，这是能够正确定位投影图像所需的精度。此外，由于有效消除公差和滞后效应，所以也避免了当车辆运动时可能发生的任何振动问题。
由于汇集的开口51，因此消除了公差和滞后问题。该组件也可使得使用标准和廉价的步进电机成为可能。

Claims (12)

1.一种平视显示装置(1)，包括
由反射镜支架(15)保持的偏转镜(9)，其围绕枢转轴线(17)铰接，
用于使所述偏转镜(9)以枢转方式移动的电机驱动系统(31)，包括电机单元(33)，
其特征在于，所述电机驱动系统(31)包括沿垂直于所述枢转轴线(17)的方向延伸的连接杆(35)，并且所述连接杆(35)的第一端部(37)与所述反射镜支架(15)以铰接方式接合，以及所述连接杆(35)的与第一端部(37)相对的第二端部(39)与电机单元(33)的旋转输出构件(41)接合；
其中，所述连接杆(35)的第二端部(39)能够与榫头(47)接合，榫头(47)被由电机单元(33)驱动的旋转盘(49)所承载，
其中，所述连接杆(35)在其第一和第二端部(37,39)每一处包括分别与致动轴(45)和榫头(47)接合的开口(51)，
且其中，每个开口(51)具有大致“V”或“U”形的部分，其底部(55)的间距小于与其合作的所述致动轴(45)的或榫头(47)的直径。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电机单元(33)被放置在所述显示装置(1)的光学死区中。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述连接杆(35)的第一端部(37)铰接在靠近边缘(43)的反射镜支架(15)上，远离枢转轴线(17)。
4.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述连接杆(35)的第一端部(37)与由所述反射镜支架(15)承载并且与反射镜的枢转轴线(17)平行的致动轴(45)接合。
5.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述开口(51)在所述平视显示装置(1)的基座(59)的方向上敞开。
6.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，对于每个端部(37,39)，所述显示装置分别包括弹性元件(61)，用于分别保持所述致动轴(45)和榫头(47)与“V”或“U”形部分的侧壁(57)接合。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，弹性元件(61)是螺旋拉伸弹簧，其一端与连接杆(35)接合，其另一端与相关联的锚固点(65，67)接合，以这样的方式设置，即使得弹性元件(61)基本上垂直于连接杆(35)的轴线并且垂直于枢转轴线(17)定向。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述连接杆(35)在每个端部(37,39)中包括切口钩，用作所述螺旋拉伸弹簧的一端处的接合点。
9.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述开口(51)之间的距离在40mm至160mm的范围内。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述开口(51)之间的距离为90mm。
11.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述电机单元(33)包括电机减速器。
12.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述弹性元件(61)是弹簧元件。
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