CN117087431A - 显示设备、仪表板和交通工具 - Google Patents

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CN117087431A CN202310440292.XA CN202310440292A CN117087431A CN 117087431 A CN117087431 A CN 117087431A CN 202310440292 A CN202310440292 A CN 202310440292A CN 117087431 A CN117087431 A CN 117087431A
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Abstract

本发明涉及一种显示设备(1)和一种具有这种显示设备(1)的仪表板。本发明还涉及一种具有这种仪表板的交通工具。显示设备(1)具有显示模块(2)和壳体(5)，该显示模块具有显示面板(3)，该壳体用于接纳显示模块(2)。壳体(5)具有弹性双稳态紧固元件(50)。双稳态紧固元件以这样的方式设计，该方式使得所述紧固元件(50)在响应于该交通工具(20)的转向柱(21)的运动时将该显示设备(1)从与该转向柱(21)或方向盘(22)的碰撞区中移出。

Description

显示设备、仪表板和交通工具
技术领域
本发明涉及一种显示设备和一种具有这种显示设备的仪表板。本发明还涉及一种具有这种仪表板的交通工具。
背景技术
用于展示相关驾驶信息的显示设备逐渐取代传统的指针式仪表并频繁用于现代机动车辆中。这些显示设备典型地设置在方向盘后面的仪表板中。
然而，在发生事故的情况下，转向柱会由于位于方向盘中的安全气囊的力被推入到仪表板中。在该运动中，存在转向柱的盖件撞击显示设备的周边并毁坏显示设备的风险。为了避免玻璃在这种情况下碎裂，通常规定一种运动学系统，该运动学系统在转向柱的第一次运动时就已经被触发，并且自动地将显示设备从转向柱的碰撞区移开。
在当前的解决方案中，用于该运动的力由一个或多个强弹簧提供。该一个或多个强弹簧在产品的整个使用寿命期间处于张紧状态，直到发生事故。弹簧必须足够强以在非常短的时间跨度内抬起显示设备(包括其盖玻璃)的重量和运动学支撑件的重量，以避免碰撞。触发典型地通过运动学系统中的预定断裂点发生，使得弹簧张力由未被触发的运动学支撑件吸收。
关于这点，DE 10 2018 110 548 A1描述了一种用于机动车辆的显示器组件，该显示器组件包括：显示器，该显示器在车辆高度方向上设置在转向柱上方；引导件，显示器安装在该引导件上，以便能够以平移或旋转的方式移动，使得所述显示器能够从使用位置背离转向柱移动，在该使用位置，显示器阻碍转向柱在转向柱方向上的没入运动(Eintauchbewegung)；以及用于将显示器固定在使用位置中的机构，该机构被设想成使得显示器不会以超过预定力的力来对抗转向柱的没入运动。
所描述的解决方案需要附加运动学支撑件，该附加运动学支撑件设置在显示设备的壳体与仪表板的紧固件之间。此外，需要一个或多个弹簧和紧固元件。
发明内容
本发明的目的是提供用于在发生事故的情况下保护交通工具的显示设备的简化解决方案。
该目的通过具有权利要求1的特征的显示设备、通过根据权利要求9的仪表板以及通过根据权利要求10的交通工具来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
根据本发明的第一方面，显示设备具有：
-显示模块，该显示模块具有显示面板；以及
-壳体，该壳体用于接纳显示模块；
其中，该壳体具有弹性双稳态紧固元件，这些弹性双稳态紧固元件以这样的方式设计，该方式使得所述紧固元件在响应于该交通工具的转向柱的运动时将该显示设备从与该转向柱或方向盘的碰撞区中移出。
在根据本发明的解决方案中省去了复杂的运动学系统或附加弹簧的使用。替代地，使用双稳态紧固元件，其利用几何弹性来代替材料弹性以引起运动。显示设备的运动的引导在此可以仅通过双稳态元件的几何设计实施例来进行。由于可以省去引导，因此摩擦就无关紧要了。此外，需要更少的零件，从而简化了组装过程并降低了成本。使用双稳态紧固元件的进一步优点在于，可以非常好地控制在稳定状态之间跳跃所需的力，这不是具有预定断裂点的情况。
根据本发明的一个方面，弹性双稳态紧固元件被设计成引起显示设备的向上移位或显示设备围绕水平轴线的旋转。显示设备离开碰撞区的运动可以通过显示设备的向上移位(因此在z方向上移位)以及通过显示设备围绕水平轴线的旋转(其中显示设备的下边缘同样在z方向上移位)来实现。这里的水平轴线优选地在显示设备的上边缘区域中。
根据本发明的一个方面，触发运动所需的力为至少500N。这种量级的触发力使得任何无意触发运动的可能性都不大。此外，避免了在交通工具允许中不期望的振动，从而不会导致发出干扰噪声。
根据本发明的一个方面，弹性紧固元件是壳体的整体组成部分。这具有的优点是不需要附加的零件，并因此也不需要附加的工具或生产步骤。这导致对于显示设备和到相邻部件的潜在间隙的更稳固/鲁棒的容差链。同时，没有组合不同的材料，这降低了温度变化的潜在破坏性效应，例如由此产生的变形或不均(Mura)效应。还降低了与腐蚀相关的风险。弹性紧固元件可以在生产过程中产生，例如通过使用合适的模具或通过随后的冲压来产生。
根据本发明的一个方面，壳体和弹性紧固元件由镁基材料制成。镁是汽车行业中常用的材料，其特别用于显示设备的壳体。然而，当然也可以使用其他材料。
根据本发明的一个方面，双稳态元件实现弯曲屈曲机构、扭转屈曲机构、或弯曲扭转屈曲机构。在这些机构中，当施加足够的力时，双稳态元件的臂从稳定的第一状态快动或跳跃到稳定的第二状态。这种快速的跳跃动作导致壳体相对于紧固点的高加速度。在弯曲屈曲机构中仅引起平移运动，而在扭转屈曲机构中则引起旋转运动。弯曲扭转屈曲机构组合了平移运动和旋转运动。在所有情况下，转向柱的初始没入动作仅是运动的触发因素，而机构随后加速该运动。
根据本发明的一个方面，双稳态元件的臂长度被选择成使得所得到的弹性变形路径能够从第一状态跳跃到第二状态。镁是仅具有较小弹性的相当脆性的材料。如果壳体和双稳态元件由镁基材料制成，则需要大的杠杆臂以实现跳跃动作所需的弹性变形路径。
根据本发明的一个方面，双稳态元件在从第一状态跳跃到第二状态时受到超过屈服点的应力。这确保了双稳态元件在跳跃动作之后不再对该运动起作用，并因此不能被再次使用。即使可以人工地允许双稳态元件快动回位，双稳态元件的应变硬化也将是成问题的。然而，就已经发生的事故而言，这是完全不重要的状态。更确切地，确实相关安全的是，机制的触发是明确可识别的，并且该机制不能再使用。强制性的是，机构一旦被触发则必须被替换，因为在第二次触发的情况下将不再可靠地保证正确的功能。
根据本发明的显示设备优选地用于交通工具的仪表板中。显示设备在这里可以藉由弹性紧固元件紧固到仪表板的指定紧固点。这种仪表板为显示设备提供了改进的防碎裂保护，并因此为交通工具的乘员提供了改进的保护。
根据本发明的仪表板优选地用于交通工具中。交通工具可以是例如机动车辆，但替代性地也可以是飞行器、轨道车辆或水路交通工具。
从以下描述和所附权利要求并结合附图，本发明的进一步特征将是明显的。
附图说明
图1示意性地示出了具有已知保护机构的用于交通工具的显示设备；
图2示意性地示出了根据本发明的显示设备；
图3示意性地示出了弹性双稳态机构的第一实施例的功能模式；
图4示意性地示出了弹性双稳态机构的第二实施例的功能模式；
图5示意性地示出了弹性双稳态机构的第三实施例的功能模式；以及
图6示意性地示出了利用根据本发明的显示设备的交通工具。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的原理，下面将藉由附图更详细地解释本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记用于相同的元件或功能上相同的元件，并且不必针对每个附图再次描述。应当理解，本发明不限于所展示的实施例，并且在不脱离所附权利要求中限定的本发明的保护范围的情况下，也可以组合或修改所描述的特征。
图1示意性地示出了具有已知保护机构30的用于交通工具的显示设备1。展示了侧视图。显示设备1具有显示模块2，该显示模块具有设置在壳体5中的显示面板3和盖玻璃4。壳体通过多个元件紧固到安装件38。上紧固元件32插入到安装件38中以便在该安装件中可移动。藉由两个螺纹连接件33，具有预定断裂点的螺纹凸起部34在壳体5与安装件38之间建立固定连接。设置在安装件38与壳体5的卡位件39之间的张紧的压缩弹簧31确保预张紧，该预张紧可以用于显示设备1的运动。在发生事故的情况下，转向柱21基本上在交通工具的纵向方向上移位。壳体在该过程中被相连地移动，直到预定断裂点破裂。一旦发生这种情况，显示设备1通过压缩弹簧31在z方向上移动，使得显示设备1的盖玻璃4不与转向柱21的盖件37相撞。安装件38上的止挡钩35与壳体4上的止挡元件36相结合确保了显示设备1即使在移位之后也仍被保持。
图2示意性地示出了根据本发明的显示设备1。展示了侧视图。显示设备1具有显示模块2，该显示模块具有设置在壳体5中的显示面板3和盖玻璃4。然而，在这种情况下，壳体通过多个弹性双稳态紧固元件50紧固到安装件38。一方面，弹性双稳态紧固元件50确保显示设备1处于显示设备的正常使用位置的稳定紧固；然而，另一方面，所述弹性双稳态紧固元件50还在发生事故的情况下引起显示设备1在z方向上的运动。在所展示的示例中，弹性双稳态紧固元件50在各自情况下具有四个臂51，这四个臂将可移动中央元件52保持在稳定的第一位置。中央元件52螺纹连接到安装件38。在发生事故的情况下，转向柱21基本上在交通工具的纵向方向上移位。在该过程中，壳体5例如藉由杠杆或适当的卡位面在z方向上移位。在z方向上的初始移位之后，臂51跳跃或快动到稳定的第二位置，因此壳体5进一步向上移动。以这种方式确保显示设备1的盖玻璃4不与转向柱21的盖件37相撞。
图3示意性地示出了弹性双稳态机构40的第一实施例的功能模式。在这种情况下设置了四个弹性臂51，这四个弹性臂相对于框架53固定中央元件52。图3的a)示出了已经制造弹性双稳态机构之后的情况。臂51是松弛的，并且中央元件52相对于框架53处于稳定的第一位置。由于臂51处于所述臂51在生产期间被冲压或铸造的精确位置，因此实现了臂51中没有张力。如果力F现在施加在中央元件52上，如图3的b)所展示的，则中央元件52移动到不稳定的中间位置。臂51在该过程中被张紧。如果力F超过所需的触发力，则臂51跳跃或快动到稳定的第二位置。这在图3的c)中展示。此后，臂51在该稳定的第二位置再次松弛。作为图3所示的臂51的跳跃动作的结果，实现了弯曲屈曲机构。弹性双稳态机构现在可以用于实现显示设备的平移运动。为此目的，中央元件52可以例如被紧固到显示设备的后侧。在这种情况下，每个臂51形成一个弹性双稳态紧固元件50。同样可以在显示设备的两个相反侧上分别设置至少一个弹性双稳态机构40，例如，这是因为中央元件52螺纹连接到显示设备的壳体。在这种情况下，整个弹性双稳态机构40在各自情况下形成一个弹性双稳态紧固元件50。
图4示意性地示出了弹性双稳态机构40的第二实施例的功能模式。在这种情况下也设置了四个弹性臂51，这四个弹性臂相对于框架53固定中央元件52。附加地，弹性双稳态机构40还针对每个臂51具有一个柔性肩部54。图4的a)示出了已经制造弹性双稳态机构之后的情况。臂51和柔性肩部54是松弛的，并且中央元件52相对于框架53处于稳定的第一位置。如果力F现在施加在中央元件52上，如图4的b)所展示的，则中央元件52移动到不稳定的中间位置。臂51和柔性肩部54在该过程中被张紧。如果力F超过所需的触发力，则臂51跳跃或快动到稳定的第二位置。这在图4的c)中展示。此后，臂51和柔性肩部54在该稳定的第二位置再次松弛。
图5示意性地示出了弹性双稳态机构40的第三实施例的功能模式。再次设置了四个弹性臂51，这四个弹性臂相对于框架53固定中央元件52。图5的a)示出了已经制造弹性双稳态机构之后的情况。臂51是松弛的，并且中央元件52相对于框架53处于稳定的第一位置。然而，臂51固有地扭曲。如果力现在施加在中央元件52上，则中央元件52移动到不稳定的中间位置。臂51在该过程中被张紧。如果力超过所需的触发力，则臂51跳跃或快动到稳定的第二位置。这可以在图5的b)中看到，该图示出了沿着轴线A-A穿过弹性双稳态机构40的截面。此后，臂51在该稳定的第二位置再次松弛。为了进行比较，第一位置用虚线展示。作为图5所示的臂51的跳跃动作的结果，实现了扭转屈曲机构。弹性双稳态机构现在可以用于实现显示设备的旋转运动。为此目的，中央元件52可以例如被紧固到显示设备的后侧。在这种情况下，每个臂51形成一个弹性双稳态紧固元件50。
图6示意性地示出了利用根据本发明的显示设备1的交通工具20。在该示例中，交通工具20是机动车辆。机动车辆具有根据本发明的显示设备1，该显示设备设置在方向盘22后面的仪表板10中。关于车辆周围环境的数据可以由传感器系统23获取。传感器系统23可以特别地包括周围环境识别传感器，例如超声波传感器、激光扫描器、雷达传感器、激光雷达传感器或相机。由传感器系统23获取的信息可以用于生成用于显示设备1的要进行显示的内容。在该示例中，机动车辆的另一些组成部分是导航系统24以及数据传输单元25，通过该导航系统可以提供位置信息。可以例如藉由数据传输单元25来建立与后端的连接，以便例如接收用于机动车辆的部件的更新软件。存在存储器26以用于存储数据。数据经由网络27在机动车辆的各个部件之间进行交换。
附图标记列表
1 显示设备
2 显示模块
3 显示面板
4 盖玻璃
5 壳体
50 弹性双稳态紧固元件
51 臂
52 中央元件
53 框架
54 柔性肩部
10 仪表板
20 交通工具
21 转向柱
22 方向盘
23 传感器系统
24 导航系统
25 数据传输单元
26 存储器
27 网络
30 保护机构
31 弹簧
32 紧固元件
33 螺纹连接件
34 螺纹凸起部
35 止挡钩
36 止挡元件
37 盖件
38 安装件
39 卡位件
40 弹性双稳态机构

Claims (10)

1.一种用于交通工具(20)的显示设备(1)，该显示设备具有：
-显示模块(2)，该显示模块具有显示面板(3)；以及
-壳体(5)，该壳体用于接纳该显示模块(2)；
其中，该壳体(5)具有弹性双稳态紧固元件(50)，这些弹性双稳态紧固元件以这样的方式设计，该方式使得所述紧固元件(50)在响应于该交通工具(20)的转向柱(21)的运动时将该显示设备(1)从与该转向柱(21)或方向盘(22)的碰撞区中移出。
2.如权利要求1所述的显示设备(1)，其中，这些弹性双稳态紧固元件(50)被设计成引起该显示设备(1)的向上移位或该显示设备(1)围绕水平轴线的旋转。
3.如权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中，触发该运动所需的力为至少500N。
4.如前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，这些弹性双稳态紧固元件(50)是该壳体(5)的整体组成部分。
5.如前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，该壳体(5)和这些弹性双稳态紧固元件(50)由镁基材料制成。
6.如前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，这些弹性双稳态紧固元件(50)实现弯曲屈曲机构、扭转屈曲机构、或弯曲扭转屈曲机构。
7.如前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，这些弹性双稳态紧固元件(50)的臂长度被选择成使得所得到的弹性变形路径能够允许从第一状态跳跃到第二状态。
8.如权利要求7所述的显示设备(1)，其中，这些弹性双稳态紧固元件(50)在从该第一状态跳跃到该第二状态时受到超过屈服点的应力。
9.一种用于交通工具(20)的仪表板(10)，该仪表板具有如权利要求1至8之一所述的显示设备(1)，其中，该显示设备(1)藉由这些弹性双稳态紧固元件(50)紧固到该仪表板(10)的指定紧固点。
10.一种交通工具(20)，该交通工具具有如权利要求9所述的仪表板(10)。
CN202310440292.XA 2022-05-20 2023-04-23 显示设备、仪表板和交通工具 Pending CN117087431A (zh)

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