CN117170105B - 一种hud产品曲面镜旋转控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械传动控制技术领域，且公开了一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，包括底板，还包括活动套接在所述底板上的曲面镜装置，所述曲面镜装置能在底板上做偏转运动和垂直于底板的直线运动；固定安装在所述底板周向三个侧面的控制装置；固定安装在所述控制装置内侧面的保护装置，所述保护装置将曲面镜装置包夹于内。本发明通过四组步进电机、丝杆和关节轴承的配合，使得曲面镜片能够向任意一侧倾斜，能够适应大多数不同身高、体型或视力条件的驾驶员，同时在面对上下坡或者颠簸路面时，由于倾斜角度能够实时调整，极大的改善了驾驶员的观感，降低了使用门槛，间接提升了安全性。

Description

一种HUD产品曲面镜旋转控制机构

技术领域

本发明属于机械传动控制技术领域，具体为一种HUD产品曲面镜旋转控制机构。

背景技术

HUD产品最早出现在战斗机的控制仓内，后逐渐出现在民用汽车上，目前市面上的HUD产品鱼龙混杂，真正能满足人们需求的HUD产品主要还是AR-HUD产品，该产品拥有更大的成像面积和更远的成像距离，以及能够将显示效果与现实路况结合在一起，使得导航功能更加清晰明了。

现有的AR-HUD产品多数是车辆在设计生产时就已经固定在中控台内部，且组件之一的曲面镜也固定安装在镜组内，而大多数AR-HUD产品的曲面镜不能转动或者能够小幅度转动，使得最终的成像位置相对固定，对不同身高、不同体型或者不同视力条件的用户并不友好，在行驶到颠簸路面的时候，由于曲面镜不能转动或者转动幅度小，使得整个成像也会跟着车辆抖动，造成驾驶员晕眩甚至影响对前方路况的认知，引起危险；此外面对不同的光照条件，也需要整个HUD产品能适应不同车外亮度并提供合适的成像亮度；再者，面对事故的时候，中控台如果一旦受到挤压，其上破裂的玻璃会因为冲撞四处飞溅，容易对驾驶员造成二次伤害，因此有必要对玻璃制品进行保护。

因此迫切需要一种角度调节范围更广的、能够实时调节角度的、能够进行亮度补偿的、镜面能够被保护的旋转控制机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，包括底板，还包括，

活动套接在所述底板上的曲面镜装置，所述曲面镜装置能在底板上做偏转运动和垂直于底板的直线运动；

固定安装在所述底板周向三个侧面的控制装置；

固定安装在所述控制装置内侧面的保护装置，所述保护装置将曲面镜装置包夹于内；

设置在所述底板上的关节轴承的内圈套接在丝杆上，所述曲面镜装置上设有轴承套，所述轴承套固定套接在所述关节轴承外，所述关节轴承内圈与所述丝杆上设有相配合的螺纹，在丝杆旋转时，曲面镜装置会在关节轴承与丝杆的配合下上升、下降以及做偏转运动。

优选地，所述底板包含硬质合金板，所述硬质合金板上开设有五个螺纹孔，所述硬质合金板四个角上分别固定放置有步进电机，所述步进电机上固定连接有丝杆，所述丝杆上活动套接有关节轴承。

优选地，所述曲面镜装置包含镜架，所述镜架四个角分别设置有轴承套，镜架包含设置于一端的两个鱼眼接头座，还包含设置于一侧的陀螺仪，镜架另一侧设置有五个支撑柱，所述支撑柱顶撑矩形补光板，所述矩形补光板一侧紧密配合有曲面镜片。

优选地，所述保护装置包含设置在所述控制装置内侧面上的气囊底板，所述气囊底板上固定连接有气囊，所述气囊一侧紧密配合有气囊盖板，所述气囊盖板两端设有套筒，所述套筒套设在设置于控制装置上的万向节外侧，所述万向节上固定连接有滑套，所述滑套内套设有滑杆，所述滑杆一端固定安装有衬套，所述衬套套设在鱼眼接头内部，所述套筒能沿滑套至滑杆滑动，并被鱼眼接头阻挡停下，所述鱼眼接头一侧设置有鱼眼接头螺杆。

优选地，所述控制装置包含安装在所述底板周向三个侧面的侧板，所述侧板中间一侧外表面固定安装有控制器，所述控制器一侧固定连接有支架，所述支架一端固定安装有前摄和后摄，所述前摄朝向挡风玻璃，所述后摄朝向驾驶员位置，所述控制器上连接有压力传感器和光强传感器，所述压力传感器设置于方向盘下的安全气囊内，所述光强传感器设置于挡风玻璃下，朝向挡风玻璃。

优选地，所述支撑柱顶撑两侧补光板，所述两侧补光板一侧紧密配合有曲面镜片，所述两侧补光板由周向四块发光板构成。

优选地，所述支撑柱顶撑工字补光板，所述工字补光板一侧紧密配合有曲面镜片，工字补光板由两侧的平行发光板和中间的发光板构成。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过四组步进电机、丝杆和关节轴承的配合，使得曲面镜装置能够向任意一侧倾斜，能够适应大多数不同身高、体型或视力条件的驾驶员，同时在面对上下坡或者颠簸路面时，由于倾斜角度能够实时调整，极大的改善了驾驶员的观感，降低了使用门槛，间接提升了安全性。

2、本发明通过位于曲面镜装置两侧的气囊，在收到压力传感器的信号时迅速爆炸充气，使得气囊迅速扩张伸出，并在滑动套接在万向节上的套筒引导下，迅速将曲面镜装置包覆于内，防止曲面镜发生破碎或者破碎后碎片飞溅，保护驾驶员，此外，由于滑杆末端的衬套套设在鱼眼接头内部，滑杆相对滑套能伸缩，使得保护装置始终将曲面镜装置包覆于内，以应对突发事故。

3、本发明通过设置于曲面镜装置内部的矩形补光板，在光强传感器检测到穿过挡风玻璃的光照强度高于前摄采集的激光源发出的激光在成像后的最大强度时，则会开始补光，并随着光强传感器的数据实时变化，确保成像亮度始终维持在合适的范围内。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明底板结构示意图；

图3为本发明曲面镜装置结构示意图；

图4为本发明曲面镜装置侧视图；

图5为本发明曲面镜装置后视图；

图6为本发明保护装置结构图；

图7为本发明背板结构图；

图8为本发明光线途径示意图；

图9为本发明三个实施例示意图；

图10为本发明保护装置侧视图；

图11为本发明保护装置剖视图；

图12为本发明步进电机、丝杆、关节轴承和轴承套的局部分离示意图。

图中：100、底板；101、螺纹孔；102、步进电机；103、丝杆；104、硬质合金板；105、关节轴承；200、曲面镜装置；201、支撑柱；202、镜架；203、轴承套；204、陀螺仪；205、曲面镜片；206、矩形补光板；207、两侧补光板；208、工字补光板；209、鱼眼接头座；300、保护装置；301、套筒；302、气囊盖板；303、万向节；304、滑套；305、滑杆；306、鱼眼接头；307、衬套；308、鱼眼接头螺杆；309、气囊；310、气囊底板；400、控制装置；401、侧板；402、控制器；403、支架；404、前摄；405、压力传感器；406、光强传感器；407、后摄；A、虚像；B、实像；C、挡风玻璃内表面；E、激光源；D、平面镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图12所示，本发明实施例提供了一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，包括底板100，还包括，

活动套接在底板100上的曲面镜装置200，曲面镜装置200能在底板100上做偏转运动和垂直于底板100的直线运动；

固定安装在底板100周向三个侧面的控制装置400；

固定安装在控制装置400内侧面的保护装置300，保护装置300将曲面镜装置200包夹于内；

设置在底板100上的关节轴承105的内圈套接在丝杆103上，曲面镜装置200上设有轴承套203，轴承套203固定套接在关节轴承105外，关节轴承105内圈与丝杆103上设有相配合的螺纹，在丝杆103旋转时，曲面镜装置200会在关节轴承105与丝杆103的配合下上升、下降以及做偏转运动。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：相对传统的曲面镜不能偏转或者只能单一角度的偏转，本发明在镜架202周向四角分别设置有轴承套203，轴承套203固定套接在关节轴承105外，且关节轴承105内圈带有与丝杆103相配合的螺纹，丝杆103在步进电机102驱动旋转时，使得关节轴承105沿丝杆103轴向移动，每个步进电机102能够独立转动，使得曲面镜装置200能够向任意一侧偏转或者整体上升下降。

激光源E发射出的激光图像经平面镜D反射后到达曲面镜片205上，在曲面镜片205反射放大后来到挡风玻璃内表面C上产生实像B，由于曲面镜装置200的偏转，实像B在挡风玻璃内表面C上能够实现移动、放大和缩小，实像B经挡风玻璃内表面C反射后到达人眼形成虚像A。

如图2所示，在一个实施例中底板100包含硬质合金板104，硬质合金板104上开设有五个螺纹孔101，硬质合金板104四个角上分别固定放置有步进电机102，步进电机102上固定连接有丝杆103，丝杆103上活动套接有关节轴承105。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：硬质合金板104通过螺纹孔101与车身框架进行固定，硬质合金板104具备良好的刚性，不易发生弯折，使得设置于周向四角的四个步进电机102能够保持在同一水平面，步进电机102在控制器402控制下，能够进行精确地独立地转动，同时由于在日常使用中转动幅度小即能满足成像位置调整，使得产生的转动噪声细微，不会影响驾驶员的驾驶体验。

如图3至图5所示，在一个实施例中曲面镜装置200包含镜架202，镜架202四个角分别设置有轴承套203，镜架202包含设置于一端的两个鱼眼接头座209，还包含设置于一侧的陀螺仪204，镜架202另一侧设置有五个支撑柱201，支撑柱201顶撑矩形补光板206，矩形补光板206一侧紧密配合有曲面镜片205。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：由于关节轴承105内外圈之间能够进行一定幅度的相对转动，在丝杆103驱动下曲面镜片205能够调整并放大来自激光源E的激光图像，使得图像不仅成像在驾驶员的正前方，且控制器402接受来自陀螺仪204和后摄407的数据，并计算丝杆103旋转角度，实时控制曲面镜片205的角度，以应对颠簸路面或者上下行路面。

在驾驶员的控制下，还能根据驾驶员自己的体型和习惯进行调整，使得成像能够满足不同体型、不同身高或者不同视力条件的驾驶员，在调整好后，陀螺仪204会采集当前的数据并存储在控制器402内，以便后续进行数据比对计算。

如图9所示，在一个实施例中支撑柱201顶撑两侧补光板207，两侧补光板207一侧紧密配合有曲面镜片205。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：曲面镜片205一侧紧密配合的矩形补光板206能够取出更换，作为本发明的实施例之一，矩形补光板206用于对整体图像背光进行大面积补光，以满足在强光条件下的行驶居多且偏向习惯于图像内容多且复杂的驾驶员选取。

作为本发明的实施例之一，两侧补光板207用于对图像周向四角区域进行补光，以满足习惯于图像中间不显示导航路径，边缘显示所需要信息的驾驶员选取。

如图9所示，在一个实施例中支撑柱201顶撑工字补光板208，工字补光板208一侧紧密配合有曲面镜片205，工字补光板208由两侧的平行发光板和中间的发光板构成。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：作为本发明的实施例之一，工字补光板208用于对两侧及中间横向区域图像进行补光，以满足习惯于两侧显示信息和中间显示导航路径的驾驶员选取。

如图6、图10和图11所示，在一个实施例中保护装置300包含设置在控制装置400内侧面上的气囊底板310，气囊底板310上固定连接有气囊309，气囊309一侧紧密配合有气囊盖板302，气囊盖板302两端设有套筒301，套筒301套设在设置于控制装置400上的万向节303外侧，万向节303上固定连接有滑套304，滑套304内套设有滑杆305，滑杆305一端固定安装有衬套307，衬套307套设在鱼眼接头306内部，套筒301能沿滑套304至滑杆305滑动，并被鱼眼接头306阻挡停下，鱼眼接头306一侧设置有鱼眼接头螺杆308。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：气囊309为一次性结构，在正常行驶时控制器402未收到来自压力传感器405的数据，因此不会引爆气囊309使其充气，鱼眼接头螺杆308连接鱼眼接头座209和鱼眼接头306，此时鱼眼接头306会和万向节303、滑套304、滑杆305和衬套307组成的连杆一起随镜架202的运动而运动，滑杆305套设在滑套304内，能在滑套304内伸缩,气囊309在气囊底板310和气囊盖板302的包夹下被固定在万向节303一侧。

当控制器402接收到来自压力传感器405的数据，则判定为发生事故，控制器402控制气囊309爆炸并迅速充气，气囊309以垂直于控制装置400内表面的方向迅速增大体积，顶撑气囊盖板302，在气囊盖板302两端的套筒301与滑套304的作用下迅速向鱼眼接头306方向运动，将曲面镜装置200包覆于内，避免曲面镜片205破碎或者已经破碎产生的碎片飞溅，对驾乘人员造成二次伤害。

如图7所示，在一个实施例中控制装置400包含安装在底板100周向三个侧面的侧板401，侧板401中间一侧外表面固定安装有控制器402，控制器402一侧固定连接有支架403，支架403一端固定安装有前摄404和后摄407，前摄404朝向挡风玻璃，后摄407朝向驾驶员位置，控制器402上连接有压力传感器405和光强传感器406，压力传感器405设置于方向盘下的安全气囊内，光强传感器406设置于挡风玻璃下，朝向挡风玻璃。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：压力传感器405设置于方向盘下的安全气囊内，实时监测安全气囊的气压数据，并传至控制器402进行比对，光强传感器406朝向挡风玻璃，监测穿过挡风玻璃的光强数据，并和前摄404监测的从挡风玻璃内表面C反射回来的图像光强数据进行比对，来判定是否驱动矩形补光板206进行补光。

后摄407为广角镜头，监测驾驶员的头部朝向来测定其目光朝向，并将数据反馈给控制器402，由控制器402结合陀螺仪204综合计算丝杆103旋转数据。

工作原理：

首先根据驾驶员的要求预先装好矩形补光板206、两侧补光板207或工字补光板208的其中一项，调整曲面镜片205的角度使其为平整路面行驶下的驾驶员满意的成像位置，记录当前陀螺仪204和压力传感器405数据，存于控制器402中。

正常上路行驶时，通过四组步进电机102、丝杆103和关节轴承105的配合，使得曲面镜装置200能够向任意一侧倾斜，能够适应大多数不同身高、体型或视力条件的驾驶员，同时在面对上下坡或者颠簸路面时，由于倾斜角度能够实时调整，极大的改善了驾驶员的观感，降低了使用门槛，间接提升了安全性，本发明方案为全自动操作，驾驶员只需专心驾驶即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，能够理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下能够对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其同物限定。

Claims (4)

1.一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，包括底板(100)，其特征在于：还包括，

活动套接在所述底板(100)上的曲面镜装置(200)，所述曲面镜装置(200)能在底板(100)上做偏转运动和垂直于底板(100)的直线运动；

固定安装在所述底板(100)周向三个侧面的控制装置(400)；

固定安装在所述控制装置(400)内侧面的保护装置(300)，所述保护装置(300)将曲面镜装置(200)包夹于内；

设置在所述底板(100)上的关节轴承(105)的内圈套接在丝杆(103)上，所述曲面镜装置(200)上设有轴承套(203)，所述轴承套(203)固定套接在所述关节轴承(105)外，所述关节轴承(105)内圈与所述丝杆(103)上设有相配合的螺纹，在丝杆(103)旋转时，曲面镜装置(200)会在关节轴承(105)与丝杆(103)的配合下上升、下降以及做偏转运动；

所述底板(100)包含硬质合金板(104)，所述硬质合金板(104)上开设有五个螺纹孔(101)，所述硬质合金板(104)四个角上分别固定放置有步进电机(102)，所述步进电机(102)上固定连接有丝杆(103)，所述丝杆(103)上活动套接有关节轴承(105)；

所述曲面镜装置(200)包含镜架(202)，所述镜架(202)四个角分别设置有轴承套(203)，镜架(202)包含设置于一端的两个鱼眼接头座(209)，还包含设置于一侧的陀螺仪(204)，镜架(202)另一侧设置有五个支撑柱(201)，所述支撑柱(201)顶撑矩形补光板(206)，所述矩形补光板(206)一侧紧密配合有曲面镜片(205)；

所述保护装置(300)包含设置在所述控制装置(400)内侧面上的气囊底板(310)，所述气囊底板(310)上固定连接有气囊(309)，所述气囊(309)一侧紧密配合有气囊盖板(302)，所述气囊盖板(302)两端设有套筒(301)，所述套筒(301)套设在设置于控制装置(400)上的万向节(303)外侧，所述万向节(303)上固定连接有滑套(304)，所述滑套(304)内套设有滑杆(305)，所述滑杆(305)一端固定安装有衬套(307)，所述衬套(307)套设在鱼眼接头(306)内部，所述套筒(301)能沿滑套(304)至滑杆(305)滑动，并被鱼眼接头(306)阻挡停下，所述鱼眼接头(306)一侧设置有鱼眼接头螺杆(308)。

2.根据权利要求1所述的一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，其特征在于：所述控制装置(400)包含安装在所述底板(100)周向三个侧面的侧板(401)，所述侧板(401)中间一侧外表面固定安装有控制器(402)，所述控制器(402)一侧固定连接有支架(403)，所述支架(403)一端固定安装有前摄(404)和后摄(407)，所述前摄(404)朝向挡风玻璃，所述后摄(407)朝向驾驶员位置，所述控制器(402)上连接有压力传感器(405)和光强传感器(406)，所述压力传感器(405)设置于方向盘下的安全气囊内，所述光强传感器(406)设置于挡风玻璃下，朝向挡风玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，其特征在于：所述支撑柱(201)顶撑两侧补光板(207)，所述两侧补光板(207)一侧紧密配合有曲面镜片(205)，所述两侧补光板(207)由周向四块发光板构成。

4.根据权利要求1所述的一种HUD产品曲面镜旋转控制机构，其特征在于：所述支撑柱(201)顶撑工字补光板(208)，所述工字补光板(208)一侧紧密配合有曲面镜片(205)，工字补光板(208)由两侧的平行发光板和中间的发光板构成。