CN218158586U - 一种带限位检测功能的hud转镜角度调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，包括转动驱动机构、第一限位件、第二限位件、信号输出模块和MCU控制模块；所述信号输出模块用于在HUD转镜在转动过程中，碰到第一限位件或第二限位件时，向外界发出第一信号；所述MCU控制模块与所述转动驱动机构连接，所述MCU控制模块用于监测及接收所述第一信号，并在接收所述第一信号后，控制转动驱动机构停止驱动HUD转镜转动。本实用新型通过第一限位件、第二限位件和信号输出模块的相互配合，可实现对HUD转镜的正转、反转的转动行程进行检测及限制，该装置优化了结构设计、简化了生产组装工序，且降低了生产成本，实用性强。

Description

一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置

技术领域

本实用新型涉及HUD技术领域，尤其涉及一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置。

背景技术

平视显示器，又称抬头显示器(Head Up Display)，简称HUD。目前，其普遍运用在航空器的飞行辅助仪器上，如今已经逐渐在汽车上普及。HUD旨为提高汽车的安全性，让驾驶者注意力都集中在路面上，以减少事故的发生。

目前，安装于汽车上的HUD主要包含影像投影单元(PGU)、第一反射镜、第二反射镜、传动装置等。PGU出射的图像光依次经过第一反射镜和第二反射镜的反射后，经过防尘罩入射至汽车的前挡风玻璃，经过前挡风玻璃的反射形成虚像，以供车内人员观察。其中，第一反射镜通常为位置固定的反射镜，第二反射镜为可转动的反射镜(转镜)，可根据实际投影需求，转动第二反射镜调节虚像的成像位置，进而实现不同投影距离或不同投影高度的虚像，以满足不同的用户需求。

而目前，为了检测转镜的最大开启和关闭角度，通常会在转镜开启、闭合的极限位置处各设置一个限位开关，以限制转镜的转动的极限行程，但这种结构设计及布置方式，会提高生产成本(增加了两个限位开关板)，且安装布线复杂繁琐(需要专门对其进行接线)，同时限位开关也会有潜在失效的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，该装置通过第一限位件、第二限位件和信号输出模块的相互配合，可实现对HUD转镜的正转、反转的转动行程进行检测及限制，相比常规的采用两个限位开关进行检测的方式，该装置优化了结构设计、简化了生产组装工序，且降低了生产成本，避免了因限位开关失效而导致检测异常的风险问题，实用性强。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，包括转动驱动机构，所述转动驱动机构与HUD转镜连接，所述转动驱动机构用于驱动所述HUD转镜正转或反转；第一限位件，所述第一限位件布置于所述HUD转镜正转的轨迹上，所述第一限位件用于在所述HUD转镜正转碰到其上时，以阻碍HUD转镜继续正转；第二限位件，所述第二限位件布置于所述HUD转镜反转的轨迹上，所述第二限位件用于在所述HUD转镜反转碰到其上时，以阻碍HUD转镜继续反转；信号输出模块，所述信号输出模块用于在HUD转镜在转动过程中，碰到第一限位件或第二限位件时，向外界发出第一信号；MCU控制模块，所述MCU控制模块与所述转动驱动机构连接，所述MCU控制模块用于监测及接收所述第一信号，并在接收所述第一信号后，控制转动驱动机构停止驱动HUD转镜转动。

进一步地，所述转动驱动机构包括步进电机；所述信号输出模块为安装于所述步进电机上的电机驱动芯片；所述第一信号为步进电机的堵转状态信号。

进一步地，所述转动驱动机构还包括转动传动组件、转动连接件；所述转动连接件安装于所述HUD转镜上，所述转动传动组件与所述转动连接件连接，所述步进电机用于经所述转动传动组件驱动所述转动连接件转动。

进一步地，所述转动连接件包括固定部和转动部；所述固定部固定安装于所述HUD转镜上；所述转动部呈扇形构造，且所述转动部的其中一侧壁与所述固定部连接，所述转动部的扇形向外凸起的弧形面上还开设有齿槽。

进一步地，所述转动传动组件包括蜗杆；所述蜗杆经所述齿槽与所述转动部啮合连接，所述步进电机用于经蜗杆、转动部驱动所述HUD转镜转动。

进一步地，所述转动传动组件还包括蜗杆槽壳、旋转轴、安装支架；所述蜗杆槽壳布置于所述安装支架内，且所述蜗杆槽壳上还开设有用于放置所述蜗杆的容置槽；所述旋转轴安装于所述蜗杆内，所述步进电机布置于所述蜗杆槽壳的一端，且所述步进电机的输出轴穿过所述蜗杆槽壳与所述旋转轴连接。

进一步地，所述转动传动组件还包括弹片；所述弹片包括连接部和具有弹性的弹性部；所述连接部与所述蜗杆槽壳的一端外壁连接，所述弹性部布置于所述蜗杆槽壳的底部，且所述弹性部的一端朝向所述蜗杆槽壳的另一端方向延伸布置；所述安装支架的一端还设有支撑部，所述弹性部向所述蜗杆槽壳另一端延伸的一端布置于所述支撑部上；所述蜗杆槽壳的底部一端与所述支撑部对应处还设有支撑柱，所述支撑柱布置于所述支撑部上。

进一步地，所述安装支架的一侧还设有支架弹性臂，且所述支架弹性臂具有弹性；所述安装支架的另一侧与所述支架弹性臂上还各开设一安装固定孔，所述蜗杆槽壳的两侧与安装固定孔对应处还各设有一固定柱；每一所述固定柱对应插设于一所述安装固定孔内。

进一步地，所述安装支架内远离支撑部的一端还设有定位限位块；所述定位限位块用于将所述步进电机限位于所述安装支架内。

进一步地，所述电机驱动芯片的型号为TMC26X。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

该装置通过第一限位件、第二限位件和信号输出模块的相互配合，可实现对HUD转镜的正转、反转的转动行程进行检测及限制，相比常规的采用两个限位开关进行检测的方式，该装置优化了结构设计、简化了生产组装工序，且降低了生产成本，避免了因限位开关失效而导致检测异常的风险问题，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的转动驱动机构的立体图；

图3为本实用新型的转动驱动机构的爆炸图(省却转动连接件)；

其中，附图标识说明：

1—转动驱动机构； 2—安装盒；

3—平面反射镜； 4—第一限位件；

5—第二限位件； 6—HUD转镜；

11—步进电机； 12—转动连接件；

13—蜗杆； 14—蜗杆槽壳；

15—旋转轴； 16—安装支架；

17—弹片； 121—固定部；

122—转动部； 123—齿槽；

161—支撑部； 162—支撑柱；

163—支架弹性臂； 164—安装固定孔；

165—固定柱； 166—定位限位块；

171—连接部； 172—弹性部。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至3所示，本实用新型提供一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，包括转动驱动机构1，所述转动驱动机构1与HUD转镜6连接，所述转动驱动机构1用于驱动所述HUD转镜6正转或反转；第一限位件4，所述第一限位件4布置于所述HUD转镜6正转的轨迹上，所述第一限位件4用于在所述HUD转镜6正转碰到其上时，以阻碍HUD转镜6继续正转；第二限位件5，所述第二限位件5布置于所述HUD转镜6反转的轨迹上，所述第二限位件5用于在所述HUD转镜6反转碰到其上时，以阻碍HUD转镜6继续反转；信号输出模块，所述信号输出模块用于在HUD转镜6在转动过程中，碰到第一限位件4或第二限位件5时，向外界发出第一信号；MCU控制模块，所述MCU控制模块与所述转动驱动机构1连接，所述MCU控制模块用于监测及接收所述第一信号，并在接收所述第一信号后，控制转动驱动机构1停止驱动HUD转镜6转动。

其中，所述转动驱动机构1包括步进电机11；所述信号输出模块为安装于所述步进电机11上的电机驱动芯片；所述第一信号为步进电机11的堵转状态信号；所述转动驱动机构1还包括转动传动组件、转动连接件12；所述转动连接件12安装于所述HUD转镜6上，所述转动传动组件与所述转动连接件12连接，所述步进电机11用于经所述转动传动组件驱动所述转动连接件12转动；所述转动连接件12包括固定部121和转动部122；所述固定部121固定安装于所述HUD转镜6上；所述转动部122呈扇形构造，且所述转动部122的其中一侧壁与所述固定部121连接，所述转动部122的扇形向外凸起的弧形面上还开设有齿槽123；所述转动传动组件包括蜗杆13；所述蜗杆13经所述齿槽123与所述转动部122啮合连接，所述步进电机11用于经蜗杆13、转动部122驱动所述HUD转镜6转动；所述转动传动组件还包括蜗杆槽壳14、旋转轴15、安装支架16；所述蜗杆槽壳14布置于所述安装支架16内，且所述蜗杆槽壳14上还开设有用于放置所述蜗杆13的容置槽；所述旋转轴15安装于所述蜗杆13内，所述步进电机11布置于所述蜗杆槽壳14的一端，且所述步进电机11的输出轴穿过所述蜗杆槽壳14与所述旋转轴15连接。

所述转动传动组件还包括弹片17；所述弹片17包括连接部171和具有弹性的弹性部172；所述连接部171与所述蜗杆槽壳14的一端外壁连接，所述弹性部172布置于所述蜗杆槽壳14的底部，且所述弹性部172的一端朝向所述蜗杆槽壳14的另一端方向延伸布置；所述安装支架16的一端还设有支撑部161，所述弹性部172向所述蜗杆槽壳14另一端延伸的一端布置于所述支撑部161上；所述蜗杆槽壳14的底部一端与所述支撑部161对应处还设有支撑柱162，所述支撑柱162布置于所述支撑部161上；所述安装支架16的一侧还设有支架弹性臂163，且所述支架弹性臂163具有弹性；所述安装支架16的另一侧与所述支架弹性臂163上还各开设一安装固定孔164，所述蜗杆槽壳14的两侧与安装固定孔164对应处还各设有一固定柱165；每一所述固定柱165对应插设于一所述安装固定孔164内；所述安装支架16内远离支撑部161的一端还设有定位限位块166；所述定位限位块166用于将所述步进电机11限位于所述安装支架16内；所述电机驱动芯片的型号为TMC26X。

本实用新型工作原理：

继续参照图1至3所示，一实施例中，该装置还包括安装盒2、光机光源、平面反射镜3，MCU控制模块、光机光源安装于安装盒2内，光机光源可为PGU(影像投影单元)，其发出的图像光经平面反射镜3反射至HUD转镜6上，HUD转镜6再将其反射至汽车的前挡风玻璃上，形成虚像，以供驾驶员观察；通过转动驱动机构1，可驱动HUD转镜6转动，进而调整形成的虚像位置，以达到最佳的匹配效果，同时，还设有第一限位件4、第二限位件5(第一限位件4、第二限位件5可分别设置于HUD转镜6正转、反转的极限位置处，该位置可预先设定)，两个限位件的结构不做具体限制，可为限位块、限位柱等其他可实现阻碍HUD转镜6继续转动的部件。

在实际工作中，用户开启HUD后，MCU控制模块会控制转动驱动机构1驱动HUD转镜6首先反转(逆时针)到中间位置，用户可再通过车上的旋钮调节显示图像向上或者向下来匹配自己的最佳视觉效果，在用户调节HUD转镜6旋转向上或旋转向下匹配显示图像视觉效果时，MCU控制模块会时刻监测第一信号，当MCU控制模块监测并接收第一信号时，即表示HUD转镜6已经转到第一限位件4或第二限位件5处，即已到达极限位置时，MCU控制模块会控制转动驱动机构1停止驱动HUD转镜6转动，进而达到对HUD转镜6的转动行程进行限位的目的；而在用户调节好HUD转镜6的最佳位置后，汽车内的控制系统会自动记录并保存该位置，下次再启动时，MCU控制模块会控制HUD转镜6转到用户调好的位置上；在关闭HUD转镜6时，转动驱动机构1驱动HUD转镜6正转，直至碰到第一限位件4，此时，MCU控制模块会接收到第一信号(表示已经得知HUD转镜6处于关闭的位置处)，即控制转动驱动机构1停止运转，进而使HUD转镜6处于关闭状态，进而实现HUD转镜6关机状态的检测；一实施例中，转动驱动机构1包括步进电机11，信号输出模块为安装于步进电机11上的电机驱动芯片，其芯片型号为TMC26X，第一信号为步进电机11的堵转状态信号。

一实施例中，转动连接件12安装于HUD转镜6的背面下部，转动传动组件布置于转动连接件12的下方，且转动传动组件的蜗杆13与转动连接件12啮合连接，在步进电机11的驱动下，蜗杆13转动，进而经转动连接件12带动HUD转镜6转动(一实施例中，转动连接件12包括固定部121和转动部122，固定部121固定安装于HUD转镜6上，转动部122呈扇形构造，且转动部122的其中一侧壁与固定部121连接，转动部122的向外凸起的弧形面上设有齿槽123，蜗杆13与齿槽123啮合连接)，进而实现调节HUD转镜6的角度的功能，该实施例中，采用转动连接件12、蜗杆13的传动方式以驱动HUD转镜6转动，可在一定程度上保证HUD转镜6转动的平稳性，且可降低噪音，此外，还设有弹片17，可对步进电机11提供弹性力，以使蜗杆13与转动连接件12连接紧密，解决了因齿间隙过大而产生的HUD转镜6转动的延迟问题，同时，也解决了蜗杆13与转动连接件12因过盈配合而产生的卡齿问题，且可使蜗杆13与转动连接件12配合容许公差范围变大，有利于转动连接件12和蜗杆13的生产加工，进而降低加工成本。

一实施例中，转动传动组件包括蜗杆槽壳14、旋转轴15，且蜗杆槽壳14上还开设有容置槽，组装时，可首先将旋转轴15穿入蜗杆13内，随后将蜗杆13放入容置槽，随后将步进电机11经螺丝安装于蜗杆槽壳14的一端，并使步进电机11的输出轴穿过蜗杆槽壳14，与旋转轴15连接，最后再将蜗杆槽壳14扣进安装支架16内即可，组装方便快捷。

一实施例中，安装支架16上还设有支架弹性臂163，且安装支架16的一侧，与支架弹性臂163上还对应开设一安装固定孔164，支架弹性臂163具有一定的弹性，在将蜗杆槽壳14扣进安装支架16内时，会向外挤压支架弹性臂163，支架弹性臂163稍微变形，使其与安装支架16另一侧之间的间距增大，进而便于放入蜗杆槽壳14，随后，支架弹性臂163恢复，在回复力的驱动下，可对蜗杆槽壳14进行限位；同时，在该实施例中，蜗杆槽壳14的两侧与两安装固定孔164对应处还设有两固定柱165，在卡入蜗杆槽壳14时，每一固定柱165会对应插设于一安装固定孔164内，可在安装固定孔164内再锁螺丝，以避免步进电机11脱落。

一实施例中，弹片17包括连接部171和具有弹性的弹性部172，在组装弹片17时，可将弹片17的连接部171经螺丝安装于蜗杆槽壳14的一端(安装有步进电机11的一端，先安装弹片17，再安装步进电机11，步进电机11的输出轴依次穿过连接部171、蜗杆槽壳14布置)，将弹性部172布置于蜗杆槽壳14的底部，并使弹性部172的一端放置于安装支架16的支撑部161上；弹性部172可对蜗杆槽壳14提供向上的弹性力，以促使转动连接件12、蜗杆13连接紧密；一实施例中，安装支架16内还设有定位限位块166，可对步进电机11进行限位，同时，蜗杆槽壳14底部一端的支撑柱162布置于支撑部161上，起到对蜗杆槽壳14支撑及限位的作用。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，包括：

转动驱动机构，所述转动驱动机构与HUD转镜连接，所述转动驱动机构用于驱动所述HUD转镜正转或反转；

第一限位件，所述第一限位件布置于所述HUD转镜正转的轨迹上，所述第一限位件用于在所述HUD转镜正转碰到其上时，以阻碍HUD转镜继续正转；

第二限位件，所述第二限位件布置于所述HUD转镜反转的轨迹上，所述第二限位件用于在所述HUD转镜反转碰到其上时，以阻碍HUD转镜继续反转；

信号输出模块，所述信号输出模块用于在HUD转镜在转动过程中，碰到第一限位件或第二限位件时，向外界发出第一信号；

MCU控制模块，所述MCU控制模块与所述转动驱动机构连接，所述MCU控制模块用于监测及接收所述第一信号，并在接收所述第一信号后，控制转动驱动机构停止驱动HUD转镜转动。

2.根据权利要求1所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述转动驱动机构包括步进电机；所述信号输出模块为安装于所述步进电机上的电机驱动芯片；所述第一信号为步进电机的堵转状态信号。

3.根据权利要求2所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述转动驱动机构还包括转动传动组件、转动连接件；所述转动连接件安装于所述HUD转镜上，所述转动传动组件与所述转动连接件连接，所述步进电机用于经所述转动传动组件驱动所述转动连接件转动。

4.根据权利要求3所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述转动连接件包括固定部和转动部；所述固定部固定安装于所述HUD转镜上；所述转动部呈扇形构造，且所述转动部的其中一侧壁与所述固定部连接，所述转动部的扇形向外凸起的弧形面上还开设有齿槽。

5.根据权利要求4所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述转动传动组件包括蜗杆；所述蜗杆经所述齿槽与所述转动部啮合连接，所述步进电机用于经蜗杆、转动部驱动所述HUD转镜转动。

6.根据权利要求5所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述转动传动组件还包括蜗杆槽壳、旋转轴、安装支架；所述蜗杆槽壳布置于所述安装支架内，且所述蜗杆槽壳上还开设有用于放置所述蜗杆的容置槽；所述旋转轴安装于所述蜗杆内，所述步进电机布置于所述蜗杆槽壳的一端，且所述步进电机的输出轴穿过所述蜗杆槽壳与所述旋转轴连接。

7.根据权利要求6所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述转动传动组件还包括弹片；所述弹片包括连接部和具有弹性的弹性部；所述连接部与所述蜗杆槽壳的一端外壁连接，所述弹性部布置于所述蜗杆槽壳的底部，且所述弹性部的一端朝向所述蜗杆槽壳的另一端方向延伸布置；所述安装支架的一端还设有支撑部，所述弹性部向所述蜗杆槽壳另一端延伸的一端布置于所述支撑部上；所述蜗杆槽壳的底部一端与所述支撑部对应处还设有支撑柱，所述支撑柱布置于所述支撑部上。

8.根据权利要求7所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述安装支架的一侧还设有支架弹性臂，且所述支架弹性臂具有弹性；所述安装支架的另一侧与所述支架弹性臂上还各开设一安装固定孔，所述蜗杆槽壳的两侧与安装固定孔对应处还各设有一固定柱；每一所述固定柱对应插设于一所述安装固定孔内。

9.根据权利要求8所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述安装支架内远离支撑部的一端还设有定位限位块；所述定位限位块用于将所述步进电机限位于所述安装支架内。

10.根据权利要求2所述的带限位检测功能的HUD转镜角度调节装置，其特征在于，所述电机驱动芯片的型号为TMC26X。

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