DE102006025386B4

DE102006025386B4 - Fahrzeugcockpit mit Head-Up-Display

Info

Publication number: DE102006025386B4
Application number: DE102006025386A
Authority: DE
Inventors: Peter Günther; Ralf Leupert; Levente Szöke; Thomas Vorberg
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: US20070290519A1; CN101081610B; CN101081610A; DE102006025386A1; US7571956B2

Abstract

Fahrzeugcockpit mit einem Head-Up-Display (32), einem Querträger (40) und einer Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum, wobei Befestigungsmittel für eine Vormontage des Head-Up-Displays (32) an dem Querträger (40) und für eine Endmontage an einem weiteren tragenden Karosserieteil vorgesehen sind und der Querträger (40) mit dem vormontierten Head-Up-Display (32) als Modul in das Fahrzeug einsetzbar ist, wobei die Befestigungsmittel einen Halter (38) zur Aufnahme des Head-Up-Displays (32) sowie zur Befestigung des Head-Up-Displays (32) an dem Querträger (40) aufweisen und das Head-Up-Display (32) nach Einbau des Moduls in das Fahrzeug unabhängig von dem Modul aus dem Halter (38) aus- und wieder einbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (38) für die Endmontage auch zur Befestigung des Head-Up-Displays (32) an dem weiteren tragenden Karosserieteil dient.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Fahrzeugcockpit mit einem Head-Up-Display, einem Querträger und einer Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum, wobei Befestigungsmittel für eine Vormontage des Head-Up-Displays an dem Querträger und für eine Endmontage an einem weiteren tragenden Karosserieteil vorgesehen sind und der Querträger mit dem vormontierten Head-Up-Display als Modul in das Fahrzeug einsetzbar ist, wobei die Befestigungsmittel einen Halter zur Aufnahme des Head-Up-Displays sowie zur Befestigung des Head-Up-Displays an dem Querträger aufweisen und das Head-Up-Display nach Einbau des Moduls in das Fahrzeug unabhängig von dem Modul aus dem Halter aus- und wieder einbaubar ist, Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage eines solchen Fahrzeugcockpits.
Head-Up-Displays werden in Fahrzeugen verwendet, um dem Fahrer während des Fahrens zusätzliche Informationen zur Verfügung stellen zu können. Bei Head-Up-Displays, beispielsweise in Personenkraftwagen, werden Daten und Hinweise direkt auf die Frontscheibe projiziert, so dass der Fahrer seinen Blick seltener vom Verkehrsgeschehen abwenden muss. Dazu wird von einer Lichtquelle unter der Armaturentafel, d. h. einem Projektor, ein Bild erzeugt, über mehrere Spiegel gelenkt und nach oben auf die Frontscheibe projiziert, von der es in Richtung des Fahrers reflektiert und dadurch für diesen sichtbar wird. Aufgrund der komplexen optischen Vorgänge muss das Head-Up-Display in einem bestimmten Winkel zur Windschutzscheibe gehalten sein, da bereits geringe Abweichungen zu einer starken optischen Verschiebung oder Verzerrung des projizierten Bildes führen. Vor allem darf das Head-Up-Display während des Fahrzeugbetriebs und den dabei unweigerlich auftretenden Erschütterungen und Vibrationen keine Schwingungen in Bezug zur Frontscheibe ausführen, die sich unmittelbar auf die Lesbarkeit des Bilds auswirken würden, d. h., das Head-Up-Display muss auch während des Fahrzeugbetriebs in seiner Relativposition präzise gehalten sein. Zur Vermeidung von Relativbewegungen sollte es daher auf einem möglichst kurzen und direkten Weg mit der Frontscheibe verbunden sein. Aus diesem Grund wird das Head-Up-Display bei bekannten Lösungen an der Stirnwand, die den Innenraum vom Motorraum trennt, oder direkt an dem unteren Rahmen der Windschutzscheibe befestigt. Aufgrund des relativ großen Bauraums, den das Head-Up-Display benötigt, kommt als Einbauort nur der Bereich vor dem Kombiinstrument zwischen dem Querträger und dem vorderen Abschluss des Fahrzeugcockpits in Frage. Es hat sich gezeigt, dass sich die bekannten Lösungen nicht für einen modularen Aufbau des Cockpits eignen, bei dem mehrere technische Komponenten und Bauteile außerhalb des Fahrzeugs zu Einheiten zusammengebaut werden, die dann in das Fahrzeug eingesetzt werden; beispielsweise werden das Kombiinstrument, der Beifahrerairbag und andere Komponenten an dem Querträger montiert, so dass dieser als Modul in das Fahrzeug eingesetzt werden kann. Üblicherweise erfolgt nämlich die Montage des Head-Up-Displays aus Gründen der Zugänglichkeit vor dem Einbau des Querträgers. Ein weiteres Problem liegt darin, dass für eine Reparatur oder den Ersatz eines defekten Head-Up-Displays üblicherweise der Ausbau der kompletten Instrumententafel erforderlich ist, was einen sehr hohen Aufwand im Reparaturfall bedeutet.
Die DE 10 2005 031 357 A1 zeigt ein Fahrzeugcockpit mit einem Head-Up-Display, das in einen Halter eingefügt ist, der an einem Querträger vormontiert ist. Zur Befestigung des Head-Up-Displays ist der Halter auf seinen Seiten mit Auflagerblöcken versehen, die in Schienen eingreifen, die an den Seitenwangen des Head-Up-Displays angeordnet sind. Zur Endmontage wird der Querträger mit dem vormontierten Head-Up-Display als Modul in das Fahrzeug eingebaut und das Head-Up-Display an einem weiteren tragenden Karosserieteil befestigt, wobei letzteres durch Eingriff vom Motorraum aus erfolgt. Aufgrund der seitlichen Schienen lässt sich ein einmal eingebautes Head-Up-Display nur nach der Demontage des Halters beziehungsweise des Querträgers wieder ausbauen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugcockpit mit einem Head-Up-Display zu schaffen, das einfach zu montieren ist und sich für einen modularen Aufbau eignet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Fahrzeugcockpit der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Halter für die Endmontage auch zur Befestigung des Head-Up-Displays an dem weiteren tragenden Karosserieteil dient.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugcockpits besteht darin, dass das Head-Up-Display ohne großen Aufwand repariert oder ausgetauscht werden kann, was eine hohe Servicefreundlichkeit bedeutet. Es ist auch vorstellbar, das Fahrzeug erst zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Head-Up-Display nachzurüsten. Der Vorteil des Halters liegt darin, dass dieser zuerst am Querträger montiert werden kann, wodurch die eigentliche Montage des Head-Up-Displays wesentlich einfacher ist, da dieses in den Halter eingesetzt wird. Durch die Befestigung an dem weiteren tragenden Karosserieteil gewährleistet der Halter die genaue Position des Head-Up-Displays in Bezug zur Windschutzscheibe. Die Befestigung in unmittelbarer Nähe des Windschutzscheibenauflagers hat den Vorteil, dass es aufgrund der kurzen Wege zwischen der Frontscheibe und dem Head-Up-Display während des Fahrzeugbetriebs und der stets vorhanden Vibrationen und Erschütterungen nur zu minimalen Relativbewegungen kommen kann. Die beidseitige Befestigung des Halters, der über eine ausreichend hohe Steifigkeit verfügt, an dem Querträger und dem weiteren tragenden Karosserieteil stellt eine Art Verbundwirkung dar, die dazu beiträgt, Schwingungen des Head-Up-Displays zu verhindern.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Befestigungsmittel des Head-Up-Displays nach Abnahme einfacher Blendenteile zugänglich, um das Head-Up-Display unabhängig von dem Modul einfach aus- und wieder einbauen zu können.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Halter ein U-förmiger Rahmen, dessen Schenkelenden zur Vormontage an dem Querträger befestigbar sind und der für den Einbau in das Fahrzeugcockpit an seinem mittleren Bereich wenigstens eine Lasche aufweist, mit welcher der Rahmen an der Stirnwand, einem Windschutzscheibenrahmen oder einem anderen tragenden Karosserieteil befestigbar ist. Der Halter bildet dadurch eine Art definierten Platzhalter für das Head-Up-Display. Der Rahmen lässt sich auf einfache Art und Weise an dem Querträger befestigen. Sobald der Querträger in das Fahrzeug eingesetzt ist, kann der Rahmen für einen sicheren Halt mit der tragenden Struktur verbunden werden.
Vorzugsweise weist das Head-Up-Display wenigstens eine Befestigungslasche zum Abstützen des Head-Up-Displays an der wenigstens einen Lasche des Halters auf. Dadurch können der Halter und das Head-Up-Display in einem Arbeitsschritt befestigt werden.
Zweckmäßigerweise ist das an dem Querträger vormontierte Head-Up-Display elektrisch und mechanisch prüfbar. Dadurch lassen sich Fehler bereits vor der Montage entdecken und leichter beheben, da das Head-Up-Display dann noch von nahezu allen Seiten zugänglich ist.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe auch ein Verfahren zur Montage eines eingangs genannten Fahrzeugcockpits mit einem Head-Up-Display, einem Querträger und einer Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum sowie einem rahmenförmigen Halter zum Einsetzen des Head-Up-Displays vorgeschlagen, bei dem der rahmenförmige Halter an dem Querträger befestigt wird und der Querträger mit dem Halter und dem Head-Up-Display als Modul in das Fahrzeug eingesetzt wird, wobei der Halter nach dem Einsetzen in das Fahrzeug zur Fixierung mit dem weiteren tragenden Karosserieteil verbunden wird, und das Head-Up-Display unabhängig von dem Querträger für Wartungs- oder Reparaturzwecke auch wieder aus- und eingebaut werden kann. Der Halter gewährleistet in eingebautem Zustand die Verbindung zwischen dem Querträger und der tragenden Struktur unterhalb der Windschutzscheibe und definiert die genaue Lage.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines vereinfacht dargestellten Fahrzeugcockpits;
2 eine perspektivische Ansicht des Head-Up-Displays des Fahrzeugcockpits nach 1;
3 eine vergrößerte Ansicht des Halters für das Head-Up-Display nach 2 und
4 eine Bewegungsschema für den Ausbau des Head-Up-Displays nach 1 bis 3.
In 1 ist ein Fahrzeugcockpit mit einem Fahrerbereich 12, einem Mittelkonsolenbereich 14 und einem Beifahrerbereich 16 gezeigt. Oberhalb des Fahrzeugcockpits ist eine Frontscheibe 18 angedeutet. Im Beifahrerbereich ist das Handschuhfach 20 und eine oberhalb davon angeordnete Aufnahme 22 für einen Beifahrerairbag erkennbar. Im Mittelkonsolenbereich 14 ist eine zentrale Steuereinheit 24 für Heizung, Lüftung, Klimaanlage etc. gezeigt. Oberhalb davon befindet sich eine Aufnahmevorrichtung 26 für ein Display eines Bordcomputers, der Informationen über Komponenten der Unterhaltungselektronik des Fahrzeugs, Angaben eines Navigationssystems etc. anzeigt. Im Fahrerbereich 12 ist eine Ausnehmung 28 zur Aufnahme einer Lenksäule gezeigt. Oberhalb der Ausnehmung 28 für die Lenksäule ist eine Vertiefung 30 vorgesehen, in die ein Kombiinstrument eingesetzt wird. In Fahrtrichtung vor der Vertiefung 30 für das Kombiinstrument ist ein Head-Up-Display 32 gezeigt. Zum besseren Verständnis sind einige Komponenten und Abdeckungen des Fahrzeugcockpits in 1 nicht dargestellt, wie beispielsweise eine obere Abdeckung des Fahrer-, Mittelkonsolen- und Beifahrerbereichs 12, 14 bzw. 16.
Das Head-Up-Display 32 erzeugt ein Bild und projiziert dieses nach oben auf die Frontscheibe 18, wo es durch Reflexion für den Fahrer sichtbar wird. In der Zeichnung ist ein Blickbereich 34 des Fahrers angedeutet und das projizierte Bild des Head-Up-Displays 32 mit Begrenzungslinien 36 gezeigt. Beim Blick des Fahrers liegt das projizierte Bild zumindest teilweise innerhalb des Blickbereichs 34. Der Fahrer ist dadurch in der Lage, Informationen zu erhalten, ohne den Blick vom Verkehrsgeschehen abzuwenden. Diese Informationen können Angaben umfassen, die sonst auf dem Kombiinstrument oder auf der zentralen Anzeigeeinrichtung des Bordcomputers angezeigt werden, wie beispielsweise die Geschwindigkeit beziehungsweise die Anweisungen des Navigationssystems. Dem Fahrer können über das Head-Up-Display 32 aber auch andere sicherheitsrelevante Informationen vermittelt werden, wie zum Beispiel Abstandswarnungen.
2 zeigt einen Ausschnitt des Fahrzeugcockpits aus 1 mit dem Head-Up-Display 32, das mit Hilfe eines Halters 38 an einem Querträger 40 montiert ist, der in 1 nicht dargestellt ist. Der Halter 38 weist einen U-förmigen Rahmen auf, der mit den Stirnenden 42 der seitlichen Schenkel 44 an dem Querträger 40 befestigt ist, wie in 3 gezeigt. Im mittleren Bereich 46 wird der Halter 38 unterhalb der Frontscheibe an einem tragenden Karosserieteil befestigt, wie zum Beispiel an der den Innenraum vom Motorraum trennenden Stirnwand oder dem Windschutzscheibenrahmen. Je näher die Befestigung an der Projektionsfläche 36 liegt, desto geringer ist die Gefahr einstreuender Schwingungen. Zur Befestigung sind an dem Halter 38 Laschen 48 vorgesehen.
Zur Montage des Head-Up-Displays 32 wird zunächst der Halter 38 an dem Querträger 40 montiert. Der Halter 38 bildet dadurch eine Art Platzhalter für das Head-Up-Display 32. Nach Montage des Halters 38 wird das Head-Up-Display 32 in den Halter 38 eingesetzt und mit Befestigungsschellen 50 an den seitlichen Schenkeln 44 des Halters 38 fixiert. Durch die Vormontage an dem Querträger 40 kann dieser als Modul in das Fahrzeug eingesetzt werden. Nach dem Einsetzen wird das Head-Up-Display 32 an der Stirnwand oder an dem unteren Windschutzscheibenrahmen befestigt. Dazu weist das Head-Up-Display 32 Befestigungslaschen 52 auf, die sich auf den Laschen 48 des Halters 38 abstützen. Beide Laschen werden jeweils in einem Vorgang mit einer Schraube an dem tragenden Teil befestigt. Der Rahmen weist durch an den Schenkeln 44 vorgesehene Sicken 53 die erforderliche Steifigkeit auf.
Durch die Vormontage des Head-Up-Displays 32 lässt dieses sich in einen modularen Cockpitaufbau integrieren, bei dem möglichst viele Komponenten außerhalb des Fahrzeugs zu einer oder mehreren handhabbaren Einheiten zusammengesetzt werden. Neben dem einfacheren Einbau besteht ein weiterer Vorteil darin, dass das vormontierte Modul außerhalb des Fahrzeugs auf seine elektrischen und mechanischen Funktionen überprüft und, falls erforderlich, repariert und ausgetauscht werden kann.
Statt den Querträger 40 mit bereits vormontiertem Head-Up-Display 32 als Modul in das Fahrzeug einzusetzen, kann auch lediglich der Halter 38 vormontiert werden. Das Modul kann dann ohne das Head-Up-Display 32 eingesetzt werden. Das Einfügen des Head-Up-Displays 32 erfolgt dann zu einem späteren Zeitpunkt, z. B. im weiteren Verlauf der Endmontage des Fahrzeugs. Da die Befestigungsmittel zugänglich sind, ist das notwendige Justieren nach Einbau möglich. Die Justage erfolgt durch einen nicht gezeigten Höhenverstellmechanismus.
Es ist auch vorstellbar, das Fahrzeug erst zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Head-Up-Display 32 nachzurüsten. Dazu würde zunächst nur der Halter 38 an dem Querträger 40 vormontiert und mit diesem als Modul eingebaut. Das Head-Up-Display 32 könnte dann später bei Bedarf nachbestellt werden, und in den Halter 38 eingesetzt, justiert und fixiert werden. Lediglich die Abdeckung im Bereich des Head-Up-Displays 32 müsste durch einen Blendrahmen ausgewechselt werden.
Durch die Befestigung an der tragenden Struktur unterhalb der Frontscheibe 18 ist das Head-Up-Display 32 so gehalten, dass durch Erschütterungen und Vibrationen während des Fahrzeugbetriebs keine Relativbewegungen zwischen Windschutzscheibe 18 und Head-Up-Display entstehen können, was für die Sichtbarkeit des Bildes auf der Scheibe 18 anhand der Lichtbrechungen von grundlegender Bedeutung ist.
Das in einem Fahrzeug montierte Head-Up-Display 32 kann auch zu einem späteren Zeitpunkt mit vertretbarem Aufwand aus- und wieder eingebaut werden. Dazu muss lediglich eine nicht gezeigte Blende entfernt werden, um die dann frei zugänglichen Befestigungsmittel, z. B. in Form von Schrauben 54, zu lösen. Anschließend kann das Head-Up-Display 32 in der in 4 gezeigten Weise aus dem Halter 38 geschwenkt und herausgenommen werden. Die Abmessungen des Head-Up-Displays 32 sind auf den Abstand zwischen der Frontscheibe 18 und dem Querträger 40 abgestimmt, so dass genügend Spielraum besteht, damit die Frontscheibe 18 durch das Aus- und Einbauen des Head-Up-Displays 32 nicht beschädigt wird. Dies bedeutet eine hohe Servicefreundlichkeit bei Reparatur und Wartung, d. h. einen Kostenvorteil im Servicefall.

Claims

Fahrzeugcockpit mit einem Head-Up-Display (32), einem Querträger (40) und einer Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum, wobei Befestigungsmittel für eine Vormontage des Head-Up-Displays (32) an dem Querträger (40) und für eine Endmontage an einem weiteren tragenden Karosserieteil vorgesehen sind und der Querträger (40) mit dem vormontierten Head-Up-Display (32) als Modul in das Fahrzeug einsetzbar ist, wobei die Befestigungsmittel einen Halter (38) zur Aufnahme des Head-Up-Displays (32) sowie zur Befestigung des Head-Up-Displays (32) an dem Querträger (40) aufweisen und das Head-Up-Display (32) nach Einbau des Moduls in das Fahrzeug unabhängig von dem Modul aus dem Halter (38) aus- und wieder einbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (38) für die Endmontage auch zur Befestigung des Head-Up-Displays (32) an dem weiteren tragenden Karosserieteil dient.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel des Head-Up-Displays (32) nach Abnahme einfacher Blendenteile zugänglich sind.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (38) ein U-förmiger Rahmen ist, dessen Schenkelenden (42) zur Vormontage an dem Querträger (40) befestigbar sind und der für den Einbau in das Fahrzeugcockpit an seinem mittleren Bereich (46) wenigstens eine Lasche (48) aufweist, mit welcher der Rahmen an der Stirnwand, einem Windschutzscheibenrahmen oder einem anderen tragenden Karosserieteil befestigbar ist.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display (32) wenigstens eine Befestigungslasche (52) zum Abstützen des Head-Up-Displays (32) an der wenigstens einen Lasche (48) des Halters (38) aufweist.
Fahrzeugcockpit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an dem Querträger (40) vormontierte Head-Up-Display (32) elektrisch und mechanisch prüfbar ist.
Verfahren zur Montage eines Fahrzeugcockpits mit einem Head-Up-Display (32), einem Querträger (40) und einer Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum sowie einem rahmenförmigen Halter (38) zum Einsetzen des Head-Up-Displays (32), der an dem Querträger (40) befestigt wird, wobei der Querträger (40) mit dem Halter und dem Head-Up-Display als Modul in das Fahrzeug eingesetzt wird,, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (38) nach dem Einsetzen in das Fahrzeug zur Fixierung mit einem weiteren tragenden Karosserieteil verbunden wird und das Head-Up-Display (32) aus dem Halter (38) für Wartungs- oder Reparaturzwecke wieder aus- und eingebaut werden kann.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display (32) mit einer Schwenkbewegung in den Halter (38) eingesetzt wird und mit einer Schwenkbewegung wieder ausgebaut wird.