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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Head-Up-Display.
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Es ist ein herkömmliches Fahrzeug-Head-Up-Display (nachfolgend als HUD-Vorrichtung bezeichnet) bekannt. Die HUD-Vorrichtung zeigt eine lichtaussendende Abbildung auf einer Anzeige an und projiziert die Anzeigeabbildung auf ein Projektionselement, wie z. B. eine Windschutzscheibe. Demgemäß zeigt die HUD-Vorrichtung eine virtuelle Abbildung von fahrzeugbezogenen Informationen an. Als eine Art einer solchen HUD-Vorrichtung ist eine Vorrichtung, welche eine Anzeigeabbildung einer Anzeige auf einem Reflexionsspiegel, wie z. B. einem konkaven Spiegel, reflektiert und diese reflektierte Abbildung auf ein Projektionselement projiziert, in der
JP 2009-132221 A offenbart. Ein durch die HUD-Vorrichtung ausgefüllter Einbauraum wird in einem Fahrzeug, wie vorstehend beschrieben, durch die Verwendung der Reflexionsspiegel klein ausgeführt.
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Die
DE 100 44 221 A1 offenbart eine Head-up-Anzeige mit drehbarem Reflexionsspiegel. Bei der Head-up-Anzeige steuert eine Drehpositionseinstellvorrichtung eine Drehposition eines reflektierenden Spiegels in solcher Weise, dass Sonnenlicht, welches in umgekehrter Weise auf den reflektierenden Spiegel auftrifft, nachdem es eine Windschutzscheibe passiert hat, nicht in eine Flüssigkristalltafel eintritt. Demzufolge kann eine Head-up-Anzeige geschaffen werden, welche die Fähigkeit hat, den umgekehrten Einfall von Sonnenlicht auf die Flüssigkristalltafel zu verhindern, ohne Verwendung eines optischen Extrateiles.
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Die
DE 603 13 449 T2 zeigt eine Anzeige für ein Fahrzeug, bei der eine Anzeigevorrichtung ein Anzeigelicht aussendet und ein reflektierendes Element das Anzeigelicht reflektiert. Ein Arbeitsmittel bewegt das Reflexionselement in einem vorbestimmten Winkelbereich. Wenn ein Zündschalter ausgeschaltet wird, bewegt ein Steuermittel den Reflexionsteil in eine Mittelposition des Winkelbereichs. Ein Speicherteil speichert die Winkelpositionsdaten des reflektierenden Elements. Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, wird das Reflexionselement entsprechend der gespeicherten Winkelpositionsdaten bewegt.
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Die
US 7,333,269 B2 zeigt eine Anzeigevorrichtung für Fahrzeuge mit einem Reflexionsteil (reflektierenden Spiegel) zum Reflektieren des Anzeigelichts. Die Anzeigevorrichtung hat ein Antriebsmittel zum Bewegen des reflektierenden Elements mit einer ersten Geschwindigkeit zu gewöhnlichen Zeiten oder mit einer zweiten Geschwindigkeit, die größer ist als die erste Geschwindigkeit.
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Die
US 7,280,282 B2 kompensiert eine asphärische Oberfläche eines Reflexionsspiegels in einem Head-Up-Display eines Fahrzeugs ein verzerrtes projiziertes Bild aufgrund der Nicht-Planarität der Windschutzscheibe. Beim Bewegen eines Augenpunktes des Fahrzeugführers bewegt ein Einstellmechanismus einen Stopper, um den Reflexionsspiegel so zu drücken, dass ein Reflexionswinkel eingestellt wird, so dass der Reflexionsspiegel Lichtstrahlen auf dem Projektionsbereich reflektiert und der Projektionsbereich die Lichtstrahlen in Richtung des Auges reflektiert.
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Die
JP H07-96 771 A zeigt einen Display-Positions-Einstellmechanismus eines Head-Up-Displays ohne einen Endschalter zum Setzen der oberen und unteren Grenzen des erlaubten Drehbereichs des Drehspiegels in einem Head-Up-Display.
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Bei der in der
JP 2009-132221 A offenbarten HUD-Vorrichtung wird eine Konfiguration angewandt, welche ein in einem Motor erzeugtes Drehmoment zu dem Reflexionsspiegel durch ein Getriebesystem zum Einstellen eines Drehwinkels eines drehbaren vorgesehenen Reflexionswinkel in Übereinstimmung mit einem Einstellbefehl von außen überträgt. Als Ergebnis einer solchen Konfiguration kann ein Fahrzeuginsasse eine virtuelle Abbildung von fahrzeugbezogenen Informationen in einem einfachen, visuell identifizierbaren Zustand anzeigen, in dem der Einstellbefehl zur HUD-Vorrichtung gegeben wird.
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Bei der in
JP 2009-132221 A offenbarten HUD-Vorrichtung enthält hingegen das letzte Zahnrad des Getriebesystems, welches das in dem Motor erzeugte Drehmoment zu dem Reflexionsspiegel überträgt, einen partialen Zahnradabschnitt mit einer in der Region in einem Bereich von weniger als 360 Grad in Drehrichtung angeordneten Verzahnung. Bei dem Fall, bei dem ein Untersetzungsgetriebemechanismus, welcher das in dem Motor erzeugte Drehmoment erhöht bzw. verstärkt und überträgt, aufgrund der Verkleinerung des Motors für eine Abnahme des Einbauraums für den Motor verwendet wird, wird das größte Drehmoment auf den letzten Gang und einen Gang davor aufgebracht. Demgemäß kann bei einem solchen Untersetzungsgetriebemechanismus, wenn die Erzeugung des Drehmoments in Übereinstimmung mit dem Einstellbefehl durch den Motor fortgesetzt wird, trotz eines Stopps einer Drehung des letzten Zahnrads als Ergebnis des Eingriffs des Zahnrads einer Stufe zuvor, mit einer Verzahnung eines Endes des partialen Verzahnungsabschnitts in Drehrichtung ein übermäßiges Drehmoment, welches größer als ein Festigkeitsauslegungswert ist, auf dieses Getriebe angewandt werden. Darüber hinaus kann der Insasse bei einem Zustand, bei dem die Drehung des letzten Zahnrads als Ergebnis des Eingriffs des Zahnrads einen Schritt zuvor, mit der Verzahnung des einen Endes des partialen Verzahnungsabschnitts in Drehrichtung gestoppt wird, falls sich die Abbildung trotz Fortsetzung des Einstellbefehls des Fahrzeuginsassen nicht ändert, nicht bestimmen, ob die HUD-Vorrichtung ein Verschulden trifft bzw. einen Fehler hat, so dass eine Abnahme ihres/seines Gefühls der Vorrichtungszuverlässigkeit auch hervorgerufen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung trägt mindestens einem der vorstehenden Nachteile Rechnung. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine HUD-Vorrichtung für ein Fahrzeug schaffen, die eine Haltbarkeit und Zuverlässigkeit verbessert.
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Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Fahrzeug-Head-Up-Display vorgesehen, welches eine Anzeige, ein optisches System, einen Motor und einen Untersetzungsgetriebemechanismus enthält. Die Anzeige ist konfiguriert, um eine lichtaussendende Abbildung anzuzeigen. Das optische System enthält einen Reflexionsspiegel, welcher relativ zur Anzeige drehbar angeordnet ist, um die durch die Anzeige angezeigte Abbildung zu reflektieren. Das optische System ist konfiguriert, um die auf dem Spiegel an einem Projektionselement des Fahrzeuges reflektierte Abbildung zu projizieren, und dabei eine virtuelle Abbildung von fahrzeugbezogenen Informationen auf das Projektionselement anzuzeigen. Der Motor ist derart konfiguriert, dass er ein Drehmoment erzeugt, um einen Drehwinkel des Spiegels in Übereinstimmung mit einem Einstellbefehl von außen einzustellen. Die virtuelle Abbildung ist in einem anzeigbaren Bereich des Drehwinkels des Spiegels anzeigbar. Der Untersetzungsgetriebemechanismus enthält eine Mehrzahl von in Eingriff zueinander stehenden Zahnrändern und ist derart gestaltet, dass es das durch den Motor erzeugte Drehmoment erhöht bzw. verstärkt und das Drehmoment zu dem Spiegel überträgt. Die Mehrzahl der Zahnräder enthält ein letztes Zahnrad in einer Drehmoment-Übertragungsrichtung von dem Motor zu dem Spiegel, ein Sperrzahnrad und ein dem Sperrzahnrad benachbartes Zahnrad. Das Sperrzahnrad ist ein weiter an einer vorausgehenden Seite positioniertes Zahnrad als das letzte Zahnrad in Drehmoment-Übertragungsrichtung in dem Untersetzungsgetriebemechanismus. Das dem Sperrzahnrad benachbarte Zahnrad grenzt an das Sperrzahnrad an. Das Sperrzahnrad enthält einen partiellen Verzahnungsabschnitt mit einer Mehrzahl von Verzahnungen, die in einer Region des Sperrzahnrads angeordnet ist, die in einem Bereich von weniger als 360 Grad in seiner Drehrichtung ist. Der partielle Verzahnungsabschnitt enthält beide Endverzahnungen an seinen beiden Enden in Drehrichtung. Die Drehung des Sperrzahnrads ist als Ergebnis des Eingriffs der beiden Endverzahnungen des partiellen Verzahnungsabschnitt mit dem Sperrzahnrad benachbarten Zahnrad gestoppt, so dass ein Bereich des Drehwinkels des Spiegels auf einen vorbestimmten einstellbaren Bereich beschränkt ist, der den anzeigbaren Bereich enthält. Der Drehwinkel zwischen einem unteren Randwert bzw. Grenzwert des einstellbaren Bereichs und einem unteren Randwert bzw. Grenzwert des anzeigbaren Bereichs und der Drehwinkel zwischen einem oberen Randwert bzw. Grenzwert des einstellbaren Bereichs und einem oberen Randwert bzw. Grenzwert des anzeigbaren Bereichs sind größer als 0 Grad.
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Die Erfindung wird neben ihren zusätzlichen Zielen, Merkmalen und Vorteilen aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und der begleitenden Zeichnung besser ersichtlicher. Es zeigt:
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1 ein Diagramm, welches ungefähr eine Konfiguration einer HUD-Vorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 eine schematische Ansicht, welche einen Anzeigezustand einer virtuellen Abbildung durch die HUD-Vorrichtung in 1 darstellt;
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3 eine schematische Ansicht, welche einen Drehwinkel eines Reflexionsspiegels in 1 darstellt;
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4 eine schematische Ansicht, welche Konfigurationen eines Motors und eines Untersetzungsgetriebemechanismus in 1 darstellt;
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5 eine Schnittansicht, welche eine Verbindung zwischen dem Motor und dem Untersetzungsgetriebemechanismus in 1 darstellt;
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6 eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration des Untersetzungsgetriebemechanismus in 1 darstellt; und
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7 eine Draufsicht, welche einen charakteristischen Abschnitt des Untersetzungsgetriebemechanismus in 1 darstellt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnung beschrieben.
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Zunächst wird eine Grundkonfiguration einer HUD-Vorrichtung 1 für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Ausführungsform beschrieben. Die HUD-Vorrichtung 1, die in dem Fahrzeug angeordnet ist, enthält ein Gehäuse 10, eine Anzeige 20, ein optisches System 30, einen Motor 40, einen Untersetzungsgetriebemechanismus 50, einen Einstellschalter 60 und ein Steuersystem 70.
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Das Gehäuse 10 ist in einer die anderen Elemente 20, 30, 40, 50 usw. aufnehmenden hohlen Form innerhalb der HUD-Vorrichtung 1 ausgebildet und in einem Armaturenbrett 2 des Fahrzeuges vorgesehen. Das Gehäuse 10 enthält ein lichtdurchlässiges Emissionsfenster 14 bei dessen Abschnitt, der vertikal entgegengesetzt einer als Projektionselement dienenden Windschutzscheibe 4 ist. Die Windschutzscheibe 4 ist vor einem Fahrersitz des Fahrzeuges fixiert.
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Die Anzeige 20 ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine aussendende Beleuchtung in Form eines Flüssigkeitskristallpanels und enthält einen Bildschirm 22, welcher eine Abbildung anzeigt. Der Bildschirm 22 ist mit einem eingebauten Hintergrundlicht (nicht gezeigt) übertragbar beleuchtet, so dass die Anzeige 20 eine Anzeigeabbildung auf dem Bildschirm 22 leuchtend gestaltet. Die auf der Anzeige 20 anzeigende lichtaussendende Abbildung meldet auf diese Weise fahrzeugbezogene Informationen, die eine Fahrzeugbetätigung oder einen Fahrzeugzustand betreffen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Navigationsinformation, wie z. B. eine Fahrtrichtung (siehe 2), gemeldet. Die Anzeigeabbildung der Anzeige 20 kann jene sein, welche Informationen über physikalische Größen, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, verbleibender Kraftstoff und Kühltemperatur, oder äußere Fahrzeugstatusinformationen, wie z. B. eine Verkehrslage und eine Sicherheitssituation zusätzlich zu der Navigationsinformation, anzeigt.
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Das optische System 30 ist aus optischen Elementen (jedes außer der Reflexionsspiegel 32 ist nicht gezeigt) zusammengesetzt, welche einen Reflexionsspiegel 32 enthalten, und sendet die Anzeigeabbildung der Anzeige 20 in Richtung des Emissionsfensters 14 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält der Reflexionsspiegel 32 einen konkaven Spiegel und enthält eine reflektierende Oberfläche 34, welche eine konkave Form einer glatten gekrümmten Oberfläche aufweist. Der Reflexionsspiegel 32 vergrößert die Anzeigenabbildung als eine optische Abbildung, die direkt oder indirekt aus der Anzeige 20 in die reflektierende Oberfläche eintritt und reflektiert die Abbildung in Richtung des Emissionsfensters 14. Die reflektierte Abbildung auf dem Reflexionsspiegel 32 wird auf die Windschutzscheibe 4 durch das Emissionsfenster 14 projiziert, so dass die Abbildung vor der Windschutzscheibe ausgebildet wird. Dadurch werden durch die Anzeigeabbildung der Anzeige 20 angezeigte fahrzeugbezogene Informationen auf die Fahrersitzseite im Fahrzeug als virtuelle Abbildung 36 (siehe 2) angezeigt.
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Der Reflexionsspiegel 32 enthält eine drehbare Welle 38, welche drehbar durch das Gehäuse 10 gestützt bzw. getragen wird. Als Ergebnis der Drehung der drehbaren Welle 38 verändert der Reflexionsspiegel 32 die Anzeigenposition der in 2 dargestellten virtuellen Abbildung 36 in Vertikalrichtung relativ zur Windschutzscheibe 4. Bei der vorliegenden Ausführungsform verschwindet, aufgrund der optischen Eigenschaften des optischen Systems 30 und der Windschutzscheibe 4, die Anzeige der virtuellen Abbildung 36 unterhalb einer unteren Randanzeigeposition DI der durch eine kontinuierliche Linie in 2 angezeigten virtuelle Abbildung; und oberhalb einer oberen Randanzeigeposition Du der durch eine kurz gestrichelte Linie in 2 angezeigten virtuelle Abbildung 36. Demgemäß werden, wie in 3 dargestellt, die Rotationswinkel θ des Reflexionsspiegels 32 entsprechend den Anzeigepositionen DI, Du der virtuellen Abbildung 36 jeweils bei den Winkeln θDu, θDl eingestellt. Ein Bereich Ad mit diesen Winkeln θdu, θdl als dessen Randwerte ist bei einem anzeigbaren Bereich Ad eingestellt, in dem die virtuelle Abbildung 36 angezeigt werden kann.
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Wenn der Reflexionswinkel 32 der vorliegenden Ausführungsform durch einen Winkel Δθr, der größer als Ar/2 ist, in eine Richtung gedreht wird, in welcher die Anzeigeposition der virtuellen Abbildung 36 von einem Nullpunktwinkel θ0 des Reflexionsspiegels 32, der ein Mittelpunkt θ0 des anzeigbaren Bereichs Ad ist, nach oben verändert wird, kollidiert der Reflexionsspiegel 32 mit dem Gehäuse 10. Demgemäß wird, wie in 3 dargestellt, ein Bereich Ar mit einem Winkel Δθr an beiden Seiten des Nullpunktwinkels θ0 als ein drehbarer Bereich Ar des Reflexionsspiegels 32 eingestellt. Gleichwohl ist in der vorliegenden Ausführungsform aufgrund einer charakteristischen Konfiguration des Untersetzungsgetriebemechanismus 50, das nachfolgende detaillierter beschrieben wird, die Drehung des Reflexionswinkels 32 durch einen Winkel Δθr auf beide Seiten des Nullpunktwinkels θ0 begrenzt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 4 dargestellt, der Motor 40 ein Permanentmagnet-Schrittmotor mit einer Klauenpolstruktur und enthält einen Rotor 41 und eine Statorspule 46. Der Rotor 41 wird durch Anbringen eines Drehmagneten 43 an einer äußeren Umfangsseite der Motorwelle 42 erhalten, die durch ein Getriebegehäuse 51 drehbar abgestützt wird, das nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Statorspule 46, die in dem Getriebegehäuse 51 fixiert ist, wird beim Bestromen der Spule 46 angeregt, um den Drehmagnet 43 zu drehen. Demgemäß erzeugt die Statorspule 46 ein Drehmoment in der Motorwelle 42.
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Der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 wird, wie in 4 bis 6 dargestellt, durch Eingriffe von Zahnrädern 52 bis 59 in Reihe innerhalb dem eine hohle Form aufweisenden Getriebegehäuse 51 erhalten und nimmt den Motor 40 auf. Der Mechanismus 50 überträgt das durch den Motor 40 erzeugte Drehmoment zu dem Reflexionsspiegel 32. Das erste Zahnrad 52 ist für die Motorwelle 42 vorgesehen. Das Zwischenzahnrad 53 und das Ritzel 54 sind integral als erstes Getriebeelement 501 ausgebildet und durch das Getriebegehäuse 51 drehbar abgestützt. Das Zwischenzahnrad 53, welches mit dem ersten Zahnrad 52 eine Stufe zuvor in Eingriff steht, dreht zusammen mit dem Ritzel 54 eine Stufe danach als Ergebnis der Erhöhung bzw. Verstärkung und Übertragung des durch den Motor 40 erzeugten Drehmoments in Übereinstimmung eines Untersetzungsverhältnisses zwischen diesen Zahnrädern 52, 53.
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Das Zwischenzahnrad 55 und das Ritzel 56 sind integral als zweites Getriebeelemente 502 ausgebildet und durch das Getriebegehäuse 51 drehbar abgestützt. Das Zwischenzahnrad 55, das mit dem Ritzel 54 eine Stufe zuvor in Eingriff steht, dreht zusammen mit dem Ritzel 56 eine Stufe danach als Ergebnis der weiteren Erhöhung und Übertragung des durch den Motor 40 erzeugten Drehmoments in Übereinstimmung mit einem Untersetzungsverhältnis zwischen diesen Zahnrädern 54, 55. Das Zwischenzahnrad 57 und das Ritzel 58 sind integral als drittes Getriebeelement 503 ausgebildet und drehbar durch das Getriebegehäuse 51 abgestützt. Das Zwischenzahnrad 57, das mit dem Ritzel 56 eine Stufe zuvor in Eingriff steht, dreht zusammen mit dem Ritzel 58 eine Stufe danach als Ergebnis einer noch weiteren Erhöhung und Übertragung des durch den Motor 40 erzeugten Drehmoments in Übereinstimmung mit einem Untersetzungsverhältnis zwischen diesen Zahnrädern 56, 57.
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Das letzte Zahnrad 59 ist für eine drehbare Welle 38 des Reflexionsspiegels 32 vorgesehen und steht mit dem Ritzel 58 eine Stufe zuvor in Eingriff. Demgemäß dreht das letzte Zahnrad 59 die drehbare Welle 38 des Reflexionsspiegels 32 als Ergebnis der maximal erforderlichen Erhöhung und Übertragung des durch den Motor 40 erzeugten Drehmoments in Übereinstimmung mit einem Untersetzungsverhältnis zwischen dem letzten Zahnrad 59 und dem Ritzel 58. Wenn die Motorwelle 42 vorwärts gedreht wird, wird die Welle 38 auch derart vorwärts gedreht, so dass sich die Anzeigeposition der virtuellen Abbildung 36 nach oben bewegt. Wenn die Motorwelle 42 rückwärts gedreht wird, wird auch die drehbare Welle 38 derart rückwärts gedreht, dass sich die Anzeige der virtuellen Abbildung 36 nach unten bewegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden durch Einstellen des Untersetzungsverhältnisses (Übersetzungsverhältnis) unter den Zahnrädern 52 bis 59, wie durch kurz gestrichelte Linien in 6 gekreist, z. B. die Drehwinkel der Wellen 42, 38 und Elemente 501 bis 503 in 6 dargestellt. 6 stellt die Drehwinkel dar, wenn der Drehwinkel θ der drehbaren Welle 38 bei 14,3 Grad entsprechend eines Bereichs Ac, der nachfolgend detaillierter beschrieben wird, eingestellt wird.
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Der in 1 dargestellte Einstellschalter 60 ist derart vorgesehen, dass er durch einen Insassen auf einem Fahrersitz innerhalb des Fahrzeugs betätigt werden kann. Der Einstellschalter 60 enthält zwei Betätigungselemente, so dass z. B. der Insasse einen Aufwärtseinstellbefehl zum Bewegen der Displayposition der virtuellen Abbildung nach oben kann und einen Abwärtseinstellbefehl zum Bewegen der Displayposition der virtuellen Abbildung 36 nach unten ausgewählt eingeben. Der Einstellschalter 60 gibt ein Befehlssignal in Übereinstimmung mit dem durch diese Betätigung eingegebenen Einstellbefehl aus.
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Das Steuersystem 70 enthält einen innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 10 angeordneten Anzeigesteuerschaltkreis 72. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Anzeigesteuerschaltkreis 72 ein elektrischer Schaltkreis bestehend hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und mit den elektrischen Elementen 20, 40 (46), 60. Der Anzeigesteuerschaltkreis 72 steuert die Abbildungsanzeige durch die Anzeige 20 und steuert die Drehung des Motors 40 in Übereinstimmung mit dem von dem Einstellschalter 60 eingegebenen Befehlssignal. Insbesondere dreht bei der Drehsteuerung des Motors 40 beim Eingeben des Aufwärtseinstellbefehls in den Einstellschalter 60 der Steuerschaltkreis 72 die Motorwelle 42 vorwärts, um die Anzeigeposition der virtuellen Abbildung 36 nach oben einzustellen bzw. zu verändern, so dass der Drehwinkel θ des Reflexionsspiegels 32 in eine Vorwärtsdrehrichtung eingestellt wird. Andererseits dreht beim Eingeben des Abwärtseinstellbefehls in dem Einstellschalter 60 der Steuerschaltkreis 72 die Motorwelle 42 gegenläufig, um die Anzeigeposition der virtuellen Abbildung 36 nach unten einzustellen bzw. zu verändern, so dass der Drehwinkel θ des Reflexionsspiegels 32 in eine gegenläufige Drehrichtung eingestellt wird.
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Kennzeichnende Abschnitte der HUD-Vorrichtung 1 des Fahrzeugs werden nachfolgend im Detail beschrieben. Bei dem in 4 und 5 dargestellten Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist ein in 7 dargestellter partieller Verzahnungsabschnitt 530 für das Zwischenzahnrad 53, das mit dem ersten Zahnrad 52 über ein Zahnrad gekoppelt bzw. zahnradgekoppelt ist, der Zahnräder 52 bis 58, die vor dem letzten Zahnrad 59 sind, eine Stufe nach dem ersten Zahnrad 52 vorgesehen, wobei das Zwischenzahnrad 53 als ein spezielles Sperrzahnrad dient. Der partielle Verzahnungsabschnitt 530 ist in der Region des Zwischenzahnrads 53 in einem Bereich von weniger als 360 Grad in Drehrichtung ausgebildet und die Verzahnung 532 ist in dieser Region angeordnet. Ein Verbindungsabschnitt 534 ist in einer verbleibenden Region (kein Verzahnungsabschnitt) des Zwischenzahnrads 53 ausgebildet, in der kein partieller Verzahnungsabschnitt 530 ausgebildet ist. Der Verbindungsabschnitt 534 erstreckt sich in einer Form eines kreisförmigen Bogens kontinuierlich von den Zahnoberseiten der Verzahnung 532a, 532b des partiellen Verzahnungsabschnitts 530 bei seinen beiden Enden in Drehrichtung des Zwischenzahnrads 53. Demgemäß verbindet der Verbindungsabschnitt 534 diese Verzahnung 532a, 532b.
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Dadurch kann, wenn das Zwischenzahnrad 53 in eine Richtung X bei 7 vorwärts dreht, so dass eine Endverzahnung 532a des partiellen Verzahnungsabschnitts 530 mit dem ersten Zahnrad 52 in Eingriff steht, das erste Zahnrad 52 nicht mit dem Verbindungsabschnitt 534 in Eingriff stehen und eine Vorwärtsdrehung des Zwischenzahnrads 53 wird somit gestoppt. Andererseits kann, wenn das Zwischenzahnrad 53 in die andere Richtung Y bei 7 gegenläufig dreht, so dass die andere Endzahnung 532b des partiellen Verzahnungsabschnitts 530 mit dem ersten Zahnrad 52 in Eingriff steht, das erste Zahnrad 52 nicht mit dem Verbindungsabschnitt 534 in Eingriff stehen, und eine gegenläufige Drehung des Laufrads 53 wird somit gestoppt.
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Als Ergebnis eines solchen Stoppens der Drehung des Zwischenzahnrads 53 wird der Drehwinkel θ des Reflexionsspiegels 32 auf einen in 3 dargestellten vorbestimmten einstellbaren Bereich Ac beschränkt. Insbesondere wird der einstellbare Bereich Ac der vorliegenden Ausführungsform weiter eingestellt als der anzeigbare Bereich Ad der virtuellen Abbildung 36 sowie enger als der drehbare Bereich Ar des Reflexionsspiegels 32. Folglich ist der Drehwinkel θ des Reflexionsspiegels 32 auf einen einstellbaren Bereich Ac, der den anzeigbaren Bereich Ad von seinen beiden Seiten umfasst, begrenzt. Die Anzeige der virtuellen Abbildung 36 verschwindet (siehe 3) zwischen diesen Bereichen Ad, Ac und die Einstellung des Reflexionsspiegels 32 durch das Gehäuse 10 wird nicht außerhalb des einstellbaren Bereichs Ac bewirkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der der einstellbare Bereich Ac von z. B. 14,3 Grad verwendet wird, enthält das am meisten vorausgehende (most preceding) Zahnrad 53, dessen Drehwinkel entsprechend des Bereichs Ac kleiner als 360 Grad ist, aus den Zahnrädern 53 bis 58, welche vor dem letztem Zahnrad 59 sind bzw. liegen, den partiellen Verzahnungsabschnitt 530 als Sperrzahnrad.
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Gemäß der HUD-Vorrichtung 1 mit obig beschriebenen Merkmalen ist der partielle Verzahnungsabschnitt 530 mit der in der Region in einem Bereich von weniger als 360 Grad in Drehrichtung des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 angeordneten Verzahnung 532 für das Zwischenzahnrad 53 vorgesehen. Dadurch kann angenommen werden, dass die Erzeugung des Drehmoments in Übereinstimmung mit dem Einstellbefehl durch den Motor 40 fortgesetzt wird, obgleich die Drehung des Zwischenzahnrads 53 als Ergebnis des Eingriffs der Verzahnung 532a oder 532b des partiellen Verzahnungsabschnitts 530 bei seinem Ende in Drehrichtung mit dem ersten Zahnrad 52, das mit dem Zwischenzahnrad 53 gekoppelt bzw. über ein Zahnrad gekoppelt ist, gestoppt ist. Das aufgebrachte Drehmoment wird jedoch, selbst wenn der Motor 40 die Erzeugung des Drehmoments trotz des Drehstopps des am meisten vorausgehenden Zwischenzahnrads 53 mit dem daran aufgebrachten minimalen Drehmoment aus jenen Zahnrändern vor dem letzten Zahnrad 59, dessen Drehwinkel kleiner als 360 Grad sind, auf einfache Weise innerhalb des Bereichs einer Festigkeitszulässigkeit begrenzt. Somit kann die Haltbarkeit der HUD-Vorrichtung 1 verbessert werden.
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Darüber hinaus wird bei der HUD-Vorrichtung 1 der einstellbare Bereich Ac für den Reflexionsspiegel 32, der aufgrund des Eingriffs des ersten Zahnrads 52 mit der Verzahnung 532a, 532b des partiellen Verzahnungsabschnitts 530 an seinen beiden Enden in Drehrichtung beschränkt wird, bei einem Bereich eingestellt, der von seinen beiden Seiten des anzeigbaren Bereichs Ad, in dem die Anzeige der virtuellen Abbildung 36 ermöglicht wird, umfasst. Demgemäß ist, falls der Einstellbefehl, der die Winkeleinstellung in Vorwärtsdrehrichtung oder Rückwärtsdrehrichtung unter der Bedingung befehlt, bei der als Folge des Eingriffs zwischen der Verzahnung 532a oder 532b und dem ersten Zahnrad 52 gestoppt wird, fortgesetzt wird, der Drehwinkel θ des Reflexionsspiegels 32 außerhalb des anzeigbaren Bereichs Ad der virtuellen Abbildung 36 innerhalb des einstellbaren Bereichs Ac beschränkt. Dadurch wird, wenn der Fahrzeuginsasse den Einstellbefehl innerhalb des einstellbaren Bereichs Ac für den Reflexionswinkel 32 fortsetzt, die Veränderung als Verschwinden der Anzeige der virtuellen Abbildung 36 erzeugt bevor das Zwischenzahnrad 53 gestoppt wird. Somit kann die Abnahme des Zuverlässigkeitsgefühls des Insassen vermieden werden.
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Darüber hinaus ist gemäß der HUD-Vorrichtung 1 in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50, der das durch den Motor 40 erzeugte Drehmoment erhöht und überträgt, das Zwischenzahnrad 53 eine Stufe nach dem ersten Zahnrad 52, das mit dem ersten Zahnrad 52 gekoppelt bzw. zahnradgekoppelt ist, kleiner als das erste Zahnrad 52 hinsichtlich des Drehwinkels entsprechend des einstellbaren Bereichs Ac des Reflexionsspiegels 32. Damit wird bei der nacheilenden Seite bzw. nachgeschalteten Stufe das Zwischenzahnrad (subsequent-step idler gear) 53 der partielle Verzahnungsabschnitt 530, der den einstellbaren Bereich Ac für den Reflexionswinkel 32 durch Drehung von weniger als 360 Grad erreicht, auf einfache Weise in der Region in einem Bereich von weniger als 360 Grad in Drehrichtung sichergestellt. Zudem kann unter Verwendung der nachgeschalteten Stufe des Zwischenzahnrads 53, das kleiner als gleiche gekoppelte erste Zahnrad 52 der vorgeschalteten Stufe hinsichtlich des Drehwinkels pro Verzahnung ist, eine Genauigkeit der Randwerte θcl, θcu (siehe 3) des einstellbaren Bereichs Ac verbessert werden.
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In Bezug auf den Untersetzungsgetriebemechanismus 50 der HUD-Vorrichtung 1 wird, nachdem das dritten Getriebeelement 503, das zweite Getriebeelement 502 und das erste Getriebeelement 501 in dieser Reihenfolge innerhalb des Getriebegehäuses 51, das den Motor 40 mit dem für die Motorwelle 42 vorgesehenen Zahnrad 52 aufnimmt, befestigt werden, das letzte Zahnrad 59 für die drehbare Welle 38 des Reflexionsspiegels 32 befestigt. Demgemäß ist das in dem ersten Getriebeelement 501 ausgebildete Zwischenzahnrad 53 ein Zahnrad, das das Letzte in der Befestigungsreihenfolge unter den Zahnrädern 52 bis 58, die vor dem letzten Zahnrad 59 sind bzw. liegen, in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist. Die Befestigungsreihenfolge, wie vorstehend beschrieben, des Zwischenzahnrads 53 mit dem partiellen Verzahnungsabschnitt 530 ist bei dem Ende der vorgeschalteten Seite des letzten Zahnrads 59. Dadurch kann eine Abnahme der Arbeitseffizienz zum Befestigen, aufgrund einer Behinderung des Verbindungsabschnitts 534 des Zwischenzahnrads 53 zum ersten Zahnrad 52, das mit dem Zwischenzahnrad 53 in Eingriff stehen soll, verhindert werden.
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Bei dem Untersetzungsgetriebemechanismus, der das durch den Motor erzeugte Drehmoment erhöht und das Drehmoment zu dem Reflexionsspiegel überträgt, ist der partielle Verzahnungsabschnitt 530 mit der in der Region in einem Bereich von weniger als 360 Grad in Drehrichtung angeordneten Verzahnung für das Sperrzahnrad vorgesehen, das weiter auf der vorgeschalteten Stufenseite als das letzte Zahnrad ist. In dem Untersetzungsgetriebemechanismus kann, obgleich die Erzeugung des Drehmoments in Übereinstimmung mit dem Einstellbefehl von außen durch den Motor fortgesetzt wird, trotz des Stoppens der Drehung des Sperrzahnrads als Folge des Eingriffs der einen Endverzahnung des partiellen Verzahnungsabschnitt in Drehrichtung mit einem anderen Zahnrad, das mit dem Sperrzahnrad gekoppelt ist, das auf diese Zahnräder angewandte Drehmoment klein gemacht werden.
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In Hinblick auf den Drehwinkel des Reflexionsspiegels ist der einstellbare Bereich, der als Folge des Stoppen der Drehung des Sperrzahnrads durch Eingriff des Zahnrads mit der Verzahnung des partiellen Verzahnungsabschnitts an seinen beiden Enden in Drehrichtung begrenzt ist, ein vorbestimmter Winkelbereich, der den anzeigbaren Bereich umfasst und sandwichförmig aufnimmt, in dem die virtuelle Abbildung gezeigt werden kann. Dadurch ist bei einem Zustand, bei dem die Drehung des Sperrzahnrads gestoppt wird, falls der Einstellbefehl, der die Winkeleinstellung in dieser Drehrichtung befiehlt, weiter fortgesetzt wird, der Drehwinkel des Reflexionsspiegels außerhalb des anzeigbaren Bereichs der virtuelle Abbildung innerhalb des einstellbaren Bereichs. Demgemäß wird, falls der Fahrzeuginsasse den Einstellbefehl innerhalb des einstellbaren Bereichs des Reflexionswinkels fortsetzt, eine Veränderung aufgrund des Verschwindens der Anzeige der virtuellen Abbildung vor dem Stoppen der Drehung des Sperrzahnrads erzeugt. Somit kann die Abnahme des Zuverlässigkeitsgefühls des Insassen vermieden werden.
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Aus diesen Gründen kann eine Haltbarkeit der Zahnräder, die den Untersetzungsgetriebemechanismus bilden, und eine Zuverlässigkeit, die dem Fahrzeuginsassen gegeben wird, gleichzeitig verbessert werden.
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Das Sperrzahnrad ist das Zahnrad der am meisten vorausgehenden bzw. am weitesten vorgeschalteten Stufe (most preceding-step gear) unter jenen Zahnrädern, deren Drehwinkel entsprechend im einstellbaren Bereich des Reflexionswinkels kleiner als 360 Grad des Untersetzungsgetriebemechanismus sind. Wie vorstehend beschrieben, wird unter den Zahnrädern, die den einstellbaren Bereich durch Drehung von weniger als 360 Grad verwirklichen können, das minimale Drehmoment auf das Zahnrad der am meisten vorausgehenden bzw. am weitesten vorgeschalteten Stufe aufgebracht, dessen Drehwinkel entsprechend dem einstellbaren Bereich des Reflexionswinkels kleiner als 360 Grad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus ist. Demgemäß kann, selbst wenn die Erzeugung des Drehmoments durch den Motor fortgesetzt wird trotz Drehstopps des Zahnrads der am meisten vorausgehenden bzw. am weitesten vorgeschalteten Stufe als Sperrzahnrad als Folge des Eingriffs der einen Endverzahnung des partiellen Verzahnungsabschnitts in Drehrichtung mit einem anderen Zahnrad, die Haltbarkeit durch Beschränken des Drehmoments, das innerhalb des Bereichs einer Festigkeitszulässigkeit aufgebracht wird, verbessert werden.
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Abwandlungen der vorstehenden Ausführungsform werden beschrieben. Die Ausführungsform der Erfindung wurde soweit beschrieben. Gleichwohl ist die Erfindung nicht ausschließlich innerhalb der vorstehenden Ausführungsform zu interpretieren, und sie kann bei verschiedenen Ausführungsformen angewandt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Insbesondere kann die Anzahl der Zahnräder, die den Untersetzungsgetriebemechanismus 50 und das Untersetzungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) zwischen den Zahnrädern jene sein, mit Ausnahme der in der vorstehenden Ausführungsform dargestellten Anzahl von Verhältnissen. Solange es ein Zahnrad ist (Zahnräder 53 bis 58 in der vorstehenden Ausführungsform), das an der vorherigen Seite/Stufe des letzten Zahnrads liegt (Zahnrad 59 in der vorstehenden Ausführungsform) und dessen Drehwinkel entsprechend des Einstellbereichs Ac kleiner als 360 Grad ist, kann jedes Zahnrad für das Sperrzahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus, für den der partielle Verzahnungsabschnitt 530 vorgesehen ist, verwendet werden. Ferner kann die Reihenfolge außer jener, die in der vorstehenden Ausführungsform dargestellt ist, für die Befestigungsreihenfolge Zahnräder 52 bis 59, welche den Untersetzungsgetriebemechanismus 50 bilden, verwendet werden.
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Zudem kann, solange es ein Motor ist, der eine Drehsteuerung mit einer benötigten Genauigkeit für die Einstellung des Drehwinkels des Reflexionswinkels 32 ausführen kann, z. B. ein Hybrid in Form eines Schrittmotors für den Motor 40 angepasst werden, außer des Permanentmagneten in Form eines Schrittmotors der vorstehenden Ausführungsform. Mit Ausnahme des Flüssigkeitskristallpanels der vorstehenden Ausführungsform, jenes das die lichtaussendende Abbildung mittels eines elektrolumineszenz (EL) Panels oder eines Indikators anzeigt, z. B. kann er für die Anzeige verwendet werden. Schließlich kann für das Projektionselement, das die reflektierte Abbildung des Reflexionswinkels projiziert, z. B. ein ausschließlich für die HUD-Vorrichtung 1 vorgesehener Kombinierer angepasst werden, statt die an dem Fahrzeug, wie in der vorstehenden Ausführungsform, fixierte Windschutzscheibe 4.
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Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen sind auf einfache Weise dem Fachmann ersichtlich. Die Erfindung in ihrer bereiten Formulierung ist dafür nicht auf spezifische Details, kennzeichnende Vorrichtungen und darstellenden Beispiele, die beschrieben und gezeigt sind, beschränkt.
