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Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Head-up-Displays sowie einen Bausatz zum Aufbau von Head-up-Displays.
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Stand der Technik
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Head-up-Displays sind Anzeigevorrichtungen, die das Bild einer Information über eine durchsichtige Scheibe in die Sicht eines Fahrzeuginsassen, insbesondere eines Fahrers, einspiegeln können. Ein Fahrer kann dadurch beim Blick durch die Frontscheibe sowohl eine vor dem Fahrzeug erkennbare Verkehrsszenerie als auch in dieselbe Blickrichtung eingeblendete Informationen gleichzeitig wahrnehmen. Aufgrund einer regen Entwicklungstätigkeit auf diesem Gebiet sind inzwischen eine beträchtliche Anzahl unterschiedlicher Head-up-Display-Systeme bekannt.
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Da auch die Zahl verschiedener Fahrzeugmodelle, die mit Head-up-Displays ausgestattet werden können, zunimmt, wächst auch die Zahl der Ausführungen von Head-up Displays, die jeweils an entsprechend unterschiedliche Bedingungen am Einbauort in einem Fahrzeugmodell angepasst sind.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, den Herstellungsaufwand verschiedener Head-up Displays für verschiedene Fahrzeuge zu verringern.
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Die Aufgabe wird durch ein Head-up-Display mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie einen Bausatz zum Aufbau von Head-up-Displays mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
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Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen vorgestellt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht von einem Head-up Display aus mit einem Gehäuse, das Befestigungseinrichtungen zur Befestigung des Head-up Displays in einem Fahrzeug aufweist, mit optischen Abbildungselementen, die einen Abschnitt des Strahlengangs für abbildendes Licht zur Darstellung von Informationen festlegen, sowie mit einem Tragelement zur Anbringung optischer Abbildungselemente. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Halterung zur Anbringung eines optischen Abbildungselements am Tragelement vorgesehen ist, wobei die Halterung als ein zum Tragelement separates Bauteil ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein Head-up-Display an veränderte geometrische Bedingungen zur Anzeige von Informationen dadurch angepasst werden kann, dass lediglich die Halterung für die Anbringung eines optischen Abbildungselements am Tragelement an eine Änderung des Strahlengangs angepasst wird. Dabei können das Tragelement und/oder das Gehäuse unverändert für verschiedene Varianten eines Head-up Displays, z.B. für unterschiedliche Fahrzeugmodelle einer Modellreihe, weiterverwendet werden. Andererseits kann auf diese Weise erreicht werden, dass veränderte Voraussetzungen zur Befestigung bzw. Unterbringungen des Head-up Displays in einem Fahrzeug nur zu Änderungen am Gehäuse und/oder am Tragelement führen, wogegen optische Abbildungselemente und/oder Halterungen zumindest teilweise weiterverwendet werden können.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Tragelement eine Anbringstelle aufweist, die auf eine Halterung eines optischen Abbildungselements derart abgestimmt ist, dass die Positionierung eines mit der Halterung angebrachten optischen Abbildungselements mit einer Winkelgenauigkeit von ca. 1/10° festgelegt ist. Beispielsweise können die Halterung und die Anbringstelle stark ineinandergreifend, insbesondere passgenau geformt sein, um mit einer Anbringung zugleich eine vergleichsweise exakte Ausrichtung der Halterung und daran angebrachter optischer Abbildungselemente zu erreichen. Durch eine derartige Abstimmung kann auf kostspielige Einrichtungen für eine Nachjustierung optischer Abbildungselemente verzichtet werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass am Tragelement mindestens zwei Anbringstellen ausgebildet sind, an denen eine Halterung eines optischen Abbildungselements anbringbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise eine Halterung an mehreren Anbringstellen des Tragelements zur Anbringung eines oder mehrerer, insbesondere verschiedener optischer Abbildungselemente am Tragelement einsetzbar ist. Somit kann eine einzelne Halterung am Tragelement vielfältiger eingesetzt werden, um Head-up Displays für unterschiedliche Strahlenganggeometrien herzustellen. Zudem kann ein optisches Abbildungselement, insbesondere wenn mehrere Anbringstellen für eine gegebene Halterung geeignet sind, vorteilhaft in verschiedenen Positionen eingesetzt werden.
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Für eine kostengünstige Herstellung, insbesondere in großer Stückzahl, ist es bevorzugt, wenn das Tragelement einstückig ausgebildet ist. Aus dem gleichen Grund ist es bevorzugt, dass die Halterung mit mindestens einem optischen Abbildungselement ein einstückiges Bauteil bildet. Beispielsweise ist dadurch eine Halterung mit einem Spiegel, der für einen vergleichsweise unveränderlichen Abschnitt des Strahlengangs vorgesehen ist, vorteilhaft kostengünstiger herstellbar.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Halterung ein von den optischen Abbildungselementen getrenntes Bauteil bildet. Dadurch kann die Halterung vorteilhaft mit verschiedenen optischen Abbildungselementen kombinierbar ausgebildet sein. Auch dabei ist es bevorzugt, wenn ein optisches Abbildungselement in einer vergleichsweise genau vorgegebenen Anordnung an der Halterung befestigbar ist, um aufwendige Justiereinrichtungen zu vermeiden.
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Um den Umfang von Einzelteilen niedrig zu halten, bildet das Tragelement vorzugsweise ein Gehäuseelement des Gehäuses. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Befestigungseinrichtungen zumindest teilweise in das Tragelement integriert sind. Dadurch können weitere Einzelteile entfallen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Befestigungseinrichtungen z.B. bezüglich ihrer Lage vorteilhaft darauf abgestimmt sein können, Schwingungsresonanzen am Tragelement zu unterdrücken.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Tragelement zur Anbringung zumindest aller optischen Abbildungselemente, die im Strahlengang die Richtung abbildenden Lichts zu einem weiteren optischen Abbildungselement umlenken, und die innerhalb des Gehäuses liegen, ausgebildet ist. Dadurch lassen sich vorteilhaft Störungen der Informationsanzeige verringern oder vermeiden, die durch Schwingungen zwischen optischen Abbildungselement, die am Tragelement angebracht sind, und solchen, die an anderen Teilen des Head-up Displays befestigt sind, hervorgerufen werden können. Zudem können dadurch zumindest kleine Anpassungen allein durch Änderungen an ein oder mehreren Halterungen bewerkstelligt werden. Aus den gleichen Gründen weist das Tragelement des erfindungsgemäßen Head-up Displays vorzugsweise eine Anbringstelle für eine Halterung einer Combinerscheibe auf.
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Vorzugsweise weist das Tragelement eine Blende zur Vermeidung unerwünschter Lichteinkopplungen in das Head-up-Display auf. Beispielsweise können Blenden im Bereich zwischen einem Licht einkoppelnden optischen Element und einem Licht auskoppelnden optischen Element angeordnet sein. An solchen Positionen sind Blenden und andere optische Elemente häufig vergleichsweise weniger von Änderungen betroffen. Durch eine Herstellung von Tragelementen mit Blenden ist deren Herstellungsaufwand und die Teilevielfalt weiter verringerbar.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass das Tragelement aus einem Metall, insbesondere einem Leichtmetall und/oder einer Leichtetalllegierung hergestellt ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass ein Teil einer Anbringstelle, insbesondere ein Teil der für ein Ineinandergreifen der Anbringstelle und einer Halterung vorgesehen ist, mittels Outsert-Technik am Tragelement angeformt ist. Dadurch erreichen Teile einer Anbringstelle, die eine hohe Genauigkeit der Positionierung optischer Abbildungselemente gewährleisten sollen, vergleichsweise zuverlässige und stabile Verbindungen mit einem Grundkörper des Tragelements.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines Head-up-Displays bereitzustellen. Dabei ist es wesentlich, dass für verschiedene Head-up-Display-Konstruktionen ein und dasselbe Tragelement zur Anwendung kommt. Dies bietet den Vorteil, dass sich ein Head-up-Display vergleichsweise günstig herstellen lässt, indem Änderungen für eine Anpassung des Head-up-Displays auf einzelne am Tragelement anbringbare Teile beschränkt werden.
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Die Erfindung lässt sich mit der Idee eines Bausatzes zum Aufbau von Head-up-Displays erweitern und abrunden. Dabei umfasst der Bausatz folgende Elemente: Ein Gehäuse, ein Tragelement, verschiedene optische Abbildungselemente zum Aufbau unterschiedlicher Head-up-Displays und/oder verschiedene Haltevorrichtungen für die optischen Elemente am Tragelement zum Aufbau unterschiedlicher Head-up-Displays. Das Wesentliche der Idee besteht darin, dass zum Aufbau verschiedener Head-up-Displays ein einziges Tragelement vorgesehen ist. Das Tragelement kann beispielsweise auf vorgegebene Grundmaße abgestimmt sein, die für jedes Fahrzeugmodell einer Modellreihe passen, und nur durch Halterungen, optische Elemente und/oder Gehäuseelemente an Unterschiede eines jeweiligen Fahrzeugmodells angepasst sind. Hierdurch können verschiedene Head-up Displays mit einer überschaubaren Anzahl von Teilen aufgebaut sein. Durch ein unverändert eingesetztes Tragelement kann durch den Bausatz eine hierarchische Ordnung von voneinander unabhängigen Einzelteilen erstellt werden, wodurch sich der Bausatz durch hinzufügen neuer Teile, insbesondere Halterungen, für neue Bauvarianten des Head-up Displays erweitern lässt, ohne hierfür bestehende Elemente des Bausatzes anpassen zu müssen. Daraus ergeben sich Vorteile durch eine rationellere Entwicklung, Fertigung und Teileverwaltung.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Tragelement für ein erfindungsgemäßes Head-up-Display vorgestellt.
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Die einzige 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Tragelements 1 für ein erfindungsgemäßes Head-up-Display, das nicht gezeigt ist. Das Tragelement 1 besteht zum größten Teil aus einer einstückigen Grundplatte 3, die beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Hierdurch kann das Tragelement 1 eine Wärmeableitung aus einem Display (nicht gezeigt) unterstützen.
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Die Grundplatte 3 ist eben. Ihre Grundfläche bildet ein unregelmäßiges Sechseck. Die Grundplatte 3 weist eine Strahldurchführung 8, eine Öffnung innerhalb der Grundfläche, auf. Von mehreren Einkerbungen 17 abgesehen, gleicht auch der Umriss der Strahldurchführung 8 einem unregelmäßigen Sechseck. Die Einkerbungen 17 sind an zwei Anbringseiten 18, 19 der Durchführung 8 ausgebildet. Die Kanten der Anbringseiten 18 und 19 verlaufen vorzugsweise im wesentlichen parallel, so dass sie an den gegenüberliegenden Anbringseiten 18, 19 geometrische Achse vorgeben können, mit denen eine gemeinsame Richtung zur Ausrichtung optischer Abbildungselemente 5, 6, 10 und 11, vorgegeben werden kann. Die Einkerbungen 17 dienen der Anbringung von Halterungen 4 und 20. Vorzugsweise sind die Halterungen 4, 20 passgenau auf die Einkerbungen 17 und die Anbringseiten 18 bzw. 19 abgestimmt. Dies bietet den Vorteil, dass zusätzliche Elemente zur Justierung der Position der Halterungen 4, 20 verzichtbar sind und eine vergleichsweise günstigere und schnellere Herstellung von erfindungsgemäßen Head-up Displays möglich ist. Am Tragelement 1 und/oder den Halterungen 4, 20 können z.B. Rastvorrichtungen (nicht gezeigt) ausgebildet sein, mit denen die Halterungen 4, 20 am Tragelement befestigt sein können.
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Mit der Halterung 4 werden Spiegel 5, 6 und eine Blende 9 an der Anbringseite 18 befestigt. An der Anbringseite 19 sind mittels der Halterung 20 zwei Spiegel 10 und 11 sowie eine Blende 7.
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An der Grundplatte 3 sind außerdem zwei Combinerbefestigungen 14 vorhanden. Sie bieten Scharniere 15 mit denen ein Combiner 2 über eine Halterung 13 klappbar am Tragelement 1 angebracht werden kann. Die Combinerbefestigungen können beispielsweise mittels Outsert-Technik, d.h. durch Anformen von Kunststoffteilen mittels Spritzguß- bzw. Spritzpresstechnik an einem bestehenden Bauteil, hergestellt sein, wodurch die Combinerbefestigungen 14 mit dem Tragelement 1 vorteilhaft stabil und fest verbunden werden kann. An einer nicht gezeigten Ausführung der Erfindung können beispielsweise Blenden, die z.B. zwischen Abschnitte des optischen Strahlengangs hineinragen, ebenfalls durch Outsert-Technik unmittelbar am Tragelement ausgebildet sein.
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An den Ecken der sechseckigen Grundfläche der Grundplatte 3 sind Befestigungsösen 16 ausgebildet, mit denen das Tragelement entweder in einem Gehäuse oder unmittelbar an einem Einbauort in einem Fahrzeug mit nicht gezeigten Befestigungsmitteln verankert werden kann.
