DE102014002613B3

DE102014002613B3 - Projektionsspiegelanordnung für ein Head-up-Display

Info

Publication number: DE102014002613B3
Application number: DE102014002613.2A
Authority: DE
Inventors: Rene Faulstich; Hartmut Groos
Original assignee: Tb & C Outsert Ct GmbH; TB&C OUTSERT CENTER GmbH
Current assignee: Tb & C Outsert Ct GmbH; TB&C OUTSERT CENTER GmbH
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2034-02-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsspiegelanordnung für ein Head-Up Display, mit: – einer Basis (11) und mit einem Projektionsspiegel (14), welcher bezüglich einer Schwenkachse (20) schwenkbar an der Basis (11) gelagert ist, – mit einer mit dem Projektionsspiegel (14) in Eingriff stehenden Klammer (30), die an der Basis (11) entlang einer ersten Verstellrichtung (1) verschiebbar geführt ist, und – mit einem Geber (50), der mittels eines Antriebs (70) entlang einer zweiten Verstellrichtung (2) an der Basis (11) verschiebbar geführt ist, wobei der Geber (50) über eine Kulissenführung (24) mit der Klammer (30) in Wirkverbindung steht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsspiegelanordnung für ein Head-up-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Head-up-Display, welche einen bezüglich einer Schwenkachse an einer Basis schwenkbar gelagerten Projektionsspiegel aufweist, der mittels eines Antriebs verstellbar ist.
Hintergrund
Head-up-Displays werden vermehrt in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen (PKW) eingesetzt. Herkömmliche Head-up-Display-Vorrichtungen für Kraftfahrzeuge stellen über eine Display- oder Projektionseinrichtung eine lichtemittierende Abbildung bereit, welche mittels einer Projektionsspiegelanordnung in das Sichtfeld des Fahrers oder weiterer Fahrzeuginsassen projizierbar ist. Beispielsweise kann mittels der Projektionsspiegelanordnung, die typischerweise in die Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs eingelassen ist, auf der Innenseite der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs eine virtuelle Abbildung erzeugt werden.
Die Position der Abbildung soll je nach Benutzervorgaben oder je nach Betriebsmodus des Head-up-Displays variieren. Für unterschiedlich große Passagiere oder Fahrer des Fahrzeugs ist beispielsweise die Positionierung der virtuellen Abbildung bezüglich der Kraftfahrzeughochachse (z) anzupassen. Des Weiteren kann es je nach Ausstattung und Konfiguration des Head-up-Displays erforderlich sein, die Position der zu projizierenden Informationen fahrsituationsabhängig zu verändern.
Gängige Projektionsspiegelanordnungen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2013 100 839 A1 bekannt sind, weisen einen Reflexionsspiegel auf, welcher mittels eines Schrittmotors verstellbar bzw. verschwenkbar ist. Der Schrittmotor hat dabei mehrere elektrische Stabilisierungspunkte, bei welchem ein Motorbetrieb elektrisch durch ein Haltemoment stabilisiert wird. Zudem weist der Schrittmotor mehrere mechanische Stabilisierungspunkte auf, bei welchen der Motorbetrieb durch ein Rastmoment bzw. Haltemoment stabilisiert wird, wenn dem Motor keine Leistung zugeführt wird. Da der Projektionsspiegel naturgemäß in einem vorgegebenen Abstand zur virtuellen Bildebene angeordnet ist, sollte dieser möglichst präzise und ruckfrei ansteuerbar sein. Für die mechanische Ansteuerung des Projektionsspiegels sind daher geringstmögliche Toleranzmaße einzuhalten. Zudem ist die elektrische Ansteuerung möglichst spielfrei und dementsprechend präzise auszulegen.
Ferner ist aus der DE 102 26 896 A1 eine in einem Fahrzeug eingebaute Anzeigeeinrichtung mit einem Spiegel bekannt, der beidseitig durch Halterungsstücke gehalten wird. Jedes der Halterungsstücke ist mit einem Drehzapfen versehen, der an einer in Vertikalrichtung gesehen mittleren Stelle herausragt und sich in Richtung der Spiegelfläche erstreckt. Der Drehzapfen ist in einem Gleitstück gleitfähig gelagert.
Die DE 101 35 986 A1 beschreibt ferner eine fahrzeugeigene Anzeigevorrichtung mit einem Verlagerungsmechanismus, welcher ein Führungsstangenpaar aufweist, welches sich parallel in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und welcher ferner ein Gleitstück aufweist, das entlang der Führungsstangen gleiten kann.
Aus der DE 100 44 221 A1 ist eine Head-up-Anzeige für ein Fahrzeug mit einem reflektierenden Spiegel bekannt, welcher durch eine Dreheinstellvorrichtung drehbar gehaltert ist.
Schließlich beschreibt die EP 1 387 203 B1 ein Fernglas mit Digitalkamera, welches ein Objektiv, eine Prismenanordnung und ein Okular umfasst und wobei in dem Strahlengang zwischen Prismenanordnung und Okular ein über eine Kulissenführung einschwenkbarer Spiegel angebracht werden kann.
Es ist daher Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine möglichst kostengünstige, platzsparende sowie möglichst spielfreie, robuste, wartungsarme Projektionsspiegelanordnung für ein Head-up-Display bereitzustellen, die ein präzises und reproduzierbares Verstellen sowie Verschwenken eines Projektionsspiegels selbst bei widrigen äußeren Bedingungen, wie zum Beispiel starke Erschütterungen des Kraftfahrzeugs, bereitstellt.
Diese Aufgabe wird mit einer Projektionsspiegelanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch l sowie mit einem Head-up-Display gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind dabei Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen
Demgemäß ist eine Projektionsspiegelanordnung für ein Head-up-Display vorgesehen, die eine Basis, etwa in Form einer Trägerplatine und einen Projektionsspiegel aufweist. Der Projektionsspiegel ist dabei bezüglich einer Schwenkachse schwenkbar bzw. verstellbar an der Basis gelagert. Des Weiteren weist die Projektionsspiegelanordnung eine mit dem Projektionsspiegel in Eingriff stehende Klammer auf, die an der Basis entlang einer ersten Verstellrichtung verschiebbar geführt ist. Die erste Verstellrichtung erstreckt sich dabei typischerweise unter einem vorgegebenen Winkel zur Schwenkachse des Projektionsspiegels.
Die Projektionsspiegelanordnung weist ferner einen Geber auf, der mittels eines Antriebs, typischerweise mittels eines elektromotorischen Antriebs, entlang einer zweiten Verstellrichtung an der Basis verschiebbar geführt ist. Der Geber steht dabei über eine Kulissenführung mit der Klammer in Wirkverbindung. Die Kulissenführung ist dabei derart ausgestaltet, dass eine Bewegung des Gebers entlang der zweiten Verstellrichtung eine Bewegung der Klammer entlang der ersten Verstellrichtung bewirkt. Erste und zweite Verstellrichtungen erstrecken sich unter einem vorgegebenen Winkel zueinander. Dieser beträgt bevorzugt mehr als 45°, er kann z. B. in etwa 90° betragen.
Die Kopplung von Geber und Klammer mittels der Kulissenführung ist typischerweise bidirektional. Eine Vorwärtsbewegung des Gebers entlang der zweiten Verstellrichtung führt unmittelbar zu einer entsprechenden Vorwärtsbewegung der Klammer entlang der ersten Verstellrichtung und umgekehrt, eine entgegengesetzte Bewegung des Gebers, etwa in eine Rückwärtsrichtung führt zu einer entsprechenden Rückwärtsbewegung der Klammer entlang der ersten Verstellrichtung.
Über die Kulissenführung ist ein gewisses Unter- oder Übersetzungsverhältnis der Verschiebebewegungen von Geber und Klammer realisierbar. Entsprechend dem Winkel, unter welchem sich die Kulissenführung in Bezug auf die erste und/oder die zweite Verstellrichtung erstreckt, kann eine relativ große Verstellbewegung des Gebers in eine vergleichsweise kleine Verstellbewegung der Klammer übertragen werden. Mittels der Kulissenführung sind verschiedene Wegstreckenübertragungen zwischen der Geber- und der Klammerbewegung bedarfsgerecht realisierbar.
Die Art und Weise der Ausgestaltung der Kulissenführung, insbesondere der Winkel, unter welchen sich eine Kulisse in Bezug auf die erste oder zweite Verstellrichtung erstreckt, bestimmt ein Übertragungsverhältnis oder eine Bewegungs-Übertragungsfunktion zwischen der Geberbewegung und der Klammerbewegung. Die Kulissenführung kann vergleichsweise geradlinig, sie kann aber auch bedarfsgerecht mit einer vorgegebenen Kontur mit einem nicht geradlinigen, zumindest bereichsweise gekrümmten Verlauf ausgestaltet sein.
Auf diese Art und Weise lassen sich in Abhängigkeit der Absolutposition bzw. der Relativposition des Gebers gegenüber der Basis unterschiedliche Übertragungs- bzw. Untersetzungsverhältnisse der Verschiebebewegungen von Geber und Klammer verwirklichen.
Von Vorteil sind der Geber als auch die Klammer als Kunststoffkomponenten ausgestaltet, die möglichst passgenau und spielfrei über die Kulissenführung wechselseitig in Eingriff stehen. Insbesondere können der Geber und die Klammer als Kunststoff-Spritzgusskomponenten ausgestaltet sein. Geber und Klammer sind insoweit in hoher Stückzahl besonders maßhaltig und preiswert herstellbar. Geber, Klammer als auch Kulissenführung können als ein- oder mehrkomponentige Spritzguss-Kunststoffbauteile ausgestaltet sein. Beispielsweise können die miteinander in Eingriff stehenden Gleitflächen oder Gleitabschnitte von Geber, Klammer und/oder Kulissenführung mit gleitreibungsarmen bzw. die Gleitreibung begünstigenden Kunststoffen versehen oder zumindest bereichsweise überzogen sein.
Die Klammer ist ferner mittels eines Gleitstücks in einem Langloch einer an der Basis befestigten Halterung entlang der ersten Verstellrichtung geführt. Mittels der Halterung ist die Klammer entlang der ersten Verstellrichtung bezüglich der Basis zwangsgeführt. Das Gleitstück kann beispielsweise eine längserstreckte Geometrie aufweisen, die passgenau in das Langloch der Halterung einsetzbar und der Längserstreckung des Langlochs folgend, lediglich im Langloch entlang verschiebbar ist. Mittels eines längserstreckten und mit der Innenkontur des Langlochs korrespondierenden Gleitstücks ist die Klammer bezüglich der Basis drehfixiert und kann ausschließlich entlang der Längserstreckung des Langlochs gegenüber der Basis verschoben werden.
Nach einer Weiterbildung weist die Kulissenführung eine sich zumindest abschnittsweise unter einem vorgegebenen Winkel zur ersten oder zur zweiten Verstellrichtung erstreckende Kulisse und ein in der Kulisse verschiebbar geführtes Kulissenstück auf. Typischerweise erstreckt sich die Kulisse in der von erster und zweiter Verstellrichtung gebildeten Ebene. Sie erstreckt sich allerdings unter einem vorgegebenen Winkel zu zumindest einer von erster und zweiter Verstellrichtung.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich die Kulisse beispielsweise geradlinig unter einem vergleichsweise kleinen Winkel, der typischerweise weniger als 30°, weniger als 15° oder weniger als 5° beträgt, zur zweiten Verstellrichtung erstreckt. Auf diese Art und Weise kann eine vergleichsweise große Verschiebebewegung des Gebers entlang der zweiten Verstellrichtung in eine vergleichsweise kleine Verstellbewegung der Klammer entlang der zweiten Verstellrichtung übertragen werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist einer von Geber und Klammer die Kulisse auf, während der andere von Geber und Klammer das Kulissenstück aufweist. Beispielsweise weist der Geber die Kulisse auf, die sich unter dem vorgegebenen Winkel zur Verschiebebewegung des Gebers, folglich zur zweiten Verstellrichtung erstreckt. Die Klammer weist dabei das mit der Kulisse des Gebers in Eingriff stehende Kulissenstück auf, welches aufgrund der Schrägstellung oder der konkreten geometrischen Ausgestaltung und/oder der Abweichung der Kulisse von der zweiten Verstellrichtung, eine Verschiebebewegung des Gebers in eine Verschiebebewegung der Klammer entlang der ersten Verstellrichtung überträgt.
Abweichende hiervon ist aber auch eine umgekehrte Konstellation denkbar, bei welcher der Geber das Kulissenstück und die Klammer die Kulisse aufweist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Kulissenstück an einem freien Ende des Gleitstücks ausgebildet. Das Kulissenstück kann beispielsweise die Form eines zylindrischen Fortsatzes aufweisen, welcher in der Kulisse der Kulissenführung geführt ist. Das Kulissenstück kann beispielsweise das Langloch der Halterung vollständig durchsetzen. Auf diese Art und Weise kann die Klammer beispielsweise auf der Halterung aufliegen, während das Gleitstück im Langloch der Halterung liegt und das Kulissenstück durch das Langloch hindurchragt und auf einer der Klammer gegenüberliegenden Seite der Halterung mit der Kulisse des Gebers in Eingriff steht. Hierdurch wird eine Art Sandwich-Aufbau von Basis, Geber, Halterung und Klammer geschaffen, der einen besonders platzsparenden Aufbau der Projektionsspiegelanordnung ermöglicht.
Nach einer Weiterbildung erstreckt sich die zweite Verstellrichtung parallel zur Schwenkachse des Projektionsspiegels. Hierdurch wird erreicht, dass sich der Geber parallel zur Schwenkachse des Projektionsspiegels erstreckt. Je nach Ausrichtung des Projektionsspiegels kann dieser etwa schwerkraftbedingt auf die Klammer und den Geber mechanisch rückwirken. Durch die Parallelverschiebung des Gebers zur Schwenkachse des Projektionsspiegels kann die mechanische Rückkopplung des Spiegels auf den Schwenkmechanismus und auf den Geber weitgehend unabhängig von der jeweils vorherrschenden Schwenkstellung des Projektionsspiegels ausgestaltet werden, was sich letztendlich positiv auf die Justier- und Verstellgenauigkeit der Projektionsspiegelanordnung auswirken kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich die zweite Verstellrichtung senkrecht zur ersten Verstellrichtung. Sie kann sich insbesondere tangential zur Schwenkachse des Projektionsspiegels erstrecken. Wenn erste und zweite Verstellrichtungen senkrecht zueinander ausgerichtet sind, kann über die Kulissenführung beispielsweise eine Längsverschiebung des Gebers entlang der Schwenkachse des Projektionsspiegels in eine in Tangentialrichtung gerichtete Verschiebebewegung der Klammer und damit in eine dementsprechende Verstellung bzw. in ein dementsprechendes Verschwenken des Projektionsspiegels übertragen werden.
Es ist zur Realisierung einer Untersetzung der Geberbewegung in die Klammerbewegung insbesondere vorgesehen, dass sich die Kulissenführung bzw. deren Kulisse unter einem Winkel kleiner 45° zur zweiten Verstellrichtung erstreckt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die mit dem Projektionsspiegel in Eingriff stehende Klammer zwei gabelartig ausgestaltete Schenkel auf, die an einer Vorderseite und an einer gegenüberliegenden Rückseite des Projektionsspiegels anliegen. Mittels der gabelartigen Schenkel kann der Projektionsspiegel spielfrei gehalten bzw. zwischen den Schenkeln eingeklemmt werden. Die Klemmung des Projektionsspiegels zwischen den Schenkeln der Klammer führt dazu, dass eine Bewegung der Klammer entlang der ersten Verstellrichtung unmittelbar und ruckfrei auf eine dementsprechende Drehbewegung des Projektionsspiegels übertragbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung hiervon weist zumindest einer der Schenkel eine am Projektionsspiegel anliegende Federzunge auf. Bevorzugt weisen beide Schenkel an ihren einander zugewandten Abschnitten jeweils eine Federzunge auf, die mit der Vorder- oder mit der Rückseite des Projektionsspiegels in unmittelbarer Wirkverbindung stehen. Die Federzungen ermöglichen einen besonders festen und reibschlüssigen Sitz der Klammer am Projektionsspiegel. Insbesondere kann die Klammer als Mehrkomponenten-Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgestaltet sein, wobei die Federzungen aus einem anderen Kunststoff gebildet sind als der übrige Teil der Klammer. Beispielsweise können die Federzungen aus einem besonders weichelastischen thermoplastischen Kunststoff gefertigt sein, während die Klammer selbst einen vergleichsweise harten und biegesteifen Kunststoff aufweist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung steht die Klammer mit einem bezogen auf die Schwenkachse radial nach außen ragenden Fortsatz des Projektionsspiegels in Eingriff. Für eine möglichst präzise Bewegung und Ansteuerung des Spiegels ist es insbesondere von Vorteil, wenn sich der Fortsatz beispielsweise an einem der Schwenkachse abgewandten Endabschnitt des Projektionsspiegels erstreckt. Ein vergleichsweise großer Abstand des Fortsatzes und damit des Klammerangriffspunkts des Spiegels von der Schwenkachse ist für die kontinuierliche und ruckfreie Beweglichkeit der Spiegelansteuerung besonders vorteilhaft.
Der Fortsatz kann einstückig mit dem Projektionsspiegel ausgestaltet sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Fortsatz als separates Bauteil gefertigt ist, welches fest mit dem Projektionsspiegel verbunden ist und beispielsweise von einer Außenkante des Projektionsspiegels hervorsteht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ragt der Fortsatz des Projektionsspiegels durch eine in der Basis ausgebildete Durchgangsöffnung hindurch. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Basis zwei gegenüberliegende Schenkel aufweist, an denen der Projektionsspiegel mittels gegenüberliegender Lagerzapfen schwenkbar gelagert ist. Der Fortsatz des Projektionsspiegels ragt insbesondere durch die sich zwischen den Schenkeln erstreckende Basis hindurch, sodass die Klammer und/oder der Geber des Schwenkmechanismus beispielsweise an einer dem Projektionsspiegel abgewandten Unterseite der Basis anordenbar sind. Auf diese Art und Weise können die für die Schwenkbewegung des Projektionsspiegels vorgesehenen mechanischen Komponenten außerhalb des Projektionsbereichs der Projektionsspiegelanordnung positioniert werden. Dies kann sich weiter vorteilhaft auf eine platzsparende Ausgestaltung der Projektionsspiegelanordnung auswirken.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Geber in einer längserstreckten Ausnehmung der Basis geführt. Jene Ausnehmung kann gleichermaßen als Langloch ausgestaltet sein, welches sich bevorzugt parallel zur Schwenkachse des Projektionsspiegels erstreckt. Die Anordnung des Gebers in der längserstreckten Ausnehmung ermöglicht nicht nur eine gewichtseinsparende, sondern vor allem auch eine platzsparende Unterbringung und Führung des Gebers an der Basis.
Alternativ hierzu ist denkbar, dass der Geber beispielsweise an einem längserstreckten Profil der Basis, beispielsweise in oder an einer in der Basis ausgestalteten Nut oder an einem entsprechend profilierten Vorsprung der Basis längsverschieblich geführt ist. Die Ausbildung einer längserstreckten Ausnehmung dürfte sich demgegenüber jedoch in fertigungs- und montagetechnischer Hinsicht als vorteilhaft erweisen.
Nach einer Weiterbildung hiervon ist der Innenrand der Ausnehmung für den Geber in Kunststoff eingefasst. Insbesondere kann der Innenrand der Ausnehmung mit einer Kunststoffumspritzung versehen sein. Die Basis selbst kann unabhängig hiervon typischerweise als Metallbauteil ausgestaltet sein. Dieses weist typischerweise ein gebogenes bzw. gestanztes oder in eine vorgegebene Kontur verformtes, etwa gepresstes Metallblech auf, welches der gesamten Projektionsspiegelanordnung ein notwendiges Maß an mechanischer Stabilität verleihen kann.
Durch die Einfassung des Innenrands der Ausnehmung in Kunststoff kann eine passgenaue, möglichst spielfreie und zugleich verschleiß- und wartungsarme Gleitführung für den Geber an der Basis bereitgestellt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Geber auf oder entlang einem sich parallel zur Ausnehmung erstreckenden Führungsstab entgegen der Kraft einer Rückstellfeder geführt. Der Führungsstab kann beispielsweise innerhalb, oberhalb oder unterhalb der langlochartigen Ausnehmung der Basis angeordnet sein. Der Geber kann jenen Führungsstab beispielsweise umschließen. Es ist aber auch denkbar, dass der Geber allein am Innenrand der Ausnehmung geführt ist. Der Führungsstab kann aber insbesondere der Aufnahme einer Rückstellfeder dienen, welche den Geber mit der Basis koppelt. Mittels eines derartigen Rückstellmechanismus kann der Antrieb für die Längsverschiebung des Gebers vergleichsweise kostengünstig implementiert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Geber mittels einer Zahnstange oder mittels einer Gewindespindel mit dem Antrieb gekoppelt. Die Zahnstange oder die Gewindespindel kann sich dabei insbesondere parallel zur zweiten Verstellrichtung, nämlich zur Längsverschieberichtung des Gebers erstrecken. Die Zahnstange kann unmittelbar mit dem Geber verbunden bzw. sogar einstückig mit dem Geber ausgestaltet sein und anderen Ends mit einem entsprechenden Zahnrad des Antriebs bzw. eines Getriebes des Antriebs in Eingriff stehen.
Eine Drehbewegung des Antriebs, beispielsweise eines vergleichsweise kostengünstig zu implementierenden Elektromotors, welcher auch als Schrittmotor ausgestaltet sein kann, lässt sich somit unmittelbar auf eine Längsverschiebung des Gebers entlang der zweiten Verstellrichtung übertragen. Gleichermaßen ist denkbar, dass anstelle einer Zahnstange eine Gewindespindel vorgesehen ist, die beispielsweise über ein Schneckengetriebe mit dem Antrieb gekoppelt ist.
Nach alledem ist schließlich ein Head-up-Display zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, welches eine Projektionseinrichtung und eine zuvor beschriebene Projektionsspiegelanordnung aufweist. Die Projektionseinrichtung weist typischerweise wenigstens einen oder mehrere Lichtemitter zur Erzeugung eines oder mehrerer Lichtstrahlen sowie zumindest einen räumlichen Lichtmodulator auf, mittels welchem unterschiedliche Helligkeits- und Farbverteilungen in einem zweidimensionalen Lichtfeld erzeugbar und modifizierbar sind.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung der Projektionsspiegelanordnung von schräg oben betrachtet,
2 eine Ansicht der Projektionsspiegelanordnung gemäß 1 von unten betrachtet,
3 eine vergrößerte Darstellung der Projektionsspiegelanordnung gemäß 2, jedoch mit abgenommenem Halter und mit abgenommener Klammer,
4 die Projektionsspiegelanordnung gemäß 3 mit an der Basis angeordnetem Halter,
5 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung durch die Projektionsspiegelanordnung gemäß 4 mit der am Halter verschieblich geführten und mit dem Projektionsspiegel in Eingriff stehenden Klammer und
6 die Projektionsspiegelanordnung mit einem daran angeordneten Antrieb.
Detaillierte Beschreibung
Die in 1 in perspektivischer Darstellung gezeigte Projektionsspiegelanordnung 10 weist eine in Form eines Blechformteils ausgestaltete Basis 11 auf. An gegenüberliegenden Seitenrändern der zumindest bereichsweise eben ausgestalteten Basis 11 sind zwei von der Ebene der Basis 11 nahezu senkrecht hervorstehende Schenkel 12, 13 angeordnet. Die Schenkel 12, 13 befinden sich hierbei an Außenseiten der Basis 11. Zwischen den Schenkeln, 12, 13 ist ein im Wesentlichen rechteckig ausgestalteter Projektionsspiegel 14 angeordnet. Dieser weist zwei gegenüberliegende Lagerzapfen 14a, 14b auf, die in entsprechenden Lagern der Schenkel 12, 13 angeordnet sind. Die Lagerzapfen 14a, 14b bilden somit eine Schwenkachse 20 des Projektionsspiegels 14.
Der Projektionsspiegel 14 weist eine dem Betrachter in 1 zugewandte Vorderseite 25 und eine dem Betrachter abgewandte Rückseite 26 auf, welche in 2 zu sehen ist. An der Basis 11 ist der Vorderseite 25 des Projektionsspiegels 14 zugewandt ein Reflexionsspiegel 15 angeordnet, welcher eine von einer in 1 nur schematisch dargestellten Projektionseinrichtung 3 erzeugbares Bild reflektiert und auf den verstellbar antreibbaren Projektionsspiegel 14 wirft. Die Projektionseinrichtung 3 ist typischerweise in einer muldenartigen Aufnahme 4 der Basis 11 anordenbar.
Wie insbesondere aus den 2 und 3 hervorgeht, weist die Basis 11 zwischen den beiden gegenüberliegenden Schenkeln 12, 13 eine Durchgangsöffnung 17 auf, durch welche ein nach unten ragender Fortsatz 28 des Projektionsspiegels 14 hindurch ragt. Durch jene Durchgangsöffnung kann der Fortsatz 28 des Projektionsspiegels 14 mit den an der Unterseite der Basis 11 angeordneten Komponenten des Schwenkmechanismus 22, wie in den 2 bis 6 gezeigt, in Wirkverbindung stehen. Die in etwa mittige Anordnung des Fortsatzes 28 am Projektionsspiegel 14 zwischen den außenliegenden Schenkeln 12, 13 der Basis 11 ermöglicht insbesondere ein verspannungsfreies Betätigen des Spiegels 14.
Der Schwenkmechanismus 22 dient dem spielfreien, präzisen und möglichst ruckarmen situationsbezogenen Verschwenken des Projektionsspiegels 14. Die Anordnung sämtlicher Komponenten des Schwenkmechanismus 22 an der Unterseite der Basis 11 ist in bauraumtechnischer Hinsicht von besonderem Vorteil.
Der Schwenkmechanismus 22 weist eine mit dem Fortsatz 28 des Projektionsspiegels in Eingriff stehende Klammer 30 auf, die in den 4 bis 6 jeweils vergrößert dargestellt ist. Wie in 4 insbesondere gezeigt, weist die Klammer 30 eine im Wesentlichen eben ausgestalteten Klammerkörper 34 auf, welcher zwei nach Art eines U geformte und parallel erstreckte Schenkel 31, 32 aufweist. An den aneinander zugewandten Innenseiten der Schenkel 31, 32 ist jeweils eine Federzunge 33 vorgesehen. Zwischen den insoweit gegenüberliegenden Federzungen 33 ist der Fortsatz 28 des Projektionsspiegels 14 spielfrei bzw. klemmend einführbar.
Die Klammer 30 ist insbesondere als Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgestaltet, wobei die Federzungen 33 nach Art eines Mehrkomponenten-Spritzgussverfahrens, beispielsweise aus einem anderen, etwa aus einem weicheren oder elastischeren Kunststoffmaterial als der Klammerkörper 34 gebildet sein können.
Am Klammerkörper 34 ist ferner, wie in 5 gezeigt, ein der Basis zugewandtes, sich in etwa senkrecht zur Ebene des Klammerkörpers 34 erstreckendes Gleitstück 36 ausgebildet, welches in einem in 5 angedeuteten Langloch 42 einer Halterung 40 längsverschieblich geführt ist. Die Breite des Gleitstücks 36 ist hierbei bevorzugt passgenau auf die Innengeometrie des Langlochs 42 bzw. auf die lichte Breite des Langlochs 42 angepasst, sodass die Klammer 30 über das Gleitstück 36 weitgehend spielfrei und lediglich längsverschieblich entlang dem Langloch 42 an der Halterung 40 geführt ist.
Zur Halterung der Klammer 30 an der Halterung 40 kann ferner z. B. im Übergang des Gleitstücks 36 in das Kulissenstück 38 ein verschwenkbares oder verstellbares Halteelement vorgesehen sein, welches vorliegend nicht explizit gezeigt mit einer Unterseite des Randes des Langloch 42 in Eingriff stehen und die Klammer 30 längsverschieblich an der Halterung 40 gegen Herabfallen sichern kann.
Die Halterung 40 selbst ist nach Art einer Brücke 44 ausgestaltet, die an gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils Befestigungsabschnitte 45, 46 aufweist. Die Befestigungsabschnitte 45, 46 sind nach Art von Befestigungsfüßen ausgebildet. Die Befestigungsabschnitte 45, 46, wie sie beispielsweise in 4 gezeigt sind, können in hierfür vorgesehene, beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgestalteten Befestigungsstellen 47, 48 der Basis 11 befestigt sein. Es ist denkbar, dass die Befestigungsabschnitte 45, 46 in etwa formschlüssig mit den Befestigungsstellen 47, 48 verbindbar sind. Beispielsweise kann die Halterung 40 mittels ihren Befestigungsabschnitten 45, 46 in die basisseitigen Befestigungsstellen 48, 48 einklipsbar sein.
Der Schwenkmechanismus 22 weist ferner einen längsverschieblich an der Basis 11 gelagerten Geber 50 auf. Der Geber 50 kann insbesondere in Form eines Gleitstücks 52 ausgestaltet sein, welches in einer längserstreckten, nach Art eines Langlochs ausgebildeten Ausnehmung 18 der Basis geführt ist. Der Innenrand 18a jener Ausnehmung 18 ist von Vorteil mit einem Kunststoffmaterial versehen. Insbesondere kann der Innenrand 18a der Ausnehmung 18 mit einer Kunststoffumspritzung 19 versehen sein. Die Kunststoffumspritzung 19 der Ausnehmung 18 kann insbesondere nach Art der sogenannten Outsert-Technologie form- und materialschlüssig an der Basis 11 befestigbar sein. Die Auskleidung des Innenrands 18a der Ausnehmung 18 mit Kunststoff ermöglicht ein besonders passgenaues, spielfreies sowie ruckfreies und wartungsarmes Verschieben des Gebers 50 entlang der Ausnehmung 18.
In bzw. Inmitten der Ausnehmung 18 kann ein längserstreckter Führungsstab 56 angeordnet sein. Insbesondere kann am oder um den Führungsstab 56 herum eine Rückstellfeder 58 vorgesehen sein, mittels welcher der Geber 50 mit der Basis koppelbar ist. Die Längsverschiebung des Gebers 50 gegenüber der Basis kann insoweit entgegen der Kraft der Rückstellfeder 58 erfolgen.
Zum Längsverschieben weist der Geber 50 vorliegend eine längserstreckte, sich in etwa parallel zur Längserstreckung der Ausnehmung 18 ausgerichtete Zahnstange 60 auf, die mit einem beispielsweise in 6 an der Unterseite der Basis 11 angeordneten Antrieb 70 gekoppelt ist. Anstelle einer Zahnstange 60 ist gleichermaßen die Implementierung einer Spindel mit einem Schneckengetriebe denkbar.
Wie insbesondere aus der teilweise geschnittenen Darstellung gemäß 5 hervorgeht, weist die Klammer 30 am freien Ende ihres Gleitstücks 36 ein Kulissenstück 38 auf, welches in einer Kulisse 54 des Gebers 50 geführt bzw. zwangsgeführt ist. Gleitstück 36, Kulissenstück 38 und Klammer 30 können sämtlichst einstückig ausgestaltet sein. Das Kulissenstück 38 ragt durch das Langloch 42 der Halterung 40 hindurch, sodass es mit der zwischen der Brücke 44 der Halterung 40 und der Basis 11 angeordneten Kulisse 54 des Gebers 50 zwangsgeführt in Eingriff steht.
Die Kulisse 54 erstreckt sich unter einem vorgegebenen Winkel gegenüber der zweiten Verstellrichtung 2, die vorliegend mit der Längserstreckung der Ausnehmung 18 der Basis zusammenfällt. Der Winkel zwischen der vorliegend geradlinig ausgestalteten Kulisse 54 und der zweiten Verstellrichtung 2 beträgt vorliegend weniger als 45°, weniger als 30°, bevorzugt weniger als 20°, weniger als 15°, weniger als 10° oder weniger als 5°. Je kleiner der Winkel zwischen der Kulisse 54 und der zweiten Verstellrichtung 2 gewählt ist, desto größer ist das Untersetzungsverhältnis zwischen der Verschiebebewegung des Gebers 50 entlang der zweiten Verstellrichtung und der Verschiebebewegung der Klammer 30 entlang der ersten Verstellrichtung 1. Die erste Verstellrichtung 1 fällt vorliegend mit der Längserstreckung des Langlochs 42 der Halterung 40 zusammen und gibt insoweit die Verschieberichtung der Klammer 30 gegenüber der Basis 11 vor.
Da nahezu sämtliche bewegliche Komponenten des Schwenkmechanismus 22 als Kunststoffbauteile, typischerweise als ein- oder mehrkomponentige Kunststoff-Spritzgussbauteile ausgestaltet sind und da auch die längsverschiebliche Führung des Gebers 50 an der Basis 11 zumindest bereichsweise in Kunststoff eingefasst ist, können sämtliche bewegliche Komponenten weitreichend passgenau, spielfrei und reibungsarm miteinander gekoppelt sein, sodass selbst bei Verwendung eines vergleichsweise simplen und kostengünstig implementierbaren Antriebs 70 ein präzises, reproduzierbares, robustes und ruckfreies Verschwenken des Projektionsspiegels 14 ermöglicht wird.
Die Bewegungskinematik ist vorliegend insbesondere durch die Ausrichtung und die Formgebung der Kulisse 54 des Gebers 50 vorgegeben. Durch Austausch des Gebers 50 und durch Bereitstellen unterschiedlicher Geber 50 mit unterschiedlichen Kulissen 54 kann eine ganze Bandbreite unterschiedlicher Bewegungsabläufe und Bewegungscharakteristika für den Projektionsspiegel 14 implementiert werden. Beispielsweise können durch unterschiedlichen Verlauf und unterschiedliche Steigung der Kulisse 54 unterschiedliche Verschiebegeschwindigkeiten als auch Halterampen für die Verschwenkung des Projektionsspiegels 14 in einfachster Art und Weise implementiert werden. Ferner können diverse Anlaufcharakteristika für die Projektionsspiegelverschwenkung implementiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Erste Verstellrichtung
2: Zweite Verstellrichtung
3: Projektionseinrichtung
4: Aufnahme
10: Projektionsspiegelanordnung
11: Basis
12: Schenkel
13: Schenkel
14: Projektionsspiegel
14a: Lagerzapfen
14b: Lagerzapfen
15: Reflexionsspiegel
16: Aufnahme
17: Durchgangsöffnung
18: Ausnehmung
18a: Innenrand
19: Randumspritzung
20: Schwenkachse
22: Schwenkmechanismus
25: Vorderseite
26: Rückseite
28: Fortsatz
30: Klammer
31: Schenkel
32: Schenkel
33: Federzunge
34: Klammerkörper
36: Gleitstück
38: Kulissenstück
40: Halterung
42: Langloch
44: Brücke
45: Befestigungsabschnitt
46: Befestigungsabschnitt
47: Befestigungsstelle
48: Befestigungsstelle
50: Geber
52: Gleitstück
54: Kulisse
56: Führungsstab
58: Rückstellfeder
60: Zahnstange
70: Antrieb

Claims

Projektionsspiegelanordnung für ein Head-Up Display, mit: – einer Basis (11) und mit einem Projektionsspiegel (14), welcher bezüglich einer Schwenkachse (20) schwenkbar an der Basis (11) gelagert ist, – mit einer mit dem Projektionsspiegel (14) in Eingriff stehenden Klammer (30), die an der Basis (11) entlang einer ersten Verstellrichtung (1) verschiebbar geführt ist, und – mit einem Geber (50), der mittels eines Antriebs (70) entlang einer zweiten Verstellrichtung (2) an der Basis (11) verschiebbar geführt ist, wobei der Geber (50) über eine Kulissenführung mit der Klammer (30) in Wirkverbindung steht und wobei die Klammer (30) mittels eines Gleitstücks (36) in einem Langloch (42) einer an der Basis (11) befestigten Halterung (40) entlang der ersten Verstellrichtung (1) geführt ist.
Projektionsspiegelanordnung nach Anspruch 1, wobei die Kulissenführung eine sich zumindest abschnittsweise unter einem vorgegebenen Winkel zur ersten oder zur zweiten Verstellrichtung (1, 2) erstreckende Kulisse (54) und ein in der Kulisse (54) verschiebbar geführtes Kulissenstück (38) aufweist.
Projektionsspiegelanordnung nach Anspruch 2, wobei einer von Geber (50) und Klammer (30) die Kulisse (54) und der andere von Geber (50) und Klammer (30) das Kulissenstück (38) aufweist.
Projektionsspiegelanordnung nach Anspruch 1 und 2, wobei das Kulissenstück (38) an einem freien Ende des Gleitstücks (36) ausgebildet ist.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die zweite Verstellrichtung (2) parallel zur Schwenkachse (20) des Projektionsspiegels (14) erstreckt.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Verstellrichtung (2) senkrecht zur ersten Verstellrichtung (1) ausgerichtet ist.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klammer (30) mit zwei gabelartig ausgestalteten Schenkeln (31, 32) an einer Vorderseite (25) und an einer Rückseite (26) des Projektionsspiegels (14) anliegt.
Projektionsspiegelanordnung nach Anspruch 7, wobei zumindest einer der Schenkel (31, 32) eine am Projektionsspiegel (14) anliegende Federzunge (33) aufweist.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klammer (30) mit einem bezogen auf die Schwenkachse (20) radial nach außen ragenden Fortsatz (28) des Projektionsspiegels (14) in Eingriff steht.
Projektionsspiegelanordnung nach Anspruch 9, wobei der Fortsatz (28) durch eine in der Basis (11) ausgebildete Durchgangsöffnung (17) hindurch ragt.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Geber (50) in einer längserstreckten Ausnehmung (18) der Basis (11) geführt ist.
Projektionsspiegelanordnung nach Anspruch 11, wobei der Innenrand (18a) der Ausnehmung (18) in Kunststoff eingefasst ist.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 oder 12, wobei der Geber (50) auf oder entlang einem sich parallel zur Ausnehmung (18) erstreckenden Führungsstab (56) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (58) geführt ist.
Projektionsspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei der Geber (50) mittels einer Zahnstange (60) oder mittels einer Gewindespindel mit dem Antrieb (70) gekoppelt ist.
Head-up Display zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer Projektionseinrichtung (3) und mit einer Projektionsspiegelanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.