DE102015011366A1 - Schalttafel mit Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Schalttafel mit Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gehäuse (12), wobei eine Gehäuseseite ein Deckglas (16) aufweist, wobei das Deckglas (16) mindestens einen dunkel gefärbten Randbereich (18) aufweist, wobei der mindestens eine dunkel gefärbte Randbereich (18) zumindest teilweise als Solarzelle (29) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft überdies eine Schalttafel für ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Head-Up-Display (10) sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Schalttafel.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gehäuse, wobei eine Gehäuseseite ein Deckglas aufweist, wobei das Deckglas mindestens einen dunkel gefärbten Randbereich aufweist. Sie betrifft überdies eine Schalttafel für ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Head-Up-Display sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Schalttafel.
  • Ein gattungsgemäßes Head-Up-Display 10 ist in 1 schematisch dargestellt. Dieses weist ein Gehäuse 12 auf, in dem eine nicht dargestellte Projektionsvorrichtung angeordnet ist. Das Gehäuseinnere ist abgedeckt durch ein gewölbtes Deckglas 14, das einen transparenten Bereich 16 sowie einen dunkel gefärbten Randbereich 18, einen so genannten Schwarzdruckbereich, aufweist.
  • Head-Up-Displays werden in Fahrzeugen verwendet, um dem Fahrzeugführer Informationen direkt in sein Sichtfeld zu projizieren. Dabei wird mittels verschieden ausgelegter, am Gehäuse 10 angeordneter Spiegel das zu projizierende virtuelle Bild dem vor dem Fahrzeug befindlichen Bereich, d. h. insbesondere der Straße, überlagert.
  • Das Deckglas 14 dient zum Schutz des Head-Up-Displays 10, insbesondere der in dem Hohlraum des Gehäuses 12 angeordneten Komponenten, beispielsweise der Projektionsvorrichtung, vor Staub. Die Wölbung des Deckglases 14 sowie eine im Gehäuse 12 angeordnete Spiegelbank dienen dazu, direkte Reflexionen, insbesondere der Sonne, in das Fahrerauge zu verhindern. Der dunkel gefärbte Randbereich 18 des Deckglases 14 dient zum einen zum Verdecken der Fixierung (meist Verkleben) des Deckglases 14 mit den Gehäuseseitenwänden 20a bis 20d und zum anderen zur Definition eines Austrittsfensters A für die von der Projektionsvorrichtung erzeugten Strahlengänge.
  • In diesem Zusammenhang ist aus der DE 102 38 531 A1 eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der an einer Halterung, insbesondere an einer der Windschutzscheibe zuweisenden Seitenfläche, eine Photovoltaikeinheit zur Stromversorgung angebracht ist, mittels derer eine autarke Spannungsversorgung der Anzeigevorrichtung ermöglicht wird, sodass auf ein Anbringen von Stromversorgungsleitungen verzichtet werden kann. Die Solarzellen der Photovoltaikeinheit laden dabei einen Akkumulator in der Halterung.
  • Aus der US 2006/0103590 A1 ist ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches drahtlos durch andere Drahtlos-Geräte angesteuert werden kann. Die Stromversorgung des Projektors des Head-Up-Displays kann Solarzellen umfassen, um eine Verbindung des Head-Up-Displays mit der Hauptstromversorgung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Die Solarzellen sind dabei in der Nähe der Windschutzscheibe angeordnet, um den nachträglichen Einbau zu erleichtern.
  • Aus der DE 199 56 021 ist eine Solarzellenanordnung für Fahrzeuge bekannt, die im vorderen oder hinteren Randbereich eines Solardeckels im Fahrzeugdach vorgesehen ist. Außerhalb des Solarzellenpakets im Umfangsbereich des Solardeckels ist eine schwarze Glasfritte aufgebracht, die einerseits als UV-Schutz und andererseits als Abdeckung für bestimmte mechanische und elektrische Elemente dient. In einem mittleren Bereich des Solardeckels ist ein Durchsichtsbereich vorgesehen, in welchem sich weder eine Abdeckfritte noch Solarzellen befinden. Das Solarzellenpaket ist auf der von der Glasscheibe abgewandten Seite mit einer Abdeckfolie laminiert. Der von dem Solardeckel erzeugte Strom kann beispielsweise zum Nachladen der Fahrzeugbatterie oder zum Betrieb eines Standlüfters verwendet werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Head-Up-Display derart weiterzubilden, dass bei möglichst geringer Einbaugröße die Projektion eines möglichst großen Bildes und gleichzeitig ein möglichst hoher Wirkungsgrad ermöglicht wird.
  • Die Aufgabe besteht weiterhin darin, eine Schalttafel für ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Head-Up-Display bereitzustellen sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Schalttafel.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Head-Up-Display mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, eine Schalttafel mit den Merkmalen von Patentanspruch 7 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 9.
  • Die vorliegende Erfindung basiert grundsätzlich auf der Erkenntnis, dass bei einem Head-Up-Display durch die Verwendung von Solarzellen die Verbesserung des Wirkungsgrads ermöglicht wird, da Head-Up-Displays üblicherweise in der Nähe der Windschutzscheibe angebracht sind, wo, bei entsprechender Witterung, Sonneneinstrahlung zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Sie basiert weiterhin auf der Erkenntnis, dass bei gattungsgemäßen Head-Up-Displays ohnehin ein dunkel gefärbter Randbereich vorgesehen ist, der zum Verdecken der Fixierung und zur Definition des Austrittsfenster für die Strahlengänge der Projektionsvorrichtung dient. Genau dieser dunkel gefärbte Randbereich wird nicht genutzt für die Strahlengänge der Projektionsvorrichtung, ist jedoch erfreulicherweise der Sonneneinstrahlung durch die Windschutzscheibe ausgesetzt. Der dunkel gefärbte Randbereich ist, wie bereits erwähnt, bevorzugt derart angeordnet, dass er die Fixierung des Deckglases verdeckt und/oder ein Austrittsfenster für Strahlengänge des Head-Up-Displays definiert. Im Rahmen der Erfindung kann demnach dieser dunkel gefärbte Randbereich in synergetischer Weise für einen zweiten Zweck, nämlich die Stromerzeugung, genutzt werden.
  • In diesem Zusammenhang weist also erfindungsgemäß das Deckglas einen Bereich auf, der ausgebildet ist, Strahlungsenergie aufzunehmen und in elektrische Energie umzuwandeln. Erfindungsgemäß ist es demnach vorgesehen, diesen dunkel gefärbten Randbereich des Deckglases zumindest teilweise als Solarzelle auszubilden. Da der Randbereich durch Auftragen eines dunklen Beschichtungsmaterials auf der Unterseite des Deckglases, die dem Gehäuseinneren zugewandt ist, dunkel gefärbt sein kann, steht das eigentliche Deckglas in diesem Bereich zur Ausbildung mindestens einer Solarzelle zur Verfügung. Der von dieser mindestens einen Solarzelle erzeugte Strom kann dann an das Head-Up-Display selbst oder einen dritten Verbraucher, beispielsweise einen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs, zur Verfügung gestellt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt der mindestens eine dunkel gefärbte Randbereich einen Schwarzdruckbereich, insbesondere aus einem schwarzen Kunststoff, dar. Dabei ist der schwarze Kunststoff auf der Unterseite des Deckglases, die dem Gehäuseinneren zugewandt ist, aufgedruckt.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Head-Up-Display weiterhin einen Energiespeicher umfasst, der zur Speicherung der von der mindestens einen Solarzelle gewonnenen Energie mit dieser gekoppelt ist, wobei mindestens eine elektrische Vorrichtung des Head-Up-Displays, beispielsweise der Projektor, zu ihrer Versorgung mit dem Energiespeicher gekoppelt ist. Auf diese Weise könnte das Head-Up-Display als autarke Einheit ausgebildet sein, sodass sich die Nachrüstung in Kraftfahrzeugen ohne zusätzliche Verkabelung realisieren lässt.
  • Das Head-Up-Display kann einen elektrischen Anschluss aufweisen, an dem von der mindestens einen Solarzelle gewonnene Energie an einen externen Verbraucher und/oder Energiespeicher bereitstellbar ist. Auf diese Weise kann die mittels der mindestens einen Solarzelle des Head-Up-Displays gewonnene Energie auch zur Versorgung anderer Verbraucher verwendet werden.
  • Die im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Head-Up-Display vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für eine erfindungsgemäße Schalttafel für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Head-Up-Display. Dabei weist die Schalttafel eine Aussparung auf, in der das Head-Up-Display angeordnet ist, wobei die Schalttafel eine Blende aufweist, die im Randbereich der Aussparung derart angeordnet ist, dass sie Reflexionen in ein Auge eines Fahrers des Kraftfahrzeugs reduziert.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schalttafel zeichnet sich dadurch aus, dass die Blende einen Teilbereich des dunkel gefärbten Randbereichs des Deckglases überdeckt, wobei die mindestens eine Solarzelle nur in dem Teilbereich des dunkel gefärbten Randbereichs des Deckglases angeordnet ist, der nicht von der Blende überdeckt ist. Auf diese Weise wird einerseits ein sicherer Halt des Head-Up-Displays auch im Falle eines Verkehrsunfalls in der Schalttafel sichergestellt, andererseits dennoch die Möglichkeit bereitgestellt, den der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Teilbereich des dunkel gefärbten Randbereichs des Deckglases zur Erzeugung von Solarenergie zu nutzen.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Schalttafel, wobei der elektrische Anschluss des Head-Up-Displays, an dem von der mindestens einen Solarzelle gewonnene Energie an einen externen Verbraucher und/oder Energiespeicher bereitstellbar ist, mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. In diesem Fall kann die Energie beispielsweise als Rekuperationsmaßnahme für das Bordnetz beziehungsweise die Batterie des Kraftfahrzeugs genutzt werden.
  • Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Head-Up-Displays; und
  • 2 in schematischer Darstellung einen Querschnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch ein erfindungsgemäßes Head-Up-Display.
  • Die mit Bezug auf 1 eingeführten Bezugszeichen werden für die 2 weiterverwendet, sofern gleiche und gleichwirkende Bauelemente betroffen sind.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch ein erfindungsgemäßes Head-Up-Display 10 im eingebauten Zustand. Der Querschnitt ist im Wesentlichen U-förmig mit einer in Richtung der Fahrzeugfront orientierten Seitenfläche 20d des Head-Up-Displays 10, einer in Richtung des Fahrzeughecks orientierten Seitenfläche 20b sowie einem Boden 20e des Head-Up-Displays 10. Innerhalb des Head-Up-Displays 10 ist ein Hohlraum 22 definiert, der von dem Deckglas 16 abgedeckt wird. Das Head-Up-Display 10 ist in eine Schalttafel 24 des Kraftfahrzeugs eingefügt, wobei der Übergang zwischen Schalttafel 24 und Head-Up-Display 10 durch eine Blende 26, die das Head-Up-Display 10 ebenso wie die Schalttafel 24 umgibt, eingefasst ist.
  • Die Blende 26 ist im Randbereich der Aussparung 25 der Schalttafel 24 angeordnet und dient dazu, Reflexionen des Sonnenlichts 30 in die Augen des Fahrers des Kraftfahrzeugs zu reduzieren. Das Deckglas 16 weist dunkel gefärbte Randbereiche 18 auf, die zum Teil von der Blende 26 überdeckt werden. Der nicht überdeckte Teilbereich 28 der dunkel gefärbten Randbereiche 18 ist zumindest teilweise als Solarzelle 29 ausgebildet. Der dunkel gefärbte Randbereich 18 stellt einen Schwarzbereich dar, der insbesondere dadurch gebildet wird, dass auf seiner dem Innenraum 22 des Head-Up-Displays 10 zugewandten Seite ein schwarzer Kunststoff aufgedruckt ist. Der dunkel gefärbte Randbereich 18 verdeckt die Fixierung des Deckglases 16 und bildet ein Austrittsfenster A für die Strahlengänge des Head-Up-Displays 10.
  • Die Solarzellen sind in die Oberfläche des Deckglases 16 eingefügt, sodass das Deckglas 16 insgesamt eine durchgehende glatte Oberfläche bildet. Sie sind ausgebildet, Strahlungsenergie aufzunehmen und in elektrische Energie umzuwandeln.
  • In einem Hohlraum 32 des Gehäuses 12 ist ein Akkumulator 34 angeordnet, der über eine elektrische Leitung 36 mit einem elektrischen Anschluss 38 des Head-Up-Displays 10 gekoppelt ist, an dem die von der mindestens einen Solarzelle 29 gewonnene Energie bereitstellbar ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der elektrische Anschluss 38 des Head-Up-Displays 10 auch mit einem Bordnetz, insbesondere mit der Batterie, des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, um die von der mindestens einen Solarzelle 29 gewonnene Energie zur Rekuperation zu nutzen.
  • Die ringförmige Blende 26 liegt auf der Schalttafel 24 auf. Zur weiteren Reduktion von Reflexionen ist die Oberfläche des Deckglases 16 insbesondere im Bereich der Aussparung 25 gewölbt. Die Bereiche 28 des Deckglases 16 sind als Solarzelle ausgebildet, nutzen also in synergetischer Weise das Deckglas 16 als Teil der Solarzelle 29.
  • Mit der in dem Akkumulator 34 gespeicherten Energie kann zum Beispiel die Projektionsvorrichtung des Head-Up-Displays 10 gespeist werden, sodass das Head-Up-Displays 10 als autarke, vom Bordnetz unabhängige, und insofern einfach nachträglich in dem Kraftfahrzeug einzubauende Einheit ausgebildet sein kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10238531 A1 [0005]
    • US 2006/0103590 A1 [0006]
    • DE 19956021 [0007]

Claims (9)

  1. Head-Up-Display (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gehäuse (12), wobei eine Gehäuseseite ein Deckglas (16) aufweist, wobei das Deckglas (16) mindestens einen dunkel gefärbten Randbereich (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dunkel gefärbte Randbereich (18) zumindest teilweise als Solarzelle (29) ausgebildet ist.
  2. Head-Up-Display (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dunkel gefärbte Randbereich (18) einen Schwarzdruckbereich, insbesondere aus einem schwarzen Kunststoff, darstellt.
  3. Head-Up-Display (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dunkel gefärbte Randbereich (18) derart angeordnet ist, dass er die Fixierung des Deckglases (16) verdeckt und/oder ein Austrittsfenster A für Strahlengänge des Head-Up-Displays (10) definiert.
  4. Head-Up-Display (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckglas (16) einen Bereich (28) aufweist, der ausgebildet ist, Strahlungsenergie aufzunehmen und in elektrische Energie umzuwandeln.
  5. Head-Up-Display (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display (10) weiterhin einen Energiespeicher (34) umfasst, der zur Speicherung der von der mindestens einen Solarzelle (29) gewonnenen Energie gekoppelt ist, wobei mindestens eine elektrische Vorrichtung des Head-Up-Displays (10) zu ihrer Versorgung mit dem Energiespeicher (34) gekoppelt ist.
  6. Head-Up-Display (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display (10) einen elektrischen Anschluss (38) aufweist, an dem von der mindestens einen Solarzelle (29) gewonnene Energie an einen externen Verbraucher und/oder Energiespeicher (34) bereitstellbar ist.
  7. Schalttafel (24) für ein Kraftfahrzeug mit einem Head-Up-Display (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schalttafel (24) eine Aussparung (25) aufweist, in der das Head-Up-Display (10) derart angeordnet ist, wobei die Schalttafel (24) eine Blende (26) aufweist, die im Randbereich (18) der Aussparung (25) angeordnet ist, um Reflexionen in ein Auge eines Fahrers des Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
  8. Schalttafel (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (26) einen Teilbereich des dunkel gefärbten Randbereichs (18) des Deckglases (16) überdeckt, wobei die mindestens eine Solarzelle (29) nur in dem Teilbereich (28) des dunkel gefärbten Randbereichs (18) des Deckglases (16) angeordnet ist, der nicht von der Blende (26) überdeckt ist.
  9. Kraftfahrzeug mit einer Schalttafel (24) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (38) des Head-Up-Displays (10), an dem von der mindestens einen Solarzelle (29) gewonnene Energie an einen externen Verbraucher und/oder Energiespeicher bereitstellbar ist, mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.
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