DE102015016504A1

DE102015016504A1 - Anordnung eines HUD-Moduls in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015016504A1
Application number: DE102015016504.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Wall; Ralf Ostermeier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-19
Also published as: DE102015016504B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines HUD-Moduls (10) in einem Kraftfahrzeug, wobei das HUD-Modul (10) ein Gehäuse (12) umfasst, welches eine Eingangsöffnung (14) und eine Ausgangsöffnung (16) zum Durchlassen eines Luftstroms (32) durch einen Innenraum (18) des Gehäuses (12) aufweist, und eine in dem Innenraum (18) angeordnete Bilderzeugungseinrichtung (20). Um das HUD-Modul besonders kostengünstig in dem Kraftfahrzeug integrieren zu können, ist es vorgesehen, dass die Ausgangsöffnung (16) in einem Luftkanal (30) des Kraftfahrzeugs mündet, wobei mittels eines durch den Luftkanal (30) an der Ausgangsöffnung (16) vorbei strömenden Luftstroms (32) Luft aus dem Innenraum (18) des Gehäuses (12) des HUD-Moduls (10) ansaugbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein HUD-Modul (10) und ein Verfahren zum Betreiben eines HUD-Moduls (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines HUD-Moduls in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein HUD-Modul gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9 und ein Verfahren zum Betreiben eines HUD-Moduls gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
In vielen Kraftfahrzeugmodellen können sogenannte Head-up-Displays, welche im Wesentlichen aus einem HUD-Modul gebildet werden, als optionales Bauteil verbaut werden. Mittels eines solchen HUD-Moduls können jeweilige Fahrzeuginformationen beispielsweise in eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs eingeblendet werden. Damit können dem Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise eine Fahrgeschwindigkeit und jeweilige Richtungsanweisungen eines Navigationssystems direkt in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Ein HUD-Modul kann damit zur Verkehrssicherheit beitragen, da der Fahrer zum Erfassen einer solchen Information nicht mehr seinen Blick von der Straße abwenden muss.
Das HUD-Modul ist bei Kraftfahrzeug meist in einem Armaturenbrett oder einer Mittelkonsole integriert. Der dort zur Verfügung stehende Bauraum ist jedoch aufgrund anderer Komponenten des Kraftfahrzeugs häufig sehr begrenzt. Gleichzeitig kann das HUD-Modul in dieser Position aufgrund von direkter Sonneneinstrahlung durch die Frontscheibe zusätzlich zu der durch den Betrieb des HUD-Moduls entstehenden Abwärme erhitzt werden. Durch eine zu starke Erhitzung des HUD-Moduls können dabei jeweilige elektronische Komponenten beschädigt werden und/oder deren Lebensdauer reduziert werden.
Um ein HUD-Modul bei einem begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraum leicht verbauen zu können, wird beispielsweise in der JP 2003 118 426 A1 vorgeschlagen, dass ein Gehäuse des HUD-Moduls eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung zum Durchlassen eines Luftstroms durch einen Innenraum des Gehäuses aufweist. Dadurch kann das HUD-Modul als Teil eines Luftkanals einer Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs fungieren. Somit muss das HUD-Modul mit diesem Luftkanal nicht mehr um Bauraum konkurrieren.
Auch in der JP 2006-88823 A ist ein ähnliches HUD-Modul vorgeschlagen, bei welchem ein Gehäuse des HUD-Moduls einen Teil eines Luftkanals bildet.
Die WO 2009/028405 A1 zeigt ebenfalls ein HUD-Modul mit einem Gehäuse, welches eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung zum Durchlassen eines Luftstroms durch einen Innenraum des Gehäuses aufweist. Mittels dieses Luftstroms kann das HUD-Modul aktiv gekühlt werden. Der Luftstrom wird dabei von einem Ventilator erzeugt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung eines HUD-Moduls in einem Kraftfahrzeug vorzusehen, welche eine besonders kostengünstige Integration des HUD-Moduls in das Kraftfahrzeug erlaubt, wobei durch diese Integration die Lebensdauer des HUD-Moduls besonders hoch ist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein HUD-Modul für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches besonders kostengünstig mit hoher Lebensdauer in das Kraftfahrzeug integriert werden kann. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines HUD-Moduls eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mittels welchem eine Lebensdauer des HUD-Moduls besonders groß sein kann.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Anordnung eines HUD-Moduls in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einem HUD-Modul für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie mit einem Verfahren zum Betreiben eines HUD-Moduls eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung des HUD-Moduls in dem Kraftfahrzeug, des HUD-Moduls und des Verfahrens als jeweils wechselseitig vorteilhafte Ausgestaltungen anzusehen sind.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung eines HUD-Moduls in einem Kraftfahrzeug, wobei das HUD-Modul ein Gehäuse umfasst, welches eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung zum Durchlassen eines Luftstroms durch einen Innenraum des Gehäuses aufweist, und eine in dem Innenraum angeordnete Bilderzeugungseinrichtung. Mittels der Bilderzeugungseinrichtung können beispielsweise jeweilige Fahrzeuginformationen auf eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs bei dem Betrieb des HUD-Moduls projiziert werden.
Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass die Ausgangsöffnung in einen Luftkanal des Kraftfahrzeugs mündet, wobei mittels eines durch den Luftkanal an der Ausgangsöffnung vorbeiströmenden Luftstroms Luft aus dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls ansaugbar ist. Damit kann der Innenraum des HUD-Moduls nach dem Prinzip einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Wasserstrahl-Vakuumpumpe, entlüftet werden. Der an der Ausgangsöffnung des Gehäuses des HUD-Moduls vorbeiströmende Luftstrom wird also zur Erzeugung eines Unterdrucks an der Ausgangsöffnung und damit zur Erzeugung eines Luftstroms in dem Gehäuse des HUD-Moduls genutzt. Dadurch wird der Innenraum des HUD-Moduls belüftet und somit das HUD-Modul und insbesondere dessen Bilderzeugungseinrichtung durch Abführen erwärmter Luft gekühlt. Der so in dem in dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls entstehende Luftstrom kann beim Über- und/oder Umströmen der Bilderzeugungseinrichtung diese zusätzlich auch durch Ventilationseffekte kühlen.
Insgesamt ist es also vorgesehen, dass das HUD-Modul für eine aktive Kühlung mit einem Luftkanal des Kraftfahrzeugs verbunden wird. Dabei ersetzt das HUD-Modul jedoch nicht einen Teil dieses Luftkanals. Dadurch kann das HUD-Modul besonders kostengünstig als optionale Komponente in dem Kraftfahrzeug integriert werden. Ist nämlich kein HUD-Modul vorgesehen, muss beispielsweise nur eine Anschlussöffnung an dem Luftkanal verschlossen werden. Keinesfalls ist es dagegen notwendig, jeweilige Teilstücke des Luftkanals auszutauschen beziehungsweise zu ersetzen, wenn ein HUD-Modul vorgesehen wird oder nicht. Insbesondere kann das HUD-Modul so leicht nachgerüstet werden.
Gleichzeitig kommt es zu keiner oder nur einer besonders geringen Bauraumkonkurrenz zwischen dem Luftkanal und dem HUD-Modul. Es ist sogar vorteilhaft, wenn ein jeweiliger Luftkanal besonders nah an dem HUD-Modul verläuft. Dann kann das HUD-Modul an dem Luftkanal mit einem besonders kurzen Verbindungsstück oder sogar ohne Verbindungsstück angeschlossen werden. Üblicherweise läuft ein Luftkanal eines seitlichen Mannanströmers des Kraftfahrzeugs in unmittelbarer Nähe von einer üblichen Position von HUD-Modulen. Vorzugsweise wird deswegen dieser Luftkanal des seitlichen Mannanströmers an dem HUD-Modul angeschlossen.
Vorzugsweise ist die Ausgangsöffnung dabei quer zu einer Hauptströmungsrichtung von Luft in dem Luftkanal an dem Luftkanal verbunden. Der Innenraum des HUD-Moduls beziehungsweise das Gehäuse des HUD-Moduls kann im Wesentlichen, abgesehen von der Ausgangs- und Eingangsöffnung, luftdicht sein. Dadurch kann durch eine Positionierung der jeweiligen Öffnungen ein Verlauf eines Luftstroms in dem Innenraum des HUD-Moduls festgelegt werden. Dadurch kann dieser Luftstrom jeweilige besonders temperaturgefährdete Komponenten besonders gut über- und/oder umströmen und damit kühlen. Die Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung und dem Luftkanal kann ebenfalls ähnlich zu einer Strahlpumpe oder Vakuumpumpe gestaltet sein. Dafür kann gegebenenfalls an der Ausgangsöffnung und/oder in dem Luftkanal eine Art Düse vorgesehen sein. Der Luftstrom im Luftkanal kann als sogenanntes Treibmedium bezeichnet werden, mittels welchem die Luft im Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls als sogenanntes Saugmedium angesaugt wird.
Zusätzlich kann an dem Gehäuse des HUD-Moduls auch ein Kühlkörper angeordnet sein. Dieser kann aufgrund der aktiven Kühlung mittels des Luftstroms jedoch besonders klein ausfallen oder sogar weggelassen werden. Dadurch kann das HUD-Modul besonders kostengünstig, klein und/oder leicht sein.
Der Luftkanal kann dabei vorzugsweise ein Teil einer Belüftungsanlage des Kraftfahrzeugs, insbesondere Teil einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs sein. Dann ist keine zusätzliche Anlage zur Erzeugung des Luftstroms in dem Luftkanal notwendig.
Vorzugsweise ist die Eingangsöffnung mit einem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbunden. Dadurch kann eine temperierte und/oder gereinigte Luft in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs angesaugt werden. Alternativ kann die Ausgangsöffnung des Gehäuses des HUD-Moduls auch mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Gerade bei kalten Umgebungstemperaturen kann so besonders kalte Luft angesaugt werden und das HUD-Modul besonders effizient gekühlt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung ist es vorgesehen, dass das HUD-Modul ein Filterelement umfasst, mittels welchem durch die Eingangsöffnung in den Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls einströmende Luft filterbar ist. Dieses Filterelement ist vorzugsweise an oder in der Eingangsöffnung des Gehäuses des HUD-Moduls angeordnet. Vorzugsweise ist das Filterelement als Staubfilter ausgebildet und filtert jeweilige Festkörperteilchen aus der angesaugten Luft. Dadurch wird der Innenraum des HUD-Moduls vor Verschmutzung durch den Luftstrom zu dessen Kühlung geschützt. Insbesondere können sich nicht jeweilige Partikel wie beispielsweise Staub auf der Bilderzeugungseinrichtung ablagern und damit ein durch das HUD-Modul erzeugtes Bild beeinträchtigen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorgesehen, dass das HUD-Modul ein erstes Ventilelement zum Verschließen der Ausgangsöffnung und/oder ein zweites Ventilelement zum Verschließen der Eingangsöffnung umfasst. Damit kann die Kühlung des HUD-Moduls gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich können die jeweiligen Ventilelemente auch eine Schutzfunktion übernehmen. Bei geschlossenen Ventilen ist ein Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit in dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls zuverlässig verhindert.
Vorzugsweise sind die jeweiligen Ventilelemente als nur in eine Richtung durchlässige Ventile ausgebildet, beispielsweise als Rückschlagventile. Diese Rückschlagventile lassen einen Luftstrom im Wesentlichen nur in eine Richtung durch das Gehäuse des HUD-Moduls beziehungsweise durch die Eingangs- und Ausgangsöffnung passieren. Dadurch kann verhindert werden, dass unkontrollierte Luftströmungen in dem Gehäuse des HUD-Moduls entstehen. Gleichzeitig können die Ventilelemente so passiv betätigt werden. Durch einen Luftstrom in dem Luftkanal des Kraftfahrzeugs können also jeweilige Ventilelemente des HUD-Moduls automatisch durch den so erzeugten Unterdruck an der Ausgangsöffnung des HUD-Moduls geöffnet werden, um die aktive Kühlung zu erlauben.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es also vorgesehen, dass das erste Ventilelement und/oder das zweite Ventilelement aufgrund eines geringeren Drucks in dem Luftkanal des Kraftfahrzeugs als in dem Innenraum des Gehäuses in eine Offenstellung schaltbar sind. Vorzugsweise schalten sich die Ventilelemente bei einem Druck in dem Luftkanal des Kraftfahrzeugs, welcher gleich hoch oder höher als ein Druck in dem Innenraum des Gehäuses ist, in eine Schließstellung.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorgesehen, dass das erste Ventilelement und/oder das zweite Ventilelement mittels einer Steuereinrichtung des HUD-Moduls schaltbar sind. Die Ventilelemente können dafür beispielsweise dazu ausgebildet sein, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch schaltbar zu sein. Damit kann die Kühlung des HUD-Moduls gesteuert werden. Die Steuereinrichtung kann dabei Teil der Lüftungsanlage, insbesondere der Klimaanlage des Kraftfahrzeugs sein. Alternativ oder zusätzlich kann mittels dieser Steuereinrichtung auch die Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs gesteuert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorgesehen, dass der Luftkanal Teil einer Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs ist und die Eingangsöffnung nicht mit einem anderen Teil der Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs verbunden ist. So ist es nicht notwendig, für die Kühlung des HUD-Moduls mit einem aktiven Luftstrom zusätzliche Luftkanäle in dem Kraftfahrzeug vorzusehen. Die Ausgangsöffnung wird also vorzugsweise mit einem bereits in dem Kraftfahrzeug für andere Zwecke vorgesehenen Luftkanal der Lüftungsanlage verbunden. Die Eingangsöffnung muss dagegen nicht mit einem Luftkanal der Lüftungsanlage verbunden werden, wodurch das HUD-Modul besonders kostengünstig integrierbar ist. Insbesondere kann die Eingangsöffnung ohne weitere Verbindung mit weiteren Luftkanälen und/oder Verlängerungsstücken frei sein. Die Eingangsöffnung muss also nicht speziell in das Kraftfahrzeug integriert werden und/oder an andere Kanäle angeschlossen werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorgesehen, dass die Eingangsöffnung in Fahrzeughochrichtung in einem oberen Teilbereich des Gehäuses angeordnet ist und die Ausgangsöffnung in einem unteren Teilbereich des Gehäuses. Die Eingangsöffnung ist also in Fahrzeughochrichtung in Einbaulage des HUD-Moduls höher angeordnet als die Ausgangsöffnung. Beispielsweise kann die Eingangsöffnung in einer oberen Hälfte des Gehäuses angeordnet sein und die Ausgangsöffnung in einer unteren Hälfte des Gehäuses. Durch die höhere Anordnung der Eingangsöffnung als die Ausgangsöffnung wird zur verbesserten Kühlung der Effekt genutzt, dass kalte Luft nach oben steigt. Durch diese Anordnung kann höher liegende kalte Luft in das Innere des HUD-Moduls gesaugt werden und tiefer liegende warme Luft zuverlässig abtransportiert werden. Die aktive Kühlung des HUD-Moduls ist so besonders effektiv.
Gleichzeitig ist eine solche Anordnung auch vorteilhaft, da das HUD-Modul mit seiner Oberfläche üblicherweise auch eine Oberfläche des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs bildet, damit das Bild auf die Frontscheibe projiziert werden kann. Jeweilige Luftkanäle verlaufen deswegen üblicherweise unterhalb des HUD-Moduls. Durch die untere Anordnung der Ausgangsöffnung ist die Ausgangsöffnung somit besonders nah an dem Luftkanal angeordnet. Eine jeweilige Verbindung kann deswegen besonders kurz sein. Dadurch ist diese Verbindung besonders leicht und kostengünstig, gleichzeitig kommt es so zu besonders geringen Druck- beziehungsweise Strömungsverlusten in dieser Verbindung. Zudem ist die Eingangsöffnung so besonders gut von der Ausgangsöffnung beabstandet, sodass ein besonders großes Volumen in dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls durch den darin erzeugten Luftstrom erfasst wird. Auch dadurch wird das HUD-Modul besonders zuverlässig gekühlt und/oder gleichmäßig gekühlt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es also vorgesehen, dass die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung voneinander beabstandet in unterschiedlichen Wandungen des Gehäuses angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Ausgangsöffnung und die Eingangsöffnung beispielsweise diagonal an dem Gehäuse des HUD-Moduls angeordnet. Dadurch wird ein besonders großes Volumen in dem Innenraum des HUD-Moduls zuverlässig mit einem Luftstrom zwischen der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung durchströmt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein HUD-Modul für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, welches eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung zum Durchlassen eines Luftstroms durch einen Innenraum des Gehäuses aufweist, und mit einer in dem Innenraum angeordneten Bilderzeugungseinrichtung.
Erfindungsgemäß ist es bei dem HUD-Modul gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt vorgesehen, dass die Ausgangsöffnung in einer in Einbaulage des HUD-Moduls in dem Kraftfahrzeug in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne oder hinten weisenden und/oder in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Seite des Gehäuses angeordnet ist und das HUD-Modul ein an der Ausgangsöffnung angeordnetes Verbindungsmittel aufweist, mittels welchem die Ausgangsöffnung an einem Luftkanal des Kraftfahrzeugs unter Ausbildung eines Winkels zwischen einer Längsachse der Ausgangsöffnung und einer Strömungsrichtung des Luftkanals von 5° bis 175°, vorzugsweise 5° bis 90° anschließbar ist. Dadurch kann das HUD-Modul mit dem Luftkanal so verbunden werden, dass durch einen an der Ausgangsöffnung vorbeiströmenden Luftstrom in dem Luftkanal eine Saugwirkung entsteht. Dadurch wird nach dem Prinzip einer Wasserstrahl- und/oder Vakuumpumpe ein Luftstrom in dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls erzeugt, wodurch das HUD-Modul aktiv gekühlt werden kann. Durch die beschriebene Anordnung der Ausgangsöffnung ist dabei sichergestellt, dass die Ausgangsöffnung besonders nah an einem Luftkanal des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Ansonsten kann es durch weite Distanzen zwischen der Ausgangsöffnung und dem Luftkanal zu einem hohen Druckverlust und damit nur zu einer schwachen Saugwirkung und damit geringer aktiver Kühlung des HUD-Moduls kommen. Da das HUD-Modul so besonders gut kühlbar ist, ist dessen Lebensdauer besonders hoch.
Das HUD-Modul gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann also in einem Kraftfahrzeug mit einer Anordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung angeordnet werden. Die sich aus der Anordnung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei die vorteilhaften Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. Das HUD-Modul gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt kann also besonders kostengünstig als optionales Bauteil in einem Kraftfahrzeug integriert werden.
Das Verbindungsmittel kann beispielsweise als T-Stück für einen Luftkanal ausgebildet sein, aber auch als ein Gewinde für einen Anschluss eines T-Stücks, als Schnalle, als Muffe und/oder als Rohrstück, welches durch eine Öffnung in dem Luftkanal quer in den Luftkanal ragt. Das Verbindungsmittel kann dabei auch eine Düse und/oder sonstige eine Strömung beeinflussende Teile umfassen, welche die Saugwirkung durch den vorbeiströmenden Luftstrom verstärken oder erst ermöglichen.
Die Ausgangsöffnung ist schräg, insbesondere quer zu einer Strömungsrichtung des Luftkanals des Kraftfahrzeugs an dem Luftkanal anschließbar. Die Ausgangsöffnung und/oder das Verbindungsmittel ist also dazu ausgebildet, in einen Luftkanal des Kraftfahrzeugs zu münden, wobei mittels eines durch den Luftkanal an der Ausgangsöffnung vorbeiströmenden Luftstroms Luft aus dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls ansaugbar ist. Vorzugsweise ist die Ausgangsöffnung in einem solchen Winkel mit dem Luftkanal verbunden, dass kein Luftstromanteil in die Ausgangsöffnung eintritt, weil es sonst zu einer Umkehrung der Strömungsrichtung in dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls kommen könnte. Dadurch könnte trotz eines Einsatzes eines Filterelements ungefilterte Luft in das HUD-Modul eingeblasen werden. Außerdem kann es so zu ungewollten Verwirbelungen in dem Luftstrom in dem Innenraum des HUD-Moduls kommen, welche gegebenenfalls das projizierte Bild beeinträchtigen könnten.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines HUD-Moduls eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, welches eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung zum Durchlassen eines Luftstroms durch einen Innenraum des Gehäuses aufweist, wobei die Ausgangsöffnung in einen Luftkanal des Kraftfahrzeugs mündet und mittels eines durch den Luftkanal an der Ausgangsöffnung vorbeiströmenden Luftstroms Luft aus dem Innenraum des Gehäuses des HUD-Moduls ansaugbar ist, und mit einer in dem Innenraum angeordneten Bilderzeugungseinrichtung. Das Verfahren zum Betreiben des HUD-Moduls gemäß dem dritten Erfindungsaspekt eignet sich also zum Betreiben eines HUD-Moduls gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt, wobei dieses HUD-Modul in dem Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Erfindungsaspekt angeordnet sein kann. Die sich aus der Anordnung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt beziehungsweise aus der Verwendung des HUD-Moduls gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten beziehungsweise des zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei die vorteilhaften Ausgestaltungen des ersten beziehungsweise des zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einer Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung und/oder von einer mittels eines Temperatursensors erfassten Temperatur des HUD-Moduls mittels einer Steuereinrichtung ein Luftstrom in dem Luftkanal gesteuert wird und/oder jeweilige Ventilelemente des HUD-Moduls geschaltet werden. Insbesondere kann der Luftstrom durch Steuerung eines Ventilators und/oder einer Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs gesteuert werden. Durch die Steuerung des Luftstroms und/oder durch die Schaltung der Ventilelemente kann die Kühlung des HUD-Moduls gesteuert werden. Dadurch kann das HUD-Modul besonders bedarfsgerecht gekühlt werden, womit die Lebensdauer des HUD-Moduls besonders erhöht werden kann.
Zusätzlich kann es dabei vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des HUD-Moduls eine Notanschaltung der aktiven Kühlung des HUD-Moduls beziehungsweise einer Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs erfolgt und/oder eine Notabschaltung der Bilderzeugungseinrichtung. Dadurch kann das HUD-Modul zuverlässig vor einer Überhitzung geschützt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Anordnung eines HUD-Moduls in einem Kraftfahrzeug.
Die Fig. veranschaulicht in einer schematischen Schnittansicht eine Anordnung eines HUD-Moduls 10 in einem nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeug. Das HUD-Modul 10 umfasst ein Gehäuse 12, welches eine Eingangsöffnung 14 und eine Ausgangsöffnung 16 zum Durchlassen eines Luftstroms durch einen Innenraum 18 des Gehäuses 12 aufweist. In dem Innenraum 18 ist eine Bilderzeugungseinrichtung 20 angeordnet, welche einen Bildgeber 22 und zwei Spiegelelemente 24 umfasst. Mittels der Bilderzeugungseinrichtung 20 kann durch eine Oberseite 26 des HUD-Moduls 10 ein Bild auf eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert werden. Dafür ist das HUD-Modul 10 beispielsweise in ein Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs eingebaut.
Durch den Betrieb der Bilderzeugungseinrichtung 20 entsteht dabei Abwärme in dem HUD-Modul 10. Durch eine thermische Belastung der Bilderzeugungseinrichtung 20 und insbesondere des Bildgebers 22 kann dabei die Lebensdauer des HUD-Moduls 10 wesentlich eingeschränkt werden. Zusätzlich kann es dabei durch einfallende Sonneneinstrahlung durch die Oberseite 26 zu einer weiteren Aufheizung des HUD-Moduls 10 kommen. Deswegen sollte das HUD-Modul 10 gekühlt werden. Zu diesem Zweck umfasst das HUD-Modul 10 einen an dem Gehäuse 12 angeordneten Kühlkörper 28. Mittels dieses Kühlkörpers 28 kann Wärme passiv an die Umgebung des HUD-Moduls 10 dissipiert werden.
Zusätzlich ist bei dem HUD-Modul 10 noch eine aktive Kühlung vorgesehen. Die Ausgangsöffnung 16 mündet für eine aktive Kühlung in einem Luftkanal 30 des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines durch den Luftkanal 30 an der Ausgangsöffnung 16 vorbeiströmenden Luftstroms 32 Luft aus dem Innenraum 18 des Gehäuses 12 des HUD-Moduls 10 ansaugbar ist. Der Luftstrom 32 bewirkt also ein Ansaugen von Luft aus dem HUD-Modul 10 nach dem Prinzip einer Wasserstrahlvakuumpumpe. Durch den Luftstrom 32 kommt es zu Druckverringerung in dem Luftkanal 30, welcher an der Ausgangsöffnung 16 einen Unterdruck bewirkt. Dadurch wird Luft aus dem Innenraum 18 des Gehäuses 12 des HUD-Moduls 10 angesaugt. Dies wird in der Fig. auch durch den Pfeil 34 veranschaulicht.
Zusätzlich zu der passiven Kühlung mittels des Kühlkörpers 28 wird das HUD-Modul 10 also auch aktiv gekühlt. Dadurch können hohe thermische Belastungen des HUD-Moduls 10 besonders zuverlässig vermieden werden. Dabei wird sich zudem die Tatsache zunutze gemacht, dass ein HUD-Modul häufig bereits in der Nähe von einem Luftkanal eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Bei dem Luftkanal 30 handelt es sich beispielsweise um einen Luftkanal eines seitlichen Mannanströmers des Kraftfahrzeugs. Dieser verläuft üblicherweise bereits unterhalb eines Einbauraums eines HUD-Moduls 10 in dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs. Dadurch ist nur eine kurze Verbindung von der Ausgangsöffnung 16 zu dem Luftkanal 30 notwendig. Dadurch sind jeweilige Druckverluste in dieser Verbindung besonders gering, sodass Luft besonders effektiv aus dem Innenraum 18 angesaugt werden kann.
Durch die Verbindung des HUD-Moduls 10 mit dem Luftkanal 30 nach dem Prinzip einer Wasserstrahlvakuumpumpe kann das HUD-Modul 10 mit der aktiven Kühlung besonders kostengünstig und einfach als optionales Bauteil integriert werden. Das HUD-Modul 10 ersetzt nicht mit seinem Gehäuse 12 einen Teil des Luftkanals 30. Das heißt, wenn kein HUD-Modul 10 in dem Kraftfahrzeug verbaut wird, muss auch nicht ein Teil des Luftkanals 30 durch ein anderes Element ersetzt werden. Gegebenenfalls ist es lediglich notwendig, eine Öffnung in den Luftkanal 30 zum Anschließen des HUD-Moduls 10 beispielsweise mit einem Stopfen zu verschließen. Dies ist schnell und einfach möglich. Ebenso kann ein HUD-Modul 10 leicht nachgerüstet werden. Zumindest bei dem Luftkanal 30 muss dann beispielsweise nur der Stopfen für das Anschließen der Ausgangsöffnung 16 entfernt werden. Außerdem kann aufgrund der aktiven Kühlung ein besonders kleiner Kühlkörper 28 verwendet werden, sodass das HUD-Modul 10 nur einen kleinen Bauraum benötigt. Gegebenenfalls kann aufgrund der aktiven Kühlung sogar ganz auf den Kühlkörper 28 verzichtet werden.
Bei dem HUD-Modul 10 ist es vorgesehen, dass ein Filterelement 36 in der Eingangsöffnung 14 angeordnet ist. Mittels des Filterelements 36 wird jeweilige Luft, welche durch die aktive Kühlung des HUD-Moduls 10 durch die Eingangsöffnung 14 gesaugt wir, veranschaulicht durch den Pfeil 38, gefiltert. Dadurch wird das Eindringen von Staub oder anderen Partikeln in den Innenraum 18 des HUD-Moduls 10 aufgrund der aktiven Kühlung reduziert oder gänzlich verhindert. Dadurch kommt es zu keiner oder nur zu einer besonders geringen Beeinträchtigung der Bildqualität des HUD-Moduls 10 aufgrund der aktiven Kühlung, da der Innenraum 18 des HUD-Moduls 10 nicht oder nur sehr geringfügig verschmutzt werden kann.
Weiterhin ist an der Ausgangsöffnung 16 ein erstes Ventilelement 42 und an der Eingangsöffnung 14 ein zweites Ventilelement 40 angeordnet, mittels welchem diese Öffnungen verschlossen werden können. Diese Ventilelemente 40, 42 sind als sogenannte Unterdruckventile ausgebildet. Die Ventilelemente 40, 42 öffnen sich automatisch aufgrund des Unterdrucks in dem Luftkanal 30 gegenüber dem Innenraum 18 aufgrund des Luftstroms 32. Das heißt, die Eingangsöffnung 14 und die Ausgangsöffnung 16 werden bei einer aktiven Kühlung des HUD-Moduls 10 automatisch freigegeben. Bei einem nicht vorhandenen Luftstrom 32 werden dagegen die Ventilelemente 40, 42 automatisch, beispielsweise mittels eines Federelements, zurück in ihre Schließstellungen verstellt. Dadurch ist der Innenraum 18 in diesem Fall verschlossen und somit die Bilderzeugungseinrichtung 20 vor eindringendem Staub, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen zuverlässig geschützt.
Die Ventilelemente 40, 42 können alternativ oder zusätzlich auch elektronisch, hydraulisch und/oder pneumatisch geschaltet werden. In diesem Fall kann die aktive Kühlung des HUD-Moduls 10 bedarfsgerecht gesteuert werden. Dafür kann beispielsweise ein Temperatursensor 44 in den Innenraum 18 des HUD-Moduls 10 angeordnet sein. Mittels dieses Temperatursensors 44 kann eine Temperatur des HUD-Moduls 10 erfasst werden. Vorzugsweise ist dabei der Temperatursensor 44 an der Bilderzeugungseinrichtung 20 beziehungsweise dem Bildgeber 22 angeordnet, um lokal die Temperatur dieses besonders gefährdeten Bauteils erfassen zu können. In Abhängigkeit von dieser erfassten Temperatur können beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung die Ventile 40, 42 gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann mittels dieser Steuereinrichtung auch der Luftstrom 32 gesteuert werden, insbesondere auch in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors 44 erfassten Temperatur des HUD-Moduls 10.
Üblicherweise ist damit zu rechnen, dass bei einer besonders warmen Umgebungstemperatur auch eine Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs, betrieben wird und damit der Luftstrom 32 zur Verfügung steht. Bei einer Überschreitung einer vorbestimmten Maximaltemperatur kann aber auch der Luftstrom 32 zwangsweise notangeschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ab Überschreitung einer vorbestimmten Maximaltemperatur die Bilderzeugungseinrichtung 20 notabgeschaltet werden.
Die Ausgangsöffnung 16 ist also bereits mit einem unabhängig von dem HUD-Modul 10 vorgesehenen Luftkanal 30 des Kraftfahrzeugs verbunden, beispielsweise mit dem seitlichen Mannanströmer des Kraftfahrzeugs, und ist so besonders kostengünstig und einfach in dem Kraftfahrzeug integriert worden. Die Eingangsöffnung 14 kann beispielsweise mit einem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Dadurch wird bereits temperierte Luft aus dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zur Kühlung des HUD-Moduls 10 angesaugt. Dadurch kommt es zu besonders geringen Störungen der Bilderzeugung aufgrund von Temperaturschwankungen in der Luft in dem Innenraum 18 des HUD-Moduls 10. Alternativ kann die Eingangsöffnung 14 auch beispielsweise mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs verbunden sein, um dort besonders kalte Luft ansaugen zu können.
Die Eingangsöffnung 14 ist in Fahrzeughochrichtung in einem oberen Teilbereich des Gehäuses 12 angeordnet und die Ausgangsöffnung 16 in einem unteren Teilbereich des Gehäuses 12. Die Fahrzeughochrichtung ist in der Fig. dabei durch Pfeil 46 veranschaulicht. Kalte Luft steigt gegenüber warmer Luft nach oben. Durch die Anordnung der Ausgangsöffnung 16 in einem unteren Teilbereich des Gehäuses 12 kann die dort angesammelte warme Luft besonders zuverlässig zur Kühlung des HUD-Moduls 10 abgesaugt werden, während sich in Höhe der Eingangsöffnung 14 befindliche kalte Luft besonders zuverlässig zur Kühlung des HUD-Moduls 10 weiter in den Innenraum 18 in Richtung der Ausgangsöffnung 16 transportiert wird. Gleichzeitig ist die Eingangsöffnung 14 und die Ausgangsöffnung 16 voneinander beabstandet in unterschiedlichen Wandungen des Gehäuses 12 angeordnet. Die Ausgangsöffnung 16 ist beispielsweise in der Unterseite des Gehäuses 12 integriert und die Eingangsöffnung 16 in einer seitlichen Wand des Gehäuses 12. Durch diese Beabstandung kann ein Luftstrom zwischen der Eingangsöffnung 14 und der Ausgangsöffnung 16 durch ein besonders großes Volumen in den Innenraum 18 des Gehäuses 12 fließen. Dadurch kommt es zu einem besonders großen und besonders gleichmäßigen Luftaustausch in dem Innenraum 18 des Gehäuses 12 und damit zu einer besonders effektiven und gleichmäßigen Kühlung des HUD-Moduls 10.
Das HUD-Modul 10 weist an der Ausgangsöffnung 16 ein Verbindungsmittel 48 auf, mittels welchem die Ausgangsöffnung 16 an dem Luftkanal 30 des Kraftfahrzeugs unter Ausbildung eines bestimmten Winkels 50 zwischen einer Längsachse 52 der Ausgangsöffnung 16 und einer Strömungsrichtung 54, welcher dem Luftstrom 32 entspricht, anschließbar ist. Im vorliegenden Fall ist dieser Winkel 50 beispielsweise 90°. Dadurch wird eine besonders hohe Saugwirkung erzeugt, während gleichzeitig kein Teil des Luftstroms 32 in den Innenraum 18 des Gehäuses 12 gedrückt wird. Das Verbindungsmittel 48 ist hier beispielsweise als Verbindungsteil in Form eines kurzen Rohrstücks zum Verbinden der Ausgangsöffnung 16 an der Zweigstelle des Luftkanals 30 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsmittel 48 auch ein Gewinde an dem Gehäuse 12 beziehungsweise an der Ausgangsöffnung 16 sein, ein T-Stück eines Luftkanals und/oder ein Kanalstück, welches beispielsweise dazu ausgebildet ist, in den Luftkanal 30 hineinzuragen. Weiterhin kann das Verbindungsmittel 48 ein Düsenelement umfassen, mittels welchem die Saugwirkung des vorbeiströmenden Luftstroms 32 verstärkt wird
Es wird also bei dem HUD-Modul 10 eine Luftstromkühlung vorgesehen, bei welcher über ein Einlassventil kühlere Umgebungsluft über einen Staubfilter durch den Innenraum 18 des HUD-Moduls 10 geleitet wird und warme Luft an einem Auslassventil entweichen kann. Beide Ventilelemente 40, 42 wirken dabei nur in eine Richtung. Die Kühlfunktion wird über eine spezielle Anordnung realisiert, bei der ein vorhandener Luftkanal 30 der Klimaanlage des Kraftfahrzeugs über eine Anschlussstelle ein Unterdruck erzeugt, der die Ventilelemente 40, 42 öffnet und Luft aus dem Innenraum 18 des HUD-Moduls 10 nach dem Prinzip einer Wasserstrahlvakuumpumpe absaugt. Dadurch können innere, temperaturempfindliche Bauteile des HUD-Moduls 10 zuverlässig vor Überhitzung geschützt werden. Die Kühlung des HUD-Moduls 10 ist aufgrund des Luftaustausches besonders effektiv. Der dafür notwendige Aufbau ist dabei mechanisch einfach, es ist keine zusätzliche Elektronik notwendig.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003118426 A1 [0004]
JP 2006-88823 A [0005]
WO 2009/028405 A1 [0006]

Claims

Anordnung eines HUD-Moduls (10) in einem Kraftfahrzeug, wobei das HUD-Modul (10) ein Gehäuse (12) umfasst, welches eine Eingangsöffnung (14) und eine Ausgangsöffnung (16) zum Durchlassen eines Luftstroms (32) durch einen Innenraum (18) des Gehäuses (12) aufweist, und eine in dem Innenraum (18) angeordnete Bilderzeugungseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsöffnung (16) in einem Luftkanal (30) des Kraftfahrzeugs mündet, wobei mittels eines durch den Luftkanal (30) an der Ausgangsöffnung (16) vorbei strömenden Luftstroms (32) Luft aus dem Innenraum (18) des Gehäuses (12) des HUD-Moduls (10) ansaugbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das HUD-Modul (10) ein Filterelement (36) umfasst, mittels welchem durch die Eingangsöffnung (14) in den Innenraum (18) des Gehäuses (12) des HUD-Moduls (10) einströmende Luft filterbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das HUD-Modul (10) ein erstes Ventilelement (40) zum Verschließen der Ausgangsöffnung (16) und/oder ein zweites Ventilelement (42) zum Verschließen der Eingangsöffnung (14) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (40) und/oder das zweite Ventilelement (42) aufgrund eines geringeren Drucks in dem Luftkanal (30) das Kraftfahrzeugs als in dem Innenraum (18) des Gehäuses (12) in eine Offenstellung schaltbar sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (40) und/oder das zweite Ventilelement (42) mittels einer Steuereinrichtung des HUD-Moduls (10) schaltbar sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (30) Teil einer Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs ist und die Eingangsöffnung (14) nicht mit einem anderen Teil der Lüftungsanlage des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsöffnung (14) in Fahrzeughochrichtung in einem oberen Teilbereich des Gehäuses (12) angeordnet ist und die Ausgangsöffnung (16) in einem unteren Teilbereich des Gehäuses (12).
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsöffnung (14) und die Ausgangsöffnung (16) voneinander beabstandet in unterschiedlichen Wandungen des Gehäuses (12) angeordnet sind.
HUD-Modul (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (12), welches eine Eingangsöffnung (14) und eine Ausgangsöffnung (16) zum Durchlassen eines Luftstroms (32) durch einen Innenraum (18) des Gehäuses (12) aufweist, und mit einer in dem Innenraum (18) angeordnete Bilderzeugungseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsöffnung (16) in einer in Einbaulage des HUD-Moduls (10) in dem Kraftfahrzeug in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne oder hinten weisenden und/oder in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Seite des Gehäuses (12) angeordnet ist und das HUD-Modul (10) ein an der Ausgangsöffnung (16) angeordnetes Verbindungsmittel (48) aufweist, mittels welchem die Ausgangsöffnung (16) an einem Luftkanal (30) des Kraftfahrzeugs unter Ausbildung eines Winkels (50) zwischen einer Längsachse (52) der Ausgangsöffnung (16) und einer Strömungsrichtung (54) des Luftkanals (30) von 5° bis 175°, vorzugsweise 5° bis 90°, anschließbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines HUD-Moduls (10) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse (12), welches eine Eingangsöffnung (14) und eine Ausgangsöffnung (16) zum Durchlassen eines Luftstroms (32) durch einen Innenraum (18) des Gehäuses (12) aufweist, wobei die Ausgangsöffnung (16) in einen Luftkanal (30) des Kraftfahrzeugs mündet und mittels eines durch den Luftkanal (30) an der Ausgangsöffnung (16) vorbei strömenden Luftstroms (30) Luft aus dem Innenraum (18) des Gehäuses (12) des HUD-Moduls (10) ansaugbar ist, und mit einer in dem Innenraum (18) angeordneten Bilderzeugungseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung (20) und/oder von einer mittels eines Temperatursensors (44) erfassten Temperatur des HUD-Moduls (10) mittels einer Steuereinrichtung ein Luftstrom (32) in dem Luftkanal (30) gesteuert wird und/oder jeweilige Ventilelemente (40, 42) des HUD-Moduls (10) geschaltet werden.