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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2006 025 386 B4 beschrieben, ein Fahrzeugcockpit mit einem Head-up-Display, einem Querträger und einer Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum bekannt. Es sind Befestigungsmittel für eine Vormontage des Head-up-Displays an dem Querträger und für eine Endmontage an einem weiteren tragenden Karosserieteil vorgesehen. Der Querträger ist mit dem vormontierten Head-up-Display als Modul in das Fahrzeug einsetzbar. Die Befestigungsmittel weisen einen Halter zur Aufnahme des Head-up-Displays sowie zur Befestigung des Head-up-Displays an dem Querträger auf. Das Head-up-Display ist nach dem Einbau des Moduls in das Fahrzeug unabhängig von dem Modul aus dem Halter aus- und wieder einbaubar. Der Halter dient für die Endmontage auch zur Befestigung des Head-up-Displays an dem weiteren tragenden Karosserieteil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Montage eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Montage eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zur Montage eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug wird das Head-up-Display mit einem Querträger verbunden.
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Erfindungsgemäß wird das Head-up-Display in einer vorgegebenen Einbauposition an einer Frontscheibe des Fahrzeugs fixiert und danach über mindestens eine Toleranzausgleichsvorrichtung mit dem Querträger verbunden, wobei mittels der mindestens einen Toleranzausgleichsvorrichtung eine Toleranz eines Abstandes zwischen dem Head-up-Display und dem Querträger ausgeglichen wird. Die mindestens eine Toleranzausgleichsvorrichtung weist eine mechanische Verriegelungsanordnung zur festen Verbindung des Head-up-Displays mit dem Querträger über die mindestens eine Toleranzausgleichsvorrichtung auf, welche durch eine elektrische Stromzufuhr geöffnet wird, um die Toleranz des Abstandes zwischen dem Head-up-Display und dem Querträger auszugleichen, und nach erfolgtem Toleranzausgleich durch ein Abschalten der elektrischen Stromzufuhr verriegelt wird.
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Durch die Fixierung des Head-up-Displays in seiner vorgegebenen Einbauposition während des Montageprozesses, d. h. während der Befestigung des Head-up-Displays am Querträger, wird eine erforderliche exakte Positionierung des Head-up-Displays im Fahrzeug, insbesondere relativ zur Frontscheibe, erreicht, so dass eine optimale Darstellungsqualität von Informationen, welche mittels des Head-up-Displays auf die Frontscheibe projiziert werden, sichergestellt ist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Querträger, welcher zweckmäßigerweise als ein Cockpitquerträger ausgebildet ist, in das Fahrzeug eingebaut werden, und erst danach wird das bereits optimal positionierte Head-up-Display mit dem Querträger verbunden, wobei mittels der mindestens einen Toleranzausgleichsvorrichtung, zweckmäßigerweise mittels einer Mehrzahl solcher Toleranzausgleichsvorrichtungen, die Toleranz im Abstand zum Querträger ausgeglichen wird, d. h. es wird zunächst mittels der mindestens einen Toleranzausgleichsvorrichtung, zweckmäßigerweise mittels einer Mehrzahl solcher Toleranzausgleichsvorrichtungen, die Toleranz im Abstand zum Querträger ausgeglichen und danach wird das Head-up-Display über die Toleranzausgleichsvorrichtung, zweckmäßigerweise über die Mehrzahl solcher Toleranzausgleichsvorrichtungen, am Querträger fest und unbeweglich befestigt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass kein nachträgliches Ausrichten des Head-up-Displays nach dem Verbinden mit dem Querträger erforderlich ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein Montageraum im Bereich des Head-up-Display üblicherweise stark begrenzt ist, so dass ein solches nachträgliches Ausrichten, d. h. Justieren, des Head-up-Displays, um Einbautoleranzen auszugleichen, nur sehr schwer zu realisieren ist.
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Durch die mechanische Verriegelungsanordnung der mindestens einen bzw. der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung wird eine sichere mechanische Befestigung des Head-up-Displays am Querträger nach erfolgtem Toleranzausgleich sichergestellt. Das erfindungsgemäße Öffnen dieser Verriegelungsanordnung mittels Stromzufuhr ermöglicht dieses Öffnen der Verriegelungsanordnung aus einer vorgegebenen Entfernung. Hierfür ist lediglich ein entsprechendes Verlegen einer elektrischen Anschlussleitung erforderlich. Ein erforderlicher Bauraum für eine solche elektrische Anschlussleitung ist vernachlässigbar gering. Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist keine Manipulation direkt an der nur sehr schwer zugänglichen Toleranzausgleichsvorrichtung erforderlich, so dass kein zusätzlicher Montageraum bereitgestellt werden muss, um einen solchen Zugang zur Toleranzausgleichsvorrichtung zu ermöglichen.
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Da die Toleranzausgleichsvorrichtung im stromlosen Zustand fest mechanisch verriegelt ist, ist sichergestellt, dass die Verriegelung auch bei einem Ausfall einer Stromversorgung im Fahrzeug aktiv ist, d. h. ein unbeabsichtigtes Verändern der Position des Head-up-Displays wird sicher vermieden, da die Verriegelung ausschließlich mechanisch erfolgt und nur zum Entriegeln eine Stromzufuhr erforderlich ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines in einem Fahrzeug angeordneten Head-up-Displays,
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2 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Toleranzausgleichsvorrichtung,
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3 schematisch eine Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung mit geöffnet dargestelltem Gehäuse, und
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4 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung, wobei das Gehäuse nicht dargestellt ist.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines in einem Fahrzeug 1 angeordneten Head-up-Displays 2, während es über Toleranzausgleichsvorrichtungen 3 mit einem nicht dargestellten Querträger, insbesondere einem Cockpitquerträger, des Fahrzeugs 1 verbunden wird. Eine solche Toleranzausgleichsvorrichtung 3 ist in 2 perspektivisch dargestellt. Die 3 und 4 zeigen zwei beispielhafte Ausführungsformen der Toleranzausgleichsvorrichtung 3, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit bei der Ausführungsform gemäß 3 ein Gehäuse 7 der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 geöffnet dargestellt ist und bei der Ausführungsform gemäß 4 das Gehäuse 7 der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 nicht dargestellt ist.
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Bei einem derartigen Head-up-Display 2 fungiert ein Bereich einer Frontscheibe 4 oder Windschutzscheibe des Fahrzeugs 1 als ein insbesondere teiltransparenter Spiegel, wodurch ein Betrachter, insbesondere ein Fahrer, in Sichtrichtung sowohl reale Objekte außerhalb des Fahrzeugs 1 als auch ein mittels des Head-up-Displays 2 auf die Frontscheibe 4 projiziertes Bild, insbesondere ein virtuelles Tiefenbild, sehen kann. Bei einer solchen insbesondere augmentierten Darstellung von Informationen mittels des Head-up-Displays 2 entsteht für den Fahrer vorteilhafterweise der Eindruck, als würde das virtuelle Tiefenbild des Head-up-Displays 2 hinter der Frontscheibe 4 schweben, zum Beispiel über einer Motorhaube des Fahrzeugs 1 oder weit vor dem Fahrzeug 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Head-up-Display 2 am Querträger zu befestigen und danach den Querträger zusammen mit dem Head-up-Display 2 in das Fahrzeug 1 einzubauen. Bei dieser Montagemethode kommt es jedoch aufgrund einer langen Toleranzkette zu einer schwer erreichbaren Einhaltung einer erforderlichen Form- und Lagetoleranz des Head-up-Displays 2 zur Frontscheibe 4 des Fahrzeugs 1. Die Toleranzkette ergibt sich aus der Montage des Head-up-Displays 2 mit dem Querträger, der wiederum mit einer A-Säule des Fahrzeugs 1 verbunden wird. Des Weiteren müssen die Toleranzen bedacht werden, die bei einer Fertigung und Montage der Frontscheibe 4, bei einer Fertigung des Rohbaus und bei einer Sitzmontage entstehen. Aufgrund der auftretenden Toleranzen ist es daher im Stand der Technik anschließend erforderlich, das Head-up-Display 2 zu justieren, d. h. relativ zum Querträger zu bewegen, um es in einer vorgegebenen Einbauposition zu positionieren, in welcher es insbesondere in vorgegebener Weise zur Frontscheibe 4 des Fahrzeugs 1 ausgerichtet ist. Dieses Justieren des Head-up-Displays 2 nach dem Einbau des Querträgers ist jedoch aufgrund eines beengten Montageraums und aufgrund des hierfür erforderlichen Einsatzes von Hilfswerkzeugen sehr schwierig zu realisieren.
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Daher sieht die hier dargestellte Lösung vor, das Head-up-Display 2 in der vorgegebenen Einbauposition an der Frontscheibe 4 des Fahrzeugs 1 zu fixieren, d. h. korrekt zu positionieren und derart vorzufixieren, dass es während nachfolgender Montageschritte unbeweglich zur Frontscheibe 4 ist und dadurch seine vorgegebene Einbauposition nicht verlässt, und es erst danach mit dem Querträger zu verbinden. Die Fixierung des Head-up-Displays 2 in der vorgegebenen Einbauposition an der Frontscheibe 4 erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer Positioniervorrichtung 5, welche im hier dargestellten Beispiel eine Mehrzahl von Distanzelementen 6 aufweist, die zweckmäßigerweise zur Stabilisierung über Querstreben miteinander verbunden sind.
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Die Positioniervorrichtung 5 mit einem oder mehreren Distanzelementen 6 dient insbesondere der korrekten Positionierung des Head-up-Displays 2 in seiner vorgegebenen Einbauposition, insbesondere in einer vorgegebenen Distanz und Ausrichtung zur Frontscheibe 4. Die Fixierung in dieser Einbauposition, d. h. das unbewegliche Haltern des Head-up-Displays 2 bis zur festen Verbindung mit dem Querträger, erfolgt zweckmäßigerweise ebenfalls über diese Positioniervorrichtung 5, kann aber, alternativ oder zusätzlich, auch über weitere hier nicht dargestellte Fixierelemente erfolgen, nachdem das Head-up-Display 2 mittels der Positioniervorrichtung 5 korrekt zur Frontscheibe 4 ausgerichtet ist.
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Durch die Fixierung, d. h. die korrekte Positionierung und das unbewegliche Haltern, des Head-up-Displays 2 in seiner vorgegebenen Einbauposition während des Montageprozesses, d. h. während der Befestigung des Head-up-Displays 2 am Querträger, wird die erforderliche exakte Positionierung des Head-up-Displays 2 im Fahrzeug 1, insbesondere relativ zur Frontscheibe 4, erreicht, so dass eine optimale Darstellungsqualität von Informationen, welche mittels des Head-up-Displays 2 auf die Frontscheibe 4 projiziert werden, sichergestellt ist.
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Um die Toleranzen im Abstand des optimal positionierten Head-up-Displays 2 zum Querträger auszugleichen, so dass das Head-up-Display 2 durch die Befestigung am Querträger nicht aus seiner vorgegebenen Einbauposition herausbewegt wird, wird das Head-up-Display 2 über mindestens eine Toleranzausgleichsvorrichtung 3, zweckmäßigerweise, wie in 1 dargestellt, über mehrere Toleranzausgleichsvorrichtungen 3, mit dem Querträger verbunden, wobei mittels der mindestens einen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 bzw. mittels der mehreren Toleranzausgleichsvorrichtungen 3 die Toleranz des Abstandes zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger ausgeglichen wird.
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Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass der Querträger, zweckmäßigerweise der Cockpitquerträger, vollständig montiert verbaut werden kann und anschließend der Toleranzausgleich des optimal positionierten Head-up-Displays 2 zum toleranzbehaftet verbauten Querträger vorgenommen wird. Dabei ist durch die im Folgenden näher beschriebene Ausbildung der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 nur ein geringer Montageraum erforderlich, um diesen Toleranzausgleich durchzuführen. Durch diese Verbindungsmethode des Head-up-Displays 2 mit dem Querträger während der ausgerichteten Fixierung des Head-up-Displays 2 an der Frontscheibe 4 wird die oben beschriebene nachträgliche Ausrichtung des Head-up-Displays 2 vermieden, für welche der Montageraum aufgrund des Verbauungszustandes sehr eingeschränkt ist und welche daher nur sehr schwierig und mit einem erheblichen Aufwand durchzuführen ist.
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Durch diese Lösung bestehen somit keine erhöhten Anforderungen bezüglich Form- und Lagetoleranzen an den Querträger und weitere Bauteile in der Toleranzkette. Durch die vorher festgelegte Fixierung des Head-up-Displays 2 an der Frontscheibe 4 wird die Montage erheblich vereinfacht und es wird eine hochpräzise Ausrichtung des Head-up-Displays 2 zur Frontscheibe 4 sichergestellt.
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Zum Toleranzausgleich des Head-up-Displays 2 zum bereits vollständig montierten und im Fahrzeug 1 eingebauten Querträger werden zweckmäßigerweise Toleranzausgleichsvorrichtungen 3 verwendet, welche anhand beispielhafter Ausführungsformen in den 2 bis 4 dargestellt sind und im Folgenden näher beschrieben werden, denn diese Toleranzausgleichsvorrichtungen 3 ermöglichen den Toleranzausgleich des Head-up-Displays 2 zum vollständig montierten Querträger trotz eines geringen Montageraums. Hierzu wird das Ausgleichen der Toleranz und/oder das Befestigen des Head-up-Displays 2 am Querträger über die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3 zweckmäßigerweise auf mechanische Weise und vorzugsweise auf elektrisch angesteuerte Weise durchgeführt, wobei die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3 vorteilhafterweise mittels mindestens eines mit ihr verbundenen Ansteuerungselementes 13 aus einer vorgegebenen Entfernung aktiviert wird. Dadurch ist kein Manipulieren unmittelbar an der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 erforderlich, um den Toleranzausgleich durchzuführen, so dass der beengte Montageraum im Bereich der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 unerheblich ist.
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Zweckmäßigerweise wird die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3 zur Durchführung des Toleranzausgleichs durch eine elektrische Stromzufuhr aktiviert und nach erfolgtem Toleranzausgleich durch ein Abschalten der Stromzufuhr deaktiviert. D. h. bei abgeschalteter Stromzufuhr ist das Head-up-Display 2 über die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3 mit dem Querträger fest verbunden. Der Toleranzausgleich, welcher zweckmäßigerweise lediglich zur Installation des Head-up-Displays 2 und des Querträgers durchgeführt wird, ist nur bei eingeschalteter elektrischer Stromzufuhr möglich.
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Um dies zu ermöglichen, weist die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3 eine mechanische Verriegelungsanordnung 16 zur festen Verbindung des Head-up-Display 2 mit dem Querträger über die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3 auf, welche durch die elektrische Stromzufuhr geöffnet wird, um die Toleranz des Abstandes zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger auszugleichen, und nach erfolgtem Toleranzausgleich durch das Abschalten der elektrischen Stromzufuhr verriegelt wird.
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In den dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird das Ausgleichen der Toleranz zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger durch eine Längenänderung der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 durchgeführt. Hierzu weist die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3, genauer gesagt deren Verriegelungsanordnung 16, eine Zahnstange 12 und ein korrespondierendes Verriegelungselement 14 auf. Die Zahnstange 12 ist zur Durchführung des Toleranzausgleichs in Richtung eines ersten Pfeils P1 beweglich, solange die Toleranzausgleichsvorrichtung 3, genauer gesagt deren Verriegelungsanordnung 16, nicht verriegelt ist. Zur Durchführung des Toleranzausgleichs zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger erfolgt diese Bewegung zweckmäßigerweise im Wesentlichen in Z-Richtung des Fahrzeugs 1, d. h. parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs 1.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 stehen die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14, welches als eine weitere Zahnstange ausgebildet ist, zum Verriegeln, d. h. zum Herstellen der festen Verbindung zwischen dem Querträger und dem Head-up-Display 2, im Eingriff miteinander, d. h. sie greifen ineinander, und zum Durchführen des Toleranzausgleichs wird der Eingriff aufgehoben. Das Verriegeln und Öffnen der Verriegelungsanordnung 16, d. h. das Aufheben und Wiederherstellen des Eingriffs zwischen der Zahnstange 12 und dem als weitere Zahnstange ausgebildeten korrespondierenden Verriegelungselement 14, wird durch ein entsprechendes Bewegen des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 bewirkt. Diese Bewegung des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 ist mittels eines zweiten Pfeils P2 dargestellt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 stehen die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14, welches als ein Zahnrad ausgebildet ist, sowohl während der Durchführung des Toleranzausgleichs als auch zur Realisierung der festen Verbindung zwischen dem Querträger und dem Head-up-Display 2 miteinander im Eingriff. Der Toleranzausgleich wird hier ermöglicht, indem eine durch einen dritten Pfeil P3 angedeutete Drehbewegung des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 und dadurch eine Bewegung der Zahnstange 12 freigegeben wird und zur Befestigung des Head-up-Displays 2 am Querträger nach erfolgtem Toleranzausgleich blockiert wird, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird.
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In den dargestellten Beispielen ist die Zahnstange 12 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 am Head-up-Display 2 befestigt und das im Gehäuse 7 angeordnete korrespondierende Verriegelungselement 14 ist am Querträger befestigt, wobei diese Befestigung am Querträger im Beispiel gemäß 1 indirekt erfolgt, nämlich über eine Konsole 11, d. h. das jeweilige Gehäuse 7 ist an der Konsole 11 befestigt, beispielsweise verschraubt, und die Konsole 11 ist am Querträger befestigt. In anderen Beispielen kann die Befestigung am Head-up-Display 2 und am Querträger auch auf umgekehrte Weise erfolgen, d. h. das Gehäuse 7 mit dem korrespondierenden Verriegelungselement 14 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 wäre dann am Head-up-Display 2 befestigt und die Zahnstange 12 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 wäre dann, direkt oder beispielsweise über die Konsole 11, am Querträger befestigt.
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Zum Verbinden der Zahnstange 12, im dargestellten Beispiel mit dem Head-up-Display 2, ist an einem Endbereich der Zahnstange 12 ein verdicktes Halteelement 8 mit einem Verbindungselement 9 ausgeformt oder angeordnet. Das Verbindungselement 9 ist in den hier dargestellten Beispielen stiftförmig ausgebildet und ragt in den 1 und 2 durch eine Aufnahmeöffnung in einer jeweiligen Halterung 10 des Head-up-Displays 2 hindurch.
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Zweckmäßigerweise ist das jeweilige Verbindungselement 9 als ein Gewindestift ausgebildet, auf welchen zum Verbinden mit dem Head-up-Display 2 eine Schraubenmutter 15 aufschraubbar ist. In 1 ist die Zahnstange 12 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 auf diese Weise, d. h. durch Verschrauben, am Head-up-Display 2 befestigt. Beispielsweise sind die jeweilige Zahnstange 12 deren Halteelement 8 und/oder Verbindungselement 9 einteilig und/oder einstückig ausgebildet. Zum Beispiel ist das als Gewindestift ausgebildete Verbindungselement 9 an einem Endbereich der Zahnstange 12 ausgeformt und zwischen dem Gewindestiftbereich und einem Zahnbereich der Zahnstange 12 ist eine Verdickung als Halteelement 8 angeformt oder aus einem Material der Zahnstange 12 durch Umformen ausgeformt.
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Das Gehäuse 7, in welchem das zur Zahnstange 12 korrespondierende Verriegelungselement 14 angeordnet ist, ist, wie bereits beschrieben, auf der mit dem Querträger verbundenen Konsole 11 angeordnet. Zur Befestigung an der Konsole 11 weist das Gehäuse 7 an seiner der Konsole 11 zugewandten Unterseite beispielsweise ein nicht näher dargestelltes Befestigungselement auf, welches zum Beispiel bolzenförmig ausgebildet ist und beispielsweise ein Gewinde aufweist, so dass das Gehäuse 7 an der Konsole 11 festzuschrauben ist. Das Head-up-Display 2 ist somit, nachdem der Toleranzausgleich erfolgt ist und die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14 fest und unbeweglich miteinander verriegelt sind, im dargestellten Beispiel gemäß 1 über die Toleranzausgleichsvorrichtungen 3 und die Konsole 11 am Querträger befestigt.
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Um den Toleranzausgleich durchzuführen, wird somit die Zahnstange 12 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 am Head-up-Display 2 befestigt, entweder vor oder nach der Fixierung des Head-up-Displays 2 mittels der Positioniervorrichtung 5 in seiner vorgegebenen Einbauposition, und das korrespondierende Verriegelungselement 14 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 wird, zweckmäßigerweise mittels des Gehäuses 7, in welchem es angeordnet ist, an der Konsole 11 und somit am Querträger befestigt. Die umgekehrte Vorgehensweise ist auch möglich, wie bereits erwähnt.
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Anschließend wird der Querträger in das Fahrzeug 1 eingebaut, wobei die jeweilige Zahnstange 12 in das jeweilige Gehäuse 7 eingeführt wird und darin zunächst beweglich ist. Die Beweglichkeit der Zahnstange 12 im Gehäuse 7 wird im Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch die Verhinderung des Eingriffs des als weitere Zahnstange ausgebildeten korrespondierenden Verriegelungselementes 14 in die Zahnstange 12 und im Ausführungsbeispiel gemäß 4 durch das Ermöglichen der Drehbewegung des als Zahnrad ausgebildeten korrespondierenden Verriegelungselementes 14 nach dem Eingriff des Zahnrades in die Zahnstange 12 ermöglicht, wie oben bereits erwähnt. Über die Einführtiefe der Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 und die daraus resultierende Länge der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3, d. h. über die Relativbewegung der jeweiligen Zahnstange 12 zum jeweiligen Gehäuse 7, wird der Toleranzausgleich durchgeführt.
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Das Ansteuerungselement 13 der jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3, mittels welcher der Toleranzausgleich und die Befestigung des Head-up-Displays 2 am Querträger nach erfolgtem Toleranzausgleich aus einer vorgegebenen Entfernung ermöglicht wird, ist als elektrische Anschlussleitung ausgebildet, über welche die Stromzufuhr zur jeweiligen Toleranzausgleichsvorrichtung 3 erfolgt, um den Ausgleich der Toleranz zu ermöglichen. Diese Anschlussleitung ist in den 1 bis 3 dargestellt, in 4 ist sie aus Gründen der Übersichtlichkeit, ebenso wie das Gehäuse 7, nicht dargestellt.
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Zum Befestigen des Head-up-Displays 2 am Querträger nach erfolgtem Toleranzausgleich wird diese Stromzufuhr abgeschaltet, so dass die jeweilige Toleranzausgleichsvorrichtung 3, genauer gesagt deren Verriegelungsanordnung 16 aus Zahnstange 12 und korrespondierendem Verriegelungselement 14, verriegelt wird, wodurch eine weitere Bewegung der Zahnstange 12 im Gehäuse 7 unterbunden wird.
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Nach dem Abschluss des Toleranzausgleichs und der festen Verbindung des Head-up-Displays 2 mit dem Querträger kann, falls dies erforderlich ist, die Positioniervorrichtung 5 entfernt werden, da das Head-up-Display 2 nun in seiner vorgegebenen Einbauposition fest am Querträger fixiert ist.
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Im Folgenden wird das Ausgleichen der Toleranz zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger sowie das nachfolgende Befestigen des Head-up-Displays 2 am Querträger mittels des Ausführungsbeispiels der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 gemäß 3 und mittels des Ausführungsbeispiels der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 gemäß 4 detailliert erläutert.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 umfasst die Verriegelungsanordnung 16 der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14, welches im Ausführungsbeispiel gemäß 3 als weitere Zahnstange ausgebildet ist. Das korrespondierende Verriegelungselement 14 ist im Gehäuse 7 federnd gelagert. Hierzu ist im dargestellten Beispiel an einem Ende des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 durch dessen Umformung ein Federelement 17 ausgebildet, wobei ein freies Ende dieses Federelementes 17 fest mit dem Gehäuse 7 verbunden ist. Dadurch wird es dem als weitere Zahnstange ausgebildeten korrespondierenden Verriegelungselement 14 ermöglicht, entgegen einer Federwirkung des Federelementes 17 in Richtung der Zahnstange 12 zu schwenken, wobei das Federelement 17 durch dieses Schwenken zunehmend vorgespannt wird und die Zahnstange 12 sowie das korrespondierende Verriegelungselement 14 miteinander in Eingriff kommen, d. h. ihre Zähne greifen ineinander, so dass die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 verriegelt ist. D. h. in diesem in 3 dargestellten verriegelten Zustand der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 ist das Federelement 17 vorgespannt.
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Das Schwenken in diesen verriegelten Zustand unter Vorspannen des Federelementes 17 wird durch einen im Gehäuse 7 angeordneten Permanentmagneten 18 und ein am korrespondierenden Verriegelungselement 14 angeordnetes ferromagnetisches Element 19 erreicht. Der Permanentmagnet 18 ist unterhalb eines Einführkanals für die Zahnstange 12 angeordnet. Das ferromagnetische Element 19 ist an einem vom Federelement 17 abgewandten Ende des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist hierfür am korrespondierenden Verriegelungselement 14 eine Aufnahme ausgebildet, in welcher das ferromagnetische Element 19 angeordnet ist.
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In anderen Ausführungsbeispielen kann zumindest ein Bereich des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 entsprechend ferromagnetisch ausgebildet sein und dadurch als ferromagnetisches Element 19 wirken, so dass das Anordnen eines zusätzlichen separaten ferromagnetischen Elementes 19 entfallen könnte. Durch diese Anordnung des Permanentmagneten 18 unterhalb der Zahnstange 12 und des ferromagnetischen Elementes 19 am korrespondierenden Verriegelungselement 14 wird das korrespondierende Verriegelungselement 14 durch die Magnetwirkung des Permanentmagneten 18 auf das ferromagnetische Element 19 entgegen der Federwirkung des Federelementes 17 in Richtung der Zahnstange 12 in den verriegelten Zustand gezogen, in welchem das korrespondierende Verriegelungselement 14 und die Zahnstange 12 ineinandergreifen und die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 dadurch verriegeln.
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Zur Durchführung des Toleranzausgleichs muss diese Wirkung des Permanentmagneten 18 auf das ferromagnetische Element 19 und damit auf das korrespondierende Verriegelungselement 14 aufgehoben werden, so dass das korrespondierende Verriegelungselement 14 durch die Federwirkung des Federelementes 17 in seine entriegelte Position geschwenkt wird. Dies wird im dargestellten Beispiel durch eine am Permanentmagnet 18 angeordnete bestrombare Spule 20 erreicht. Die Spule 20 umgibt den Permanentmagneten 18, so dass durch Bestromen der Spule 20 durch die Spule 20 ein Magnetfeld aufgebaut wird, welches dem Magnetfeld des Permanentmagneten 18 entgegenwirkt, so dass das Magnetfeld des Permanentmagneten 18 neutralisiert wird. Da nun das ferromagnetische Element 19 nicht mehr vom Permanentmagneten 18 angezogen wird, schwenkt das korrespondierende Verriegelungselement 14 durch die Federwirkung des Federelementes 17 in seine entriegelte Position, in welcher die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14 außer Eingriff sind.
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Dadurch wird es ermöglicht, während der Installation des Querträgers im Fahrzeug 1 die Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 einzuführen, wobei durch das Anpassen der Einführtiefe das Ausgleichen der Toleranz des Abstandes zwischen dem Querträger und dem Head-up-Display 2 durchgeführt wird. Nach erfolgtem Toleranzausgleich, d. h. nachdem der Querträger korrekt im Fahrzeug 1 positioniert und befestigt ist, wird die Stromzufuhr zur Spule 20 abgeschaltet, so dass das durch die Spule 20 erzeugte Magnetfeld zusammenbricht und somit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 18 nicht mehr entgegenwirkt. Dadurch wird das ferromagnetische Element 19 mittels des Permanentmagneten 18 angezogen, wodurch das korrespondierende Verriegelungselement 14 entgegen der Federkraft des Federelementes 17 in seine in 3 dargestellte Verriegelungsposition schwenkt, in welcher die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14 miteinander im Eingriff stehen. Dadurch ist die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 verriegelt, wodurch der Querträger und das Head-up-Display 2 über die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 fest miteinander verbunden sind.
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Zur Bestromung der Spule 20, um den Toleranzausgleich zu ermöglichen, weist die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 die elektrische Anschlussleitung auf, welche im Fahrzeug 1 derart verlegbar ist, dass sie während des Einbaus und nach dem Einbau des Querträgers leicht zugänglich ist, um sie zum Bestromen der Spule 20 mit einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise mit einer Fahrzeugbatterie, zu koppeln. Diese elektrische Anschlussleitung bildet das Ansteuerungselement 13, über welches die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 zur Durchführung des Toleranzausgleichs aus einer vorgegebenen Entfernung ansteuerbar ist, so dass kein direkter Zugang zur Toleranzausgleichsvorrichtung 3 erforderlich ist. Der Toleranzausgleich wird somit durch Bestromen der Spule 20 ermöglicht. Die feste Verbindung zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger nach erfolgtem Toleranzausgleich wird durch das Aufheben der Bestromung der Spule 20, d. h. durch das Abschalten der elektrischen Stromzufuhr zur Spule 20, ermöglicht. Da die Toleranzausgleichsvorrichtung 3, wenn die Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 eingeführt ist, im stromlosen Zustand verriegelt ist, wird eine dauerhaft sichere Befestigung des Head-up-Displays 2 am Querträger sichergestellt, denn da keine Stromzufuhr zur Verriegelung der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 erforderlich ist, besteht auch nicht die Gefahr, dass sich die Verriegelung der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 bei einem Ausfall einer elektrischen Energieversorgung im Fahrzeug 1 öffnen könnte.
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In anderen Ausführungsformen könnten auch die Position des Permanentmagneten 18 mit Spule 20 und die Position des ferromagnetischen Elementes 19 vertauscht sein. Die beschriebene Wirkung zum Verriegeln und Entriegeln der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 wäre gleich, d. h. der Permanentmagnet 18 würde sich aufgrund seiner Magnetfeldwirkung an das ferromagnetische Element 19 heranziehen und dadurch das korrespondierende Verriegelungselement 14 in die Verriegelungsposition schwenken, solange die Spule 20 nicht bestromt wird. Da bei dieser Ausführungsform der Permanentmagnet 18 mit Spule 20 jedoch am schwenkenden korrespondierenden Verriegelungselement 14 angeordnet wäre, hätte dies eine etwas kompliziertere Verkabelung der Spule 20 zur Folge, da diese sich zusammen mit dem korrespondierenden Verriegelungselement 14 im Gehäuse 7 bewegen müsste. Die in 3 dargestellte Lösung, in welcher die Spule 20 unbeweglich im Gehäuse 7 angeordnet ist, ist daher einfacher zu realisieren.
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Alternativ zur hier dargestellten Lösung der Verwendung eines Permanentmagneten 18, dessen Wirkung durch Bestromen der Spule 20 aufgehoben wird, könnte auch ein Elektromagnet vorgesehen sein. Hierfür wäre jedoch eine entgegengesetzte Wirkung des Federelementes 17 und eine entgegengesetzte Wirkung des Elektromagneten auf das ferromagnetische Element 19 erforderlich. D. h. das korrespondierende Verriegelungselement 14 würde dann durch die Wirkung des Federelementes 17 in die Verriegelungsposition bewegt, in welcher die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14 miteinander im Eingriff stehen, und durch das Federelement 17 in dieser Verriegelungsposition gehalten. Zum Herausbewegen des korrespondierenden Verriegelungselementes 14 aus dieser Verriegelungsposition, um den Toleranzausgleich zu ermöglichen, würde dann der Elektromagnet bestromt werden und das ferromagnetische Element 19 würde durch die Magnetfeldwirkung des Elektromagneten vom Elektromagneten abgestoßen, so dass das korrespondierende Verriegelungselement 14 entgegen der Federwirkung des Federelementes 17 in die Entriegelungsposition geschwenkt würde. Nach erfolgtem Toleranzausgleich würde dann die Stromzufuhr zum Elektromagneten abgeschaltet, wodurch das korrespondierende Verriegelungselement 14 durch die Federwirkung des Federelementes 17 zurück in die Verriegelungsposition geschwenkt werden würde, in welcher die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14 miteinander im Eingriff stehen, so dass die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 verriegelt ist und das Head-up-Display 2 über die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 mit dem Querträger fest verbunden ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 umfasst die Verriegelungsanordnung 16 der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 ebenfalls die Zahnstange 12 und das korrespondierende Verriegelungselement 14, jedoch ist das korrespondierende Verriegelungselement 14 in diesem Ausführungsbeispiel als Zahnrad ausgebildet, welches im Gehäuse 7 drehbar gelagert ist und, wenn die Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 eingeführt ist, mit der Zahnstange 12 im Eingriff steht, wie bereits erwähnt. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel der Toleranzausgleich ermöglicht, indem die Drehbewegung des als Zahnrad ausgebildeten korrespondierenden Verriegelungselementes 14 ermöglicht wird.
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Während des Einbaus des Querträgers in das Fahrzeug 1 wird somit die Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 eingeführt und greift dort in das als Zahnrad ausgebildete korrespondierende Verriegelungselement 14 ein. Der Ausgleich der Toleranz des Abstandes zwischen dem Querträger und dem Head-up-Display 2 wird auch hier durch Veränderung der Einführtiefe der Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 erreicht. Während des zunehmenden Einführens oder Herausziehens der Zahnstange 12 dreht sich das mit der Zahnstange 12 in Eingriff stehende Zahnrad und ermöglicht dadurch diese Bewegung der Zahnstange 12.
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Zum Verriegeln der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 ist das als Zahnrad ausgebildete korrespondierende Verriegelungselement 14 ferromagnetisch ausgebildet und im Bereich dieses Zahnrades ist der Permanentmagnet 18 angeordnet, an welchem auch hier die bestrombare Spule 20 angeordnet ist. D. h. wenn die Magnetfeldwirkung des Permanentmagneten 18 auf das als Zahnrad ausgebildete korrespondierende Verriegelungselement 14 einwirkt, wird die Drehbewegung des Zahnrades blockiert und somit die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 verriegelt, da das Zahnrad durch den Permanentmagneten 18 festgehalten wird. Zum Ermöglichen des Toleranzausgleichs wird auch hier die Spule 20 bestromt, wodurch durch die Spule 20 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches dem Magnetfeld des Permanentmagneten 18 entgegenwirkt und dieses dadurch neutralisiert. Dadurch ist das als Zahnrad ausgebildete korrespondierende Verriegelungselement 14 drehbar, so dass die Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 einführbar und darin beweglich ist.
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Nach erfolgtem Toleranzausgleich wird auch hier die Bestromung der Spule 20 aufgehoben, d. h. die Stromzufuhr zur Spule 20 abgeschaltet, wodurch deren Magnetfeld zusammenbricht und somit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 18 nicht mehr entgegenwirkt. Dadurch wirkt das Magnetfeld des Permanentmagneten 18 wieder auf das als ferromagnetisches Zahnrad ausgebildete korrespondierende Verriegelungselement 14 ein, wodurch das Zahnrad an den Permanentmagneten 18 angezogen und dadurch festgehalten wird. Dadurch werden weitere Drehbewegungen des als Zahnrad ausgebildeten korrespondierenden Verriegelungselementes 14 und somit weitere Bewegungen der mit dem Zahnrad im Eingriff stehenden Zahnstange 12 blockiert. Somit ist die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 dann verriegelt, wodurch das Head-up-Display 2 über die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 fest mit dem Querträger verbunden ist.
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Das Bestromen der Spule 20, um den Toleranzausgleich zu ermöglichen, erfolgt auch hier über die elektrische Anschlussleitung der Toleranzausgleichsvorrichtung 3, welche im Fahrzeug 1 derart verlegbar ist, dass sie während des Einbaus und nach dem Einbau des Querträgers leicht zugänglich ist, um sie zum Bestromen der Spule 20 mit der elektrischen Energiequelle, beispielsweise mit der Fahrzeugbatterie, zu koppeln. Diese elektrische Anschlussleitung bildet somit auch in diesem Ausführungsbeispiel das Ansteuerungselement 13, über welches die Toleranzausgleichsvorrichtung 3 zur Durchführung des Toleranzausgleichs aus der vorgegebenen Entfernung ansteuerbar ist, so dass kein direkter Zugang zur Toleranzausgleichsvorrichtung 3 erforderlich ist.
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Der Toleranzausgleich wird somit auch in diesem Ausführungsbeispiel durch Bestromen der Spule 20 ermöglicht. Die feste Verbindung zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger nach erfolgtem Toleranzausgleich wird durch das Aufheben der Bestromung der Spule 20, d. h. durch das Abschalten der elektrischen Stromzufuhr zur Spule 20, ermöglicht.
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Da die Toleranzausgleichsvorrichtung 3, wenn die Zahnstange 12 in das Gehäuse 7 eingeführt ist, im stromlosen Zustand verriegelt ist, wird auch in diesem Ausführungsbeispiel eine dauerhaft sichere Befestigung des Head-up-Displays 2 am Querträger sichergestellt, denn da keine Stromzufuhr zur Verriegelung der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 erforderlich ist, besteht auch nicht die Gefahr, dass sich die Verriegelung der Toleranzausgleichsvorrichtung 3 bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung im Fahrzeug 1 öffnen könnte.
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Die beschriebenen oder in analoger Weise ausgebildete Toleranzausgleichsvorrichtungen 3 können neben dem hier beschriebenen Toleranzausgleich des Abstands zwischen dem Head-up-Display 2 und dem Querträger auch zu anderen Einsatzzwecken verwendet werden, in welchen ein Toleranzausgleich, insbesondere ein Toleranzausgleich eines Abstandes zwischen zwei miteinander zu verbindenden Einheiten, durchzuführen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Head-up-Display
- 3
- Toleranzausgleichsvorrichtung
- 4
- Frontscheibe
- 5
- Positioniervorrichtung
- 6
- Distanzelement
- 7
- Gehäuse
- 8
- Halteelement
- 9
- Verbindungselement
- 10
- Halterung
- 11
- Konsole
- 12
- Zahnstange
- 13
- Ansteuerungselement
- 14
- Verriegelungselement
- 15
- Schraubenmutter
- 16
- Verriegelungsanordnung
- 17
- Federelement
- 18
- Permanentmagnet
- 19
- ferromagnetisches Element
- 20
- Spule
- P1
- erster Pfeil
- P2
- zweiter Pfeil
- P3
- dritter Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006025386 B4 [0002]
