DE102017011493A1

DE102017011493A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Montage eines Head-Up-Displays

Info

Publication number: DE102017011493A1
Application number: DE102017011493.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schiessl; Klaus Nonnenbroich; Robert Schilcher
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: DE102017011493B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Montage eines Head-Up-Displays (2) an einem Strukturbauteil (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Strukturbauteil (3) mehrere Aufnahmeelemente (4,4a,4b,4c) aufweist. An den Aufnahmeelementen (4,4a,4b,4c) des Strukturbauteils (3) ist ein Halteelement (5) zum Halten des Head-Up-Displays (2) anbringbar. Das Halteelement (5) ist an einem der Aufnahmeelemente (4a) fest mit dem Strukturbauteil (3) verbunden und an wenigstens zwei weiteren Aufnahmeelementen (4b,4c) gegenüber dem Strukturbauteil (3) verstellbar, sodass das Halteelement (5) so gegenüber dem Strukturbauteil (3) positionierbar ist, dass ein mit dem Halteelement (5) verbindbares Head-Up-Display (2) in der gewünschten Lage gegenüber dem Strukturbauteil (3) positioniert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage eines Head-Up-Displays an einem Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Head-Up-Displays an einem Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 22 26 403 A1 ist eine Haltevorrichtung für ein Sicht- oder Projektionsgerät, insbesondere für die Vorkopfprojektion zur Verwendung in Flugzeugen, bekannt.
Die WO 2016/068123 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Montage eines Sichtgeräts an einer Brille oder einem Kopf.
Das Head-Up-Display stellt eine in jüngster Zeit immer häufiger in Kraftfahrzeugen anzutreffende Technologie zur Anzeige von Informationen auf der Frontscheibe dar. Es ist jedoch problematisch, den Projektor des Head-Up-Displays in das Cockpit bzw. in die Tragstruktur zu integrieren, da zum einen eine robuste Befestigung an der Tragstruktur und zum anderen eine sehr genaue Ausrichtung des Projektors bzw. des Spiegels zur Frontscheibe erforderlich ist. Dabei sollte die Notwendigkeit einer Ausrichtung des Head-Up-Displays nach dem Einbau des Cockpits ins Fahrzeug vermieden werden, da dies einen sehr hohen Montageaufwand darstellt und das Head-Up-Display außerdem sehr schwer erreichbar ist.
Zwar nimmt der Anteil an in Kraftfahrzeugen verbauten Head-Up-Displays stetig zu, dennoch sollte dessen Befestigung so konzipiert sein, dass die Cockpits derjenigen Fahrzeuge derselben Serie, die nicht mit einem Head-Up-Display ausgestattet sind, mit möglichst geringen Mehrkosten belastet werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Montage eines Head-Up-Displays an einem Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine exakte Positionierung des Head-Up-Display gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß weist das Strukturbauteil mehrere Aufnahmeelemente auf, an denen ein zum Halten des Head-Up-Displays vorgesehenes Halteelement anbringbar ist. Dabei können die Aufnahmeelemente sehr einfach ausgeführt sein, so dass sie mit einem geringen Aufwand hergestellt werden können. Dies führt zu sehr geringen zusätzlichen Kosten auf Seiten des Strukturbauteils, wodurch diejenigen Fahrzeuge ein und derselben Serie, die später nicht mit einem Head-Up-Display ausgestattet werden, nur mit geringen zusätzlichen Kosten belastet werden.
Die Einstellung des Halteelements gegenüber dem Strukturbauteil und dadurch die spätere exakte Positionierung des mit dem Halteelement zu verbindenden Head-Up-Displays wird durch die Möglichkeit der Verstellung des Halteelements gegenüber dem Strukturbauteil an wenigstens zwei der Aufnahmeelemente gewährleistet, wobei das Halteelement an einem der Aufnahmeelemente fest mit dem Strukturbauteil verbunden ist, das damit einen Fixpunkt für das Halteelement darstellt. Durch diese Verstellung lassen sich Winkelabweichungen in allen Raumachsen und gegebenenfalls auch translatorische Abweichungen korrigieren.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht also ein sehr einfaches Anbringen des Head-Up-Displays an dem bereits zuvor exakt positionierten Halteelement, so dass im fertig montierten Cockpit keine Zugänglichkeit der Einstellelemente gegeben sein muss. Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus eine Kompensation von bei der Cockpitmontage auftretenden äußeren Einflüssen über toleranzbehaftete Umgebungsgeometrien und montagebedingte Durchbiegungen des Gesamtsystems sicher.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Halteelement an den Aufnahmeelementen mittels Schrauben mit dem Strukturbauteil verbunden ist. Dies ermöglicht nicht nur eine einfache Verbindung des Halteelements mit dem Strukturbauteil, sondern auch eine sehr einfache und zuverlässige Verstellung des Halteelements gegenüber dem Stukturbauteil.
Eine kinematisch ausreichende und sehr exakte Festlegung des Halteelements und gleichzeitig eine einfache Verstellung desselben ergibt sich, wenn das Strukturbauteil drei Aufnahmeelemente aufweist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Halteelement an einem der Aufnahmeelemente fest mit dem Strukturbauteil verbunden und an den anderen beiden Aufnahmeelementen gegenüber dem Strukturbauteil in einer vertikalen Richtung verstellbar ist. Dies stellt eine im Hinblick auf die einfache und exakte Positionierung des Halteelements gegenüber dem Strukturbauteil besonders vorteilhafte Ausführungsform dar.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass das Halteelement ein Einlehrteil aufweist, das mit dem Strukturbauteil verbindbar ist. Ein solches Einlehrteil lässt sich exakt mit dem Strukturbauteil verbinden und bildet damit eine Basis zur exakten Positionierung des Halteelements.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Einlehrteil einteilig mit dem Halteelement ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Anbringung des Halteelements.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Halteelement und das Einlehrteil als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei zwischen dem Halteelement und dem Einlehrteil eine formschlüssige Verbindung vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Halteelement zeitlich nach dem Einlehrteil zu montieren und beispielsweise das Montieren weiterer Bauteile zwischen diesen beiden Teilen zu ermöglichen, wenn dies prozessbedingt erforderlich ist.
Ein Verfahren zur Montage eines Head-Up-Displays an einem Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs ist in Anspruch 9 angegeben.
Dieses Verfahren ermöglicht eine schnelle und exakte Positionierung des Halteelements an dem Strukturbauteil, um somit auch eine exakte Positionierung des zu einem späteren Zeitpunkt an dem Halteelement anzubringenden Head-Up-Displays gegenüber einem Strukturbauteil.
Eine Vereinfachung der Montage kann sich ergeben, wenn vor dem Anbringen des Halteelements an dem Strukturbauteil ein Einlehrteil an dem Strukturbauteil angebracht wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine sehr schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß dem Pfeil II aus 1;
3 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß dem Pfeil III aus 1;
4 eine detailliertere Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Montageschritt;
5 die Vorrichtung aus 4 in einem zweiten Montageschritt;
6 die Vorrichtung aus 4 in einem dritten Montageschritt; und
7 die Vorrichtung aus 4 in einem vierten Montageschritt.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Montage eines erst in 7 mittels gestrichelter Linien dargestellten Head-Up-Displays 2 an einem Strukturbauteil 3 eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Bei dem Strukturbauteil 3 handelt es sich im vorliegenden Fall um einen sogenannten Modulquerträger bzw. Cockpitquerträger, also den Grundträger eines in seiner Gesamtheit ebenfalls nicht dargestellten Cockpits des Kraftfahrzeugs.
Das Strukturbauteil 3 weist mehrere in Form von Böckchen ausgebildete Aufnahmeelemente 4 auf, an denen ein Halteelement 5 zum Halten des Head-Up-Displays 2 anbringbar ist. In 1 - 3 ist das Halteelement 5, das auch als Adapterelement bezeichnet werden kann, sehr schematisch dargestellt. Die Aufnahmeelemente 4, die Schnittstellen zwischen dem Strukturbauteil 3 und dem Halteelement 5 und damit dem Head-Up-Display 2 bilden, sind im vorliegenden Fall als Verschraubungsstellen ausgebildet.
Das Halteelement 5 ist an einem der Aufnahmeelemente 4, im vorliegenden Fall an einem an einem Ausleger 3a des Strukturbauteils 3 vorgesehenen Aufnahmeelement 4a, fest mit dem Strukturbauteil 3 verbunden. An wenigstens zwei weiteren Aufnahmeelementen, die mit den Bezugszeichen 4b und 4c bezeichnet sind, ist das Halteelement 5 gegenüber dem Strukturbauteil 3 verstellbar. Auf diese Weise kann das Halteelement 5 so gegenüber dem Strukturbauteil 3 positioniert werden, dass das zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Halteelement 5 zu verbindende Head-Up-Display 2 in der gewünschten Lage gegenüber dem Strukturbauteil 3 positioniert ist. Dadurch ergibt sich eine einfache und exakte Positionierung des Head-Up-Displays 2 gegenüber dem Strukturbauteil 3 und somit auch innerhalb des Kraftfahrzeugs, sodass die von dem Head-Up-Display 2 projizierten Bilder auf die gewünschte Stelle der nicht dargestellten Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert werden.
Im vorliegenden Fall weist das Strukturbauteil 3 drei Aufnahmeelemente 4 auf. Gegebenenfalls wäre auch eine andere Anzahl an Aufnahmeelementen 4 denkbar. Während, wie oben angegeben, das Halteelement 5 an dem Aufnahmeelement 4a fest mit dem Strukturbauteil 3 verbunden ist, kann es an den anderen beiden Aufnahmeelementen 4b und 4c in einer mit „z“ bezeichneten vertikalen Richtung gegenüber dem Strukturbauteil 3 verstellt werden. Im Prinzip wird das Halteelement 5 dabei um eine waagerechte Achse rotiert.
In den 4 bis 7 sind verschiedene Schritte bei der Montage des Head-Up-Displays 2 an dem Strukturbauteil 3 des Kraftfahrzeugs dargestellt. Dabei zeigt 4 das Strukturbauteil 3 mit den Aufnahmeelementen 4, von denen auch hier drei vorgesehen sind, nämlich das Aufnahmeelement 4a auf dem Ausleger 3a des Strukturbauteils 3 sowie die beiden weiteren Aufnahmeelemente 4b und 4c.
An diesen Aufnahmeelementen 4 wird, wie oben erläutert, das Halteelement 5 angebracht. Im vorliegenden Fall weist das Halteelement 5 ein Einlehrteil 6 auf. In dem in den 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Halteelement 5 und das Einlehrteil 6 als separate Bauteile ausgebildet. Das Einlehrteil 6 wird dabei gemäß der Darstellung von 5 mittels nicht dargestellter Schrauben an den Aufnahmeelementen 4b und 4c angeschraubt und auf diese Weise mit dem Strukturbauteil 3 verbunden.
Wie in 6 zu erkennen ist, wird anschließend das Halteelement 5 an dem Einlehrteil 6 angebracht, wobei zwischen dem Halteelement 5 und dem Einlehrteil 6 eine formschlüssige Verbindung vorhanden ist. In 6 sind die Positionen der formschlüssigen Verbindung mit den Bezugszeichen 7 bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl das Einlehrteil 6 als auch das Halteelement 5 als Blechformteile ausgebildet. Der Formschluss zwischen dem Einlehrteil 6 und dem Halteelement 5 wird durch eine entsprechende Gestaltung der Blechformteile erreicht.
Im vorliegenden Fall ist die zweiteilige Ausführung des Halteelements 5 mit dem Einlehrteil 6 sinnvoll, um nach dem Montieren des Einlehrteils 6 weitere, nicht dargestellte Bauteile an dem Strukturbauteil 3 montieren oder an demselben vorbeiführen zu können. Bei anderen Gegebenheiten wäre es jedoch auch möglich, das Einlehrteil 6 einteilig mit dem Halteelement 5 auszuführen.
Beim Einstellen des Halteelements 5 gegenüber dem Strukturbauteil 3 wird das Head-Up-Display 2" von einer nicht dargestellten, als Montagehilfseinrichtung bezeichneten Einrichtung simuliert, die dafür sorgt, dass das Halteelement 5 in der korrekten Position positioniert wird. Dadurch ergibt sich die exakte Positionierung des Halteelements 5 und die spätere exakte Positionierung des Head-Up-Displays 2. Die genannte Montagehilfseinrichtung, die Teil einer Montagevorrichtung sein kann, simuliert dabei im Prinzip das Head-Up-Display 2, indem sie die Verbindungspunkte, an denen das Head-Up-Display 2 mit dem Halteelement 5 verbunden wird, aufweist bzw. vorgibt.
Die Montage des Head-Up-Displays 2 an dem Halteelement 5 kann in an sich bekannter Weise erfolgen. In 7 ist das an dem Halteelement 5 montierte Head-Up-Display 2 dargestellt.
Beispielsweise wenn nach einer gewissen Anzahl an montierten Head-Up-Displays 2 fahrzeugspezifische Prozessschwankungen zu beobachten sind, können zwischen dem Halteelement 5 und dem Strukturbauteil 3 ein oder gegebenenfalls mehrere als Vorhalt dienende Abstandselemente angeordnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2226403 A1 [0002]
WO 2016/068123 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Montage eines Head-Up-Displays (2) an einem Strukturbauteil (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Strukturbauteil (3) mehrere Aufnahmeelemente (4,4a,4b,4c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Aufnahmeelementen (4,4a,4b,4c) des Strukturbauteils (3) ein Halteelement (5) zum Halten des Head-Up-Displays (2) anbringbar ist, wobei das Halteelement (5) an einem der Aufnahmeelemente (4a) fest mit dem Strukturbauteil (3) verbunden und an wenigstens zwei weiteren Aufnahmeelementen (4b,4c) gegenüber dem Strukturbauteil (3) verstellbar ist, sodass das Halteelement (5) so gegenüber dem Strukturbauteil (3) positionierbar ist, dass ein mit dem Halteelement (5) verbindbares Head-Up-Display (2) in der gewünschten Lage gegenüber dem Strukturbauteil (3) positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) an den Aufnahmeelementen (4,4a,4b,4c) mittels Schrauben mit dem Strukturbauteil (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (3) drei Aufnahmeelemente (4a,4b,4c) aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) an einem der Aufnahmeelemente (4a) fest mit dem Strukturbauteil (3) verbunden und an den anderen beiden Aufnahmeelementen (4b,4c) gegenüber dem Strukturbauteil (3) in einer vertikalen Richtung (z) verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Halteelement (5) und dem Strukturbauteil (3) wenigstens ein Abstandselement angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) ein Einlehrteil (6) aufweist, das mit dem Strukturbauteil (3) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlehrteil (6) einteilig mit dem Halteelement (5) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) und das Einlehrteil (6) als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei zwischen dem Halteelement (5) und dem Einlehrteil (6) eine formschlüssige Verbindung (7) vorgesehen ist.
Verfahren zur Montage eines Head-Up-Displays (2) an einem Strukturbauteil (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Halteelement (5) zum Halten des Head-Up-Displays (2) an einem Aufnahmeelement (4a) des Strukturbauteils (3) angebracht wird, wobei das Halteelement (5) an wenigstens zwei weiteren Aufnahmeelementen (4b,4c) gegenüber dem Strukturbauteil (3) verstellt wird, um das Halteelement (5) so gegenüber dem Strukturbauteil (3) zu positionieren, dass das Head-Up-Display (2), wenn es mit dem Halteelement (5) verbunden wird, in der gewünschten Lage gegenüber dem Strukturbauteil (3) positioniert ist, und wobei beim Einstellen des Halteelements (5) gegenüber dem Strukturbauteil (3) das Head-Up-Display (2) von einer Montagehilfseinrichtung simuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen des Halteelements (5) an dem Strukturbauteil (3) ein Einlehrteil (6) an dem Strukturbauteil (3) angebracht wird.