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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung kann auch als Head-Up-Display bezeichnet werden. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung weist eine Projektionseinrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Bilds auf eine von einem Beobachter betrachtbare Projektionsfläche auf. Die Projektionseinrichtung weist zumindest einen um eine Drehachse schwenkbar gelagerten Spiegel auf, der zum Umlenken eines von einer Lichtquelle der Projektionseinrichtung ausgegebenen Lichts ausgebildet ist. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung weist eine Justiervorrichtung auf, die mit dem Spiegel gekoppelt ist und die eine motorische Antriebseinheit aufweist. Die Justiervorrichtung weist einen Schlitten auf, der mit der Antriebseinheit gekoppelt ist. Der Schlitten ist durch die Antriebseinheit verschiebbar. Ein Koppelelement des Spiegels ist mit dem Schlitten gekoppelt, so dass abhängig von der Bewegung des Schlittens der Spiegel um die Drehachse drehbar ist.
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Die Projektionsfläche ist derart angeordnet, dass sie von einem Beobachter, insbesondere einem Fahrer des Kraftfahrzeugs, betrachtbar ist. Die Projektionsfläche kann eine semitransparente Spiegelfläche aufweisen. Diese semitransparente Spielfläche kann beispielsweise durch einen Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Die auf das Anzeigeelement, insbesondere der Windschutzscheibe, projizierte Information, welche von diesem reflektiert wird, wird mit einer durch das Anzeigeelement hindurchscheinenden Information aus einer hinter dem Anzeigeelement gelegenen Umgebung überlagert, wodurch ein virtuelles Bild bzw. eine virtuelle Anzeige bereitgestellt werden kann. Um dem Fahrer je nach Sitzposition, bzw. je nach Größe des Fahrers, eine gute Sicht auf das virtuelle Bild zu ermöglichen, kann eine Augenbox, die auch „Eyebox“ genannt wird, im Fahrzeug nachgeführt werden. Die Eyebox ist derjenige Bereich oder Sichtbereich, in dem der Augenpunkt des Benutzers liegt, d.h. derjenige Bereich, in dem der Benutzer die angezeigte Information sehen kann. Das Umlenken des ausgegebenen Lichts durch die Projektionseinrichtung dient zum Nachführen der Eyebox und wird mittels einer Justiervorrichtung am Spiegel realisiert
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Die Position der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung ist üblicherweise vor dem Beobachter, insbesondere vor dem Fahrer des Kraftfahrzeuges, in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges angeordnet. Es kann ein Bauraum im Bereich des Armaturenbretts, insbesondere im Bereich einer Kombihutze, bereitgestellt werden, in dem die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung montiert werden kann und mittels einer Abdeckung, die vorzugsweise transparent ist, vor Schmutzpartikeln geschützt werden.
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Ein Verstellbereich der Eyebox ist üblicherweise sehr gering, da eine große Änderung des Nach-unten-Schau-Winkels, auch „Look-Down-Winkel“ genannt, auch eine große Verschiebung des virtuellen Bilds nach sich zieht. Der Look-Down-Winkel ist der Winkel zwischen Horizont zu einem markierten Bild beziehungsweise der Winkel der Straßenoberfläche, der aus einer Augenposition des Beobachters resultiert. Bei einer Veränderung des Look-Down-Winkels wird also eine Lage des virtuellen Bilds geändert, sodass eine dargestellte Information bei der virtuellen Anzeige verändert werden kann, so dass beispielsweise ein Navigationspfeil aus Sicht des Beobachters nicht mehr auf der Straße liegt. Des Weiteren darf das virtuelle Bild nicht zu weit in einen in Höhenrichtung mittleren Sichtbereich des Fahrers gelangen, da sonst das virtuelle Bild eventuelle Hindernisse in der Umgebung des Kraftfahrzeugs überblenden könnte. Ein zu weit unten im Sichtfeld des Beobachters gelegenes Bild könnte eine Überschneidung mit einer Spiegelung eines Kraftfahrzeugbauteils, beispielsweise einer Spiegelung des Armaturenbretts, ergeben. Üblicherweise reicht daher eine Änderung von +/-2° aus, um die Lage des virtuellen Bilds an die Eyebox des Fahrers anzupassen. Der Verstellbereich muss ebenfalls möglichst „fließend“ durchfahren werden, sodass ein Betrachter das Verstellen, insbesondere Justieren, nicht wahrnimmt. Des Weiteren wird dadurch eine hohe Variabilität verschiedener Lagen des virtuellen Bilds realisiert. Aus dem Stand der Technik sind hierzu Stellmotoren mit einem stark untersetzten Getriebe bekannt, mittels welcher das Justieren, insbesondere das Schwenken des Umlenkspiegels durchgeführt wird. Diese Stellmotoren mit dem stark untersetzten Getriebe sind oftmals sehr teuer.
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Die
JP 2015-059968 A offenbart eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung mit einem drehbaren Spiegel, welcher über eine Justiervorrichtung mit einem Schrittmotor justiert werden kann. Dieser Motor greift nicht an der Drehachse an, sondern an einem Schubpunkt. Mittels einer Schraube wird eine Schubstange betätigt, die den Spiegel verstellt.
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Die
WO 2016/093163 A1 offenbart eine Head-up-Anzeigevorrichtung mit der die Anzeigequalität eines Anzeigeobjekts verbessert werden kann. Ein Spiegelhalter, der einen konkaven Spiegel trägt, ist mit einem vorstehenden Stück ausgestattet, das aus der ungefähren Mitte der Halterbreite herausragt, die entlang einer Drehachsedefiniert ist, und dieses vorstehende Stück wird durch eine Positionsverstelleinrichtung bewegt. Die Spannung, die von dem vorstehenden Teil auf den Spiegelhalter wirkt, ist von der Mitte des Spiegelhalters aus gleichmäßig in linker und rechter Richtung. Folglich wird die Verdrehung an der Stelle des Spiegelhalters deutlich reduziert, so dass der Fahrer in der Lage ist, ein Anzeigeobjekt zu sehen, bei dem die Verzerrung unterdrückt wurde, und die Anzeigequalität des Anzeigeobjekts wird verbessert.
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Die
WO 2016/186034 A1 offenbart eine Spiegeleinheit und eine Anzeigevorrichtung, die in der Lage ist, Dehnungen in einer Spiegeloberfläche zu unterdrücken. Die Spiegeleinheit ist mit einem konkaven Spiegel versehen, der eine Spiegelfläche aufweist, die Licht reflektiert, und einer Halterung, die den konkaven Spiegel hält.
Des Weiteren ist aus der
DE 10 2015 203 787 A1 eine Vorrichtung zum Verstellen eines Spiegels eines Head-Up-Displays bekannt. Dort weist der Spiegel an seinem unteren Rand ein U-förmiges Element auf, welches an dem Spiegel ortsfest angeordnet ist. In diese nach unten offene U-Form greift ein Kugelkopf ein, der an einem Exzenterhebel angeordnet ist. Der Exzenterhebel ist mit einer Antriebswelle eines Antriebsmotors verbunden. Durch die motorische Verstellung des Exzenterhebels wird durch die Kopplung des Kugelkopfes mit dem Spiegel auch dieser Spiegel verdreht.
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Darüber hinaus ist aus der
US 2011/0061482 A1 ein Head-Up-Display bekannt. Auch dort ist vorgesehen, einen Spiegel zu verstellen. Der Spiegel weist an seinem unteren Rand einen S-förmigen Laschenbereich auf, der in einen Schlitz des linear verschiebbaren Schlittens eingreift. Dieser linear verschiebbare Schlitten ist mit einer Spindel gekoppelt, die durch einen Motor verfahrbar ist, sodass abhängig davon der Schlitten linear bewegt wird.
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Bei diesen Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen gibt es Ausführungen, bei welchen das virtuelle Bild an die Innenseite der Windschutzscheibe projiziert wird, so dass es vom Beobachter, insbesondere dem Fahrer, an der Innenseite betrachtet werden kann. Des Weiteren sind dazu unterschiedliche Ausführungen von Kopf-oben-Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen bekannt, bei welchen das virtuelle Bild nicht auf die Windschutzscheibe projiziert wird, sondern mit einem zusätzlichen Spiegel, dem so genannten Kombinierspiegel, der Kopf-oben-Kopf-oben-Anzeigevorrichtung zum Beobachter hin projiziert wird und somit bei insbesondere richtiger Einstellung des Kombinierspiegels in dessen Gesicht projiziert wird. Nachfolgend ist das Interesse auf Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen gerichtet, die keinen derartigen zusätzlichen Kombinierspiegel aufweisen, sondern Windschutzscheiben-Anzeigevorrichtungen sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welcher bzw. bei welchem eine mechanische Schnittstelle zwischen dem Spiegel und einer Justiervorrichtung verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug gelöst.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung weist eine Projektionseinrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Bilds auf eine von einem Beobachter betrachtbare Projektionsfläche, insbesondere eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs auf. Die Projektionseinrichtung weist zumindest einen um eine Drehachse schwenkbar gelagerten Spiegel auf. Der Spiegel ist zum Umlenken eines von der Lichtquelle der Projektionseinrichtung ausgegebenen Lichts ausgebildet. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung weist eine Justiervorrichtung auf. Die Justiervorrichtung ist mit dem Spiegel gekoppelt. Die Justiervorrichtung weist eine motorische Antriebseinheit auf. Sie weist darüber hinaus einen Schlitten auf, der mit der Antriebseinheit gekoppelt ist. Der Schlitten ist durch diese Antriebseinheit verschiebbar. Der Spiegel weist darüber hinaus ein Koppelelement auf, welches mit dem Schlitten gekoppelt ist, sodass abhängig von der Bewegung des Schlittens der Spiegel um die Drehachse drehbar und somit rotierbar ist. Der Schlitten weist zumindest eine Führungskulisse auf, in welcher das Koppelelement eingreift. In dieser Führungskulisse ist das Koppelelement abhängig von der Bewegung des Schlittens verschiebbar. Dadurch ergibt sich abhängig von dieser Verschiebung des Schlittens automatisch eine Rotationsbewegung des Spiegels. Die mechanische Schnittstelle zwischen dem Spiegel und der Justiervorrichtung ist bei dem genannten Aspekt der Erfindung besonders vorteilhaft ausgestaltet. Das Koppelelement ist sicher in einer Führungskulisse aufgenommen und damit eintauchend angeordnet. Durch die Führungskulisse ist der Bewegungsweg des Koppelelements relativ zu dieser Führungskulisse genau vorgegeben. Durch die Führungskulisse wird eine sehr präzise Bewegungsbahn für das Koppelelement vorgegeben, wenn sich dieses in der Führungskulisse relativ zu der Führungskulisse bewegt. Eine sehr direkte Übertragung der Bewegung des Schlittens und somit auch der damit ortsfest verbundenen Führungskulisse auf eine rotatorische Bewegung des Spiegels ist dadurch erreicht. Somit können sehr feindosierte und äußerst präzise Lageeinstellungen des Spiegels durch dieses mechanische Kopplungsprinzip an dieser Schnittstelle zwischen dem Spiegel und der Justiervorrichtung erreicht werden. Darüber hinaus ist es durch diese Ausgestaltung auch vorgesehen, dass dieses Koppelelement in gewissem Maße geschützt angeordnet ist, da es zumindest im Wesentlichen vollständig in die Führungskulisse eintauchend darin aufgenommen ist.
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Insbesondere ist die Bewegung des Schlittens translatorisch wie sie beispielsweise über einen Linearantrieb bereitgestellt werden kann. Sie kann auch derart durchgeführt werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeit verändert wird und die Bewegung somit nicht linear ausgeführt wird.
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Der Schlitten kann einstückig ausgebildet sein. Der Schlitten kann jedoch auch aus mehreren separaten Komponenten ausgebildet sein, so dass beispielsweise die Führungskulisse als separates Teil an dem Schlitten angebracht ist.
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Die Führungskulisse ist umlaufend durch eine Begrenzungswand begrenzt und weist vorzugsweise eine trogartige beziehungsweise wannenartige Ausgestaltung auf. Das Koppelelement kann von oben und somit von dieser Trogöffnung her kommend in die Führungskulisse eintauchend angeordnet werden. Durch diese umlaufende Begrenzung der Führungskulisse ist ein unerwünschtes Herausrutschen des Koppelelements in Richtung der Längsachse der Führungskulisse betrachtet vermieden. Unerwünschte Entkopplungen können dadurch verhindert werden.
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Insbesondere ist die Führungskulisse in Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse betrachtet und somit in Breitenrichtung der Führungskulisse betrachtet mit einem Ausmaß ausgebildet, sodass das Koppelelement relativ passgenau darin eingesetzt werden kann. Ein unerwünschtes Spiel des Koppelelements in dieser Richtung senkrecht zur Längsachse der Führungskulisse ist dadurch vermieden. Die bereits oben dargelegte sehr direkte Bewegungsübertragung der insbesondere translatorischen Bewegung des Schlittens in die rotatorische Bewegung des Spiegels ist dadurch verbessert.
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Insbesondere ist ein Ausmaß des Koppelelements in Richtung der Längsachse der Führungskulisse betrachtet um ein Vielfaches kleiner als die Länge dieser Führungskulisse entlang dieser Längsachse betrachtet. Dadurch ist im besonderen Maße die entsprechende Verschiebbarkeit des Koppelelements in der Führungskulisse ermöglicht.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Führungskulisse in einem Winkel und somit schräg zur Bewegungsrichtung des Schlittens verläuft. Der Verstellmechanismus und die Übertragung der linearen Bewegung in eine rotatorische Bewegung sind dadurch vorteilhaft unterstützt. Insbesondere beträgt ein derartiger Winkel zwischen 25° und 50°. Insbesondere ist dies vorteilhaft bei einer schräg angeordneten, außenmittigen Position des Spiegels in einem Gehäuse der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung.
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In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Führungskulisse entlang ihrer Längsachse betrachtet nicht geradlinig ausgebildet ist. In einer vorteilhaften Ausführung ist es ermöglicht, dass eine derartige nicht-geradlinige Ausführung einen Knick aufweist. Die Führungskulisse kann geknickt oder gekrümmt sein. Eine vorteilhafte Führungskulisse kann somit aus zwei Teilabschnitten aufgebaut sein, die für sich betrachtet jeweils geradlinig sind, die jedoch in einem Winkel zueinander angeordnet sind und ineinander münden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der Schlitten eine zur genannten Führungskulisse weitere, separate Führungskulisse für das Koppelelement auf. Durch eine derartige redundante Ausgestaltung des Schlittens mit zumindest zwei Führungskulissen, einer ersten Führungskulisse und einer dazu separaten zweiten Führungskulisse, kann der Verbau der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen erfolgen. Dies bedeutet, dass die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung sowohl in einem linksgesteuerten Kraftfahrzeug als auch in einem rechtsgesteuerten Kraftfahrzeug verbaut werden kann, ohne diesbezüglich einen Umbau mit einem Komponentenaustausch vornehmen zu müssen. Durch diese redundante Auslegung mit Führungskulissen kann somit eine einzige Kopf-oben-Anzeigevorrichtung in unterschiedlichen Fahrzeugtypen Verwendung finden. Ein Umbau der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung mit spezifischen Bauteilen, die nur in der einen Verbauposition benötigt beziehungsweise erforderlich sind, ist dadurch nicht mehr erforderlich.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass diese beiden Führungskulissen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, insbesondere V-förmig angeordnet sind. Diese Orientierung ist jeweils vorteilhaft im Hinblick auf die Verbaupositionen in den einzelnen Kraftfahrzeugtypen. Die besonders bauraumsparende Anordnung ist somit bei beiden Verbaupositionen ermöglicht und die Verstellung des Spiegels in beiden Verbaupositionen einfach und präzise gegeben.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Koppelelement des Spiegels abhängig von der Verbauposition der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung in einem rechtsgelenkten Kraftfahrzeug oder in einem linksgelenkten Kraftfahrzeug in die Führungskulisse oder in die weitere Führungskulisse eingreifend angeordnet ist. Abhängig von der Verbauposition in einem spezifischen Kraftfahrzeugtyp erfolgt somit eine Kopplung des Koppelelements mit der ersten Führungskulisse oder mit der zweiten Führungskulisse.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist das Koppelelement mechanisch vorgespannt in der Führungskulisse angeordnet. Die bereits oben angesprochene, sehr direkte und unmittelbare Bewegungsübertragung der linearen Bewegung des Schlittens in eine rotatorische Bewegung des Spiegels ist dadurch ermöglicht. Toleranzen an der Schnittstelle zwischen dem Koppelelement und der Führungskulisse sind dadurch minimiert beziehungsweise vermieden und ein Wackeln des Koppelelements bei der Bewegung in der Führungskulisse ist vermieden. Es ist ein Kontakt des Koppelelements mit einer seitlichen Begrenzungswand der Führungskulisse erreicht.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Justiervorrichtung eine Positionserkennungsvorrichtung zur Positionserkennung des Schlittens aufweist.
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Die Positionserkennungsvorrichtung weist insbesondere zumindest ein magnetisch wirkendes Bauteil auf, das insbesondere ein Permanentmagnet sein kann. Die Positionserkennungsvorrichtung weist darüber hinaus einen Magnetsensor auf, der insbesondere ein Hall-Sensor sein kann. Eine Positionserkennung des Schlittens ist abhängig von der Erfassung des Magnetfelds des magnetisch wirkenden Bauteils durch den Magnetsensor. Dies ist vorteilhaft, um die höchst präzise Lage und auch die Lageeinstellung des Spiegels unmittelbar erfassen zu können, um dann auch eine sehr lagegenaue Darstellung des virtuellen Bildes auf der Projektionsfläche zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Justiervorrichtung eine Positionserkennungsvorrichtung zur Positionserkennung des Schlittens aufweist. Die Positionserkennungsvorrichtung weist hier insbesondere ein magnetisch wirkendes Bauteil auf, welches insbesondere ein Permanentmagnet sein kann. Die Positionserkennungsvorrichtung weist darüber hinaus einen zum magnetisch wirkenden Bauteil separaten Mikroschalter auf. Die Positionserkennung ist abhängig von der Erfassung des Magnetfelds des magnetisch wirkenden Bauteils durch den Mikroschalter.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der oben genannte Magnetsensor oder der in der alternativen Ausführung vorgesehene Mikroschalter an einer Hauptplatine der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung angeordnet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein kompaktes Prinzip realisiert werden, welches darüber hinaus auch Leitungen spart.
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Durch die Orientierung der insbesondere translatorischen Bewegungsrichtung in einem Winkel zur Führungskulisse kann in besonders vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Geschwindigkeit des Schlittens entlang dieser insbesondere translatorischen Bewegungsrichtung unterschiedlich zur Geschwindigkeit des Koppelelements in der Führungskulisse ist und somit auch unterschiedlich zu der Drehgeschwindigkeit des Spiegels um seine Drehachse ist. Auch dadurch wird die hochpräzise und feinjustierbare Verstellung des Spiegels vorteilhaft unterstützt.
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Indem aufgrund der Formgebung einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs der Vergrößerungsspiegel beziehungsweise der genannte Spiegel der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung immer verdreht in einem Gehäuse der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung angeordnet ist, entsteht immer ein gewisser Bauraum in dem Gehäuse, der bislang nicht genutzt ist. Durch den genannten Aspekt der Erfindung beziehungsweise vorteilhaften Ausgestaltungen davon kann dieser, aufgrund der Orientierung und Anordnung des Spiegels im Gehäuse der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung ohnehin vorhandene, Bauraum ausgenutzt werden. Die Anordnung der Antriebseinheit des Schlittens und die Ausgestaltung des Schlittens ermöglichen es, diesen Bauraum sinnvoll zu nutzen. Die gesamte Ausgestaltung der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung kann somit sehr kompakt und bauraumnutzend realisiert werden. Die Antriebseinheit kann ohne zusätzliche Getriebeteile, wie Zahnräder oder dergleichen, genutzt werden. Die translatorische Bewegung des Schlittens ist insbesondere dadurch erreicht, dass die Antriebseinheit zumindest eine stabförmige Spindel aufweist, mit welcher der Schlitten gekoppelt ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass das magnetisch wirkende Bauteil der Positionserkennungsvorrichtung an dem Schlitten angeordnet ist. Auch dadurch ist ein kompakter Aufbau der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung unterstützt und ein unmittelbar benachbartes Anordnen zum Magnetsensor oder zum Mikroschalter ermöglicht. Auch dadurch ist dann die Detektionsgenauigkeit einer Magnetfeldeinwirkung auf den Mikroschalter beziehungsweise auf den Magnetsensor ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit auf zumindest einem elastischen Lager der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung angeordnet ist, wobei durch dieses elastische Lager eine Schwingungsentkopplung der Antriebseinheit ermöglicht ist. Unerwünschte Vibrationen, die die Einstellungspräzision und somit auch eine lagegenaue Projektion des virtuellen Bildes auf die Projektionsfläche beeinträchtigen würden, sind dadurch vermieden.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist das Koppelelement kugelförmig ausgebildet. Dadurch ist ein besonders einfacher und sicherer Eingriff in die Führungskulisse ermöglicht und ein besonders klemmfreies und verspreizfreies Bewegen des Koppelelements in der Führungskulisse ermöglicht.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine ausschnittsweise Darstellung eines Kraftfahrzeugs, welches eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
- 2 eine perspektivische Darstellung von Teilkomponenten einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine perspektivische Darstellung von Komponenten der Ausgestaltung gemäß 2; und
- 4 eine Draufsicht auf einen Teilbereich der Darstellung in 3.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine ausschnittsweise Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 weist allgemein eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 zur Projektion eines virtuellen Bilds 10 auf eine vorrichtungsexterne Projektionsfläche auf. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kopf-Oben-Anzeigevorrichtung 2 bzw. Head-Up-Display ausgebildet. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 kann insbesondere an einer Kombihutze des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet sein, welche wiederum an einem Armaturenbrett angeordnet sein kann.
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Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 weist eine Projektionseinrichtung 3 auf. Mittels der Projektionseinrichtung 3 kann Licht 4 mit einer Lichtquelle der Projektionseinrichtung 3 abgestrahlt werden. Insbesondere kann mit der Projektionseinrichtung 3 ein Bild bereitgestellt werden. Die Projektionseinrichtung 3 kann beispielsweise einen entsprechenden Bildschirm aufweisen, mit dem Licht 4 von zunächst einer Lichtquelle der Projektionseinrichtung 3 zur Erzeugung des virtuellen Bilds 10 verarbeitet wird und dann ein Bild bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus weist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 eine Optikeinrichtung 5 auf. Die Optikeinrichtung 5 weist vorliegend einen Spiegel 6 auf. Das von der Projektionseinrichtung 3 abgestrahlte Licht 4 in Form des virtuellen Bilds 10 trifft zunächst auf den Spiegel 6 und anschließend auf ein Anzeigeelement bzw. auf eine vorrichtungsexterne Projektionsfläche, welches bzw. welche insbesondere eine Windschutzscheibe 7 des Kraftfahrzeugs 1 darstellt. Die Projektionseinrichtung 3 und die Optikeinrichtung 5 sind vorliegend innerhalb eines Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet.
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Die Windschutzscheibe 7 weist eine Spiegelfläche auf und ist semi-transparent ausgebildet. Das Licht 4, das von der Projektionseinrichtung 3 abgestrahlt wird, wird mittels der Optikeinrichtung 5 auf die Windschutzscheibe 7 projiziert. Ferner wird das Licht 4, das auf die Windschutzscheibe 7 projiziert wird, zu Augen 9 eines Beobachters, insbesondere eines Fahrers 8, des Kraftfahrzeugs 1 reflektiert. Somit überlagert sich diese Anzeige mit dem Licht, das von einem Umgebungsbereich U des Kraftfahrzeugs 1 zu den Augen 9 des Betrachters gelangt, mit dem Licht 4, das auf die Windschutzscheibe 7 projiziert wird. Für den Betrachter, der insbesondere der Fahrer 8 des Kraftfahrzeugs 1 ist, ergibt sich somit eine virtuelle Anzeige bzw. ein virtuelles Bild 10.
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Das virtuelle Bild 10 kann insbesondere so auf die Windschutzscheibe 7 projiziert werden, dass es in einem unteren Sichtbereich des Fahrers 8 dargestellt wird. Vorzugsweise befindet sich die Position in einem unteren Sichtbereich des Fahrers 8 dort, wo keine Spiegelung von anderen Kraftfahrzeugbauteilen, beispielsweise eine Spiegelung des Armaturenbretts, für den Fahrer 8 auftreten. Vorzugsweise befindet sich das virtuelle Bild 10 weiterhin in einem Sichtbereich, so dass alle Hindernisse, bzw. eine Straße, von dem Fahrer 8 noch erkennbar sind.
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In 2 ist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 mit Teilkomponenten gezeigt. Ein Gehäuse 11 der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 ist teilweise gezeigt. In diesem Gehäuse 11 ist der bereits angesprochene Spiegel 6 drehbar gelagert, der um eine Drehachse A rotiert werden kann.
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Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 weist darüber hinaus eine Justiervorrichtung 12 auf. Die Justiervorrichtung 12 weist einen Schlitten 13 auf und weist darüber hinaus eine motorische Antriebseinheit 14 auf. Der Schlitten 13 ist mit dieser motorischen Antriebseinheit 14 mechanisch gekoppelt. Die motorische Antriebseinheit 14 weist eine Spindel 18 auf, die mit dem Schlitten 13 verbunden ist. Die motorische Antriebseinheit 14 ermöglicht eine insbesondere translatorische Bewegung des Schlittens 13. Diese vorzugsweise translatorische Bewegung verläuft entlang der Achse B. Durch diese motorische Antriebseinheit 14 ist der Schlitten 13 translatorisch verschiebbar. Der Spiegel 6 weist ein Koppelelement 15 auf. Dieses Koppelelement 15 ist mit einem Steg 16 ortsfest an dem Spiegel 6 angeordnet, insbesondere an einem unteren Rand 17 des Spiegels 6.
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Wie in der vergrößerten Darstellung in 3 gezeigt ist, ist dieses Koppelelement 15 kugelförmig ausgebildet. Der Schlitten 13 weist einen Schlittenwagen 19 auf, in den diese Spindel 18 eingreift.
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Der Schlitten 13 weist darüber hinaus eine Führungskulisse 20 auf. In diese Führungskulisse 20 ist das Koppelelement 15 eintauchend angeordnet, insbesondere darin vollständig versenkt angeordnet. Die Führungskulisse 20 weist eine Längsachse C auf und ist umlaufend vollständig umwandet beziehungsweise begrenzt. Dazu ist eine Begrenzungswand 21 ausgebildet. Die Führungskulisse 20 ist somit insbesondere wannenartig beziehungsweise trogartig ausgebildet. In Richtung der Längsachse C weist das Koppelement 15 ein Ausmaß a auf, welches um ein Vielfaches kleiner ist als die Länge der Führungskulisse 20 entlang dieser Längsachse C. Dies ist in der Draufsichtdarstellung in 4 gezeigt. Wie des Weiteren in 3 und 4 zu erkennen ist, erstreckt sich die Längsachse C der Führungskulisse 20 nicht parallel zur Achse B. Insbesondere ist zwischen der Achse B und der Längsachse C ein Winkel zwischen 25° und 50° ausgebildet.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist gemäß den Darstellungen in 2 bis 4 zu erkennen, dass die Justiervorrichtung 12 und insbesondere der Schlitten 13 eine zur Führungskulisse 20 weitere, separate Führungskulisse 22 aufweist. Die beiden Führungskulissen 20 und 22 sind nicht überlappend und nicht ineinander übergehend ausgebildet, sondern getrennt voneinander. Wie in 4 zu erkennen ist, sind die beiden Führungskulissen 20 und 22 zu einer Achse D, die senkrecht zur Achse B orientiert ist, gespiegelt ausgebildet. Die weitere Führungskulisse 22 weist ebenfalls eine Längsachse E auf.
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Wie insbesondere in 4 gezeigt ist, sind die Führungskulissen 20 und 22 insbesondere nicht geradlinig ausgebildet, sondern insbesondere einmal geknickt. Die Teilbereiche der Führungskulisse 20 sind für sich betrachtet jeweils jedoch geradlinig. An diesem Knick 23 münden diese geradlinigen Teilbereiche aneinander an.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Koppelelement 15 in einer Richtung senkrecht zur Längsachse C und somit in Breitenrichtung betrachtet ein Ausmaß b aufweist, durch welches ein im Wesentlichen beziehungsweise ein passgenaues Einsetzen des Koppelelements 15 in die Führungskulisse 20 ermöglicht ist. Ein unerwünschtes Spiel in Richtung senkrecht zur Längsachse C ist dadurch vermieden.
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Insbesondere ist das Koppelelement 15 vorgespannt in der Führungskulisse 20 angeordnet. Insbesondere ist eine vorgespannte Spiegelanbindung ausgebildet.
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Durch die vorteilhaft vorgesehene redundante Ausgestaltung des Schlittens 13 mit den zwei separaten Führungskulissen 20 und 22 ist ein Verbau der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 sowohl in einem linksgesteuerten Kraftfahrzeug 1 als auch in einem rechtsgesteuerten Kraftfahrzeug 1 möglich, ohne dass Komponentenumbauten der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 erforderlich wären. Dies bedeutet, dass unabhängig von dem Verbau der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 in einem linksgesteuerten Kraftfahrzeug oder in einem rechtsgesteuerten Kraftfahrzeug dann kein Austausch von Teilen der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 erforderlich ist.
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Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist in einer vorteilhaften Ausführung ein Mitnehmer 29 ausgebildet, der mit der Spindel 28 verbunden ist und welcher mit dem Schlitten 13 verbunden ist oder integraler Bestandteil davon sein kann. Der Mitnehmer 29 ist insbesondere eine Vierkantmutter.
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Bei der Ausgestaltung gemäß 2 bis 4 ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein magnetisch wirkendes Bauteil 24, wie es in 2 und 3 gezeigt ist, an dem Schlitten 13 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass dieses magnetisch wirkende Bauteil 24, welches insbesondere ein Permanentmagnet sein kann, mit dem Schlitten 13 mitbewegt wird.
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Insbesondere auf einer Hauptplatine 25 der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 ist eine Komponente 26 angeordnet, die das Magnetfeld des magnetisch wirkenden Bauteils 24 erfasst. Die Komponente 26 ist ortsfest auf dieser Hauptplatine 25 angeordnet, sodass sich bei einer translatorischen Bewegung des Schlittens 13 das magentisch wirkende Bauteil 24 relativ zu dieser Komponente 26 verschiebt. Diese Komponente 26 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Mikroschalter. Die Komponente 26 kann aber auch einen Magnetsensor, insbesondere einen Hall-Sensor, aufweisen. Durch die Komponente 26 und das magnetisch wirkende Bauteil 24 ist eine Positionserkennungsvorrichtung 28 ausgebildet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 ein elastisches Lager 27 auf, insbesondere ein Gummilager, auf dem die Antriebseinheit 14 angeordnet ist. Dadurch ist die Antriebseinheit 14 von dem Gehäuse 11 schwingungsentkoppelt. Das Lager 27 kann beispielsweise eine Gummitülle sein.
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Wie darüber hinaus in 2 bis 4 zu erkennen ist, sind die beiden Führungskulissen 20 und 22 in einem Winkel zueinander angeordnet, insbesondere V-förmig angeordnet.
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Des Weiteren ist ein Fahrerassistenzsystem 30 in 1 gezeigt, welches die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 2 aufweist.
