DE102020118694A1

DE102020118694A1 - Frontscheibenanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102020118694A1
Application number: DE102020118694.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Baumgartl; Michael Arthur Janzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Frontscheibenanzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer transparenten Abdeckscheibe zum Schutz einer Projektionseinrichtung und mehreren, weitgehend parallel zueinander angeordneten Lamellen zum Absorbieren von Umgebungslicht, welches von der Abdeckscheibe reflektiert wird, wobei die Lamellen zumindest abschnittsweise von einem Schutzgitter aus Gitterstreben überdeckt sind.Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Frontscheibenanzeigevorrichtung wird einer ungewollten Beschädigung der Lamellen vorgebeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Frontscheibenanzeigevorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Schutz von optischen Komponenten vor Staub und anderen Umwelteinflüssen werden Frontscheibenanzeigevorrichtungen, wie z. B. Head-Up-Displays (HUD) von Kraftfahrzeugen gewöhnlich mit einem Deckglas abgeschlossen. Zur Vermeidung von Blendung des Fahrers durch Sonnenlicht wird das typischerweise gebogene Deckglas derart angestellt, dass in Kombination mit einer absorbierenden Blende alle Reflexe, die einen Fahrer in die Augen treffen könnten, geblockt werden.
Diese sich ergebende Geometrie benötigt viel Platz in der Höhe Z. Der zur Verfügung stehende Bauraum in einem modernen Fahrzeug beschränkt somit drastisch den Querschnitt des Sichtstrahlvolumens und damit den Anzeigebereich, bzw. die Anzeigefläche des Head-Up-Displays. Darüber hinaus erlaubt diese konventionelle Anordnungsvariante den Einblick in die Head-Up-Display-Optik durch den Fahrer. Damit erscheint das Head-Up-Display für den Fahrer in nachteiliger Weise als „Loch“ in der Instrumententafel. Der Trend zu immer größeren Head-Up-Display-Anzeigeflächen führt somit zu immer größeren „Löchern“ in der Instrumententafel, was aus designtechnischer Sicht nicht erwünscht ist.
Als mögliche Lösung wird derzeit ein sogenannter Segmentierungsansatz untersucht:

Die konventionelle Kombination aus gebogenem Deckglas und Blende wird mittels eines Segmentierungsansatzes in viele kleine Untereinheiten unterteilt. Dabei werden die einzelnen Blenden als Lamellen auf einem flachen, transparenten Träger realisiert.

In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2014 214 510 A1 hingewiesen. In dieser Offenlegungsschrift ist eine Anordnung zur Reflexionsminderung für eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend:

- eine transparente Abdeckscheibe zum Schutz einer Projektionseinrichtung,
- ein Abschirmgitter mit einem oder mehreren flächigen, senkrecht oder geneigt zu einer Oberfläche der Abdeckscheibe angeordneten Gitterelementen einer Gitterstruktur.

Eine Weiterbildung der oben genannten Idee ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2017 219 069 A1 beschrieben. Offenbart wird in dieser Offenlegungsschrift eine Abdeckvorrichtung zur Reflexionsminderung für eine Frontscheibenanzeigevorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend:

- eine transparente Deckscheibe zum Schutz einer Projektionseinheit der Frontscheibenanzeigevorrichtung und
- eine dynamische Abschirmstruktur, die mehrere entlang einer Oberfläche der Deckscheibe verteilte flächige Lamellen umfasst, deren Neigungswinkel α zu einer Oberflächennormalen der Deckscheibe dynamisch einstellbar sind.

Die dynamische Einstellung des Neigungswinkels ist jedoch technisch sehr aufwendig und teuer.
Damit die Lamellen nicht als störend durch den Fahrer wahrgenommen werden, müssen diese sehr dünn, im Bereich von < 50 µm, sein. Sie sind somit sehr empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen und können durch Berührung, insbesondere durch Zug senkrecht zu ihrer Spannrichtung zerstört werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie die empfindlichen Lamellen gegenüber einer Zerstörung durch Berührung oder sonstige Zerstörung geschützt werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Um die Lamellen vor Zerstörung, z. B. durch

- eingreifende Hände,
- darüber rutschende Gegenstände (Schlüssel, Smartphone, Geldbörse, usw.)

Weiter muss das Schutzgitter ähnliche Anforderungen an die Durchsicht erfüllen wie die Lamellen selbst, d. h. es darf aus Fahrersicht weder glänzen noch Teile des projizierten Bildes der Frontscheibenanzeigevorrichtung störend abschatten oder störende Beugungseffekte erzeugen. Dies bedeutet, dass die Maschenweite der Gitterstreben einerseits fein genug sein muss, dass ein effektiver Schutz erreicht wird, auf der anderen Seite grob genug, sodass Beugungseffekte ausreichend unterdrückt sind.
Die Stärke der Gitterstreben muss ausreichend dünn sein, um eine gute Durchsicht zu gewähren, aber in Kombination mit dem Material dick genug, um eine möglichst hohe Reißfestigkeit oder mechanische Belastbarkeit zu erzielen.
Gelöst werden diese Zielkonflikte durch folgende Maßnahmen:
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schutzgitter einen Rahmen auf, der dem Schutzgitter nochmals eine erhöhte Steifigkeit und mechanische Belastbarkeit verleiht.
Eine Maschenweite der Gitterstreben (Gitterperiodenlänge) von z. B. 0,5 mm bis zu 10 mm erfüllt die o. g. Anforderung. Weiter kann die Gitterperiodenlänge in vorteilhafter Weise unterschiedlich für beide Ausdehnungsrichtungen (Dimensionen X, Y) des Schutzgitters gewählt werden.
Als Materialien für die Gitterstreben des Schutzgitters kommen z. B. Kunststoffe oder auch Metalle (glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK), Polyamid (PA), Aluminium, Edelstahl, sowie Gewebe aus unterschiedlichen Garnen, Fasern, usw.) infrage.
Diese Materialien haben bevorzugt eine matte, dunkle Oberfläche oder sie können entsprechend beschichtet, eloxiert oder lackiert werden.
Eine sinnvolle Stärke der Gitterstreben oder Gewebefäden des Schutzgitters liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 mm bis 0,5 mm.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer sehr schematischen Figur kurz erläutert.

1 zeigt sehr schematisch eine erfindungsgemäße Frontscheibenanzeigevorrichtung.

1 zeigt sehr schematisch eine erfindungsgemäße Frontscheibenanzeigevorrichtung 1. Die Frontscheibenanzeigevorrichtung 1 ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei es sich beispielsweise um ein Head-Up-Display (HUD) handeln kann.
Unterhalb einer Frontscheibe 6 des nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges ist die erfindungsgemäße Frontscheibenanzeigevorrichtung 1 angeordnet. Benachbart zur Frontscheibe 6 ist ein Fahrer 9 symbolisch dargestellt. Eine Hochachse ist mit Z beziffert, eine Längsachse, die auch einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges entspricht, ist mit X bezeichnet und eine Querrichtung des Kraftfahrzeuges ist mit Y beziffert.
Die Frontscheibenanzeigevorrichtung 1 weist eine transparente Abdeckscheibe 2 auf, zum Schutz einer nicht näher dargestellten optischen Projektionseinrichtung 3. Oberhalb der Abdeckscheibe 2 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise neun Lamellen 4 dargestellt, zum Absorbieren von Umgebungslicht, welches mit 7 (Sonne und Sonnenstrahlen) beziffert ist. Die Anzahl der Lamellen 4 kann in anderen Ausführungsbeispielen auch deutlich größer sein. Das Umgebungslicht strahlt durch die Frontscheibe 6 auf die transparente Abdeckscheibe 2, die ihrerseits das Umgebungslicht in nachteiliger Weise reflektiert. Das reflektierte Umgebungslicht ist wird daher von den Lamellen 4 gedämpft oder vollständig absorbiert.
Ein von der Projektionseinrichtung 3 abgestrahltes Licht (elektromagnetische Strahlung erzeugt beispielsweise von Laserdioden) dringt durch die Abdeckscheibe 2 und die Lamellen 4 und wird von der Frontscheibe 6 in Richtung Augen des Fahrers 9 reflektiert. Diese Strahlung ist mit 8 beziffert und entspricht dem Sichtstrahlvolumen, welches für eine bestmögliche Sichtbarkeit und Auflösung des projizierten Bildes möglichst groß sein soll.
Damit die feinen Lamellen 4 nicht zerstört werden können, beispielsweise durch ein auf dem Armaturenbrett abgelegtes Handy oder einen Schlüssel, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lamellen 4 zumindest abschnittsweise von einem Schutzgitter 5 überdeckt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden alle Lamellen 4 von dem Schutzgitter 5 überdeckt. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Schutzgitters 5 kann ein nicht dargestellter Rahmen für das Schutzgitter 5 vorgesehen werden.
Bevorzugt weisen die Gitterstreben des Schutzgitters 5 eine Maschenweite zwischen 0,5 mm und 10 mm auf. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung weisen die Gitterstreben des Schutzgitters 5 in jeder Ausdehnungsrichtung (X, Y) eine unterschiedliche Maschenweite auf. Bevorzugt sind die Gitterstreben des Schutzgitters 5 mit einer Stärke zwischen 0,01 mm und 0,5 mm ausgeführt.
Als Materialien für die Gitterstreben des Schutzgitters 5 kommen z. B. Kunststoffe oder auch Metalle (glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK), Polyamid (PA), Aluminium, Edelstahl, Gewebe aus unterschiedlichen Garnen, Fasern, usw.) infrage. Darüber hinaus kann es auch als Gewebe aus unterschiedlichen Garnen oder Fasern dargestellt werden.
Um ungewollte Reflexionen der Gitterstreben des Schutzgitters 5 möglichst optimal zu dämpfen oder vollständig zu absorbieren, weist das Schutzgitter 5 eine matte und/oder dunkle Oberfläche auf, die entsprechend beschichtet, eloxiert oder lackiert sein kann.
Aufgrund der vorgeschlagenen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Frontscheibenanzeigevorrichtung 1 wird einer ungewollten Beschädigung der Lamellen sicher vorgebeugt.
Bezugszeichenliste

1.: Frontscheibenanzeigevorrichtung
2.: Abdeckscheibe
3.: Projektionseinrichtung
4.: Lamellen
5.: Schutzgitter
6.: Frontscheibe
7.: Umgebungslicht
8.: Projiziertes Licht
9.: Fahrer
X: Längsrichtung
Y: Querrichtung
Z: Hochachse

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 102014214510 A1 [0005]
DE 102017219069 A1 [0006]

Claims

Frontscheibenanzeigevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer transparenten Abdeckscheibe (2) zum Schutz einer Projektionseinrichtung (3) und mehreren, weitgehend parallel zueinander angeordneten Lamellen (4) zum Absorbieren von Umgebungslicht, welches von der Abdeckscheibe (2) reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) zumindest abschnittsweise von einem Schutzgitter (5) aus Gitterstreben überdeckt sind.
Frontscheibenanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgitter (5) in einem Rahmen angeordnet ist.
Frontscheibenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstreben des Schutzgitters (5) eine Maschenweite zwischen 0,5 mm und 10 mm aufweist.
Frontscheibenanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstreben des Schutzgitters (5) in jeder Ausdehnungsrichtung (X, Y) eine unterschiedliche Maschenweite aufweist.
Frontscheibenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstreben des Schutzgitters (5) eine Stärke zwischen 0,01 mm und 0,5 mm aufweisen.
Frontscheibenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstreben des Schutzgitters (5) aus einem Kunststoff oder einem Metall sind.
Frontscheibenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstreben des Schutzgitters (5) eine matte und/oder dunkle Oberfläche aufweisen.