EP2745161A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

Anzeigevorrichtung

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Publication number
EP2745161A1
EP2745161A1 EP12748231.3A EP12748231A EP2745161A1 EP 2745161 A1 EP2745161 A1 EP 2745161A1 EP 12748231 A EP12748231 A EP 12748231A EP 2745161 A1 EP2745161 A1 EP 2745161A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combiner
display device
drive
drive mechanism
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12748231.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Haida
Jeetendra Khare
Vaibhav ANAGAL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Controls GmbH
Original Assignee
Johnson Controls GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls GmbH filed Critical Johnson Controls GmbH
Publication of EP2745161A1 publication Critical patent/EP2745161A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0156—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with optionally usable elements
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0183—Adaptation to parameters characterising the motion of the vehicle

Definitions

  • the present invention is based on a display device, in particular a head-up display, with a lighting means, an imaging unit and a deflection means.
  • Such head-up displays are well known and have been used for many years already in aircraft cockpits and in motor vehicles to provide the pilot or driver in a particularly pleasant way information, such as status indicators on the operating condition of the aircraft
  • a virtual image containing the information is generated, which is projected either directly on a windshield of the vehicle or on a separate combiner arranged in the driver's field of vision
  • Such a combiner typically includes a specular and translucent disk so that the operator can see through the combiner and thus overlay the virtual image projected onto the combiner with corresponding environmental information passing through the combiner despite the use of a separate display disc, which can be adapted in terms of their design mainly on a high-quality display of the virtual image, the driver's field of view is almost not affected.
  • Such a display device is known for example from the document DE 20 2006 020 591 U1.
  • Such combiners are mainly required only when the vehicle is in a running state and therefore the driver needs up-to-date information about the vehicle status of a navigation system, an entertainment system, a telephone or the like. For this reason, it is desirable that the combiner be disposed between a use position in which the combiner for displaying the virtual image in a driver's field of view and a stowed position in which the combiner is in a retracted and in particular protected position from the use position is located, movable.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a display device in which the combiner is movable in a simple, reliable and safe manner between the use position and the stowed position and which is relatively inexpensive to implement. Further, it is an object of the present invention to achieve a comparatively fluid and substantial movement of the combiner.
  • a display device in particular for a vehicle, comprising a base member and a relative to the base member movable combiner, said combiner by means of a drive mechanism between a use position in which a virtual image is projected onto the combiner, and a Stowed position is movable, wherein the drive mechanism comprises a translation mechanism.
  • the transmission mechanism changes, in particular lengthened, the displacement of the drive, in particular a linear drive, which can be made smaller, for example, thereby.
  • the transmission ratio is changeable.
  • different display devices can be equipped with the same drive.
  • this translation mechanism is a scissors gear.
  • the combiner is driven by the translation mechanism, in particular a scissors joint, to move from the stowed position to the use position and vice versa.
  • the use of a scissors hinge has the advantage that a comparatively compact, robust and cost-effective drive mechanism is realized.
  • Another advantage is that the drive mechanism is relatively easy to adapt to the specific space requirements, especially in a vehicle adaptable. For example, only the number of links and / or the length of the individual links of the scissors joint need to be adapted accordingly.
  • a scissors joint according to the present invention comprises in particular an arrangement of at least two intersecting rods (also referred to as scissor legs), which are rotatably connected to each other in its central region, ie, the two intersecting rods are assembled in the manner of a pair of scissors.
  • Such an arrangement is referred to below as the member of the scissors joint, wherein the scissors joint is preferably composed of a plurality of successively connected members and wherein the bars of two adjacent members respectively to the mutually facing end points of the rods are rotatably connected to each other.
  • the display device comprises a drive, in particular a rotary drive, for example a rotatable cam, or a linear drive, which is provided for actuating the translation mechanism, preferably the scissors link and in particular the first member of the scissors link.
  • the drive in particular a linear drive, engages at a crossing point of the two bars of the first member and moves the crossing point for actuating the scissors joint in the longitudinal direction, while an end point of the first member is fixed to the base member.
  • the scissors hinge thus serves, in particular, as a translation means for translating a comparatively small movement of the drive, for example along the longitudinal direction, into a larger movement, for example along the longitudinal direction of the display device.
  • the drive is preferably coupled to at least one of the end points of the two rods of the first member such that the two end points are movable relative to each other and perpendicular to the longitudinal direction. It is also conceivable that one of the two end points of the first member is rotatably mounted on the base member, while the other end point is either translationally moved by means of the drive in the direction of the base member attached end point or translationally against the direction of the base member fixed end point away from this end point becomes.
  • the linear drive preferably comprises a linear motor, a threaded rod drive or a tooth / drive belt, in particular each driven by an electric motor. It would also be conceivable, of course, for the linear drive to comprise a piston-cylinder drive or an electrolinear cylinder.
  • the drive mechanism is at least partially made of a material comprising a shape memory alloy.
  • the scissors gear and more preferably the members or rods of the scissors gear are made of a material which comprises a Formgedambanisleg réelle.
  • the material preferably comprises a memory metal (also referred to as SMA material ("shape memory allow”)).
  • the drive mechanism has a control unit which is configured to provide the shape memory alloy with a control current.
  • a movement of the drive mechanism is induced by the control current.
  • the drive comprises a bionic functional principle.
  • the drive mechanism comprises hydraulic and / or pneumatic drives.
  • such hydraulic and / or pneumatic drives are combined with novel EAP-based drive units.
  • the combiner is attached to a fastening element, wherein the fastening element is fastened to a second member of the scissors joint.
  • the second member is arranged in particular on an end facing away from the first member along the longitudinal direction of the scissors joint.
  • the combiner preferably comprises an at least partially specular and translucent disk, which is held by the fastening element.
  • This disc is preferably made of plastic, in particular of a plastic, which does not splinter on failure or forms sharp edges in order to reduce the potential danger of the display device according to the invention.
  • the combiner In the use position, the combiner is preferably moved into a field of view of a vehicle occupant. In this case, the vehicle occupant can preferably see through the combiner and thus perceive almost unlimited environmental information appearing through the combiner.
  • a virtual image can be projected onto the combiner in order to display to the driver, for example, vehicle information or the like.
  • the display device is preferably integrated in a vehicle interior trim part, for example a dashboard or a center console.
  • the combiner is preferably projecting from the vehicle interior trim part vertically or obliquely, in particular in the direction of a windshield of the vehicle into the vehicle interior, while the combiner is preferably fully retracted into the vehicle interior trim part through an opening in the vehicle interior trim part in the stowed position.
  • the display device is designed such that the combiner moving from the stowed position to the use position, a combination of a linear movement along the longitudinal direction of the device according to the invention and a pivot / rotational movement about a perpendicular to the longitudinal direction Swivel axis performs.
  • both movements are effected by the same drive mechanism.
  • the fastening element of the combiner preferably has lateral guide elements, which are guided in lateral guide rails of the base element and are preferably mounted such that they can rotate.
  • one or more rotary / pivot bearings are provided on the fastening element and / or on the guide element.
  • the guide rails preferably have a curvature such that the guide elements have a greater distance from a base plate of the base element in the use position than in the stowed position.
  • the guide rails and the scissors joint thus preferably do not run strictly parallel to one another perpendicular to the base plate of the base element, but preferably the distance between the extended scissors joint and the guide rails changes along the direction perpendicular to the base plate, in particular continuously, along the longitudinal direction.
  • the fastening element is preferably fastened in an attachment point to at least one end point of the second member, wherein parallel to a longitudinal direction of the combiner, in particular parallel to the main extension plane of the combiner, the guide elements are preferably arranged between the combiner and the attachment point.
  • the guide elements are in the use position perpendicular to the bottom plate and in the stowed position at a different angle, preferably substantially horizontally, preferably arranged between each other between the combiner and the attachment point.
  • each guide element has two guide means, for example pins, which are mounted separately from one another in the guide rail and cover different paths, at least in sections, from the stowage position to the use position. This allows a combined linear and rotary / pivoting movement of the combiner.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic detail view of a display device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a display device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 show a schematic perspective view of a display device 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the display device 1 comprises a base element 2, which can be integrated into an unillustrated interior trim part of a vehicle.
  • the base element 2 has attachment tabs 3 for attachment to the interior trim part.
  • the display device 1 further comprises a combiner 4, which comprises a specular and translucent disc.
  • the combiner 4 can be moved between a use position (shown in FIGS. 1, 2 and 3) and a stowed position (not shown). In the stowed position, the combiner 4 is aligned substantially parallel to a bottom plate 5 of the base element 2 and is located substantially inside the base element 2.
  • the combiner 4 is extended out of the base element 2, wherein the combiner 4 substantially perpendicular to Base plate 5 is aligned and protrudes into a field of view of a vehicle occupant.
  • the combiner 4 protrudes in particular from the interior trim part perpendicular or obliquely, in particular in the direction of a windshield of the vehicle into the vehicle interior.
  • a virtual image can be projected onto the combiner 4 by means of a projection unit, not shown, in order to display vehicle information or the like to the vehicle occupant, for example.
  • the combiner 4 is moved by means of a drive mechanism between the use position and the stowed position.
  • the drive mechanism here comprises a scissors joint 6.
  • the scissors joint 6 has a plurality of successively arranged members 7, wherein each member 7 has at least two cross-arranged rods 8 (also referred to as scissor legs), which are each connected, for example, halfway rotatably with each other.
  • the scissors hinge 6 comprises at a first end a first member 7, wherein the two rods 8 of the first member 7 are rotatably connected to each other in a crossing point 9.
  • a linear drive 15 of the display device 1 attacks at this crossing point 9, while an end point of the rods 8 is rotatably fixed to the base member 2 and the other end point is mounted in each case displaceably.
  • the crossing point 9 is moved by means of the linear drive 15 in the longitudinal direction 100.
  • the scissors joint 6 thus serves in particular as a translation means to translate a comparatively small movement of the linear drive 9 along the longitudinal direction 100 into a significantly greater movement of the scissors joint 6 along the longitudinal direction 100.
  • the scissors joint 6 has a second member 7, which is arranged on an end of the scissors joint 6 facing away from the first member 7 along the longitudinal direction 10.
  • the end points 16 of the two rods 8 of the second member 7 are fastened to the fastening means 10.
  • a plurality of further members 7 are preferably arranged and not shown for reasons of clarity.
  • the combiner 4 is further held by the fastener 10.
  • the fastening element 10 is displaceably mounted along the longitudinal direction 100 relative to the base element 2.
  • the fastener 10 has for this purpose lateral guide elements 1 1, which are guided longitudinally displaceable in lateral guide rails 12 of the base member 2.
  • the guide rails 12 are curved relative to the longitudinal direction 100 in such a way that the distance between the guide rails 12 and the base plate 5 preferably varies continuously along the longitudinal direction 100.
  • the guide elements 1 1 are also rotatably mounted in the guide rails 12, so that the combiner 4 is pivotable about a defined by the guide elements 1 1 pivot axis 101 (indicated by arrow 102).
  • a side facing away from the combiner 4 with respect to the pivot axis 101 side of the fastener 10 is secured in at least one attachment point on the second member 7.
  • the fastening element 10 When the combiner 4 is in the stowed position, the fastening element 10 is arranged on a first end 13 of the base element 2 facing away from the opening of the interior trim part along the longitudinal direction 100.
  • the scissors joint 6 is now driven by means of the linear drive 15 such that the fastening element 10 moves from a first end 13 of the base element 2 in the direction of a second end 14 of the base element 2 along the longitudinal direction 100 is moved.
  • the guide rail 12 As a result of the curvature of the guide rails 12, the guide rail 12 is removed from the bottom plate 5, so that in addition to the linear movement along the longitudinal direction 100, an upright pivoting movement of the fastening element 10 about the pivot axis 101 is generated.
  • the combiner 4 is pivoted about the pivot axis 101 and thus pushed by the arranged in the region of the second end 14 opening of the interior trim part (not shown) in the field of view of the vehicle occupant and erected at the same time.
  • the method of the combiner 4 of the use position in the stowed position in which case the linear drive 15 is driven in the reverse direction.
  • the scissors joint 6 and in particular the links 7 or rods 8 are made of a material which comprises a shape-memory alloy (also referred to as SMA material (shape memory allow)).
  • the drive further comprises a control unit configured to energize the die-molded alloy with a control current.
  • novel materials e.g. SMA, EAP, to be combined with conventional electromotive or spring-driven drives in order to depict the functional principles of nature (specifically: Bryozoa) and, in accordance with transfer functions from bionics, into a technical solution for the present combiner drive.
  • FIG. 3 shows a top view of the display device 1 shown in FIGS. 1 and 2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung, insbesondere einem Head-Up Display, mit einem Beleuchtungsmittel, einer bildgebenden Einheit und einem Umlenkmittel.

Description

ANZEIGEVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung, insbesondere einem Head-Up Display, mit einem Beleuchtungsmittel, einer bildgebenden Einheit und einem Umlenkmittel.
Solche Head-Up Displays (im Folgenden als„HUD" bezeichnet) sind allgemein bekannt und werden seit vielen Jahren bereits in Flugzeugcockpits und in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um für den Piloten oder Fahrer auf eine besonders angenehme Weise Informationen, beispielsweise Statusanzeigen über den Betriebszustand des Flugzeugs oder Fahrzeugs, bereitzustellen. Zur Anzeige der Informationen wird dabei ein die Informationen enthaltendes virtuelles Bild erzeugt, welches entweder unmittelbar auf eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder auf einen im Sichtfeld des Fahrers angeordneten separaten Combiner projiziert wird. Ein solcher Combiner (dt. Kombinierer von Informationen) umfasst typischerweise eine spiegelnde und lichtdurchlässige Scheibe, so dass der Fahrer durch den Combiner hindurch sehen kann und somit eine Überlagerung des auf den Combiner projizierten virtuellen Bildes mit entsprechenden durch den Combiner hindurch scheinenden Umweltinformationen erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass trotz der Verwendung einer separaten Anzeigescheibe, welche hinsichtlich ihrer Ausgestaltung hauptsächlich auf eine qualitativ hochwertige Anzeige des virtuellen Bildes angepasst werden kann, das Sichtfeld des Fahrers nahezu nicht beeinträchtigt wird. Eine solche Anzeigevorrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 2006 020 591 U1 bekannt.
Derartige Combiner werden hauptsächlich nur dann benötigt, wenn sich das Fahrzeug in einem fahrenden Zustand befindet und daher der Fahrer aktuelle Informationen beispielsweise über den Fahrzeugstand eines Navigationssystem, eines Unterhaltungssystems, eines Telefons oder dergleichen benötigt. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass der Combiner zwischen einer Gebrauchsposition, in welcher der Combiner zur Anzeige des virtuellen Bildes in einem Sichtfeld des Fahrers angeordnet ist, und einer Verstauposition, in welcher sich der Combiner in einer gegenüber der Gebrauchsposition zurückgezogenen und insbesondere geschützten Position befindet, verfahrbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, bei welcher der Combiner in einfacher, zuverlässiger und sicherer Art und Weise zwischen der Gebrauchsposition und der Verstauposition verfahrbar ist und welche vergleichsweise kostengünstig realisierbar ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine vergleichsweise flüssige und ansehnliche Bewegung des Combiners zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, gelöst, welche ein Basiselement und einen gegenüber dem Basiselement beweglichen Combiner umfasst, wobei der Combiner mittels eines Antriebsmechanismus zwischen einer Gebrauchsposition, in welcher ein virtuelles Bild auf den Combiner projizierbar ist, und einer Verstauposition verfahrbar ist, wobei der Antriebsmechanismus einen Übersetzungsmechanismus umfasst.
Der Übersetzungsmechanismus verändert, insbesondere verlängert, den Verstellweg des Antriebes, insbesondere eines Linearantriebs, der dadurch beispielsweise kleiner ausgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis veränderbar. Dadurch können unterschiedliche Anzeigevorrichtungen mit demselben Antrieb ausgerüstet werden.
Vorzugsweise ist dieser Übersetzungsmechanismus ein Scherengetriebe.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird der Combiner mittels des Übersetzungsmechanismus, insbesondere eines Scherengelenks, zu einer Bewegung von der Verstauposition in die Gebrauchsposition und umgekehrt angetrieben. Die Verwendung eines Scherengelenks hat den Vorteil, dass ein vergleichsweise kompakter, robuster und kostengünstiger Antriebsmechanismus realisiert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Antriebsmechanismus vergleichsweise einfach an die speziellen Bauraumbedürfnisse, insbesondere in einem Fahrzeug, anpassbar ist. Beispielsweise muss hierfür lediglich die Anzahl der Glieder und/oder die Länge der einzelnen Glieder des Scherengelenks entsprechend angepasst werden.
Ein Scherengelenk im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere eine Anordnung aus wenigstens zwei sich kreuzenden Stäben (auch als Scherenschenkel bezeichnet), die in ihrem Zentralbereich drehbar miteinander verbunden sind, d.h. die beiden sich kreuzenden Stäbe sind nach Art einer Schere zusammengesetzt. Eine solche Anordnung wird im Folgenden als Glied des Scherengelenks bezeichnet, wobei das Scherengelenk vorzugsweise aus einer Mehrzahl von hintereinander geschalteten Gliedern zusammengesetzt ist und wobei die Stäbe zweier benachbarter Glieder jeweils an den einander zugewandten Endpunkten der Stäbe drehbeweglich miteinander verbunden sind. Wenn nun beispielsweise die freien Endpunkte der beiden Stäbe des ersten Gliedes zusammengedrückt werden, werden die beiden entsprechenden Stäbe derart zueinander verdreht, dass der Winkel zwischen den Stäben immer spitzer wird und sich dieses Glied in Längsrichtung ausdehnt, d.h. wenn die Schere geschlossen wird, vergrößert sich deren Längsausdehnung. Die beiden entgegengesetzten Endpunkte der beiden Stäbe nähern sich hierdurch ebenfalls einander an, wodurch das nächstfolgende Glied des Scherengelenks in analoger Weise zusammengedrückt wird. Auf diese Weise werden nunmehr alle Glieder des Scherengelenks gleichzeitig geschlossen und das gesamte Scherengelenk dehnt sich entlang der Längsrichtung in seine ausgefahrene Stellung aus. In umgekehrter Weise öffnen sich alle Glieder des Scherengelenks und das Scherengelenk zieht sich entlang der Längsrichtung wieder in seine eingefahrene Stellung zusammen, wenn die beiden Endpunkte des ersten Gliedes, entlang einer zur Längsrichtung senkrechten Querrichtung, wieder voneinander entfernt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anzeigevorrichtung einen Antrieb, insbesondere einen Drehantrieb, beispielsweise einen drehbaren Nocken, oder einen Linearantrieb, aufweist, welcher zum Betätigen des Übersetzungsmechanismus, vorzugsweise des Scherengelenks und insbesondere des ersten Gliedes des Scherengelenks, vorgesehen ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Antrieb, insbesondere ein Linearantrieb, an einem Kreuzungspunkt der beiden Stäbe des ersten Gliedes angreift und den Kreuzungspunkt zur Betätigung des Scherengelenks in Längsrichtung bewegt, während ein Endpunkt des ersten Gliedes am Basiselement fixiert ist. Das Scherengelenk dient somit insbesondere als Übersetzungsmittel, um eine vergleichsweise kleine Bewegung des Antriebs, beispielsweise entlang der Längsrichtung, in eine größere Bewegung, beispielsweise entlang der Längsrichtung der Anzeigevorrichtung zu übersetzen. Alternativ ist der Antrieb vorzugsweise mit wenigstens einem der Endpunkte der beiden Stäbe des ersten Gliedes derart gekoppelt, dass die beiden Endpunkte relativ zueinander und senkrecht zur Längsrichtung bewegbar sind. Denkbar ist ferner, dass einer der beiden Endpunkte des ersten Gliedes drehbar am Basiselement befestigt ist, während der andere Endpunkt mittels des Antriebs entweder translatorisch in Richtung des am Basiselement befestigten Endpunkts bewegt wird oder translatorisch entgegen der Richtung des am Basiselement befestigten Endpunkts von diesem Endpunkt wegbewegt wird.
Der Linearantrieb umfasst vorzugsweise einen Linearmotor, einen Gewindestangenantrieb oder einen Zahn-/Treibriemen, insbesondere jeweils angetrieben von einem Elektromotor. Denkbar wäre natürlich auch, dass der Linearantrieb ein Kolben-Zylinder-Antrieb oder einen Elektrolinearzylinder umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Antriebsmechanismus zumindest teilweise aus einem Material gefertigt ist, welches eine Formgedächnislegierung umfasst. Bevorzugt ist das Scherengetriebe und besonders bevorzugt die Glieder bzw. Stäbe des Scherengetriebes aus einem Material gefertigt sind, welches ein Formgedächnislegierung umfasst. Das Material umfasst vorzugsweise ein Memory-Metall (auch als SMA-Material ("shape memory allow") bezeichnet).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Antriebsmechanismus eine Kontrolleinheit aufweist, welche dazu konfiguriert ist, die Formgedächnislegierung mit einem Steuerstrom zu beschälten. In vorteilhafter Weise wird durch den Steuerstrom eine Bewegung des Antriebsmechanismus induziert. Somit ist ein im Vergleich zum Stand der Technik besonders energiesparender, wartungsarmer und kompakter Antrieb realisierbar. Insbesondere wird neben dem Scherengetriebe kein zusätzlicher externer, mechanischer Antrieb benötigt. Insbesondere ist ein externer Antrieb nicht obligatorisch, wenn die Scherenelemente aus dem SMA-Material hergestellt sind und so durch gezielte Bestromung die definierte Bewegung innerhalb der geforderten Trajektorien und somit des Combiners bewirkt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb ein bionisches Funktionsprinzip umfasst. Die Kombination neuartiger Materialien, z.B. SMA, EAP (EAP=electro active polymer), mit konventionellen elektromotorischen oder federbetriebenen Antrieben ist ebenso denkbar, um Funktionsprinzipien der Natur (konkret: Bryozoa) abzubilden und gemäß Transferfunktionen aus der Bionik, in eine technische Lösung für den HUD-Antrieb umzusetzen, was u.a. auch Vorteile beim Energieverbrauch eines solchen Kombi-Systems zur Folge hat. Denkbar ist auch, dass der Antriebsmechanismus hydraulische und/oder pneumatische Antriebe umfasst. Vorzugsweise werden solche hydraulischen und/oder pneumatischen Antriebe mit neuartigen EAP-basierten Antriebsaggregaten kombiniert. Die oben beschriebenen Antriebskonzepte haben zum Ziel, einen, aus Sicht Stand Technik, deutlich kleineren Bauraum zu erreichen, signifikant geräuschreduzierte sowie dynamisch optimierte Bewegungsabläufe mit gleichzeitig großem Trajektorien-Bereich des Combiners zu gewährleisten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Combiner an einem Befestigungselement befestigt ist, wobei das Befestigungselement an einem zweiten Glied des Scherengelenks befestigt ist. Das zweite Glied ist insbesondere an einem dem ersten Glied entlang der Längsrichtung abgewandten Ende des Scherengelenks angeordnet. Eine Betätigung des Scherengelenks mittels des Antriebs führt somit zu einer Verschiebung des Befestigungselements parallel oder antiparallel zur Längsrichtung, da das Befestigungselement mit dem zweiten Glied entlang der Längsrichtung mitbewegt wird. Die Bewegung des Befestigungselements führt dann zum Verfahren/Verschwenken des Combiners zwischen der Gebrauchsposition und der Verstauposition. Zwischen dem ersten und dem zweiten Glied des Scherengelenks können mindestens ein, vorzugsweise mehrere weitere Glieder angeordnet sein.
Der Combiner umfasst vorzugsweise eine zumindest teilweise spiegelnde und lichtdurchlässige Scheibe, welche vom Befestigungselement gehalten wird. Diese Scheibe ist vorzugsweise aus Kunststoff vorgesehen, insbesondere aus einem Kunststoff, der beim Versagen nicht splittert oder scharfe Kanten bildet, um das Gefahrenpotential der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung zu vermindern.
In der Gebrauchsposition wird der Combiner vorzugsweise in ein Sichtfeld eines Fahrzeug- Insassen verfahren. Der Fahrzeug-Insasse kann dabei vorzugsweise durch den Combiner hindurch sehen und somit durch den Combiner hindurch scheinende Umweltinformationen nahezu unbeschränkt wahrnehmen. Gleichzeitig ist in der Gebrauchsposition mittels einer Projektionseinheit der Anzeigevorrichtung ein virtuelles Bild auf den Combiner projizierbar, um dem Fahrer beispielsweise Fahrzeuginformationen oder dergleichen anzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise in ein Fahrzeug-Innenausstattungsteil, beispielsweise ein Armaturenbrett oder eine Mittelkonsole, integriert. In der Gebrauchsposition steht der Combiner vorzugsweise von dem Fahrzeug-Innenausstattungsteil senkrecht oder schräg insbesondere in Richtung einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs in den Fahrzeuginnenraum hervor, während der Combiner in der Verstauposition vorzugsweise durch eine Öffnung im Fahrzeug-Innenausstattungsteil vollständig in das Fahrzeug- Innenausstattungsteil eingefahren ist.
Gemäß einer bevorzugten oder einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anzeigevorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Combiner beim Verfahren von der Verstauposition in die Gebrauchsposition eine Kombination aus einer linearen Bewegung entlang der Längsrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer Schwenk/Drehbewegung um eine zur Längsrichtung senkrechten Schwenkachse durchführt. Vorzugsweise werden beide Bewegungen durch denselben Antriebsmechanismus bewirkt. Das Befestigungselement des Combiners weist hierfür vorzugsweise seitliche Führungselemente auf, welche in seitlichen Führungsschienen des Basiselements geführt und vorzugsweise drehbeweglich gelagert sind. Alternativ oder zusätzlich sind an dem Befestigungselement und/oder an dem Führungselement ein oder mehrere Dreh-/Schwenklager vorgesehen.
Die Führungsschienen weisen vorzugsweise eine Krümmung derart auf, dass die Führungselemente in der Gebrauchsposition einen größeren Abstand zu einer Bodenplatte des Basiselements aufweisen, als in der Verstauposition. Senkrecht zu der Bodenplatte des Basiselements verlaufen die Führungsschienen und das Scherengelenk somit vorzugsweise nicht streng parallel zueinander, sondern vorzugsweise verändert sich der Abstand zwischen dem ausgefahrenen Scherengelenk und den Führungsschienen entlang der zur Bodenplatte senkrechten Richtung, insbesondere stetig, entlang der Längsrichtung.
Das Befestigungselement ist vorzugsweise in einem Befestigungspunkt an zumindest einem Endpunkt des zweiten Gliedes befestigt, wobei parallel zu einer Längsrichtung des Combiners, insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene des Combiners die Führungselemente vorzugsweise zwischen dem Combiner und dem Befestigungspunkt angeordnet sind. Insbesondere sind die Führungselemente in der Gebrauchsposition senkrecht zur Bodenplatte und in der Verstauposition in einem anderen Winkel, vorzugsweise im Wesentlichen waagerecht, zueinander vorzugsweise zwischen dem Combiner und dem Befestigungspunkt angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass beim Verfahren zwischen der Gebrauchsposition und der Verstauposition ein Drehmoment auf das Befestigungselement und somit auch auf den Combiner ausgeübt werden kann, wodurch der Combiner insbesondere in das Sichtfeld linear verfahren und gleichzeitig oder sequentiell geschwenkt wird. Der Combiner kann somit durch eine vergleichsweise schmale Öffnung im Fahrzeug-Innenausstattungsteil in die Gebrauchsposition verfahren werden.
Alternativ oder zusätzlich weist jedes Führungselement zwei Führungsmittel, beispielsweise Stifte auf, die getrennt voneinander in der Führungsschiene gelagert sind und zumindest abschnittsweise von der Verstau- in die Gebrauchsposition unterschiedliche Wege zurücklegen. Dadurch ist eine kombinierte Linear und Dreh-/Schwenkbewegung des Combiners möglich.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
In Figur 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In Figur 2 ist eine schematische Detailansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In Figur 3 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt.
In Figuren 1 und 2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Anzeigevorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Anzeigevorrichtung 1 umfasst ein Basiselement 2, welches in ein nicht abgebildetes Innenausstattungsteil eines Fahrzeugs integrierbar ist. Das Basiselement 2 weist zur Befestigung an dem Innenausstattungsteil Befestigungslaschen 3 auf. Die Anzeigevorrichtung 1 weist ferner einen Combiner 4 auf, welcher eine spiegelnde und lichtdurchlässige Scheibe umfasst. Der Combiner 4 ist zwischen einer Gebrauchsposition (dargestellt in Figuren 1 , 2 und 3) und einer Verstauposition (nicht abgebildet) verfahrbar. In der Verstauposition ist der Combiner 4 im Wesentlichen parallel zu einer Bodenplatte 5 des Basiselements 2 ausgerichtet und befindet sich im Wesentlichen innerhalb des Basiselements 2. In der dargestellten Gebrauchsposition ist der Combiner 4 aus dem Basiselement 2 ausgefahren, wobei der Combiner 4 im Wesentlichen senkrecht zur Bodenplatte 5 ausgerichtet ist und in ein Sichtfeld eines Fahrzeuginsassen ragt. Der Combiner 4 steht insbesondere von dem Innenausstattungsteil senkrecht oder schräg insbesondere in Richtung einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs in den Fahrzeuginnenraum hervor. In der Gebrauchsposition kann auf den Combiner 4 mittels einer nicht dargestellten Projektionseinheit ein virtuelles Bild projiziert werden, um dem Fahrzeuginsassen beispielsweise Fahrzeuginformationen oder dergleichen anzuzeigen.
Der Combiner 4 wird mittels eines Antriebsmechanismus zwischen der Gebrauchsposition und der Verstauposition verfahren. Der Antriebsmechanismus umfasst hier ein Scherengelenk 6. Das Scherengelenk 6 weist eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Gliedern 7 auf, wobei jedes Glied 7 wenigstens zwei über Kreuz angeordnete Stäbe 8 (auch als Scherenschenkel bezeichnet) aufweist, welche jeweils beispielsweise auf halber Länge drehbar miteinander verbunden sind. Das Scherengelenk 6 umfasst an einem ersten Ende ein erstes Glied 7, wobei die beiden Stäbe 8 des ersten Gliedes 7 in einem Kreuzungspunkt 9 drehbeweglich miteinander verbunden sind. Ein Linearantrieb 15 der Anzeigevorrichtung 1 greift an diesem Kreuzungspunkt 9 an, während ein Endpunkt der Stäbe 8 drehbeweglich am Basiselement 2 fixiert ist und der andere Endpunkt jeweils verschieblich gelagert ist. Zur Betätigung des Scherengelenks 6 wird der Kreuzungspunkt 9 mittels des Linearantriebs 15 in Längsrichtung 100 bewegt. Das Scherengelenk 6 dient somit insbesondere als Übersetzungsmittel, um eine vergleichsweise kleine Bewegung des Linearantriebs 9 entlang der Längsrichtung 100 in eine deutlich größere Bewegung des Scherengelenks 6 entlang der Längsrichtung 100 zu übersetzen. Das Scherengelenk 6 weist hierzu ein zweites Glied 7 auf, welches an einem dem ersten Glied 7 entlang der Längsrichtung 10 abgewandten Ende des Scherengelenks 6 angeordnet ist. Die Endpunkte 16 der beiden Stäbe 8 des zweiten Gliedes 7 sind am Befestigungsmittel 10 befestigt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Glied 7 sind vorzugsweise eine Mehrzahl weiterer Glieder 7 angeordnet und lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Der Combiner 4 wird ferner mittels des Befestigungselements 10 gehalten. Das Befestigungselement 10 ist entlang der Längsrichtung 100 gegenüber dem Basiselement 2 verschiebbar gelagert. Das Befestigungselement 10 weist hierzu seitliche Führungselemente 1 1 auf, welche in seitlichen Führungsschienen 12 des Basiselements 2 längsverschieblich geführt sind. Die Führungsschienen 12 sind gegenüber der Längsrichtung 100 derart gekrümmt, dass sich der Abstand zwischen den Führungsschienen 12 und der Bodenplatte 5 vorzugsweise kontinuierlich entlang der Längsrichtung 100 verändert. Die Führungselemente 1 1 sind ferner drehbar in den Führungsschienen 12 gelagert, so dass der Combiner 4 um eine durch die Führungselemente 1 1 definierte Schwenkachse 101 verschwenkbar (angedeutet durch Pfeil 102) ist. Eine dem Combiner 4 hinsichtlich der Schwenkachse 101 abgewandte Seite des Befestigungselements 10 ist in wenigstens einem Befestigungspunkt am zweiten Glied 7 befestigt.
Wenn der Combiner 4 sich in der Verstauposition befindet, ist das Befestigungselement 10 an einem, der Öffnung des Innenausstattungsteils entlang der Längsrichtung 100 abgewandten, ersten Ende 13 des Basiselements 2 angeordnet. Zum Verfahren des Combiners 4 in die Gebrauchsposition wird nun das Scherengelenk 6 mittels des Linearantriebs 15 derart angetrieben, dass das Befestigungselement 10 von einem ersten Ende 13 des Basiselements 2 in Richtung eines zweiten Endes 14 des Basiselements 2 entlang der Längsrichtung 100 bewegt wird. Durch die Krümmung der Führungsschienen 12 entfernt die Führungsschiene 12 sich dabei von der Bodenplatte 5, so dass neben der linearen Bewegung entlang der Längsrichtung 100 auch eine aufrichtende Schwenkbewegung des Befestigungselements 10 um die Schwenkachse 101 erzeugt wird. Hierdurch wird ferner auch der Combiner 4 um die Schwenkachse 101 geschwenkt und somit durch die im Bereich des zweiten Endes 14 angeordnete Öffnung des Innenausstattungsteil (nicht dargestellt) in das Sichtfeld des Fahrzeuginsassen geschoben und gleichzeitig aufgerichtet. Analog erfolgt das Verfahren des Combiners 4 von der Gebrauchsposition in die Verstauposition, wobei hier der Linearantrieb 15 in umgekehrter Richtung angetrieben wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Scherengelenk 6 und insbesondere die Glieder 7 bzw. Stäbe 8 aus einem Material gefertigt sind, welches eine Formgedächnislegierung (auch als SMA-Material (shape memory allow) bezeichnet) umfasst. Vorzugsweise weist der Antrieb ferner eine Kontrolleinheit auf, welche dazu konfiguriert ist, das die Formgedächnislegierung mit einem Steuerstrom zu beschälten. Auf diese Weise wird durch eine gezielte Bestromung die definierte Bewegung innerhalb der geforderten Trajektorien des Scherengelenks 6 und somit des Combiners 4 entlang der Längsrichtung 100 bewirkt. Denkbar ist auch, neuartige Materialien, z.B. SMA, EAP, mit konventionellen elektromotorischen oder federbetriebenen Antrieben zu kombinieren, um Funktionsprinzipien der Natur (konkret: Bryozoa) abzubilden und gemäß Transferfunktionen aus der Bionik, in eine technische Lösung für den vorliegenden Combiner-Antrieb umzusetzen.
In Figur 3 ist eine Aufsichtsdarstellung der in Figuren 1 und 2 gezeigten Anzeigevorrichtung 1 dargestellt.
Bezugszeichenliste
1 Anzeigevorrichtung
2 Basiselement
3 Befestigungslasche
4 Combiner
5 Bodenplatte
6 Scherengelenk
7 Glied
8 Stab
9 Kreuzungspunkt
10 Befestigungselement
1 1 Führungselement
12 Führungsschiene
13 Erstes Ende
14 Zweites Ende
15 Linearantrieb
16 Endpunkte
100 Längsrichtung
101 Schwenkachse
102 Schwenkbewegung

Claims

Patentansprüche:
1 . Anzeigevorrichtung (1 ), insbesondere für ein Fahrzeug, welche ein Basiselement (2) und einen gegenüber dem Basiselement (2) beweglichen Combiner (4) umfasst, wobei der Combiner (4) mittels eines Antriebsmechanismus (6, 7, 15) zwischen einer Gebrauchsposition, in welcher ein virtuelles Bild auf den Combiner projizierbar ist, und einer Verstauposition verfährt, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen Übersetzungsmechanismus umfasst.
2. Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungsmechanismus ein Scherengetriebe ist.
3. Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2 oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner (4) beim Überführen von der Gebrauchs- in die Verstauposition eine Linear- (100) und eine Drehbewegung (102) vollführt.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Linear und die Drehbewegung derselbe Antrieb (6, 7. 15) vorgesehen ist.
5. Anzeigevorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung des Combiners (4) entlang einer gekrümmten Führung, insbesondere entlang einer gekrümmten Führungsschiene (12), erfolgt.
6. Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner (4) in der Führungsschiene (12) mittels eines drehbaren Führungselementes (1 1 ) gelagert ist.
7. Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1 1 ) zwei Führungsmittel aufweist, die getrennt voneinander in der Führungsschiene gelagert sind und die bei der Überführung des Combiners entlang unterschiedlicher Wege verschoben werden.
Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Führungselement (1 1 ) ein Drehlager vorgesehen ist.
9. Anzeigevorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen Linearmotor oder einen Rotationsantrieb umfasst.
10. Anzeigevorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus zumindest teilweise aus einem Material gefertigt ist, welches eine Formgedächnislegierung umfasst, wobei der Antriebsmechanismus vorzugsweise eine Kontrolleinheit aufweist, welche dazu konfiguriert ist, die Formgedächnislegierung mit einem Steuerstrom zu beschälten.
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