JP2017090667A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射ユニットがより滑らかに回動できるように軸支したヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】 反射部５１を保持するとともに両端にフランジ部５２１ａを有して突出する回転軸５２１を設けるホルダ５２と、ハウジング１に設けられホルダ５２を回転軸線を中心として回動可能に支持する支持部５３と、備え、支持部５３は、フランジ部５２１ａに当接するとともに回転軸５２１が挿通される内輪５４２を有するボールベアリング５４と、このボールベアリング５４の外輪５４１をハウジング１に保持するためのベアリング保持部５５と、を設ける。【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載され、表示像を投影するための反射部材を備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイ装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、出射部が形成されたハウジングに例えば液晶パネルからなる表示ユニットとミラーを有する反射部材（反射ユニット）を収容し、表示ユニットの表示光（表示像）を反射部材を通じて反射させると共に出射部を通じて所定の照射部材、自動車のフロントガラスに照射して表示を行う。

反射部材は、ホルダを通じて保持され、照射部材たるフロントガラスに照射される表示像の位置を移動させて位置調整を行えるよう、所定の回転軸線を中心として回動可能に設けられている。この際、ホルダには、回転軸線に沿って周囲に突出する一対の軸部（回転軸）が設けられ、一方、ハウジング側にはこれら一対の軸部を支持する一対の軸受け部（支持部）が設けられ、これら軸部を軸受け部で軸受け保持することでホルダを通じて保持した反射部材を回動可能に構成している。

特開２００６−２４８３２２号公報

これらヘッドアップディスプレイ装置は、大きな表示画面が求められることもあり、これにともなって反射部材も大型化してしまう傾向にある。反射部材が大型化する場合、上記反射部材の軸部と軸受け部との摩擦抵抗も大きくなるため、スムーズな回動が得られないという問題があった。特に、車載されるヘッドアップディスプレイ装置は、走行に伴う振動や熱影響があっても、異音を発生せずに滑らかに反射部材を回動させることが望まれている。

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目し、反射部材がより滑らかに回動できるように軸支したヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、
出射部が形成されたハウジングに表示光を出力する表示ユニットと前記表示光を反射する反射部を有する反射ユニットとを収容し、前記表示ユニットからの表示光を前記反射ユニットを通じて反射させるとともに前記出射部を通じて所定の照射部材に照射して表示を行うヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射部を保持するとともに両端にフランジ部を有して突出する回転軸を設けるホルダと、
前記ハウジングに設けられ前記ホルダを前記回転軸線を中心として回動可能に支持する支持部と、備え、
前記支持部は、前記フランジ部に当接するとともに前記回転軸が挿通される内輪を有する転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を前記ハウジングに保持するためのベアリング保持部と、を設ける
ことを特徴とする。

また、前記ベアリング保持部には、前記フランジ部を介在する窓部が設けられ、
前記ホルダは、前記窓部が形成される壁面よりも前記フランジ部が突出するようにして前記ベアリング保持部に軸支される
ことを特徴とする。

また、前記フランジ部は、前記転がり軸受の前記内輪に接して前記外輪に接しない外径形状であり、
前記ベアリング保持部には、前記回転軸の先端面及び前記内輪を臨む孔が形成されることを特徴とする。

また、出射部が形成されたハウジングに表示光を出力する表示ユニットと前記表示光を反射する反射部を有する反射ユニットとを収容し、前記表示ユニットからの表示光を前記反射ユニットを通じて反射させるとともに前記出射部を通じて所定の照射部材に照射して表示を行うヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射部を保持するとともに両端に突出する回転軸を設けるホルダと、
前記ハウジングに設けられ前記ホルダを前記回転軸線を中心として回動可能に支持する支持部と、備え、
前記支持部は、前記回転軸が挿通される内輪を有する転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を前記ハウジングに保持するためのベアリング保持部と、を設け、
前記ベアリング保持部には、前記反射部側に形成される壁部と、前記回転軸の端部側に開口する孔と、からなる凹部に前記転がり軸受を保持する。

本発明は、車両に搭載され、表示像を投影するための反射部材を備えたヘッドアップディスプレイ装置に関し、反射ユニットがより滑らかに回動できるように軸支される。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同実施形態における反射ユニットの分解斜視図。 同実施形態における反射ユニットを示す図。 同実施形態における支持部を示す断面図。 同実施形態における支持部を示す図。 同実施形態における支持部を示す図。 同実施形態における組み付け時の支持部を示す断面図。 同実施形態の支持部の別例を示す図

以下、本発明のヘッドアップディスプレイ装置の実施形態について、図面を用いて説明する。

図１において、本実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置Ａは、例えば自動車に搭載されるもので、ハウジング１と、表示ユニット２と、バックライトユニット３と、平面鏡４と、反射ユニット（反射部材）５と、アクチュエータ６とを備えており、表示ユニット２及びバックライトユニット３を通じて生成され、平面鏡４と反射ユニット５とを通じて反射される表示光（表示像）Ｌを車両のフロントガラス（所定の照射部材）７に照射して表示を行うもので、表示内容としては例えば各種車両情報やナビゲーション情報等があげられる。

ハウジング１は例えば黒色の合成樹脂からなり、表示ユニット２、バックライトユニット３、平面鏡４、反射ユニット５、アクチュエータ６とを内部に収容する他、フロントガラス７に対向する側には、表示光Ｌをフロントガラス７に向けて出射させる出射部８が形成され、この出射部８は透光性カバー９にて覆われている。なお、ハウジングとして、熱変形や放熱を考慮してアルミ等の金属材料からなる箇所を組み合わせて各部品の収容空間を形成することもできる。また、各ユニット毎に囲われた筐体を組み合わせてハウジングとすることもできる。

表示ユニット２は、バックライトユニット３からの光を受けて表示像（表示光）Ｌを形成する例えば液晶表示パネルからなる表示素子を含み、ハウジング１に固定配置されている。

バックライトユニット３は、光源基板、光源、レンズ部材、ケース等を含み、表示ユニット２の背後に位置してハウジング１に取り付け固定されている。

平面鏡４は、表示ユニット２からの表示光Ｌを反射ユニット５に向けて反射する。

反射ユニット５は、平面鏡４を通じて入射する表示光（表示像）Ｌを出射部８に向けて反射すると共にアクチュエータ６の作動に伴い、後述する回転軸を中心として回動可能に構成される。反射ユニット５を通じて反射された表示光Ｌは、出射部８に設けられた透光性カバー９を透過してフロントガラス７上に照射され、虚像となって乗員Ｐに視認される。

アクチュエータ６は、例えばステッピングモータからなり、出力ギヤを通じて反射ユニット５と連結された状態でハウジング１に取り付け固定されている。

次に図２，３に基づいて反射ユニット５を説明する。反射ユニット５は、反射部５１と、ホルダ５２と、支持部５３と、を有する。

反射部５１は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に蒸着等の手段により反射膜を形成した凹面鏡からなる。

ホルダ５２は、例えば黒色の金属材料からなり、両端側にフランジ部５２１ａを有する回転軸５２１を形成する載置台５２２と、載置台５２２に反射部５１を載せた状態で挟み込むように保持する止め部５２３と、反射ユニット５を回転駆動するアクチュエータ６に連結されるギヤと、を備えている。

支持部５３は、図４乃至図６に示すように、回転軸５２１を挿通して軸支するボールベアリング（転がり軸受）５４と、このボールベアリング５４をハウジング１の所定位置に保持するベアリング保持部５５とを設けている。

ボールベアリング５４は、円筒状の外輪５４１と、この外輪５４１の内側に設けられ回転軸５２１を挿通する孔部を有する内輪５４２と、外輪５４１と内輪５４２との間に介在して円滑な回転を促すボール５４３と、内輪５４２と外輪５４１との隙間を覆うように外輪５４１に嵌め込まれて設けられるカバー５４４と、カバー５４４の内側に内輪５４２及び外輪５４１とボール５４３とが潤滑する潤滑剤５４５と、を備えている。

ベアリング保持部５５は、ボールベアリング５４の外輪５４１が嵌まって収まる孔５５１と、この外輪５４１の組み付け位置を規程する壁部５５２と、ハウジング１の所定箇所にボルト５６を用いて保持するための穴部５５３とを備えている。

ベアリング保持部５５は、ボールベアリング５４が孔５５１に圧入されて、これを保持できる。この際、ボールベアリング５４は、外輪５４１が孔５５１の開口側から、図示しない圧入用治具によって押圧されて挿入され、壁部５５２に当接する位置まで圧入される。また、この圧入用治具及び壁部５５２は、外輪５４１に当たり、内輪５４２に当たらないような形状、及び組み付け方法が適用され、内輪５４２に押圧力が加わりボール５４３が外れたり傷つくなどのボールベアリング５４の不具合を防止する。

ボールベアリング５４を収納保持したベアリング保持部５５は、図７に示すように、圧入用治具Ｂ，Ｃを用いてボールベアリング５４の内輪５４２及びフランジ部５２１ａを挟むようにして、回転軸５２１に組み付けられる。この際、圧入用治具Ｂ及びフランジ部５２１ａは、孔５５１の開口側から内輪５４２に当たり、外輪５４１に当たらないような形状、及び組み付け方法が適用される。また、圧入用治具Ｃは、孔５５１の壁部５５２側に設けられる窓部５５４からフランジ部５２１ａを押し当てながら、内輪５４２の孔部に回転軸５２１を挿通し、圧入して接続する。

また、フランジ部５２１ａ及びベアリング保持部５５は、組み付け状態、即ち、内輪５４２とフランジ部５２１ａとが当接する状態において、窓部５５４の開口面（壁面）５５４からフランジ部５２１ａが突出するような形状となり、フランジ部５２１ａの圧入用治具Ｃによる押し当て面と、開口面５５５との間に隙間Ｄが生じるため、圧入用治具Ｃが複数の部材に当接せずに済み、この隙間Ｄ分の寸法誤差があっても確実に組み付けできる。

また、組み付け状態において、壁部５５２は、窓部５５４とフランジ部５２１ａとの隙間を狭めるように延びており、仮に、カバー５４４に不具合が生じるなどしても、この壁部５５２やフランジ部５２１ａによって、潤滑剤５４５が、反射部５１側へ飛散することを防止できる。また、壁部５５２やフランジ部５２１ａの構造は、組み付け後のエアーブロー工程においても、潤滑剤５４５が反射部５１側へ飛散するのを妨げる構造となる。

斯かるヘッドアップディスプレイ装置Ａは、出射部８が形成されたハウジング１内に表示光を出力する表示ユニット２と前記表示光を反射する反射部５１を有する反射ユニット５とを収容し、表示ユニット２からの表示光を反射ユニット５を通じて反射させるとともに出射部８を通じてフロントガラス７に照射して表示を行うヘッドアップディスプレイ装置Ａであって、反射部５１を保持するとともに両端にフランジ部５２１ａを有して突出する回転軸５２１を設けるホルダ５２と、ハウジング１に設けられホルダ５２を回転軸線を中心として回動可能に支持する支持部５３と、備え、支持部５３は、フランジ部５２１ａに当接するとともに回転軸５２１が挿通される内輪５４２を有するボールベアリング５４と、このボールベアリング５４の外輪５４１をハウジング１に保持するためのベアリング保持部５５と、を設ける。

従って、反射部が大型化しても、ボールベアリングを用いて滑らかに回動させることができるため、異音の発生を防止できる。また、反射ユニットを回動させるための駆動力も低減できるため、出力の小さなアクチュエータを適用することもできる。また、支持部５３は、ボールベアリング５４が回転軸５２１へ精度良く組み付けできるためガタつきなく回動支持できる。

また、ベアリング保持部５５には、フランジ部５２１ａを介在する窓部５５４が設けられ、ホルダ５２は、窓部５５４が形成される開口面５５５よりもフランジ部５２１ａが突出するようにしてベアリング保持部５５に軸支される。

従って、ボールベアリング５４は、ベアリング保持部５５に保持された状態であっても、回転軸５２１に対して適正な位置に組み付けることができる構造となる。また、ベアリング保持部５５とフランジ部５２１ａ押し当て面との間に、隙間Ｄが設けられることになり、各部品の寸法誤差を吸収して適した軸支ができる。

また、フランジ部５２１ａは、ボールベアリング５４の内輪５４２に接して外輪５４１に接しない外径形状であり、ベアリング保持部５５には、回転軸５２１の先端面及び内輪５４２を臨む孔５５１が形成されることによって、ボールベアリング５４は、ベアリング保持部５５に保持された状態であっても、回転軸５２１に対して適正な位置に組み付けることができる構造となる。また、回転軸５２１に組み付けられた状態で、ボールベアリング５４の軸支状態を視認できる構造となる。

また、ベアリング保持部５５には、反射部５１側（内側）に形成される壁部と、回転軸５２１の端部側（外側）に開口する孔５５１と、からなる凹部５５６にボールベアリング５４を保持することによって、仮に、カバー５４４に不具合が生じるなどしても、この壁部５５２によって、潤滑剤５４５が、反射部５１側へ飛散することを防止できる。また、この壁部５５２を反射部５１側に有する構造は、組み付け後のエアーブロー工程においても、潤滑剤５４５が反射部５１側へ飛散するのを妨げる構造となる。

なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。例えば、上述実施の形態にあっては、バックライトユニット３の照射光を利用して表示像を形成する液晶パネルを用いるものを例に挙げて説明したが、照明光としてレーザー光を走査させて適用したり、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を利用したプロジェクタ方式を適用することもでき、上記ミラーユニットを組み合わせることで、上述実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述実施形態では、壁部５５２が反射部５１とボールベアリング５４との間に設けられるベアリング保持部５５を示したが、図８に示すように、壁部５５２ではなく回転軸５２１０のフランジ部５２１ｂを円板状の大きな外径（回転軸５２１０に対してラジアル方向の外径）にすることで、上述実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合、フランジ部５２１ｂの外径Ｅは、ボールベアリング５４のカバー５４４の外径Ｆよりも大きく形成されることや、ベアリング保持部５５０の対向面とのクリアランスＧが小さいことが望ましく、潤滑剤５４５が、反射部５１側へ飛散することを防止できる。

また、上述した実施形態にあっては、外輪５４１と内輪５４２とによってボール５４３からなる回転体を挟持するボールベアリング５４を適用した軸支構造について例に挙げて説明したが、潤滑剤を含む転がり軸受構造、例えば、外輪と内輪とによってローラー（コロ）からなる回転体を挟持するローラーベアリングを上述実施形態に代替して適用することもでき、上述実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両情報やターンバイターン表示等の道路情報などの車載表示装置として好適である。

Ａ ヘッドアップディスプレイ装置
Ｂ，Ｃ 圧入用治具
Ｄ 隙間
１ ハウジング
２ 表示ユニット
３ バックライトユニット
４ 平面鏡
５ 反射ユニット
５１ 反射部
５２ ホルダ
５２１ 回転軸
５２１ａ フランジ部
５３ 支持部
５４ ボールベアリング（転がり軸受）
５４１ 外輪
５４２ 内輪
５４３ ボール
５４４ カバー
５４５ 潤滑剤
５５ ベアリング保持部
５５１ 孔
５５２ 壁部
５５３ 穴部
５５４ 窓部
５５５ 開口面（壁面）
５５６ 凹部
７ フロントガラス（所定の照射部材）
８ 出射部
９ 透光性カバー

Claims (4)

1. 出射部が形成されたハウジングに表示光を出力する表示ユニットと前記表示光を反射する反射部を有する反射ユニットとを収容し、前記表示ユニットからの表示光を前記反射ユニットを通じて反射させるとともに前記出射部を通じて所定の照射部材に照射して表示を行うヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記反射部を保持するとともに両端にフランジ部を有して突出する回転軸を設けるホルダと、
   前記ハウジングに設けられ前記ホルダを前記回転軸線を中心として回動可能に支持する支持部と、備え、
   前記支持部は、前記フランジ部に当接するとともに前記回転軸が挿通される内輪を有する転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を前記ハウジングに保持するためのベアリング保持部と、を設ける
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記ベアリング保持部には、前記フランジ部を介在する窓部が設けられ、
   前記ホルダは、前記窓部が形成される壁面よりも前記フランジ部が突出するようにして前記ベアリング保持部に軸支される
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記フランジ部は、前記転がり軸受の前記内輪に接して前記外輪に接しない外径形状であり、
   前記ベアリング保持部には、前記回転軸の先端面及び前記内輪を臨む孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 出射部が形成されたハウジングに表示光を出力する表示ユニットと前記表示光を反射する反射部を有する反射ユニットとを収容し、前記表示ユニットからの表示光を前記反射ユニットを通じて反射させるとともに前記出射部を通じて所定の照射部材に照射して表示を行うヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記反射部を保持するとともに両端に突出する回転軸を設けるホルダと、
   前記ハウジングに設けられ前記ホルダを前記回転軸線を中心として回動可能に支持する支持部と、備え、
   前記支持部は、前記回転軸が挿通される内輪を有する転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を前記ハウジングに保持するためのベアリング保持部と、を設け、
   前記ベアリング保持部には、前記反射部側に形成される壁部と、前記回転軸の端部側に開口する孔と、からなる凹部に前記転がり軸受を保持する
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
   

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