JP2018114862A - 表示部移動機構及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】表示部の表示位置での位置決め精度を高めることができる表示部移動機構を得る。【解決手段】収納位置にあるコンバイナ１００は、方向Ａに沿って移動させられることで、表示位置へ向かう。移動用ギア１７ａ，１７ｂが移動用ラック１８ａ，１８ｂ上を方向Ａに沿って移動する際に、同期用ギア１２ａ，１２ｂも同期用ラック１３ａ，１３ｂ上を方向Ａに沿って移動する。同期用ラック１３ａ，１３ｂは、同期用ギア１２ａ，１２ｂとのバックラッシが、方向Ａの先端でそれ以外の部分よりも大きくなっている。【選択図】図１

Description

この発明は、表示部を移動させる表示部移動機構に関する。

例えば特許文献１の表示装置では、情報を表示する表示部が、起立状態と格納状態とに移動させられる。表示装置の使用状態では、表示部は起立状態となる。
このように、表示装置には、表示部を収納位置から表示位置へ移動させる機構が備えられている場合がある。
そして、表示部を収納位置から表示位置へ移動させる際、表示部が移動方向に沿ってスムーズに移動できるように、移動方向に向かって左右の移動速度の同期をとる同期機構を設けることがある。このような同期機構は、例えば、軸方向が表示部の移動方向に直交して表示部と共に移動する同期用シャフト、当該同期用シャフトの両端に設けられた同期用ギア、当該同期用ギアと噛み合って当該同期用ギアを送る同期用ラックとを備えている。

特開２０１５―０００７１０号公報

表示部を表示位置にて固定する場合、想定した通りの位置にばらつきなく固定できることが望ましい。
しかしながら、表示部を表示位置まで移動させるにあたり、上記のような同期機構を用いた場合、当該同期機構の部品寸法及び組立寸法の設計値からのずれの影響等を受けて、表示部が想定した通りの位置に固定できなくなるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、表示部の表示位置での位置決め精度を高めることができる表示部移動機構を得ることを目的とする。

この発明に係る表示部移動機構は、表示部を保持し、動力を受けて収納位置から表示位置に向けて表示部を移動させる表示部保持部と、表示部保持部に回転可能に固定された同期用シャフトと、同期用シャフトの両端に設けられ、同期用シャフトと一体的に回転する一対の同期用ギアと、表示部保持部の移動方向に沿って歯が並び、当該歯と噛み合う同期用ギアを移動方向に送る一対の同期用ラックとを備え、同期用ラックは、同期用ギアとのバックラッシが、移動方向の先端でそれ以外の部分よりも大きくなることを特徴とするものである。

この発明によれば、同期用ラックは、同期用ギアとのバックラッシが、移動方向の先端でそれ以外の部分よりも大きくなるので、同期用シャフト、同期用ギア及び同期用ラック等の部品は表示部の表示位置での位置決めに関係しなくなり、表示部の表示位置での位置決め精度を高めることができるようになる。

この発明の実施の形態１に係る表示部移動機構１を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る表示部移動機構１を示す斜視図である。 図１に示す各構成のうち一部を抜き出した斜視図である。 図１に示す各構成のうち一部を抜き出した斜視図である。 ピン及び孔を示すための斜視図である。 ピン及び孔を示すとともに、ダッシュボードに取り付けた状態を示す側面図である。 図１中の部分Ｃを示す側面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、同期用ギア、同期用ラック、ピン及び孔の位置関係の一例を示す側面図である。 同期用ギアが下降するときの様子の一例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１に係る表示部移動機構１を備えたヘッドアップディスプレイの一例を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１に係る表示部移動機構１を示す斜視図である。実施の形態１では、表示部移動機構１は、ヘッドアップディスプレイが備えるコンバイナ１００を移動させる機構であるとして説明する。コンバイナ１００は、ヘッドアップディスプレイが備える不図示の投影部からの映像が投影される表示部である。図１は、コンバイナ１００が収納位置にある状態を示す。また、図２は、コンバイナ１００が図１の収納位置から表示位置に移動させられたときの状態を示す。コンバイナ１００が収納位置から表示位置に向けて移動する際の移動方向は、図中の方向Ａとなる。

表示部移動機構１は、以下に説明するような表示部保持部１０、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ、同期用ラック１３ａ，１３ｂ、動力部１４、移動用シャフト１６、移動用ギア１７ａ，１７ｂ及び移動用ラック１８ａ，１８ｂ等を有する。

表示部保持部１０は、コンバイナ１００を保持しており、自身が移動することでコンバイナ１００を一体的に移動させる。
同期用シャフト１１は、軸方向が方向Ａに直交した状態で、表示部保持部１０に回転可能に固定されている。
同期用ギア１２ａ，１２ｂは、同期用シャフト１１の両端に設けられている。同期用ギア１２ａ，１２ｂは、同期用シャフト１１と一体的に回転する一対のギアである。
同期用ラック１３ａ，１３ｂは、方向Ａに沿って歯が並ぶ、一対のラックである。同期用ラック１３ａは同期用ギア１２ａと噛み合う位置に、同期用ラック１３ｂは同期用ギア１２ｂと噛み合う位置に設けられている。

モータ１５が設けられた動力部１４は、表示部保持部１０と連結されている。この連結は、両者が相対的に移動することも可能な接続状態であることを意味する。
モータ１５は、不図示の出力軸の回転力を移動用シャフト１６に伝えて、移動用シャフト１６を回転させる。
移動用シャフト１６は、軸方向が方向Ａに直交した状態で、動力部１４に回転可能に固定されている。

移動用ギア１７ａ，１７ｂは、移動用シャフト１６の両端に設けられている。移動用ギア１７ａ，１７ｂは、移動用シャフト１６と一体的に回転する一対のギアである。
移動用ラック１８ａ，１８ｂは、方向Ａに沿って歯が並ぶ、一対のラックである。移動用ラック１８ａは移動用ギア１７ａと噛み合う位置に、移動用ラック１８ｂは移動用ギア１７ｂと噛み合う位置に設けられている。

同期用ラック１３ａ，１３ｂ及び移動用ラック１８ａ，１８ｂは、筐体２に固定されている。筐体２は、ねじ等を用いて、取付相手の部材に取り付けられる。取付相手の部材とは、例えば、車両のダッシュボードである。
図３は、筐体２を省略して、コンバイナ１００及び表示部移動機構１を抜き出して示した斜視図である。また図４は、コンバイナ１００、表示部保持部１０、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂを抜き出した斜視図である。

図１に示すコンバイナ１００が収納位置にある状態から、モータ１５の不図示の出力軸が回転すると、移動用シャフト１６と移動用ギア１７ａ，１７ｂとが回転して、移動用ギア１７ａ，１７ｂは移動用ラック１８ａ，１８ｂ上を方向Ａに沿って移動する。

すると、動力部１４と連結されている表示部保持部１０も、方向Ａに沿って移動する。このとき、同期用ラック１３ａ，１３ｂによって同期用ギア１２ａ，１２ｂが方向Ａに沿って送られながら、表示部保持部１０は移動する。

回転する移動用ギア１７ａ，１７ｂ、及び、移動用ギア１７ａ，１７ｂに噛み合う移動用ラック１８ａ，１８ｂによって、表示部保持部１０を移動させる場合、バランスがうまく取れずに、図１，２における表示部保持部１０の左右の移動速度に差が出てしまう可能性がある。この場合、移動動作に支障が出て、コンバイナ１００は表示位置に到達することなく途中で止まってしまう。
そうした不具合が生じないように、表示部移動機構１では、上記した同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂを設けている。移動用ギア１７ａ，１７ｂが移動用ラック１８ａ，１８ｂ上を移動する際に、同期用ギア１２ａ，１２ｂが同期用ラック１３ａ，１３ｂ上を移動することで、移動用ギア１７ａ，１７ｂひいては表示部保持部１０は、図１，２における左側の移動速度と右側の移動速度との同期をとることができる。これにより、表示部保持部１０は、方向Ａに沿ってスムーズに移動することができる。

なお、表示部保持部１０と共に移動するコンバイナ１００の最終的な表示位置は、図５及び図６に示すように、ピン３及び孔４０によって決められる。ピン３及び孔４０は、精度良いストッパとして機能する。つまり、ピン３が方向Ａに沿って孔４０をスライドして、孔４０の図５及び図６における上端に当たったときに、コンバイナ１００は表示位置に到達する。図５及び図６では、同期用ラック１３ａ側しか示していないが、ピン３及び孔４０は、同期用ラック１３ｂ側でも同様に設けられており、全体としてそれぞれ２つずつ設けられている。
ピン３は、表示部保持部１０に固定されており、表示部保持部１０と共に移動する。孔４０が形成されたスライド部材４は、筐体２に固定される。

図６では、表示部移動機構１を備えたヘッドアップディスプレイの取付状態についても示している。外形Ｄが示されたダッシュボードの中に、当該ヘッドアップディスプレイは取り付けられる。図６では筐体２は不図示であるが、上記したように筐体２がダッシュボードに直接取り付けられる。また、コンバイナ１００は、ユーザの視線Ｌに合うように、方向Ｂに沿った角度調整が可能となっている。
なお、スライド部材４を貫通する孔４０ではなく、スライド部材４に非貫通の溝を設け、当該溝をピン３がスライドするようにしてもよい。また、図１及び図２では、ピン３及びスライド部材４以外の構成を見やすく図示するため、ピン３及びスライド部材４の図示を省略した。

上記したように、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂは、表示部保持部１０の左右の移動速度の同期をとるためには有用である。その一方で、同期用シャフト１１の両端にそれぞれ設けられた一対の同期用ギア１２ａ，１２ｂが、一対の同期用ラック１３ａ，１３ｂ上を共に移動するため、どちらか一方の同期用ギア１２ａ，１２ｂの位置が決まると、他方の同期用ギア１２ａ，１２ｂの位置も決まってしまうことになる。理論上は同期用ギア１２ａ，１２ｂどちらも同じ位置に存在するはずではあるが、現実には同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂの部品寸法及び組立寸法の設計値からのずれの影響等を受けて、同期用ギア１２ａ，１２ｂの互いの位置にずれが生じる。このため、方向Ａに沿って表示部保持部１０が移動していった際、一方のピン３は孔４０の上端に当たっているのに、他方のピン３は孔４０の上端に当たっていないという事態が生じかねない。同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂを高精度に製造し、高精度に組み立てればいくらか改善は見込めるが、それではコストアップに繋がる。

そこで、実施の形態１の表示部移動機構１の同期用ラック１３ａ，１３ｂは、同期用ギア１２ａ，１２ｂとのバックラッシが、方向Ａの先端でそれ以外の部分よりも大きくなるように作られている。図７に、同期用ラック１３ａ，１３ｂのうち方向Ａの先端付近に位置する部分、つまり、図１に示すように同期用ラック１３ａ，１３ｂの上端付近に位置する部分Ｃの側面図を示す。

方向Ａに沿って同期用ラック１３ａ，１３ｂの歯が並んでいるが、上端の歯１３０は、紙面において歯１３０の下に位置する各歯よりも、方向Ａに沿った幅が小さくなっている。これにより、同期用ギア１２ａ，１２ｂと同期用ラック１３ａ，１３ｂとのバックラッシは、方向Ａの先端のものがそれ以外のものよりも大きくなる。したがって、歯１３０とその１つ下の歯１３１との間で、同期用ギア１２ａ，１２ｂの位置が調整可能となっている。
なお、図示のように歯１３０の方向Ａの幅を他の歯よりも小さくする方法以外の方法により、バックラッシを大きくしてもよい。例えば、歯１３０の大きさ自体は他の歯と同じとし、歯１３０と歯１３１とのピッチを、それら以外の各歯のピッチよりも大きくしてもよい。
図７には、同期用ギア１２ａ，１２ｂが方向Ａに沿って同期用ラック１３ａ，１３ｂ上を移動する様子と、同期用ギア１２ａ，１２ｂの移動に伴いピン３が方向Ａに沿って孔４０をスライドし、孔４０の上端に当たる様子とを重ねて示している。

図８Ａ及び図８Ｂは、同期用ギア１２ａ，１２ｂ、同期用ラック１３ａ，１３ｂ、ピン３及び孔４０の位置関係の一例を示した側面図である。図８Ａが、同期用ギア１２ａ、同期用ラック１３ａ、ピン３及び孔４０の位置関係を示し、図８Ｂが、同期用ギア１２ｂ、同期用ラック１３ｂ、ピン３及び孔４０の位置関係を示している。

既に述べたように、コンバイナ１００が収納位置から表示位置に移動するとき、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂの部品寸法及び組立寸法の設計値からのずれの影響等を受けて、同期用ギア１２ａ，１２ｂの互いの位置にずれが生じる。具体的には、図８Ａに示す同期用ギア１２ａ及び同期用ラック１３ａの側では、ピン３が孔４０の上端に当たるような位置に同期用ギア１２ａは到達しているが、図８Ｂに示す同期用ギア１２ｂ及び同期用ラック１３ｂの側では、ピン３が孔４０の上端に当たるような位置に同期用ギア１２ｂは到達していない。この状態は、想定している表示位置に対してコンバイナ１００が傾いている状態を意味する。

しかしながら、方向Ａの先端でのバックラッシが大きくなるように同期用ラック１３ａ，１３ｂが作られていることで、同期用ギア１２ｂは図８Ｂの状態から方向Ａに沿って更に移動することができ、最終的には同期用ギア１２ｂ及び同期用ラック１３ｂの側でもピン３が孔４０の上端に当たった状態となる。つまり、想定している表示位置にコンバイナ１００が到達する。方向Ａの先端での同期用ギア１２ａ，１２ｂと同期用ラック１３ａ，１３ｂとのバックラッシは、図８Ａに示すように一方のピン３が孔４０の上端に当たっている状態のときに、図８Ｂに示すように他方のピン３が孔４０の上端に当たるために必要な移動量を考慮して設定される。
なお、このとき同期用ギア１２ｂに方向Ａの力を与えるのは、図１〜図３に示す付勢部材５である。付勢部材５による方向Ａの付勢力を受けて、同期用ギア１２ｂは方向Ａに沿って移動する。付勢部材５は、図示のように、例えばバネである。付勢部材５としてのバネは、一端が動力部１４、他端が表示部保持部１０に固定されている。
また、図８Ａ及び図８Ｂで示した状態とは反対に、同期用ギア１２ａ及び同期用ラック１３ａの側でピン３が孔４０の上端に当たっていない場合も、同様の動作によって、想定している表示位置にコンバイナ１００は最終的に到達する。

このように、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂによって左右の移動速度の同期をとりつつも、表示位置での最終的なコンバイナ１００の位置決めは、ピン３及び孔４０により行われる。
同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂには、部品寸法及び組立寸法の設計値からのずれがあるため、左右の移動速度の同期をとっている最中でのコンバイナ１００の多少の傾きは避けられないが、左右の移動速度の同期をとりながら表示位置へ向かっている最中は、コンバイナ１００に映像が投影されているわけではないので、コンバイナ１００の多少の傾きは支障ない。

一方、コンバイナ１００は表示位置にてユーザに注視されるので、ユーザに違和感を与えないよう、想定している表示位置に対して傾いていないことが望ましい。図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明したように、コンバイナ１００の表示位置での最終的な位置決めは、ピン３及び孔４０によって行われるものであり、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂ等の部品は最終的な位置決めに関係しない。つまり、コンバイナ１００の最終的な位置決めの際、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂ等の部品寸法及び組立寸法の設計値からのずれの影響を切り離すことができるので、想定している表示位置に高い精度でコンバイナ１００を到達させることができる。また、既に述べたように、コンバイナ１００の表示位置での位置決めを行う孔４０が形成されるスライド部材４を、車両のダッシュボード等の取付相手の部材に取り付けられる筐体２に直接固定することで、筐体２を取付相手の部材に取り付けた際に、孔４０が想定した位置に配置されやすくなり、想定している表示位置に特に高い精度でコンバイナ１００を到達させることができる。仮に、孔４０が形成されるスライド部材４が、他の部品を介して筐体２に固定された場合、当該他の部品の寸法、当該他の部品と筐体２との組立寸法の設計値からのずれの影響を受けて、孔４０が想定した位置からずれて配置される可能性が高まる。

なお、表示部移動機構１において図７に示した歯１３０を設けないようにして、コンバイナ１００が表示位置にあるときに、同期用ギア１２ａ，１２ｂのいずれの歯も同期用ラック１３ａ，１３ｂと噛み合っていない状態とすると、コンバイナ１００を表示位置から収納位置に移動させるときに支障が出る可能性がある。例えば、図９に示すように、下降を始めた同期用ギア１２ａ，１２ｂが歯先当たりを起こして同期用ラック１３ａ，１３ｂに噛み合えず、動作不良及び異音が発生する可能性がある。
したがって、コンバイナ１００が表示位置にあるときに、同期用ギア１２ａの少なくとも１歯が同期用ラック１３ａと噛み合い、同期用ギア１２ｂの少なくとも１歯が同期用ラック１３ｂと噛み合うように表示部移動機構１を構成するとよい。このときの噛み合いとは、同期用ラック１３ａ，１３ｂの歯の間に、同期用ギア１２ａ，１２ｂの歯が位置することを指し、当該歯は、同期用ラック１３ａ，１３ｂの歯と接触していても非接触の状態でもどちらでもよい。

上記では、表示部移動機構１をコンバイナ１００を移動させる機構として説明した。つまり、表示部移動機構１は、例えば図１０に全体の概略を斜視図で示すようなヘッドアップディスプレイ６に内蔵して利用することができる。しかしながら、表示部移動機構１は、液晶ディスプレイ等の各種の表示部を移動させる機構として利用することもできる。

また、上記では、移動用ギア１７ａ，１７ｂ及び移動用ラック１８ａ，１８ｂを表示部移動機構１に備えた場合を示した。しかしながら、移動用ギア１７ａ，１７ｂ及び移動用ラック１８ａ，１８ｂに代えてリードスクリュー又はリンク機構等を備えてもよい。

また、表示部移動機構１によるコンバイナ１００の移動方向は、様々でよい。例えば、コンバイナ１００が、鉛直方向に沿って収納位置と表示位置との間を移動するようにしてもよいし、水平方向に沿って収納位置と表示位置との間を移動するようにしてもよい。あるいはまた、同期用ラック１３ａ，１３ｂ及び移動用ラック１８ａ，１８ｂが円弧状に湾曲して、コンバイナ１００は、移動軌跡が円弧状になるように収納位置と表示位置との間を移動するようにしてもよい。

また、ピン３が孔４０の端に当たってコンバイナ１００の最終的な位置決めが行われる構成に代えて、適宜の箇所に例えば突起を孔４０に代えて設け、当該突起にピン３が接触してピン３の移動が規制されることで、コンバイナ１００の最終的な位置決めとなるように構成してもよい。

以上のように、この実施の形態１に係る表示部移動機構１によれば、同期用ラック１３ａ，１３ｂは、同期用ギア１２ａ，１２ｂとのバックラッシが、方向Ａの先端でそれ以外の部分よりも大きくなるように作られている。したがって、同期用シャフト１１、同期用ギア１２ａ，１２ｂ及び同期用ラック１３ａ，１３ｂ等の部品は、コンバイナ１００の表示位置での位置決めに関係しなくなり、当該位置決めに関係する部品点数が減って、コンバイナ１００の表示位置での位置決め精度を高めることができるようになる。

また、コンバイナ１００が表示位置にあるときに、一対の同期用ギア１２ａ，１２ｂそれぞれで少なくとも１歯が、一対の同期用ラック１３ａ，１３ｂのうち対応する同期用ラックと噛み合っていることとした。これにより、コンバイナ１００は、表示位置にある状態からスムーズに収納位置に向けて移動を始めることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 表示部移動機構、２ 筐体、３ ピン、４ スライド部材、５ 付勢部材、６ ヘッドアップディスプレイ、１０ 表示部保持部、１１ 同期用シャフト、１２ａ，１２ｂ 同期用ギア、１３ａ，１３ｂ 同期用ラック、１４ 動力部、１５ モータ、１６ 移動用シャフト、１７ａ，１７ｂ 移動用ギア、１８ａ，１８ｂ 移動用ラック、４０ 孔、１００ コンバイナ、１３０，１３１ 歯。

Claims (3)

1. 表示部を保持し、動力を受けて収納位置から表示位置に向けて前記表示部を移動させる表示部保持部と、
   前記表示部保持部に回転可能に固定された同期用シャフトと、
   前記同期用シャフトの両端に設けられ、前記同期用シャフトと一体的に回転する一対の同期用ギアと、
   前記表示部保持部の移動方向に沿って歯が並び、当該歯と噛み合う前記同期用ギアを前記移動方向に送る一対の同期用ラックとを備え、
   前記同期用ラックは、前記同期用ギアとのバックラッシが、前記移動方向の先端でそれ以外の部分よりも大きくなることを特徴とする表示部移動機構。
2. 前記表示部が表示位置にあるときに、一対の前記同期用ギアそれぞれで少なくとも１歯が、一対の前記同期用ラックのうち対応する同期用ラックと噛み合っていることを特徴とする請求項１記載の表示部移動機構。
3. 請求項１または請求項２記載の表示部移動機構を備え、
   前記表示部は、コンバイナであることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。

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