JP2020128180A - 虚像表示装置の車体搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、衝撃吸収機能を発揮できる虚像表示装置の車体搭載構造を提供する。【解決手段】インストルメントパネル２０、および隔壁３０によって形成される空間部４０に収容され、本体部を成すハウジング１１０に設けられた取付け部１１１が、車体に設けられたブラケット部５０にボルト６０によって固定され、インストルメントパネルの開口部２１を介して、車体の投影部材１０に向けて表示光を出射することにより、投影部材に反射した表示光を視認者に虚像１０ｂとして視認させる虚像表示装置の車体搭載構造において、取付け部１１１に、ボルトが挿通される取付け孔から繋がって、車体の前方側に開口して、歩行者衝突時にボルトに対する取付け部の移動を可能とする切込み部を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、虚像表示装置の車体搭載構造に関するものである。

従来の虚像表示装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の虚像表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）は、車両のカウル、インストルメントパネル、およびカウルトゥブレスの間に形成される空間部に配置されている。虚像表示装置の左右の側壁部には、固定部材が張出すように設けられて、この固定部材は、カウルトゥブレスに設けられたブラケットに固定されている。固定部材には、脆弱部としての溝が、予め意図的に設けられており、溝の設けられた部位は、肉厚が部分的に薄くなる薄肉部となっている。

歩行者衝突時に、所定の衝撃荷重がフロントウインドウに加わると、カウルおよびインストルメントパネルが変形して、カウルおよびインストルメントパネルの一部が車体の下方に移動する。そして、カウルおよびインストルメントパネルの移動によって、虚像表示装置に所定の外力が加わると、固定部材が溝部（薄肉部）において破断し、固定状態が解除され、虚像表示装置は空間部内で移動することができるようになっている。これにより、歩行者衝突時に、フロントウインドウ、カウル、およびインストルメントパネルは、虚像表示装置によって移動が阻止されることなく、車体の下方へ移動することができ、衝撃吸収機能を発揮できるようになっている。

特開２０１０−６４７０９号公報

しかしながら、特許文献１では、車両の通常走行時における振動に対する強度は維持するとしているものの、固定部材に溝（脆弱部）を設けるようにしているので、基本的に耐振強度および剛性の低下を伴う。よって、上下方向の車両振動を受けると、虚像表示装置が揺れて、フロントウインドウにおける表示も揺れてしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、衝撃吸収機能を発揮できる虚像表示装置の車体搭載構造を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

第１の発明では、車体（１）に設けられたインストルメントパネル（２０）、およびエンジンルーム（２）と車室（３）とを区画する隔壁（３０）によって形成される空間部（４０）に収容され、本体部を成すハウジング（１１０）に設けられた取付け部（１１１）が、車体に設けられたブラケット部（５０）にボルト（６０）によって固定され、インストルメントパネルの開口部（２１）を介して、車体の投影部材（１０）に向けて表示光を出射することにより、投影部材に反射した表示光を視認者に虚像（１０ｂ）として視認させる虚像表示装置の車体搭載構造において、
取付け部には、ボルトが挿通される取付け孔（１１２）から繋がって、車体の前方側に開口して、歩行者衝突時にボルトに対する取付け部の移動を可能とする切込み部（１１３）が設けられたことを特徴としている。

この発明によれば、通常走行時においては、取付け部（１１１）は、ボルト（６０）によって、ブラケット部（５０）に強固に固定される。一方、歩行者衝突が発生したときに、衝撃荷重（Ｆ）によって、インストルメントパネル（２０）および隔壁（３０）は、変形して（潰れて）、車体（１）の前方側から後方側へ移動することで、衝撃吸収機能を発揮する。そして、このときの後方側へ向かう外力によって、取付け部（１１１）は、切込み部（１１３）によってボルト（６０）をスライドして抜けるように移動して、ブラケット部（５０）から脱落する（衝撃吸収機能の発揮）。

よって、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル（２０）および隔壁（３０）と共に、衝撃吸収機能を発揮できる虚像表示装置の車体搭載構造とすることができる。

また、第２の発明では、虚像表示装置の車体搭載構造において、
ブラケット部（５０）には、ボルト（６０）が挿通されるブラケット孔（５１）から繋がって、車体の後方側に開口して、歩行者衝突時にブラケット部に対するボルトおよび取付け部の移動を可能とするブラケット切込み部（５２）が設けられたことを特徴としている。

これにより、通常走行時においては、取付け部（１１１）は、ボルト（６０）によって、ブラケット部（５０）に強固に固定される。一方、歩行者衝突が発生したときに、衝撃荷重（Ｆ）によって、インストルメントパネル（２０）および隔壁（３０）が変形して（潰れて）、車体（１）の前方側から後方側へ移動する（衝撃吸収機能の発揮）。そして、このときの後方側へ向かう外力によって、取付け部（１１１）およびボルト（６０）は、ブラケット切込み部（５２）によって、ブラケット部（５０）からスライドして抜けるように移動して脱落する（衝撃吸収機能の発揮）。

よって、第１の発明と同様に、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル（２０）および隔壁（３０）と共に、衝撃吸収機能を発揮できる虚像表示装置の車体搭載構造とすることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

虚像表示装置の車両への搭載状態を示す説明図である。 第１実施形態における虚像表示装置の外観を示す斜視図である。 図２におけるIII−IIIを示す断面図である。 歩行者衝突時における取付け部の抜け方向を示す説明図である。 第２実施形態における虚像表示装置の外観を示す斜視図である。 図５におけるVI−VI示す断面図である。 歩行者衝突時における取付け部の抜け方向を示す説明図である。 歩行者衝突時に斜面部に作用する力を示す説明図である。 第３実施形態における停止壁を示す説明図である。 第４実施形態における移動壁を示す説明図である。 移動壁に対する制御内容を示すフローチャートである。 第５実施形態におけるブラケット切込み部を示す斜視図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態における虚像表示装置１００の車体搭載構造について、図１〜図４を用いて説明する。図１に示すように、虚像表示装置１００は、例えば、自動車等の車両に搭載されている。虚像表示装置１００は、車体１に設けられたインストルメントパネル２０、およびエンジンルーム２と車室３とを区画するカウル３０によって形成される空間部４０に収容されている。カウル３０は、本発明の隔壁に対応する。

虚像表示装置１００は、ハウジング１１０（筐体）内に、表示器、平面鏡、および凹面鏡等が収容され、また、ハウジング１１０の上面に形成された開口部に防塵シートが設けられて、本体部を形成している。

虚像表示装置１００は、表示器から出射される表示情報を表す表示光を、平面鏡および凹面鏡で反射させて、ハウジング１１０の開口部、およびインストルメントパネル２０に形成された開口部２１を介して、車体１に設けられたウインドシールド１０の投射位置１０ａに入射させる（図１中の実線矢印）。そして、虚像表示装置１００は、運転者（視認者）と投射位置１０ａとを結ぶ線の車両前方延長線上（ウインドシールド１０の前方）に、表示情報の表示像を結像させて、表示像を虚像１０ｂとして運転者に視認させるものとなっている。ウインドシールド１０は、本発明の投影部材に対応する。

この虚像表示装置１００によって、運転者は、表示像と車両の前景とを重畳して視認することができるようになっている。このような虚像表示装置１００を、ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置１００と呼び、以下「ＨＵＤ装置１００」と表記することにする。

図２に示すように、ＨＵＤ装置１００におけるハウジング１１０は、例えば、樹脂材によって形成されている。ハウジング１１０の側面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃには、複数（ここでは、３つ）の取付け部１１１が、板状を成して水平方向に張出すように一体的に設けられている。

図４に示すように、取付け部１１１には、組付け用のボルト６０が挿通される取付け孔１１２、および取付け孔１１２から繋がって、取付け部１１１における車両（車体１）の前方側に開口する切込み部１１３が設けられている。

切込み部１１３の切込み幅寸法は、取付け孔１１２の内径と同一の寸法に設定されている。切込み部１１３は、取付け孔１１２から車両の前方側に向けて取付け部１１１の端部まで延びている。取付け孔１１２、および切込み部１１３は、細長のＵ字を成すような切欠き部となっている。

図１、図３に示すように、車体１には、ＨＵＤ装置１００を組付けるためのブラケット部５０が設けられている。ブラケット部５０は、金属製の板状部材であり、車両前後方向の端部には、下側に折り曲げられたフランジ部が設けられている。ブラケット部５０の平坦面には、ブラケット孔５１が形成されている。そして、ブラケット部５０の裏面側には、ブラケット孔５１に挿通されたボルト６０の頭部が接合されている。つまり、ボルト６０は、頭部が下側に位置して、ネジ部が上側を向くようにブラケット部５０に接合されている。

ハウジング１１０の取付け部１１１は、ボルト６０のネジ部が取付け孔１１２に挿通されるようにして、上記ブラケット部５０の上側面に載置され、ボルト６０のネジ部にナット７０が締結されている。取付け部１１１は、ナット７０によって、所定の圧縮を受けて、ブラケット部５０に固定されている。

本実施形態のＨＵＤ装置１００においては、通常走行時においては、取付け部１１１は、ボルト６０およびナット７０によって、ブラケット部５０に強固に固定される。取付け部１１１には、切込み部１１３が設けられているが、基本的な耐振強度や剛性の低下を伴うものではない。

一方、歩行者衝突が発生したときに、衝撃荷重Ｆ（図１）によって、インストルメントパネル２０およびカウル３０は、変形して（潰れて）、車体１の前方上側から後方下側へ移動することで、衝撃吸収機能を発揮する。そして、このときの後方下側へ向かう外力によって、図４に示すように、取付け部１１１は、切込み部１１３によってボルト６０をスライドして抜けるように移動して、ブラケット部５０から脱落する（衝撃吸収機能の発揮）。

よって、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル２０およびカウル３０と共に、衝撃吸収機能を発揮できるＨＵＤ装置１００の車体搭載構造とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のＨＵＤ装置１００Ａの車体搭載構造を、図５〜図８に示す。第２実施形態のＨＵＤ装置１００Ａは、上記第１実施形態のＨＵＤ装置１００に対して、取付け部１１１の形状を変更したものとしている。

図５、図６に示すように、取付け部１１１は、ハウジング１１０の側面１１０ａ、１１０ｂに複数（片側２つ、合計４つ）設けられている。取付け部１１１は、板状を成して、車両の前方側から後方側に向けて、下側に傾斜するように設けられている。尚、取付け部１１１の車両前方側の端部には、ブラケット部５０に引っ掛けるためのフック部１１５が設けられている。

図７に示すように、取付け部１１１における切込み部１１３の切込み幅寸法は、取付け孔１１２の内径よりも小さく設定されている。更に、切込み部１１３の切込み幅寸法は、取付け孔１１２から車両の前方側に向けて徐々に小さくなるように形成されており、切込み部１１３の途中部位は、斜面部１１４となっている。

図８に示すように、通常走行時においてボルト６０に対する抜け方向の力をＰｎ、取付け部１１１の材料強度をＳ、斜面部１１４の傾斜角をθとしたとき、斜面部１１４（切込み部１１３）は、
Ｐｎ・ｓｉｎθ＜Ｓ
となるように設定されている。

また、歩行者衝突時の外力による抜け方向の力をＰｃとしたとき、斜面部１１４は、
Ｐｃ・ｓｉｎθ＞Ｓ
となるように設定されている。よって、斜面部１１４は、歩行者衝突時の外力を受けたときに、ボルト６０に対する取付け部１１１の移動が可能となるように変形する、あるいは、ボルト６０に当たって破断するように設定されている。

図６に示すように、ブラケット部５０は、取付け部１１１と同様に傾斜しており、中央位置にブラケット孔５１が形成されている。そして、ブラケット部５０の裏側面には、ブラケット孔５１に対応するようにナット７０が接合されている。

取付け部１１１は、ブラケット部５０の上側面に載置され、ボルト６０が取付け孔１１２、およびブラケット孔５１に挿通されて、ナット７０に締結されている。取付け部１１１は、ボルト６０によって、所定の圧縮を受けて、ブラケット部５０に固定されている。尚、ボルト６０の締め付け方向（軸線）は、取付け部１１１が傾斜していることから、垂線方向に対して、車両の後方側に傾く方向となっている。

本実施形態においては、取付け部１１１の切込み部１１３に、斜面部１１４が形成されている。これにより、斜面部１１４によって、通常走行時では、取付け部１１１がボルト６０から抜けないようにすることができるので、取付け部１１１をより強固に固定することができる。また、歩行者衝突時においては、抜け方向の力（外力）によって、斜面部１１４が変形、あるいは破断することで、容易に取付け部１１１をブラケット部５０から脱落させることができる。

よって、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル２０およびカウル３０と共に、衝撃吸収機能を発揮できるＨＵＤ装置１００Ａの車体搭載構造とすることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態を図９に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、ブラケット部５０に停止壁１２０を設けたものとしている。

停止壁１２０は、例えば、樹脂材から形成されており、取付け部１１１の車両後方側に隣接し、車両の左右方向に延びるようにして、ブラケット部５０に固定されている。停止壁１２０は、ブラケット部５０の上面から取付け部１１１の板厚と同等程度、上方に突出している。そして、停止壁１２０は、通常走行時に、取付け部１１１の移動を規制すると共に、歩行者衝突時に、移動する取付け部１１１が当たって破断するように強度設定されている。

これにより、通常走行時では、取付け部１１１が停止壁１２０によって位置規制されて、ボルト６０から抜けないようにすることができるので、取付け部１１１をより強固に固定することができる。また、歩行者衝突時においては、取付け部１１１がボルト６０か抜けるように移動する際に、停止壁１２０に当たり、停止壁１２０が破断することで、容易に取付け部１１１をブラケット部５０から脱落させることができる。

よって、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル２０およびカウル３０と共に、衝撃吸収機能を発揮できるＨＵＤ装置の車体搭載構造とすることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態を図１０、図１１に示す。第４実施形態は、上記第３実施形態における停止壁１２０を、移動可能な移動壁１２０ａに置き換えたものである。そして、移動壁１２０ａを移動させるために、アクチュエータ１２１、センサ部１２２、および制御部１２３等が設けられている。

図１０に示すように、移動壁１２０ａは、板状の部材であり、ブラケット部５０に設けられた下孔５１ａにおいて、移動可能となるように挿通されている。移動壁１２０ａのブラケット部５０の裏面側（下側）となる端部は、アクチュエータ１２１に接続されている。

アクチュエータ１２１は、例えば、ソレノイドが使用されており、ソレノイドに通電することによって電磁力を発生させて、移動壁１２０ａを移動させることができるようになっている。アクチュエータ１２１は、移動壁１２０ａを、図１０（ｂ）中の左右方向（実際には、上下方向）に移動させることができるようになっている。アクチュエータ１２１は、本発明の移動部に対応する。尚、アクチュエータ１２１としては、ソレノイドに限らず、他のモータ等の駆動部を用いたものとしてもよい。

センサ部１２２は、歩行者衝突の発生を検出する検出部である。センサ部１２２は、例えば、Ｇセンサが使用されて、歩行者衝突が発生したときの衝突信号（発生Ｇの信号）を、制御部１２３に出力するようになっている。

制御部１２３は、アクチュエータ１２１への通電状態を変更することで、アクチュエータ１２１を作動させて、移動壁１２０ａの位置を制御する部位となっている。

次に、制御部１２３が行う、移動壁１２０ａの位置制御の要領について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１００で、制御部１２３は、アクチュエータ１２１によって、移動壁１２０ａの位置を下孔５１ａから突出させて、取付け部１１１に対応する位置（対向する位置）に設定する（通常走行時の対応）。

次に、ステップＳ１１０で、制御部１２３は、センサ部１２２からの衝突信号が発生されたか否かを判定する。制御部１２３は、衝突信号の発生がないと判定すれば、ステップＳ１００を繰り返し、衝突信号の発生有りと判定すれば、ステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１２０では、制御部１２３は、アクチュエータ１２１によって、移動壁１２０ａが下孔５１ａ内に入り込むように降下させて、移動壁１２０ａを取付け部１１１に対応する位置から外れるように移動させる。

これにより、通常走行時では、取付け部１１１が移動壁１２０ａに当たって、ボルト６０から抜けないようにすることができるので、取付け部１１１をより強固に固定することができる。また、歩行者衝突時においては、移動壁１２０ａが制御部１２３によって、取付け部１１１に対応する位置から外れるように移動されるので、移動壁１２０ａによる取付け部１１１に対する位置規制を無くして、容易に取付け部１１１をブラケット部５０から脱落させることができる。

よって、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル２０およびカウル３０と共に、衝撃吸収機能を発揮できるＨＵＤ装置の車体搭載構造とすることができる。

（第５実施形態）
上記第１〜第４実施形態では、取付け部１１１に切込み部１１３を設けるものとしたが、図１２に示すように、ブラケット部５０に、ブラケット切込み部５２として設けるようにしてもよい。

ブラケット切込み部５２は、ブラケット部５０のブラケット孔５１から繋がって、車体１の後方側に開口している。ブラケット切込み部５２の切込み幅寸法は、ブラケット孔５１の内径と同一の寸法に設定されており、ブラケット孔５１から車両後方側に向けてブラケット部５０の端部まで延びている。ブラケット孔５１、およびブラケット切込み部５２は、細長のＵ字を成すような切欠き部となっている。尚、ボルト６０の締結用のナット７０は、ブラケット部５０には、接合されないものとなっている。

これにより、通常走行時においては、取付け部１１１は、ボルト６０およびナット７０によって、ブラケット部５０に強固に固定される。一方、歩行者衝突が発生したときに、衝撃荷重Ｆによって、インストルメントパネル２０およびカウル３０が変形して（潰れて）、車体１の前方側から後方側へ移動する（衝撃吸収機能の発揮）。そして、このときの後方側へ向かう外力によって、取付け部１１１、ボルト６０、およびナット７０は、ブラケット切込み部５２によって、ブラケット部５０からスライドして抜けるように移動可能となって脱落する（衝撃吸収機能の発揮）。

よって、通常走行時での基本的な耐振強度および剛性の低下を伴うことなく、歩行者衝突時において、インストルメントパネル２０およびカウル３０と共に、衝撃吸収機能を発揮できるＨＵＤ装置の車体搭載構造とすることができる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、ＨＵＤ装置１００、１００Ａから出射される表示光の投影部材として、車両のウインドシールド１０としたが、これに限らず、ＨＵＤ装置１００に専用に設けられるコンバイナ等としてもよい。

また、上記各実施形態では、ＨＵＤ装置１００、１００Ａにおける反射部として、平面鏡、および凹面鏡とを有するものとしたが、例えば、凹面鏡のみを用いたものとしてもよい。

１ 車体（車両）
２ エンジンルーム
３ 車室
１０ ウインドシールド（投影部材）
１０ｂ 虚像
２０ インストルメントパネル
２１ 開口部
３０ カウル（隔壁）
４０ 空間部
５０ ブラケット部
５１ ブラケット孔
５２ ブラケット切込み部
６０ ボルト
１００、１００Ａ 虚像表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
１１０ ハウジング
１１１ 取付け部
１１２ 取付け孔
１１３ 切込み部
１１４ 斜面部
１２０ 停止壁
１２０ａ 移動壁
１２１ アクチュエータ（移動部）
１２２ センサ部
１２３ 制御部

Claims (5)

1. 車体（１）に設けられたインストルメントパネル（２０）、およびエンジンルーム（２）と車室（３）とを区画する隔壁（３０）によって形成される空間部（４０）に収容され、本体部を成すハウジング（１１０）に設けられた取付け部（１１１）が、前記車体に設けられたブラケット部（５０）にボルト（６０）によって固定され、前記インストルメントパネルの開口部（２１）を介して、前記車体の投影部材（１０）に向けて表示光を出射することにより、前記投影部材に反射した前記表示光を視認者に虚像（１０ｂ）として視認させる虚像表示装置の車体搭載構造において、
   前記取付け部には、前記ボルトが挿通される取付け孔（１１２）から繋がって、前記車体の前方側に開口して、歩行者衝突時に前記ボルトに対する前記取付け部の移動を可能とする切込み部（１１３）が設けられた虚像表示装置の車体搭載構造。
2. 前記切込み部には、前記切込み部の幅寸法が、前記車体の前方側に向けて徐々に小さくなる斜面部（１１４）が形成されており、
   前記斜面部は、前記歩行者衝突時の外力（Ｐｃ・ｓｉｎθ）によって、前記ボルトに対する前記取付け部の移動が可能となるように変形する、あるいは、前記ボルトに当たって破断するように設定された請求項１に記載の虚像表示装置の車体搭載構造。
3. 前記取付け部の前記車体の後方側に、前記ブラケット部に固定された停止壁（１２０）が設けられており、
   前記停止壁は、通常走行時に前記取付け部の移動を規制すると共に、前記歩行者衝突時に、移動する前記取付け部が当たって破断するように設定された請求項１または請求項２に記載の虚像表示装置の車体搭載構造。
4. 前記取付け部の前記車体の後方側で、前記取付け部に対して移動可能に設けられた移動壁（１２０ａ）と、
   前記移動壁を移動させる移動部（１２１）と、
   前記歩行者衝突の発生を検出するセンサ部（１２２）と、
   通常走行時において、前記移動壁を前記取付け部に対応する位置に移動させると共に、前記歩行者衝突時における前記センサ部からの衝突信号に基づいて、前記移動壁を前記取付け部に対応する位置から外れるように移動させる制御部（１２３）と、を有する請求項１または請求項２に記載の虚像表示装置の車体搭載構造。
5. 車体（１）に設けられたインストルメントパネル（２０）、およびエンジンルーム（２）と車室（３）とを区画する隔壁（３０）によって形成される空間部（４０）に収容され、本体部を成すハウジング（１１０）に設けられた取付け部（１１１）が、前記車体に設けられたブラケット部（５０）にボルト（６０）によって固定され、前記インストルメントパネルの開口部（２１）を介して、前記車体の投影部材（１０）に向けて表示光を出射することにより、前記投影部材に反射した前記表示光を視認者に虚像（１０ｂ）として視認させる虚像表示装置の車体搭載構造において、
   前記ブラケット部には、前記ボルトが挿通されるブラケット孔（５１）から繋がって、前記車体の後方側に開口して、歩行者衝突時に前記ブラケット部に対する前記ボルトおよび前記取付け部の移動を可能とするブラケット切込み部（５２）が設けられた虚像表示装置の車体搭載構造。

Images