JP5997828B1 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構造によってコンバイナに外力が加わった際にも元位置に自己復帰させることができるＨＵＤを提供する。【解決手段】ケース本体内に収納されてコンバイナ２を開口部を塞ぐ位置と起立する位置とに配置させるコンバイナ駆動ユニット１１に第２の回動軸１２を設け、ケース本体側のベース部１３に第２の回動軸１２を回転自在に支持する軸受け１４をベース部１３に対して軸線廻りに回動自在に設け、かつベース部１３と軸受け１４との間にベース部に対して軸受けを時計回り方向に付勢する第１のスプリング１５を介装し、軸受け１４とコンバイナ駆動ユニット１１との間に軸受けに対してコンバイナ駆動ユニットを反時計回り方向に付勢する第２のスプリング１８を介装した。【選択図】図５

Description

本発明は、車のダッシュボード等に組み込まれてコンバイナに映像を表示させるヘッドアップディスプレイに関するものである。
近年、乗用自動車等の各種の車両において、凹面板状のコンバイナフロントに映像を反射させて運転者の視界内に運転情報を重ねて表示させるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと略す。）が採用されている。
図８〜図１０は、車のダッシュボード内に取り付けられる従来のコンバイナを備えたＨＵＤを示すもので、このコンバイナＨＵＤは、上面に開口部が形成されたケース本体２０の内部に、凹面板状のコンバイナ２１と、このコンバイナ２１に向けて映像を投射する投影ユニット２２とが組み込まれることにより概略構成されたものである。
ここで、コンバイナ２１は、その一辺に沿って回動軸２３が一体的に設けられており、この回動軸２３によってケース本体２０を塞ぐ位置と、当該ケース本体２０の上面から起立する位置の間を回動自在に設けられている。
そして、回動軸２３の一方の端部にヘリカルギヤ２４が設けられ、このヘリカルギヤ２４にステッピングモータ２５の出力軸に設けられたウオームギヤ２６が螺合されている。また、回動軸２３の他方の端部には、コンバイナ２１が開口部を塞ぐ方向に回動軸２３を軸線廻りに付勢する渦巻きバネ２７が設けられている。
これにより上記コンバイナＨＵＤは、使用時にステッピングモータ２５によってコンバイナ２１を起立させて投影ユニット２２から映像を投射するとともに、使用後は渦巻きバネ２７の付勢力によってケース本体２０の開口部内に収納するようになっている。
なお、このようなダッシュボード内に組み込まれるＨＵＤの構成に関しては、例えば下記特許文献１においても開示されている。
特開平１１−０９１４０３号公報
ところで、上記構成からなる従来のＨＵＤにあっては、人の手等によってコンバイナ２１を強制的に回動させようとする外力が働くと、ヘリカルギヤ２４やウオームギヤ２６等の構成部品が破壊される虞がある。このため、通常上記外力による構成部品の破壊を防止するために、何らかの破壊防止機構を設ける必要がある。
このような破壊防止機構として、例えばステッピングモータ２５から回動軸２３に至る駆動系に、摩擦抵抗やギヤ噛み合い式のクラッチを介装する構成が用いられている。しかしながら、上記破壊防止機構にあっては、クラッチが作動した際に生じた相対変位がそのまま残ってしまうために、別途コンバイナ２１の位置を検出するセンサ等を用いて、コンバイナ２１を元位置に復帰させる必要があり、装置全体が複雑化してコストが嵩むという問題点があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造によってコンバイナに外力が加わった際にも元位置に自己復帰させることができるＨＵＤを提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、天板に開口部が形成されたケース本体の内部に、上記開口部を塞ぐ板状のコンバイナと、このコンバイナに設けられた回動軸を回動させて上記コンバイナを上記開口部を塞ぐ位置と上記天板から起立する位置とに配置させる駆動手段および上記回動軸を上記コンバイナが上記開口部を塞ぐ方向に付勢するスプリングを備えたコンバイナ駆動ユニットと、上記起立時の上記コンバイナに向けて映像を投射する投影ユニットとが収納されたＨＵＤにおいて、上記コンバイナ駆動ユニットに、軸線方向を上記回動軸と平行にした第２の回動軸を一体的に設けるとともに、上記ケース本体側に固定されたベース部に上記第２の回動軸を回転自在に支持する軸受けを上記ベース部に対して上記軸線廻りに回動自在に設け、かつ上記ベース部と上記軸受けとの間に上記ベース部に対して上記軸受けを時計回り方向（または反時計回り方向）に付勢する第１のスプリングを介装し、かつ上記軸受けと上記コンバイナ駆動ユニットとの間に上記軸受けに対して上記コンバイナ駆動ユニットを反時計回り方向（または時計回り方向）に付勢する第２のスプリングを介装したことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記第１のスプリングおよび第２のスプリングは、それぞれ上記第２の回動軸に外装されて端部が外方に延出するねじりバネであり、第１のスプリングの一方の上記端部が上記ベース部に係合されるとともに他方の上記端部が上記軸受けに係合され、かつ第２のスプリングの一方の上記端部が上記軸受けに係合されるとともに他方の上記端部が上記コンバイナ駆動ユニットに係合されていることを特徴とするものである。
請求項１または２に記載の発明においては、例えば第１のスプリングが上記ベース部に対して軸受けを時計回り方向に付勢し、第２のスプリングが上記軸受けに対してコンバイナ駆動部ユニットを反時計回り方向に付勢している場合に、コンバイナに反時計回りに回転させる外力が加わると、第１のスプリングの付勢力が増加しつつベース部に対して軸受けおよびコンバイナ駆動ユニットが一体的に反時計回り方向に回転することにより上記外力が吸収される。
そして、逆にコンバイナに時計回りに回転させる外力が加わると、第２のスプリングの付勢力が増加しつつ軸受けに対してコンバイナ駆動ユニットの第２の回動軸が時計回り方向に回転することにより上記外力が吸収される。
また、第１のスプリングが上記ベース部に対して軸受けを反時計回り方向に付勢し、第２のスプリングが上記軸受けに対してコンバイナ駆動部ユニットを時計回り方向に付勢している場合には、コンバイナに反時計回りに回転させる外力が加わると、第２のスプリングの付勢力が増加しつつ軸受けに対してコンバイナ駆動ユニットの第２の回動軸が時計回り方向に回転することにより上記外力が吸収される。
そして、コンバイナに時計回りに回転させる外力が加わると、第１のスプリングの付勢力が増加しつつベース部に対して軸受けおよびコンバイナ駆動ユニットが一体的に反時計回り方向に回転することにより上記外力が吸収される。
そして、いずれの場合も、上記外力が作用しなくなった際には、増加した第１のスプリングまたは第２のスプリングの付勢力によって、コンバイナが元位置に復帰する。
この結果、簡易な構造によって、コンバイナに外力が加わった際にも元位置に自己復帰させることができる。
なお、上記第１および第２のスプリングとしては、各種形態のスプリングを用いることが可能であるが、特に請求項２に記載の発明のように、取り付けが容易であって、かつ経時的な付勢力および弾性の劣化が少ないねじりバネを用いることが好ましい。
本発明に係るＨＵＤの一実施形態を示す正面図である。 図１の側面図である。 図１のコンバイナおよびコンバイナ駆動ユニットを示す斜視図である。 図１のコンバイナ駆動ユニットおよび破壊防止機構の縦断面図である。 図２の破壊防止機構の斜視図である。 上記破壊防止機構の作用を示すもので、（ａ）はコンバイナに反時計回り方向の外力が作用した状態を示す側面図、（ｂ）はその際の動作を示す側面図である。 上記破壊防止機構の作用を示すもので、（ａ）はコンバイナに時計回り方向の外力が作用した状態を示す側面図、（ｂ）はその際の動作を示す側面図である。 従来のＨＵＤを示す斜視図である。 図１のコンバイナおよびコンバイナ駆動ユニットを示す斜視図である。 （ａ）は図９の正面図、（ｂ）はその側面図である。
図１〜図７は、本発明に係るコンバイナを備えたＨＵＤの一実施形態を示すもので、図中符号１が天板１ａに開口部が形成されたケース本体である。
そして、このＨＵＤは、ケース本体１の内部に、上記開口部を塞ぐ板状のコンバイナ２と、コンバイナ２を上記開口部を塞ぐ位置と天板１ａから起立する位置とに配置させる駆動手段を備えたコンバイナ駆動ユニット３と、起立時のコンバイナ２に向けて映像を投射する投影ユニット４と、破壊防止機構５が収納されることにより概略構成されている。
ここで、上記駆動手段は、図４に示すように、コンバイナ２の一辺に沿って一体的に設けられた回動軸６と、この回動軸６の一端部に設けられたヘリカルギヤ７と、ステッピングモータ８の出力軸に設けられたてヘリカルギヤ７に螺合されたウオームギヤ９と、回動軸６の他端部には設けられてコンバイナ２が開口部を塞ぐ方向に回動軸６を軸線廻りに付勢する渦巻きバネ１０とを備えたものである。
そして、これら駆動手段が駆動ケース１１内に収納されることにより、コンバイナ駆動ユニット３が構成されている。
また、コンバイナ駆動ユニット３の駆動ケース１１の側面には、軸線方向を回動軸６と平行にして当該側面から突出する第２の回動軸１２が一体的に形成されている。そして、コンバイナ駆動ユニット１２は、ケース本体１の底板に立設された一対のベース板（ベース部）１３に回転自在に支承されている。
そしてさらに、コンバイナ駆動ユニット１２の一方の第２の回動軸１２とベース板１３との間に、上記破壊防止機構５が設けられている。
すなわち、この破壊防止機構５においては、第２の回動軸１２をベース板１３に回転自在に支持する軸受け１４が、ベース部１３に対してその軸線廻りに回動自在に設けられている。
また、上記軸受け１４に支持されている第２の回動軸１２は、その軸受け１４から外方に延出する部分が筒状に形成されるとともに、円周方向の約１／２弱の部分が切り欠かれ、さらに中心部に小径の軸部１２ａが一体に形成されている。さらに、第２の回動軸１２の外周面には凸状の係合部１２ｂが一体に形成されている。
そして、第２の回動軸１２の外周に、ねじりバネからなる第１のスプリング１５が外装され、その一端部１５ａがベース板１３の端面から突出する係合部１６に係合されるとともに、他端部１５ｂがＬ字状に屈曲されて軸受け１４の端面から突出する係止部１７の縁部に固定されている。これにより、ベース板１３に対して、軸受け１４は時計回り方向に付勢されている。
また、第２の回動軸１２の中心に形成された小径の軸部１２ａの外周に、同様にねじりバネからなる第２のスプリング１８が外装され、その一端部１８ａが軸受け１４に係合されるとともに他端部１８ｂが第２の回動軸１２の外周に凸設された１２ｂに固定されている。これにより、軸受け１４に対して、第２の回動軸１２（コンバイナ駆動ユニット）１１は反時計回り方向に付勢されている。
以上の構成からなる破壊防止機構５を備えたコンバイナＨＵＤによれば、図６（ａ）に示すようにコンバイナ２に反時計回りに回転させる外力が加わると、図６（ｂ）に示すように、第１のスプリング１５が撓みつつベース板１３に対して軸受け１４およびコンバイナ駆動ユニット１１の第２の回動軸１２が一体的に反時計回り方向に回転することにより上記外力が吸収される。
これに対して、図７（ａ）に示すようにコンバイナ２に時計回りに回転させる外力が加わると、第２のスプリング１８が撓みつつ軸受け１４に対して第２の回動軸１２が時計回り方向に回転することにより上記外力が吸収される。
そして、いずれの場合も、上記外力が作用しなくなった際には、撓むことによって付勢力が増加した第１のスプリング１５または第２のスプリング１８によって、コンバイナ２が元位置に復帰する。
これにより、簡易な構造によって、コンバイナ２にどちらの方向から外力が加わった場合においても上記外力を吸収し、かつ外力が無くなった際にコンバイナ２を元位置に自己復帰させることができる。
なお、上記実施形態においては、第１および第２のスプリング１５、１８により、ベース板１３に対して軸受け１４を時計回り方向に付勢し、軸受け１４に対して第２の回動軸１２を反時計回り方向に付勢した場合に付いてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、逆に第１のスプリングにより上記ベース部に対して軸受けを反時計回り方向に付勢し、第２のスプリングにより上記軸受けに対してケース本体を時計回り方向に付勢しても同様の作用効果を得ることができる。
１ ケース本体
１ａ 天板
２ コンバイナ
３ コンバイナ駆動部ユニット
４ 投影ユニット４
５ 破壊防止機構
６ 回動軸
８ ステッピングモータ
１２ 第２の回動軸
１３ ベース板（ベース部）
１４ 軸受け
１５ 第１のスプリング
１５ａ 一方の端部
１５ｂ 他方の端部
１８ 第２のスプリング
１８ａ 一方の端部
１８ｂ 他方の端部

Claims (2)

  1. 天板に開口部が形成されたケース本体の内部に、上記開口部を塞ぐ板状のコンバイナと、このコンバイナに設けられた回動軸を回動させて上記コンバイナを上記開口部を塞ぐ位置と上記天板から起立する位置とに配置させる駆動手段および上記回動軸を上記コンバイナが上記開口部を塞ぐ方向に付勢するスプリングを備えたコンバイナ駆動ユニットと、上記起立時の上記コンバイナに向けて映像を投射する投影ユニットとが収納されたヘッドアップディスプレイにおいて、
    上記コンバイナ駆動ユニットに、軸線方向を上記回動軸と平行にした第２の回動軸を一体的に設けるとともに、上記ケース本体側に固定されたベース部に上記第２の回動軸を回転自在に支持する軸受けを上記ベース部に対して上記軸線廻りに回動自在に設け、かつ上記ベース部と上記軸受けとの間に上記ベース部に対して上記軸受けを時計回り方向（または反時計回り方向）に付勢する第１のスプリングを介装し、かつ上記軸受けと上記コンバイナ駆動ユニットとの間に上記軸受けに対して上記コンバイナ駆動ユニットを反時計回り方向（または時計回り方向）に付勢する第２のスプリングを介装したことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
  2. 上記第１のスプリングおよび第２のスプリングは、それぞれ上記第２の回動軸に外装されて端部が外方に延出するねじりバネであり、第１のスプリングの一方の上記端部が上記ベース部に係合されるとともに他方の上記端部が上記軸受けに係合され、かつ第２のスプリングの一方の上記端部が上記軸受けに係合されるとともに他方の上記端部が上記コンバイナ駆動ユニットに係合されてい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。
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