JP6112965B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

従来より、車両のインストルメントパネルなどに取り付けられて、車両情報やナビゲーション情報などの情報を表示する車両用表示装置が知られており、近年では、情報を前方の景色と重畳して視認させるヘッドアップディスプレイ装置が提案されている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を照射する照射装置と、表示光を反射するコンバイナ（反射板）とを備えている。コンバイナは、インストルメントパネル内に収容されており、収容位置と、ユーザが視認可能な状態である展開位置との間で移動させることができる。コンバイナの移動方法としては、コンバイナの下端に回動軸を設け、この回動軸を中心にコンバイナを傾動させたり、コンバイナをその上下方向に沿って昇降させたりすることが考えられている。

なお、例えば特許文献１には、コンバイナを展開した際に、ダッシュボードの内部が視認されることを防ぐ等のために、不要な光を遮光するための遮光板を設けることが記載されている。

特開２００２−３３１８５４号公報

前者に挙げるコンバイナの移動方法では、コンバイナの大きさに応じた展開スペースが要求される。一方、後者に挙げるコンバイナの移動方法では、大きな展開スペースを必要としないが、かえって遮光板を設定することが困難であるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、遮光板を適切に設定することができる車両用表示装置を提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、上面に開口部を備える収容ケースと、収容ケース内に収容されて、表示光を照射する照射装置と、照射装置から照射された表示光を反射する反射板と、照射装置の上方を覆うように収容ケース内に収容される収容位置と、開口部を通して収容ケースから突出する展開位置との間で反射板を移動させる第１の移動機構と、第１の移動機構に動力を伝達して反射板の移動動作を行う駆動モータと、光を遮光する遮光板と、遮光板を移動させる第２の移動機構と、を有する車両用表示装置を提供する。ここで、第２の移動機構は、第１の移動機構から動力を伝達可能に当該第１の移動機構と接続されており、反射板の移動動作と連動して遮光板を移動させる。そして、反射板は、収容位置から展開位置へと起き上がるように傾動しながら上昇し、遮光板は、反射板の収容位置と対応して位置づけられる退避位置において反射板と重なるように当該反射板の下方に存在し、退避位置から反射板の展開位置と対応して位置づけられる正常位置へと、反射板の傾動方向とは逆向きに起き上がるように傾動し、当該正常位置において反射板と向かい合うように存在する。

ここで、本発明において、第１の移動機構は、反射板の下端を保持する反射板ホルダと回動アームとを第１の支軸を中心に回動可能に連結してリンク機構を構成し、当該リンク機構を屈曲、伸展させることにより、反射板を傾動かつ昇降させ、第２の移動機構は、第１の支軸と平行に延在する回動軸を中心として遮光板を傾動させることが好ましい。

本発明によれば、第２の移動機構へと第１の移動機構から動力を伝達することで、反射板の展開収容動作と連動して遮光板を退避位置と正常位置との間で移動させることができる。これにより、遮光板を適切に設定することができる。また、反射板の移動スペースに遮光板が設定されるため、コンパクトな構成で足り、また、移動機構を共用することで安価に実現することができる。

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を備えた車両の室内を示す斜視図 図１に示すヘッドアップディスプレイ装置の外観を模式的に示す斜視図 コンバイナを動作させるコンバイナ駆動ユニットを模式的に示す正面図 コンバイナ駆動ユニットを模式的に示す斜視図 コンバイナ駆動ユニットの要部を模式的に示す説明図 コンバイナ駆動ユニットの要部を模式的に示す説明図 コンバイナの展開動作を示す説明図 コンバイナの展開動作を示す説明図 コンバイナの展開動作を示す説明図

図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１を備えた車両の室内を示す斜視図であり、図２は、図１に示すヘッドアップディスプレイ装置１の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、コンバイナ３を動作させるコンバイナ駆動ユニット３０を模式的に示す正面図であり、図４は、当該コンバイナ駆動ユニット３０を模式的に示す斜視図である。ヘッドアップディスプレイ装置１（以下「ＨＵＤ装置１」という）は、車両のインストルメントパネル２００に配置され、車両情報やナビゲーション情報を表示する車両用表示装置である。インストルメントパネル２００の運転席正面の部分には開口２００ａが設けられており、ＨＵＤ装置１は、その上部を開口２００ａから露出するように配設されている。

ＨＵＤ装置１は、照射装置２、反射板であるコンバイナ３と、遮光板５と、収容ケース６と、シャッター７とを主体に構成されている。ＨＵＤ装置１は、コンバイナ３を収納位置と展開位置とで移動可能に構成されており、当該動作を通じてコンバイナ３をインストルメントパネル２００の上部に出し入れすることができる。

照射装置２は、表示光Ｌ１（図１参照）を照射する装置であり、例えば液晶表示装置を用いることができる。本実施形態において、照射装置２は車両の後方を臨むように配置されており、照射した表示光Ｌ１を折返しミラー（図示せず）にて車両の前方へと反射させ、当該反射光である表示光Ｌ１をコンバイナ３に照射する。

コンバイナ３は、例えばハーフミラーであり、板ガラスと、この板ガラスの一方の面に蒸着された錫や銀などの光半透過膜とで構成されている。コンバイナ３は、半透過性を有しており、ドライバーがコンバイナ３を通して車両前方を目視できるように形成されている。

遮光板５は、不要な光を遮光するための板状部材であり、コンバイナ３の近傍に配置されている。遮光板５は、その遮光機能により、コンバイナ３が展開することでその内部が視認可能になるといった見栄えの悪化を抑制することができる。遮光板５には、コンバイナ３の左右方向に延在する回動軸５ａ（図７〜図９参照）が設けられており、遮光板５は、当該回動軸５ａを介して後述する左右のガイド板４１，４２に回動可能に支持されている。

収容ケース６は、照射装置２、コンバイナ３、遮光板５、シャッター７などを収容するケースである。収容ケース６は、下ケース６１と、上ケース６２とで構成されて、上下に分割可能に構成されている。下ケース６１は、上方が開口された箱型に形成されている。上ケース６２は、下方が開口された箱型に形成されており、下ケース６１の開口を塞ぐように設けられている。この上ケース６２の上面には、コンバイナ３を出し入れするための開口部６２ａが形成されている。

シャッター７は、上ケース６２の上面の開口部６２ａを開放したり、閉鎖したりする部材である。シャッター７は、シャッター駆動ユニット８０によって、開口部６２ａを開放する開放位置と、当該開口部６２ａを閉鎖する閉鎖位置との間で移動可能に構成されている。シャッター７は、コンバイナ３が収容位置に存在する状態において閉鎖位置に存在し、コンバイナ３と重なり合うようにコンバイナ３の上方を覆っている。

本実施形態において、ＨＵＤ装置１は、コンバイナ３を収容位置と展開位置とに動作させるコンバイナ駆動ユニット３０をさらに有している。コンバイナ駆動ユニット３０は、駆動モータ３２と、コンバイナ移動機構３３とで構成されている。ここで、図５及び図６は、コンバイナ駆動ユニット３０の要部を模式的に示す説明図である。

駆動モータ３２は、コンバイナ移動機構３３に動力を伝達してコンバイナ３の移動動作を行う駆動源である。駆動モータ３２としては、ステッピングモータなどを用いることができる。また、コンバイナ移動機構３３は、後述する遮光板移動機構５０と動力伝達可能に接続されている。すなわち、この駆動モータ３２は、遮光板移動機構５０に動力を伝達して遮光板５の移動動作を行う駆動源としても機能する。

コンバイナ移動機構３３は、収容位置と、展開位置との間でコンバイナ３を移動させるものである。ここで、収容位置は、コンバイナ３が照射装置２（図３参照）の上方を覆うように収容ケース６内に収容される位置であり、展開位置は、コンバイナ３が上ケース６２の開口部６２ａを通して収容ケース６から突出する位置である。

コンバイナ移動機構３３は、コンバイナホルダ３１と、回動アーム３４と、駆動ギヤ３５と、多段ギヤ３６と、第１の従動ギヤ３７と、第２の従動ギヤ３８と、アーム駆動軸３９と、ピニオンギヤ４０と、左右のガイド板４１，４２と、第１の支軸４４と、第２の支軸４５とを主体に構成されている。

コンバイナホルダ３１は、コンバイナ３の下端部を保持する部材であり、その左右の両側には、左右のガイド板４１，４２と向き合う平面部３１ａを備えている。

回動アーム３４は、補助板４３に回動自在に軸支された回動軸４３ａに固定さており、当該回動軸４３ａを中心して回動可能に構成されている。回動アーム３４は、後述する第１の支軸４４を介してコンバイナホルダ３１と連結されてリンク機構をなしており、自己の回動動作を通じてコンバイナホルダ３１を昇降動作及び傾動動作させる。回動アーム３４の先端側には、第１の支軸４４を挿通するための溝部３４ａが形成されている。また、回動アーム３４の基端部の一部にはラックが形成されており、当該ラックは後述するピニオンギヤ４０と噛合する。

駆動ギヤ３５は、駆動モータ３２の出力軸に固定されたウォームギヤである。駆動ギヤ３５は、多段ギヤ３６と噛合している。多段ギヤ３６は、大径ギヤと小径ギヤとを同軸上に重ね合わせて構成されており、一方のギヤである大径ギヤが駆動ギヤ３５と噛合し、他方のギヤである小径ギヤが第１の従動ギヤ３７と噛合する。第１の従動ギヤ３７は、アーム駆動軸３９に固定された第２の従動ギヤ３８と噛合する。アーム駆動軸３９は、コンバイナ３の左右方向に延在しており、左右のガイド板４１，４２によって回転可能に軸支されている。アーム駆動軸３９にはピニオンギヤ４０が固定されており、ピニオンギヤ４０は回動アーム３４に形成されたラックと噛合している。

左右のガイド板４１，４２は、コンバイナ３の左右に起立して設けられている。これらのガイド板４１，４２は、アーム駆動軸３９を支持し、また、一方のガイド板４１は、補助板４３を固定している。補助板４３は、ガイド板４１の一部をなすものであり、駆動モータ３２を保持したり、多段ギヤ３６及び第１の従動ギヤ３７を回転可能に支持したり、回動軸４３ａを回転可能に支持したりしている。

また、ガイド板４１には、第１のガイド溝４１ａと、第２のガイド溝４１ｂとが形成されている。第１のガイド溝４１ａは、後述する第１の支軸４４の移動をガイドするものであり、上下方向に傾斜して形成されている。また、第２のガイド溝４１ｂは、後述する第２の支軸４５の移動をガイドするものであり、上下方向に傾斜して形成されている。第２のガイド溝４１ｂには、ラックが形成されており、また、その傾斜形状は、第１のガイド溝４１ａよりも大きな勾配に設定されている。

第１の支軸４４は、コンバイナホルダ３１の下端部と回動アーム３４のアーム部とを回動可能に連結して、リンク機構を構成する。具体的には、第１の支軸４４は、コンバイナホルダ３１の下端部に配設されており、その先端側が回動アーム３４の溝部３４ａに挿通されている。当該溝部３４ａは、アーム部の延在方向に沿って所定の長さを備えており、第１の支軸４４がその長さの範囲で摺動することができる構成となっている。また、第１の支軸４４は、第１のガイド溝４１ａにも挿通されており、その移動範囲及び移動軌跡は、第１のガイド溝４１ａの形状範囲に制限される。

第２の支軸４５は、コンバイナホルダ３１の上端部に配設されている。この第２の支軸４５は、その先端部が第２のガイド溝４１ｂに挿通されており、その移動範囲及び移動軌跡は、第２のガイド溝４１ｂの形状範囲に制限される。また、第２の支軸４５の端部にはピニオンギヤ４６が回動可能に取り付けられており、このピニオンギヤ４６は第２のガイド溝４１ｂに形成されたラックと噛合するとともに第２のガイド溝４１ｂ内に沿って摺動する。

かかるコンバイナ移動機構３３において、コンバイナ３の移動動作は、コンバイナホルダ３１と回動アーム３４とで構成されるリンク機構によって達成される。ここで、第１の支軸４４が第１のガイド溝４１ａの最上位置に位置づけられ、かつ、第２の支軸４５が第２のガイド溝４２ｂの最上位置に位置づけられると、当該リンク機構が最も伸展した状態となり、これにより、コンバイナ３が展開位置に位置づけられる。一方、第１の支軸４４が第１のガイド溝４１ａの最下位置に位置づけられ、かつ、第２の支軸４５が第２のガイド溝４２ｂの最下位置に位置づけられると、当該リンク機構が最も屈曲した状態となり、これにより、コンバイナ３が収容位置に位置づけられる。

また、本実施形態の特徴の一つとして、ＨＵＤ装置１は、遮光板移動機構５０を備えている。この遮光板移動機構５０は、退避位置と正常位置との間で遮光板５を移動するものである。ここで、退避位置は、コンバイナ３の収容位置と対応して位置づけられる位置であり、正常位置は、コンバイナ３の展開位置と対応して位置づけられる位置である。遮光板移動機構５０は、コンバイナ移動機構３３と動力伝達可能に接続されている。

遮光板移動機構５０は、カム５１と、係合部５２とで構成されている。カム５１は、コバイナ移動機構５０をなすアーム駆動軸３９に固定されており、アーム駆動軸３０からの動力を係合部５２へと伝達する。カム５１は、例えば円板カムであり、当該カム５１には係合部５２が摺接されている。係合部５２は、遮光板５においてカム５１と向き合う面に設けられており、カム５１の回転運動にしたがって揺動することで、遮光板５を回動軸５ａを中心として傾動させる。

以下、本実施形態に係るＨＵＤ装置１におけるコンバイナ３の移動動作を説明する。ここで、図７から図９は、コンバイナ３の展開動作を示す説明図である。コンバイナ３の展開動作は、収容位置にあるコンバイナ３を展開位置へと移動させる動作である。

コンバイナ３が収容位置にある状態において（図７参照）、回動アーム３４及びコンバイナホルダ３１からなるリンク機構は屈曲した状態となっている。駆動モータ３２が回転駆動すると、駆動ギヤ３５も同期して回転し、これにより、多段ギヤ３６、第１の従動ギヤ３７、第２の従動ギヤ３８がそれぞれ回転する。第２の従動ギヤ３８の回転はアーム駆動軸３９へと伝達され、これにより、アーム駆動軸３９に固定されたピニオンギヤ４０及びカム５１が回転する。

ピニオンギヤ４０の回転は、これに噛合する回動アーム３４のラックへと伝達され、回動アーム３４が回動軸４３ａを中心に回動する。回動アーム３４の回動に伴い、第１の支軸４４を介してアーム部の先端に連結されたコンバイナホルダ３１も移動する。ここで、回動アーム３４は第１の支軸４４を上方へと持ち上げるように回転し、第１の支軸４４は第１のガイド溝４１ａにガイドされながら斜め上方へと移動する（図８参照）。第１の支軸４４の上方への移動に従って、コンバイナホルダ３１も相対的に上昇する。

また、コンバイナホルダ３１が上昇動作をする際には、第２の支軸４５が第２のガイド溝４１ｂによってガイドされることとなる。具体的には、コンバイナホルダ３１が上昇すると、ピニオンギヤ４６が第２のガイド溝４１ｂのラックに転動されつつ、当該ギヤ４６及び第２の支軸４５が第２のガイド溝４１ｂにガイドされながら斜め上方へと移動する。ここで、コンバイナホルダ３１は第２の支軸４５を中心に回動可能となっており、また、第１の支軸４４がコンバイナホルダ３１の下端部を押し出すように動作することから、コンバイナホルダ３１は第２の支軸４５を中心として起き上がるように傾動する。

このようにコンバイナホルダ３１は、回動アーム３４の回動に応じて、第２の支軸４５を中心として傾動しながら相対的に上昇することとなる。そのため、コンバイナホルダ３１に支持されたコンバイナ３も傾動しながら相対的に上昇する。そして、コンバイナホルダ３１の上昇に従い、第１の支軸４４が第１のガイド溝４１ａの最上位置に到達し、かつ、第２の支軸４５が第２のガイド溝４２ｂの最上位置に到達することで、コンバイナホルダ３１の上昇が停止する。これにより、コンバイナ３は展開位置に到達する。ここで、コンバイナ３の展開位置では、回動アーム３４及びコンバイナホルダ３１からなるリンク機構は最も伸展した状態となっている。また、コンバイナ３の傾斜角は、収容位置における傾斜角よりも立ち上がった角度へと変移している（図９参照）。

一方、アーム駆動軸３９に固定されたカム５１が回転すると、これに接触する係合部５２が前方（図中左方向）へと押し出され、これにより、遮光板５が回動軸５ａを中心に傾動する。かかる傾動動作を通じて、遮光板５は、退避位置から正常位置まで移動することとなる。

これに対して、展開位置にあるコンバイナ３を収容位置へと移動させるコンバイナ３の収容動作は、駆動モータ３２を逆転動作させることで、上述した手順とは逆の手順にしたがってなされることとなる。これにより、コンバイナ３が展開位置から収容位置へと移動し、併せて遮光板５が正常位置から退避位置へと移動することとなる。

このように本実施形態において、ＨＵＤ装置１は、上面に開口部６２ａを備える収容ケース６と、収容ケース６内に収容されて表示光を照射する照射装置２と、照射装置２から照射された表示光を反射するコンバイナ３と、照射装置２の上方を覆うように収容ケース内に収容される収容位置と開口部６２ａを通して収容ケース６から突出する展開位置との間でコンバイナ３を移動させるコンバイナ移動機構３３と、コンバイナ移動機構３３に動力を伝達してコンバイナ３の移動動作を行う駆動モータ３２と、不要な光を遮光する遮光板５と、コンバイナ３の収容位置と対応して位置づけられる退避位置とコンバイナ３の展開位置と対応して位置づけられる正常位置との間で遮光板５を移動させる遮光板移動機構５０と、を有している。ここで、遮光板移動機構５０は、コンバイナ移動機構３３から動力を伝達可能にコンバイナ移動機構３３と接続されており、コンバイナ３の移動動作と連動して遮光板５を移動させる。

係る構成によれば、遮光板移動機構５０へとコンバイナ移動機構３３から動力を伝達することで、コンバイナ３の展開収容動作と連動して遮光板５を退避位置と正常位置との間で移動させることができる。これにより、遮光板５を適切に設定することができる。また、コンバイナ３の移動スペースに遮光板５が設定されるため、コンパクトな構成で足り、また、移動機構を共用することで安価に実現することができる。

特に本実施形態によれば、コンバイナ３が第２の支軸４５回りの傾動を伴いながら昇降することで、小さなスペースで移動させることができる。また、コンバイナ３を照射装置２の上方を覆うようにして収容することで、収容ケース６内における上下方向の省スペース化を図ることができる。これにより、大きなサイズのコンバイナ３を省スペースで収容展開させることができる。

また、本実施形態において、コンバイナ３は、収容位置から展開位置へと傾動しながら移動し、遮光板５は、退避位置においてコンバイナ３と重なるように存在し、コンバイナ３と向かい合うように退避位置から正常位置へと傾動する。

係る構成によれば、コンバイナ３と重ねて遮光板５を収容することができるので、収容ケース６内における上下方向の省スペース化を図ることができる。

以上、本実施形態にかかる車両用表示装置について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。

１ ＨＵＤ装置
２ 照射装置
３ コンバイナ
３０ コンバイナ駆動ユニット
３１ コンバイナホルダ
３２ 駆動モータ
３３ コンバイナ移動機構
３４ 回動アーム
３４ａ 溝部
３５ 駆動ギヤ
３６ 多段ギヤ
３７ 第１の従動ギヤ
３８ 第２の従動ギヤ
３９ アーム駆動軸
４０ ピニオンギヤ
４１ ガイド板
４１ａ 第１のガイド溝
４１ｂ 第２のガイド溝
４２ ガイド板
４３ 補助板
４４ 第１の支軸
４５ 第２の支軸
４６ ピニオンギヤ
５ 遮光板
５ａ 回動軸
５０ 遮光板移動機構
５１ カム
５２ 係合部
６ 収容ケース
６１ 下ケース
６２ 上ケース
６２ａ 開口部
７ シャッター
８０ シャッター駆動ユニット

Claims (2)

1. 上面に開口部を備える収容ケースと、
   前記収容ケース内に収容されて、表示光を照射する照射装置と、
   前記照射装置から照射された表示光を反射する反射板と、
   前記照射装置の上方を覆うように前記収容ケース内に収容される収容位置と、前記開口部を通して前記収容ケースから突出する展開位置との間で前記反射板を移動させる第１の移動機構と、
   前記第１の移動機構に動力を伝達して前記反射板の移動動作を行う駆動モータと、
   光を遮光する遮光板と、
   前記遮光板を移動させる第２の移動機構と、を有し、
   前記第２の移動機構は、前記第１の移動機構から動力を伝達可能に当該第１の移動機構と接続されており、前記反射板の移動動作と連動して前記遮光板を移動させ、
   前記反射板は、前記収容位置から前記展開位置へと起き上がるように傾動しながら上昇し、
   前記遮光板は、前記反射板の収容位置と対応して位置づけられる退避位置において前記反射板と重なるように当該反射板の下方に存在し、前記退避位置から前記反射板の展開位置と対応して位置づけられる正常位置へと、前記反射板の傾動方向とは逆向きに起き上がるように傾動し、当該正常位置において前記反射板と向かい合うように存在することを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記第１の移動機構は、
   前記反射板の下端を保持する反射板ホルダと回動アームとを第１の支軸を中心に回動可能に連結してリンク機構を構成し、当該リンク機構を屈曲、伸展させることにより、前記反射板を傾動かつ昇降させ、
   前記第２の移動機構は、
   前記第１の支軸と平行に延在する回動軸を中心として前記遮光板を傾動させることを特徴とする請求項１に記載された車両用表示装置。

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