JP6254503B2

JP6254503B2 - 車載用ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP6254503B2
Application number: JP2014188995A
Authority: JP
Inventors: 加藤　一成; 一成加藤
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: JP2016060332A

Description

本発明は、ディスプレイ本体を起立姿勢と横臥姿勢との間で回動させるようにした車載用ディスプレイ装置に係り、特に、ディスプレイ本体に内蔵された発熱部の冷却構造に関するものである。

この種の車載用ディスプレイ装置では、開口部を有する筐体構造のケース内に液晶表示装置（ＬＣＤ）を収納してディスプレイ本体となし、このディスプレイ本体をインストルメントパネル等に設けた凹所内に収容すると共に、ラックとピニオン等を備えた動力伝達装置によって回動可能となすことにより、使用時だけディスプレイ本体を凹所から突出させるという構成が広く採用されている。このような構成の車載用ディスプレイ装置においては、ディスプレイ本体に液晶表示装置のドライバＬＳＩやバックライト等の発熱部が内蔵されているため、発熱部で発生する熱がディスプレイ本体の内部にこもって電子部品等に悪影響を及ぼす恐れがある。

そこで従来より、ディスプレイ本体の底壁部外面に冷却ファンを設置し、この冷却ファンによって外部の冷却空気をディスプレイ本体の内部に送り込んで発熱部まで導くと共に、発熱部にて加熱された空気をディスプレイ本体の回転軸回りに設けた排気口を通じてディスプレイ本体の外部に排出するようにした冷却構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５１３２２７６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の冷却構造では、支持部材に回動可能に支持されたディスプレイ本体の外壁部に冷却ファンを取り付ける必要があるため、ディスプレイ本体と支持部材との間に冷却ファンの移動を許容するスペースを確保しなければならず、それによって車載用ディスプレイ装置が大型化してしまうという問題があった。また、ディスプレイ本体の内部に冷却ファンから送り込まれた冷却空気を循環させる空気通路を確保する必要があるため、この点からも車載用ディスプレイ装置の小型化が妨げられてしまい、しかも、冷却ファンを取り付けることでディスプレイ本体の総重量が重くなってしまうという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ディスプレイ本体に内蔵された発熱部の熱を簡単な構成で冷却することができる車載用ディスプレイ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、発熱部を内蔵したディスプレイ本体にラックを設け、このラックに噛合するピニオンをモータの動力で回転することにより、前記ディスプレイ本体が異なる２位置間を移動可能となっている車載用ディスプレイ装置において、前記ディスプレイ本体が、前面に表示画面を露出させた可動ケースと、この可動ケースの背面から突出する熱伝導性の良い材料からなる延出壁とを備えており、前記ラックを前記延出壁に刻設すると共に、該ラックはその歯底面から内方へ切り欠かれた放熱溝を有しており、この放熱溝の深さが前記ラックの全歯たけの１〜２倍の範囲に設定されているという構成にした。

このように構成された車載用ディスプレイ装置では、ディスプレイ本体を構成する可動ケースの背面に熱伝導性の良い材料からなる延出壁が突設されており、この延出壁に刻設したラックにモータの動力で回転するピニオンを噛合させることにより、ディスプレイ本体が異なる２位置間を移動可能となっているが、延出壁に刻設されたラックがその歯底面から内方へ切り欠かれた放熱溝を有し、この放熱溝の深さがラックの全歯たけの１〜２倍の範囲に設定されているため、多数の歯形が連続するラックに放熱効果の高いヒートシンク機能を持たせることができ、ディスプレイ本体に内蔵された発熱部の熱はラックを有する延出壁から外部へ放熱される。ここで、延出壁に刻設したラックはディスプレイ本体の駆動手段として元々必要な構成であり、このラックのギヤ形状を変更するだけでヒートシンク断面積の大きな冷却構造を実現できるため、かかる冷却構造によって部品点数や設置スペースが増大することはなく、安価で小型化が可能な車載用ディスプレイ装置を提供することができる。

上記の構成において、延出壁は可動ケースの背面に所定間隔を存して一対設けられており、これら延出壁の相対向する内面にそれぞれラックが刻設されていると共に、これらラックに噛合する２つのピニオンが連結軸を介して同期回転するようになっていると、ディスプレイ本体をバランス良く安定的に移動させることができるだけでなく、ヒートシンク機能を持つラックの延設領域が増える分だけ放熱効果を高めることができて好ましい。

本発明の車載用ディスプレイ装置は、ディスプレイ本体の構成部材である可動ケースがラック＆ピニオンを用いた駆動手段によって回動されるようになっており、この可動ケースの延出壁に刻設したラックがその歯底面から内方へ切り欠かれた放熱溝を有しているため、元々必要とされるラックのギヤ形状を変更するだけでヒートシンク断面積の大きな冷却構造を実現でき、ディスプレイ本体に内蔵された発熱部の熱を簡単な構成で冷却することができる。

実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置を前面側から見た斜視図である。該車載用ディスプレイ装置を背面側から見た斜視図である。該車載用ディスプレイ装置の側面図である。該車載用ディスプレイ装置の背面図である。図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。該車載用ディスプレイ装置に備えられる動力伝達装置の要部平面図である。図６に対応する斜視図である。図６のVIII−VIII線に沿う断面図である。該動力伝達装置に備えられるバックラッシュ除去ギヤの分解斜視図である。該バックラッシュ除去ギヤとラックの噛み合い状態を示す斜視図である。該バックラッシュ除去ギヤの動作説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図７に示すように、本実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置は、車室内の図示せぬ設置母材（例えばダッシュボード等）の凹所内に固定された支持部材１と、支持部材１に軸２を介して回転可能に支持されたディスプレイ本体３と、ディスプレイ本体３を起立姿勢と横臥姿勢との間で回動させる動力伝達装置４等を備えている。

支持部材１にはギヤボックス５が一体的に設けられており、このギヤボックス５の底面にはモータ６が取り付けられている。ギヤボックス５には減速ギヤ列７を構成する複数のギヤが軸支されており、モータ６の回転軸に固着されたウォーム８が減速ギヤ列７の最初段ギヤ７ａに噛合している。また、ギヤボックス５に軸支された支軸９の両端部に減速ギヤ列７の最終段ギヤである駆動ギヤ１０が固着されており、後述するように、これら駆動ギヤ１０とそれに同軸配置された制動ギヤ１１等によってバックラッシュ除去ギヤ１２が構成されている。

ディスプレイ本体３は、前面に矩形状の開口部１３ａを有する可動ケース１３と、可動ケース１３内に収納されたＬＣＤ等からなる表示装置１４とを備えており、表示装置１４の表示画面１４ａは可動ケース１３の開口部１３ａから露出している。この表示装置１４は前面にタッチパッド（座標入力装置）を積層配置したタッチパネル型表示装置であり、ユーザの指先等をタッチパッドに押し当てることによって表示画面１４ａ上のメニュー選択等を実行できるようになっている。なお、表示装置１４はドライバＬＳＩやバックライト等の熱を発生する発熱要素を備えているため、図４の２点鎖線で示すように、可動ケース１３は発熱部１５を内蔵したものとなっている。

可動ケース１３はアルミニウムやマグネシウム合金等の熱伝導性の良い金属材料からなり、この可動ケース１３の背面には所定間隔を存して対向する一対の延出壁１６が突設されている。可動ケース１３と延出壁１６はダイキャストにより一体形成されたものであるが、別々に形成したものをネジ止め等で一体化したものでも良い。これら延出壁１６の相対向する内面にはそれぞれ主ラック１７と副ラック１８が刻設されており、主ラック１７と副ラック１８はいずれも軸２を中心として円弧状に延びている。図３から明らかなように、延出壁１６は側面視で扇形状に形成されており、軸２から最も離れた延出壁１６の外周縁に沿って主ラック１７が刻設され、その内側に一定間隔を存して平行に副ラック１８が刻設されている。詳細については後述するが、主ラック１７にはバックラッシュ除去ギヤ１２の駆動ギヤ１０が噛み合っており、副ラック１８にはバックラッシュ除去ギヤ１２の制動ギヤ１１が噛み合っている。

図８と図９に示すように、前述したバックラッシュ除去ギヤ１２は、支軸９に固着された駆動ギヤ１０と、支軸９の先端側の細径部９ａに回転可能に支持された制動ギヤ１１と、これら駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１間に介設されたフェルト（不織布）等からなるリング状の摩擦板１９と、支軸９の細径部９ａに係止された止め板２０と、この止め板２０と制動ギヤ１１間に介設されたコイルばね２１とによって構成されており、このコイルばね２１の弾発力によって制動ギヤ１１は摩擦板１９を介して駆動ギヤ１０に圧接されている。このように構成されたバックラッシュ除去ギヤ１２においては、弾性体であるコイルばね２１が駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１を両者間に介設した摩擦板１９に圧接させることで摩擦トルクを得るようにしているため、径寸法の小さな駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１であっても大きな摩擦トルクを発生させることができる。

駆動ギヤ１０は制動ギヤ１１に比べて大径の歯車であり、この駆動ギヤ１０を主ラック１７に噛合させることにより、モータ６の回転が減速ギヤ列７の最終段の駆動ギヤ１０から主ラック１７に伝達されるようになっている。ここで、図１０に示すように、主ラック１７の歯幅寸法Ｗ１は副ラック１８の歯幅寸法Ｗ２に比べて十分に大きく設定されているため、駆動ギヤ１０を副ラック１８と緩衝することなく主ラック１７に噛合させることが可能となっている。また、制動ギヤ１１は駆動ギヤ１０に比べて小径の歯車であるため、駆動ギヤ１０に同軸配置された制動ギヤ１１を主ラック１７と緩衝することなく副ラック１８に噛合させることが可能となっている。

図１１に示すように、主ラック１７はその歯底面から内方（延出壁１６の外周縁側）へ向かって切り欠かれた多数の放熱溝１７ａを有しており、この放熱溝１７ａの深さをｈ、主ラック１７の全歯たけをＨとすると、放熱溝１７ａの深さｈは主ラック１７の全歯たけＨの１〜２倍の範囲に設定されている。同様に、副ラック１８もその歯底面から内方（延出壁１６の中心側）へ向かって切り欠かれた多数の放熱溝１８ａを有しており、この放熱溝１８ａの深さをｈ１、副ラック１８の全歯たけをＨ１とすると、放熱溝１８ａの深さｈ１は副ラック１８の全歯たけＨ１の１〜２倍の範囲に設定されている。

このように主ラック１７と副ラック１８がそれぞれ多数の放熱溝１７ａ，１８ａを有しているため、熱伝導性の良い延出壁１６にヒートシンク断面積の大きなフィン形状が形成されることになり、可動ケース１３に放熱効果の高いヒートシンク機能を持たせることができている。したがって、わざわざ可動ケース１３に冷却ファン等の冷却用部品を付設しなくても、可動ケース１３に内蔵された発熱部１５の熱を延出壁１６のヒートシンク部（主ラック１７と副ラック１８の形成領域）から外部へ効率良く放熱することができる。上記のように、放熱溝１７ａの深さｈを主ラック１７の全歯たけＨの１〜２倍の範囲に設定し、同様に放熱溝１８ａの深さｈ１を副ラック１８の全歯たけＨ１の１〜２倍の範囲に設定することで、主ラック１７、副ラック１８の歯の強度と放熱効果とをバランス良く確保することができる。

次に、このように構成された車載用ディスプレイ装置の動作について説明する。

図１〜図３に示すように、ディスプレイ本体３が設置母材の凹所から車室内に突出して起立姿勢に保持されているとき、一対のバックラッシュ除去ギヤ１２の駆動ギヤ１０は対応する主ラック１７の最下部分と噛合しており、駆動ギヤ１０に同軸配置された制動ギヤ１１も対応する副ラック１８の最下部分と噛合している。ここで、バックラッシュ除去ギヤ１２を構成する駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１間にはコイルばね２１の付勢力による大きな摩擦トルクが働いているため、駆動ギヤ１０と主ラック１７間のバックラッシュおよび制動ギヤ１１と副ラック１８間のバックラッシュが両方とも吸収され、起立姿勢で停止しているディスプレイ本体３にガタが発生することを確実に防止できる。

また、本実施形態例ではタッチパネル型の表示装置１４を使用しているため、起立姿勢で停止しているディスプレイ本体３に対してタッチ操作時にユーザから押し付け力が作用することになるが、この場合も駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１間に大きな摩擦トルクが働いているため、ユーザからの押し付け力に対してディスプレイ本体３が変位しにくくなり、タッチ入力時の操作感触が悪化することを防止できる。

この状態でモータ６が正逆いずれかの方向に回転すると、その回転がウォーム８から減速ギヤ列７を介して駆動ギヤ１０に伝達されるため、駆動ギヤ１０に噛合する主ラック１７がモータ６の回転力を受けて駆動される。その際、図１１に示すように、主ラック１７の最下部分に噛合している駆動ギヤ１０が図中の時計回り（矢印Ａ方向）に回転すると、主ラック１７と副ラック１８を含めてディスプレイ本体３（延出壁１６）が軸２を中心に時計回り（矢印Ｂ方向）に回転するため、副ラック１８に噛合する制動ギヤ１１が駆動ギヤ１０と逆向きの反時計回り（矢印Ｃ方向）に回転する。このときも駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１間には大きな摩擦トルクが働いており、制動ギヤ１１は駆動ギヤ１０に対して常に滑りながら逆向きに回転するため、駆動ギヤ１０と主ラック１７間のバックラッシュおよび制動ギヤ１１と副ラック１８間のバックラッシュは両方とも吸収され、回転途中のディスプレイ本体３についてもガタの発生を確実に防止することができる。

そして、このようにモータ６の一方向の回転に伴って駆動ギヤ１０に対する主ラック１７の噛合箇所が上方へ移行していくと、ディスプレイ本体３が起立姿勢から次第に倒れ込んでその傾倒角度が調整され、駆動ギヤ１０が主ラック１７の最上部分と噛合する箇所まで移行した時点で、ディスプレイ本体３は設置母材の表面と略同一面まで傾倒して横臥姿勢となる。なお、横臥姿勢のディスプレイ本体３の傾倒角度は適宜設定可能である。

ディスプレイ本体３の横臥姿勢でモータ６が上記と逆方向に回転すると、駆動ギヤ１０に対する主ラック１７の噛合箇所が最上部分から最下部分へと移行していくため、ディスプレイ本体３を再び車室内に突出させてユーザに対面させることができる。したがって、モータ６の回転方向と回転量を制御することにより、ディスプレイ本体３を起立姿勢と横臥姿勢の任意の角度位置で停止させることができ、しかも、バックラッシュ除去ギヤ１２の駆動ギヤ１０と制動ギヤ１１間に常時大きな摩擦トルクが働いているため、ディスプレイ本体３の停止時のみならず回動途中においてもガタの発生を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置では、ディスプレイ本体３を構成する可動ケース１３の背面に延出壁１６が突設され、この延出壁１６に刻設した主ラック１７と副ラック１８にモータ６の動力で回転するバックラッシュ除去ギヤ１２を噛合させることにより、ディスプレイ本体３が起立姿勢と横臥姿勢との間を回動可能となっていると共に、主ラック１７と副ラック１８がそれぞれ歯底面から内方へ切り欠かれた多数の放熱溝１７ａ，１８ａを有しているため、多数の歯形が連続する主ラック１７と副ラック１８に放熱効果の高いヒートシンク機能を持たせることができる。したがって、可動ケース１３に内蔵されたドライバＬＳＩやバックライト等の発熱部１５で発生した熱は、熱伝導性の良い材料からなる延出壁１６を伝わってヒートシンク部（主ラック１７と副ラック１８の形成領域）から外部へ効率良く放熱され、ディスプレイ本体３に搭載された電子部品等が発熱部１５の熱によって悪影響を受けることを防止できる。

この場合において、延出壁１６に刻設したラック（特に主ラック１７）はディスプレイ本体３の駆動手段として元々必要な構成であり、このラックのギヤ形状を変更するだけでヒートシンク断面積の大きな冷却構造を実現できるため、かかる冷却構造によって部品点数や設置スペースが増大することはなく、安価で小型化が可能な車載用ディスプレイ装置を提供することができる。

また、本実施形態例に係る車載用ディスプレイ装置では、可動ケース１３の背面に一対の延出壁１６が所定間隔を存して対向設置されており、これら延出壁１６の相対向する内面にそれぞれ主ラック１７と副ラック１８が刻設されていると共に、これら主ラック１７と副ラック１８に噛合する２つのバックラッシュ除去ギヤ１２が支軸９を介して同期回転するようになっているので、ディスプレイ本体３をバランス良く安定的に移動させることができるだけでなく、２組分の主ラック１７と副ラック１８によって放熱溝１７ａ，１８ａの形成領域が増える分だけ放熱効果を高めることができる。さらに、車載用ディスプレイ装置を側方から見たときに、主ラック１７、副ラック１８、駆動ギヤ１０、制動ギヤ１１は延出壁１６の扇形状の側壁によって覆われているため、美観を損なうことがない。

なお、上記実施形態例では、多数の放熱溝１７ａ，１８ａを有する主ラック１７と副ラック１８を延出壁１６に刻設し、モータ６の動力で回転するバックラッシュ除去ギヤ１２の駆動ギヤ１０を主ラック１７に噛合させると共に、駆動ギヤ１０に同軸配置した制動ギヤ１１を副ラック１８に噛合させているが、バックラッシュ除去機能のない標準ギヤ（ピニオン）とラックの噛合によってディスプレイ本体３を駆動することも可能である。その場合、延出壁１６に刻設されるのは主ラックに相当するラックだけとなるが、このラックのギヤ形状を変更して上記のような放熱溝を形成すれば良い。また、主ラック１７を有する延出壁１６を可動ケース１３の背面に一つだけ設けても良い。

また、上記実施形態例では、ディスプレイ本体３が支持部材１に回転可能に支持された回動タイプの車載用ディスプレイ装置について説明したが、ディスプレイ本体が支持部材にスライド可能に支持された昇降タイプの車載用ディスプレイ装置にも適用可能である。

１支持部材
２軸
３ディスプレイ本体
４動力伝達装置
５ギヤボックス
６モータ
７減速ギヤ列
８ウォーム
９支軸（連結軸）
１０駆動ギヤ
１１制動ギヤ
１２バックラッシュ除去ギヤ
１３可動ケース
１３ａ開口部
１４表示装置
１４ａ表示画面
１５発熱部
１６延出壁
１７主ラック
１７ａ放熱溝
１８副ラック
１８ａ放熱溝
１９摩擦板
２０止め板
２１コイルばね

Claims

発熱部を内蔵したディスプレイ本体にラックを設け、このラックに噛合するピニオンをモータの動力で回転することにより、前記ディスプレイ本体が異なる２位置間を移動可能となっている車載用ディスプレイ装置において、
前記ディスプレイ本体が、前面に表示画面を露出させた可動ケースと、この可動ケースの背面から突出する熱伝導性の良い材料からなる延出壁とを備えており、前記ラックを前記延出壁に刻設すると共に、該ラックはその歯底面から内方へ切り欠かれた放熱溝を有しており、この放熱溝の深さが前記ラックの全歯たけの１〜２倍の範囲に設定されていることを特徴とする車載用ディスプレイ装置。
請求項１の記載において、前記延出壁は前記可動ケースの背面に所定間隔を存して一対設けられており、これら延出壁の相対向する内面にそれぞれ前記ラックが刻設されていると共に、これらラックに噛合する２つの前記ピニオンが連結軸を介して同期回転するようになっていることを特徴とする車載用ディスプレイ装置。