JP6520819B2 - Display position adjustment unit and head-up display device - Google Patents
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Description
本発明は、表示位置調整ユニット及びヘッドアップディスプレイ(Head Up Display:以下、HUDと表記する。)装置に関する。 The present invention relates to a display position adjustment unit and a Head Up Display (hereinafter referred to as HUD) device.
従来、車両に搭載されるHUD装置において、投射ユニットから投射された表示光像を反射して虚像表示させる虚像表示位置を調整するために、表示位置調整ユニットが広く利用されている。例えば特許文献1に開示の表示位置調整ユニットでは、反射鏡に設けられた回転軸がステッピングモータにより正逆回転駆動されることで、反射鏡が表示光像を反射する方向が変化する。その結果、表示光像の反射方向が変化するのに応じて、表示光像の虚像表示位置が調整されることとなる。
Conventionally, in a HUD device mounted on a vehicle, a display position adjustment unit is widely used to adjust a virtual image display position for reflecting a display light image projected from a projection unit to display a virtual image. For example, in the display position adjusting unit disclosed in
さて、特許文献1の表示位置調整ユニットでは、ステッピングモータの回転を減速ギア機構により減速して反射鏡の回転軸に伝達することで、虚像表示位置を緻密に調整することが可能となっている。さらに、特許文献1の表示位置調整ユニットでは、回転軸を一つ又は一対の弾性部材により回転方向の片側へと付勢することで、減速ギア機構において噛合連繋した伝達ギア同士のバックラッシを除去して、虚像表示位置の調整精度を高めることが可能となっている。
Now, in the display position adjustment unit of
しかし、特許文献1の表示位置調整ユニットでは、一つ又は一対の弾性部材からの復原力による回転軸の付勢が回転方向の片側に継続している状態下、伝達ギアが車両において高い環境温度に晒されると、伝達ギアにクリープ変形の生じるおそれがある。
However, in the display position adjustment unit of
具体的には、図17(a)の如く伝達ギア100,101同士の噛合連繋箇所では、バックラッシを広げるように、それら伝達ギア100,101がクリープ変形する。すると、図17(b)の如く伝達ギア100,101は、一つ又は一対の弾性部材からの復原力によりバックラッシを埋めるように回転するため、虚像表示位置がずれてしまう。
Specifically, as shown in FIG. 17A, the
ここで、回転軸を付勢している復原力について使用状態下での最大値が大きくなるほど、クリープ変形が生じて虚像表示位置はずれ易くなるが、当該付勢方向が一定となる一つ又は一対の弾性部材によっては、当該最大値を低減することが難しい。これは、使用状態下での復原力の最小値をバックラッシの除去可能な大きさに確保すると、使用状態下での復原力の最大値は、一つの弾性部材のばね定数又は一対の弾性部材の合成ばね定数に依存して増大してしまうためである。 Here, as the maximum value of the restoring force that biases the rotation shaft increases under the use condition, creep deformation occurs and the virtual image display position is easily shifted, but one or a pair of the biasing directions becomes constant. It is difficult to reduce the maximum value depending on the elastic member of the above. This ensures that the minimum value of recovery force under use condition is a removable size of the backlash, the maximum value of recovery force under use condition is the spring constant of one elastic member or that of a pair of elastic members. It is because it increases depending on the synthetic spring constant.
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両において表示光像の虚像表示位置がずれるのを抑制する表示位置調整ユニット、並びに当該表示位置調整ユニットを含むHUD装置を、提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems described above, and its object is to include a display position adjustment unit for suppressing displacement of a virtual image display position of a display light image in a vehicle, and the display position adjustment unit. It is in providing a HUD device.
以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the technical means of the invention for achieving a subject is demonstrated. Note that the claims disclosing the technical means of the invention and the reference numerals in the parentheses described in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments detailed later, It does not limit the technical scope of the invention.
上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置(1)において、投射ユニット(20)から投射された表示光像(5)を反射して虚像表示させる虚像表示位置を、調整する表示位置調整ユニット(3)であって、
回転軸(33)が設けられ、表示光像を反射する方向を、回転軸の正逆回転により変化させる反射鏡(32)と、
使用状態下での初期回転位置(R0)及び最大回転位置(Rmax)の間となる回転駆動範囲(A)にて、回転軸を正逆回転駆動するステッピングモータ(37)と、
ステッピングモータの回転を減速して回転軸に伝達するために、伝達ギア(380,381,382,383,384,385,386,387)同士が噛合連繋している減速ギア機構(38)と、
回転駆動範囲にて回転軸を逆回転方向(Dr)へ付勢する第一復原力(F1)を、初期回転位置から回転軸が正回転するに従って増大させる第一弾性部材(35)と、
回転駆動範囲にて回転軸を正回転方向(Dn)へ付勢する第二復原力(F2)を、初期回転位置から回転軸が正回転するに従って減少させる第二弾性部材(39)とを、備え、
第一弾性部材と第二弾性部材とは、初期回転位置では第一復原力よりも第二復原力を小さくする状態に、セットされている。
The first invention disclosed to solve the above-mentioned problems is
Display position adjustment unit (3) for adjusting a virtual image display position where a display light image (5) projected from the projection unit (20) is reflected and displayed as a virtual image in the head-up display device (1) mounted on a vehicle And
A reflecting mirror (32) provided with a rotation axis (33) and changing the direction of reflecting the display light image by forward and reverse rotation of the rotation axis;
A stepping motor (37) for driving the rotary shaft in forward and reverse rotation in a rotational drive range (A) between an initial rotational position (R0) and a maximum rotational position (Rmax) under use conditions;
A reduction gear mechanism (38) in which transmission gears (380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, 387) mesh with one another for decelerating and transmitting the rotation of the stepping motor to the rotating shaft;
A first elastic member (35) for increasing a first restoring force (F1) for urging the rotation shaft in the reverse rotation direction (Dr) in the rotation drive range as the rotation shaft rotates forward from the initial rotation position;
A second elastic member (39) for reducing a second restoring force (F2) for urging the rotation shaft in the positive rotation direction (Dn) in the rotation drive range as the rotation shaft rotates positively from the initial rotation position; Equipped
The first elastic member and the second elastic member are set in a state in which the second restoring force is smaller than the first restoring force at the initial rotational position.
また、上述の課題を解決するために開示された第二発明は、
車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置(1)であって、
表示光像(5)を投射する投射ユニット(20)と、
投射ユニットから投射された表示光像を反射して虚像表示させる虚像表示位置を、調整する表示位置調整ユニット(3)とを、含んで構成され、
表示位置調整ユニットは、
回転軸(33)が設けられ、表示光像を反射する方向を、回転軸の正逆回転により変化させる反射鏡(32)と、
使用状態下での初期回転位置(R0)及び最大回転位置(Rmax)の間となる回転駆動範囲(A)にて、回転軸を正逆回転駆動するステッピングモータ(37)と、
ステッピングモータの回転を減速して回転軸に伝達するために、伝達ギア(380,381,382,383,384,385,386,387)同士が噛合連繋している減速ギア機構(38)と、
回転駆動範囲にて回転軸を逆回転方向(Dr)へ付勢する第一復原力(F1)を、初期回転位置から回転軸が正回転するに従って増大させる第一弾性部材(35)と、
回転駆動範囲にて回転軸を正回転方向(Dn)へ付勢する第二復原力(F2)を、初期回転位置から回転軸が正回転するに従って減少させる第二弾性部材(39)とを、備え、
第一弾性部材と第二弾性部材とは、初期回転位置では第一復原力よりも第二復原力を小さくする状態に、セットされている。
In addition, the second invention disclosed to solve the above-mentioned problems is:
A head-up display device (1) mounted on a vehicle,
A projection unit (20) for projecting a display light image (5);
And a display position adjustment unit (3) configured to adjust a virtual image display position for reflecting a display light image projected from the projection unit to cause a virtual image to be displayed,
Display position adjustment unit is
A reflecting mirror (32) provided with a rotation axis (33) and changing the direction of reflecting the display light image by forward and reverse rotation of the rotation axis;
A stepping motor (37) for driving the rotary shaft in forward and reverse rotation in a rotational drive range (A) between an initial rotational position (R0) and a maximum rotational position (Rmax) under use conditions;
A reduction gear mechanism (38) in which transmission gears (380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, 387) mesh with one another for decelerating and transmitting the rotation of the stepping motor to the rotating shaft;
A first elastic member (35) for increasing a first restoring force (F1) for urging the rotation shaft in the reverse rotation direction (Dr) in the rotation drive range as the rotation shaft rotates forward from the initial rotation position;
A second elastic member (39) for reducing a second restoring force (F2) for urging the rotation shaft in the positive rotation direction (Dn) in the rotation drive range as the rotation shaft rotates positively from the initial rotation position; Equipped
The first elastic member and the second elastic member are set in a state in which the second restoring force is smaller than the first restoring force at the initial rotational position.
このような各発明によると、使用状態下での初期回転位置と最大回転位置との間の回転駆動範囲にて反射鏡の回転軸は、正回転に従って増大する第一弾性部材の第一復原力によっては、逆回転方向へと付勢される。このとき回転軸は、正回転に従って減少し且つ初期回転位置にて第一復原力よりも小さくなる第二弾性部材の第二復原力によっては、正回転方向へと付勢される。これにより初期回転位置では、使用回転状態下での最小値となる第一復原力と、使用回転状態下での最大値となる第二復原力とにつき、それら復原力の合力が最小値となる。故に、減速ギア機構において噛合連繋した伝達ギア同士のバックラッシを除去可能な大きさに、第一及び第二復原力の合力最小値が確保されることで、回転駆動範囲の全域でも当該大きさが確保され得る。しかも、使用状態下にて第一及び第二復原力の合力が最大値となる最大回転位置では、第一復原力とは相反方向の第二復原力が発生する分、当該合力が第一復原力単独の最大値よりも低減され得る。 According to each aspect of the invention, the rotation axis of the reflecting mirror in the rotational drive range between the initial rotational position and the maximum rotational position in the use state is the first recovery force of the first elastic member which increases according to the positive rotation. Depending on the direction of rotation. At this time, the rotation shaft is biased in the positive rotation direction by the second restoring force of the second elastic member which decreases according to the normal rotation and becomes smaller than the first restoring force at the initial rotating position. As a result, in the initial rotational position, the resultant force of the restoring forces is minimized with respect to the first restoring force which is the minimum value in the operating rotating condition and the second restoring force which is the maximum value in the operating rotating condition. . Therefore, by ensuring that the resultant force minimum value of the first and second recovery forces can be reduced to such a size that the backlash of the transmission gears engaged in meshing connection in the reduction gear mechanism can be eliminated, the size is large even in the entire rotation drive range. It can be secured. In addition, at the maximum rotation position where the combined force of the first and second restoring forces reaches the maximum value under the state of use, the second restoring force in the direction opposite to the first restoring force is generated, and the resultant force is the first restoring force. It can be reduced below the maximum of force alone.
以上のことから第一及び第二復原力につき、それら復原力が回転駆動範囲では常に発生して上述の大きさを確保するように初期回転位置での各弾性部材のセット荷重を調整すれば、各弾性部材のバネ定数に依存することなく、バックラッシ除去と両立して合力低減を達成できる。したがって、伝達ギアが車両において高い環境温度に晒されたとしても、伝達ギアのクリープ変形が生じ難くなるので、表示光像の虚像表示位置がずれるのを抑制可能となる。 From the above, it is possible to adjust the set load of each elastic member at the initial rotational position so that the first and second restoring forces always occur in the rotational drive range and secure the above-mentioned magnitude, Regardless of the spring constant of each elastic member, combined force reduction can be achieved in combination with backlash removal. Therefore, even if the transmission gear is exposed to high environmental temperature in the vehicle, creep deformation of the transmission gear is less likely to occur, so that displacement of the virtual image display position of the display light image can be suppressed.
図1に示すように、本発明の一実施形態による表示位置調整ユニット3を備えたHUD装置1は、車両に搭載されて、同車両内に表示光像5を虚像表示する。HUD装置1は、ハウジング10、投射ユニット20、光学系30、調整スイッチ80及び制御ユニット90を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ハウジング10は、中空形状に形成され、車両内のインストルメントパネル2に設置される。ハウジング10は、車両の運転席前方において、HUD装置1の構成要素20,30等を収容している。ハウジング10は、車両の運転席前方における投影部材としてのウインドシールド4と上下に対向する箇所に、透光性の出射窓14を有している。
The
投射ユニット20は、透過照明式の液晶パネル又は有機ELパネル等を主体に構成され、画面22を有している。画面22は、投射ユニット20に内蔵されるバックライトにより、透過照明される。画面22に実像表示される画像は、かかる透過照明を受けて発光することで、表示光像5として投射される。投射ユニット20から投射される表示光像5は、車両に関連する車両関連情報を表している。本実施形態の表示光像5は、図2に示すように、車両進行方向等のナビゲーション情報を表している。但し、表示光像5については、ナビゲーション情報以外にも、車速、燃料残量、冷却水温度等の車両状態情報や、交通状況等の車外状況情報を表すものであってもよい。
The
図1に示すように光学系30は、表示位置調整ユニット3を含む複数の光学ユニットから、構成されている。但し、図1では、光学系30のうち表示位置調整ユニット3以外の構成要素につき、図示が省略されている。図1,3〜6に示すように表示位置調整ユニット3は、軸受体34、反射鏡32、駆動源36及び弾性部材35,39を備えている。
As shown in FIG. 1, the optical system 30 is composed of a plurality of optical units including the display position adjustment unit 3. However, in FIG. 1, the components of the optical system 30 other than the display position adjustment unit 3 are not shown. As shown in FIGS. 1 and 3 to 6, the display position adjustment unit 3 includes a bearing
軸受体34は、金属によりフレーム状に形成されている。軸受体34は、固定ベース340、保持ベース341及び軸受ベース342を有している。帯形の平板状を呈する固定ベース340は、反射鏡32の下方にてハウジング10の底部に固定されている。略矩形の平板状を呈する保持ベース341は、固定ベース340の一端部から上方へ向かって実質垂直に突出している。略矩形の平板状を呈する軸受ベース342は、固定ベース340において保持ベース341とは逆側の他端部から、上方へ向かって実質垂直に突出している。
The bearing
図1,3,4に示すように反射鏡32は、本実施形態では滑らかな曲面状に凹む反射面32aを有した、所謂凹面鏡である。反射面32aは、樹脂製基材への金属蒸着等により形成されている。図1に示すように反射面32aは、投射ユニット20から反射面32aへ直接的又は間接的に入射される表示光像5を拡大して、出射窓14側に反射する。こうして反射された表示光像5は、出射窓14を通過することで、ウインドシールド4に投影される。その結果として表示光像5は、ウインドシールド4の前方に結像される虚像として、車両内の運転席側へと向かって図2の如く表示される。
As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the reflecting
図3〜6に示すように、反射鏡32において反射面32aの外周側を囲む樹脂製の外周フレーム32bには、同一樹脂製の回転軸33が一体に設けられている。回転軸33は、反射面32aを横方向に挟む両側にそれぞれ分離して、第一軸部331と第二軸部332とを形成している。第一軸部331と第二軸部332とは、互いに同軸上の円柱状に形成され、外周フレーム32bから相反する側方へと突出している。第一軸部331は、軸受体34のうち保持ベース341により保持された駆動源36の出力軸388に対して、一体に正逆回転可能に連結されている。第二軸部332は、軸受体34のうち軸受ベース342により正逆回転可能に軸受されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, in the outer
こうした構成下、駆動源36が回転軸33のうち第一軸部331を正回転方向Dn及び逆回転方向Drの一方へと回転駆動することで、反射鏡32の反射面32aにより表示光像5の反射される方向が変化する。その結果として表示光像5の虚像表示位置は、図2に示すように、ウインドシールド4に対して上下に調整される。具体的には、図2に実線で示す下限表示位置Plと、図2に破線で示す上限表示位置Puとの間にて、表示光像5の虚像表示位置が調整される。ここで、回転軸33の回転位置のうち図3〜7に示す初期回転位置R0は、表示位置調整ユニット3の使用状態下にて上限表示位置Puと対応した回転位置に、設定されている。一方、回転軸33の回転位置のうち図7に示す最大回転位置Rmaxは、使用状態下にて下限表示位置Plと対応した回転位置に、設定されている。
Under such a configuration, the
図1,8に示すように駆動源36は、ステッピングモータ37及び減速ギア機構38を有している。ステッピングモータ37は、クローポール構造の永久磁石型モータである。図8に示すようにステッピングモータ37では、A,B二相のコイル370,371が駆動信号による通電を受けて励磁することで、ロータ磁石372がモータ軸373と一体に回転する。ここでA相のコイル370には、図9に太実線グラフで示すように、電気角に応じて振幅を交番させる余弦関数に従って駆動信号が印加される。一方でB相のコイル371には、図9に細実線グラフで示すように、電気角に応じて振幅を交番させる正弦関数に従って駆動信号が印加される。したがって、モータ軸373の回転位置は、A,B各相のコイル370,371へ印加される駆動信号の電気角に応じた位置となる。
As shown in FIGS. 1 and 8, the
減速ギア機構38は、図1の如く保持ベース341に保持されたケーシング380内にて、図8の如く複数の伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387同士を噛合連繋させてなる。各伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387において歯形部380a,381a,382a,383a,384a,385a,386a,387aを含む全体は、樹脂により形成されている。
The
具体的に初段伝達ギア380は、モータ軸373に一体に設けられている。第一アイドラ伝達ギア381及び第一ピニオン伝達ギア382は、一体に形成されて、ケーシング380により軸支されている。第一アイドラ伝達ギア381の歯形部381aは、初段伝達ギア380の歯形部380aと噛合により連繋している。第二アイドラ伝達ギア383及び第二ピニオン伝達ギア384は、一体に形成されて、ケーシング380により軸支されている。第二アイドラ伝達ギア383の歯形部383aは、第一ピニオン伝達ギア382の歯形部382aと噛合により連繋している。第三アイドラ伝達ギア385及び第三ピニオン伝達ギア386は、一体に形成されて、ケーシング380により軸支されている。第三アイドラ伝達ギア385の歯形部385aは、第二ピニオン伝達ギア384の歯形部386aと噛合により連繋している。最終段伝達ギア387は、出力軸388に一体に設けられている。最終段伝達ギア387の歯形部387aは、第三ピニオン伝達ギア386の歯形部386aと噛合により連繋している。
Specifically, the
こうした減速ギア機構38では、ステッピングモータ37におけるモータ軸373の回転が減速されて、出力軸388から回転軸33のうち第一軸部331へと伝達される。その結果、モータ軸373が正回転するときは、表示光像5の虚像表示位置が下方の下限表示位置Plへ向かって変化するように、回転軸33が正回転方向Dnへと回転駆動される。一方、モータ軸373が逆回転するときは、表示光像5の虚像表示位置が上方の上限表示位置Puへ向かって変化するように、回転軸33が逆回転方向Drへと回転駆動される。ここで特に減速ギア機構38では、表示位置Pu,Plとそれぞれ対応した回転位置R0,Rmax間にて回転軸33の回転駆動範囲A(例えば図7参照)を規制するように、図示のないストッパ構造が設けられている。
In the
図3〜5に示すように第一弾性部材35は、金属製の渦巻きバネから構成されている。第二軸部332の突出先端部側から視た場合(例えば図5参照)に第一弾性部材35は、内周端部350から外周端部351へ向かって逆回転方向Drに渦巻きされている。回転駆動範囲Aの全域にて第一弾性部材35の内周端部350は、回転軸33のうち第二軸部332上の第一特定箇所S1により係止されている。回転駆動範囲Aの全域にて第一弾性部材35の外周端部351は、軸受体34のうち軸受ベース342に設けられた係止ピン342aにより係止されている。
As shown to FIGS. 3-5, the 1st
こうした構成の第一弾性部材35は、回転軸33と軸受体34との間にてねじり変形することで、図7に示す回転駆動範囲Aの全域では回転軸33を逆回転方向Drへと付勢するように、第一復原力F1を作用点としての第一特定箇所S1に作用させる。かかる回転駆動範囲Aの全域にて第一復原力F1は、初期回転位置R0から回転軸33が正回転するに従って、漸次増大する。その結果として第一復原力F1は、初期回転位置R0では零値を超える最小値F1minとなる一方、最大回転位置Rmaxでは最大値F1maxとなる。ここで特に最小値F1minは、初期回転位置P0における第一復原力F1のセット荷重として、設定されている。
The first
図3,4,6に示すように第二弾性部材39は、金属製の渦巻きバネから構成されている。第二弾性部材39には、第一弾性部材35よりも小さいバネ定数が与えられている(例えば図7参照)。第二軸部332の突出先端部側から視た場合(例えば図6参照)に第二弾性部材39は、内周端部390から外周端部391へ向かって正回転方向Dnに渦巻きされている。回転駆動範囲Aの全域にて第二弾性部材39の内周端部390は、回転軸33のうち第一特定箇所S1から軸方向にずれた第二特定箇所S2により、係止されている。回転駆動範囲Aの全域にて第二弾性部材39の外周端部391は、軸受体34のうち軸受ベース342に設けられた係止ピン342aにより係止されている。
As shown in FIGS. 3, 4 and 6, the second
こうした構成の第二弾性部材39は、回転軸33と軸受体34との間にてねじり変形することで、図7に示す回転駆動範囲Aの全域では回転軸33を正回転方向Dnへと付勢するように、第二復原力F2を作用点としての第二特定箇所S2に作用させる。かかる回転駆動範囲Aの全域にて第二復原力F2は、初期回転位置R0から回転軸33が正回転するに従って、漸次減少する。その結果として第二復原力F2は、初期回転位置R0では最大値F2maxとなる一方、最大回転位置Rmaxでは零値を超える最小値F2minとなる。ここで特に最大値F2maxは、初期回転位置P0における第二復原力F2のセット荷重として、第一復原力F1の最小値F1minよりも小さく且つ当該最小値F1minの半値F1hを超える値に、設定されている。即ち、初期回転位置P0では第二復原力F2を、第一復原力F1よりも小さく且つ半値F1hよりも大きくする状態に、第一及び第二弾性部材35,39がセットされている。また、このような第一及び第二弾性部材35,39のセットにより、回転軸33の同じ回転位置では第一復原力F1よりも第二復原力F2の小さい関係が、回転駆動範囲Aの全域にて維持されるようになっている。
The second
図1,10に示す調整スイッチ80は、車両の運転席周辺において乗員により操作可能に、設置されている。調整スイッチ80は、レバー式又はプッシュ式等といった操作部材82,83を有している。アップ操作部材82は、表示光像5の虚像表示位置を上方に変化させたい乗員により、操作される。この操作を受けて調整スイッチ80は、アップ調整指令を与える指令信号を、出力する。一方でダウン操作部材83は、表示光像5の虚像表示位置を下方に変化させたい乗員により、操作される。この操作を受けて調整スイッチ80は、ダウン調整指令を与える指令信号を、出力する。
The
制御ユニット90は、ハウジング10の外部又は内部に設置されている。制御ユニット90は、表示制御回路92及びスイッチング回路93を備えている。表示制御回路92は、マイクロコンピュータを主体に構成されている。表示制御回路92は、投射ユニット20と調整スイッチ80とに電気接続されている。図10に示すようにスイッチング回路93は、スイッチング素子94としてのトランジスタを、複数有している。各スイッチング素子94のコレクタは、ステッピングモータ37のいずれかのコイル370,371と電気接続されている。各スイッチング素子94のエミッタとベースとは、それぞれ車両のアース端子と表示制御回路92とに電気接続されている。各スイッチング素子94は、調整スイッチ80からの指令信号に応じて表示制御回路92により入力されるベース信号に従って、A,B各相のコイル370,371へと印加する駆動信号をステップ変化させる。
The
以上説明した本実施形態によると、使用状態下での初期回転位置R0と最大回転位置Rmaxとの間の回転駆動範囲Aにて反射鏡32の回転軸33は、正回転に従って増大する第一弾性部材35の第一復原力F1によっては、逆回転方向Drへと付勢される。このとき回転軸33は、正回転に従って減少し且つ初期回転位置R0にて第一復原力F1よりも小さくなる第二弾性部材39の第二復原力F2によっては、正回転方向Dnへと付勢される。これにより初期回転位置R0では、使用回転状態下での最小値F1minとなる第一復原力F1と、使用回転状態下での最大値F2maxとなる第二復原力F2とにつき、それら復原力F1,F2の合力Frが図7の如く最小値Frminとなる。故に、減速ギア機構38において噛合連繋した伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387同士のバックラッシを除去可能な大きさに、合力Frの最小値Frminが確保されることで、回転駆動範囲Aの全域でも当該大きさが確保され得る。しかも、使用状態下にて図7の如く合力Frが最大値Frmaxとなる最大回転位置Rmaxでは、第一復原力F1とは相反方向の第二復原力F2が発生する分、当該合力Frが第一復原力F1の単独での最大値F1maxよりも低減され得る。尚、図7では、バックラッシを除去可能な付勢力の下限値が、符号Feを付して示されている。
According to the present embodiment described above, the rotation shaft 33 of the reflecting
以上のことから第一及び第二復原力F1,F2につき、それら復原力が回転駆動範囲Aでは常に発生するように初期回転位置R0での各弾性部材35,39のセット荷重を調整すれば、それら各弾性部材35,39のバネ定数に依存することなく、バックラッシ除去と両立して合力低減を達成できる。したがって、伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387が車両において高い環境温度に晒されたとしても、それらギアのクリープ変形が生じ難くなるので、表示光像の虚像表示位置がずれるのを抑制可能となる。
From the above, if the set loads of the
また、本実施形態の第二弾性部材39には、第一弾性部材35よりも小さなバネ定数が与えられている。これによれば、初期回転位置R0での最小値Frminがバックラッシを除去可能な大きさに確保された合力Frにつき、最大回転位置Rmaxでの最大値Frmaxを第一復原力F1単独の最大値F1maxよりも低減し易くなる。故に、伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387のクリープ変形を生じ難くして、虚像表示位置のずれ抑制効果に対する信頼性を確保することが可能である。
Further, a spring constant smaller than that of the first
さらに、本実施形態の第二弾性部材39によると、初期回転位置R0にて第二復原力F2が第一復原力F1の半値F1hを超える大きさに、調整される。これによれば、初期回転位置R0での最小値Frminがバックラッシを除去可能な大きさに確保された合力Frにつき、最大回転位置Rmaxでの最大値Frmaxが第一復原力F1単独の最大値F1maxよりも小さくなる量を、可及的に増大させ得る。故に、伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387のクリープ変形を確実に生じ難くして、虚像表示位置のずれ抑制効果に対する信頼性を高めることが可能である。
Furthermore, according to the second
またさらに、本実施形態の第一及び第二復原力F1,F2は、渦巻き方向の相反する渦巻きバネから構成の第一及び第二弾性部材35,39により、回転軸33上の軸方向にずれた特定箇所S1,S2へそれぞれ作用することで、上述の如き合力Frを生じさせ得る。しかも、渦巻きバネから構成の第一及び第二弾性部材35,39については、回転軸33上の軸方向サイズを可及的に縮小し得る。これらによれば、虚像表示位置のずれ抑制効果を、小型の表示位置調整ユニット3によって達成可能となる。
Furthermore, the first and second restoring forces F1 and F2 of the present embodiment are shifted in the axial direction on the rotation shaft 33 by the first and second
加えて、本実施形態の伝達ギア380,381,382,383,384,385,58,387では、噛合連繋している歯形部380a,381a,382a,383a,384a,385a,386a,387aを含む全体が、樹脂により形成されている。これにより、比較的安価に形成可能となる伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387には、環境温度が上昇するほど、クリープ変形の生じる可能性が高くなる。しかし、歯形部380a,381a,382a,383a,384a,385a,386a,387aを含む全体が樹脂形成された伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387であっても、上述の原理によってクリープ変形は生じ難い。故に、虚像表示位置のずれ抑制効果を達成可能となる。
In addition, the transmission gears 380, 381, 382, 383, 383, 385, 58, 387 according to the present embodiment include tooth-shaped
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用できる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited and interpreted to the said embodiment, It can apply to various embodiment and combination in the range which does not deviate from the summary of this invention. .
具体的に変形例1としては、図11に示すように、第一弾性部材35と等しいバネ定数が第二弾性部材39に与えられていてもよい。変形例2としては、図12に示すように、第一弾性部材35よりも大きいバネ定数が第二弾性部材39に与えられていてもよい。
Specifically, as a first modification, as shown in FIG. 11, a spring constant equal to that of the first
変形例3としては、図13に示すように、初期回転位置R0にて第二弾性部材39は、第一復原力F1の半値F1hと等しい大きさに第二復原力F2を調整してもよい。変形例4としては、図14に示すように、初期回転位置R0にて第二弾性部材39は、第一復原力F1の半値F1hを下回る大きさに第二復原力F2を調整してもよい。
As a third modification, as shown in FIG. 13, the second
変形例5としては、図15,16に示すように第一及び第二弾性部材35,39の渦巻き方向は、図5,6に示す上記実施形態の方向とは逆に設定されてもよい。この場合、初期回転位置R0は下限表示位置Plと対応した回転位置に、また最大回転位置Rmaxは上限表示位置Puと対応した回転位置に、それぞれ設定される。これらの設定下では、虚像表示位置が上限表示位置Puへと向かって変化するように回転軸33が正回転方向Dnへ回転駆動される一方、虚像表示位置が下限表示位置Plへと向かって変化するように回転軸33が逆回転方向Drへ回転駆動される。
As a fifth modification, as shown in FIGS. 15 and 16, the spiral direction of the first and second
変形例6としては、伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387のうち少なくとも一つを除くギアにつき、歯形部を含む全体が樹脂以外の材料により形成されていてもよい。変形例7としては、伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387のうち少なくとも一つのギアにつき、歯形部を含む一部分のみが樹脂により形成されていてもよい。変形例8としては、伝達ギア380,381,382,383,384,385,386,387のうち少なくとも一つのギアにつき、歯形部のみが樹脂により形成されていてもよい。 As a sixth modification, the entire gear including the tooth profile may be formed of a material other than resin for gears excluding at least one of the transmission gears 380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, and 387. . As a seventh modification, at least one of the transmission gears 380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, and 387 may be formed of resin only with a portion including the tooth profile. As a modification 8, at least one gear of at least one of the transmission gears 380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, 387 may be formed of resin only.
変形例9としては、第一及び第二弾性部材35,39の少なくとも一方がねじりコイルバネにより構成されていてもよい。変形例10としては、表示光像5となるレーザ光を微小電気機械システムにより投射するレーザスキャナ、又は表示光像5となる可視光又はレーザ光をデジタルミラーデバイスにより投射する映像表示システム等が、投射ユニット20の機能を果していてもよい。変形例11としては、反射鏡32により反射された表示光像5が、車両内においてHUD装置1に専用に設置されるコンバイナ等へ向かって投影されてもよい。
As a modification 9, at least one of the first and second
1 HUD装置、3 表示位置調整ユニット、5 表示光像、20 投射ユニット、30 光学系、32 反射鏡、33 回転軸、35 第一弾性部材、36 駆動源、37 ステッピングモータ、38 減速ギア機構、39 第二弾性部材、380,381,382,383,384,385,386,387 伝達ギア、380a,381a,382a,383a,384a,385a,386a,387a 歯形部、331 第一軸部、332 第二軸部、350,390 内周端部、351,391 外周端部、A 回転駆動範囲、Dn 正回転方向、Dr 逆回転方向、F1 第一復原力、F1h 半値、F2 第二復原力、Fr 合力、R0 初期回転位置、Rmax 最大回転位置、S1 第一特定箇所、S2 第二特定箇所
Claims (6)
回転軸(33)が設けられ、前記表示光像を反射する方向を、前記回転軸の正逆回転により変化させる反射鏡(32)と、
使用状態下での初期回転位置(R0)及び最大回転位置(Rmax)の間となる回転駆動範囲(A)にて、前記回転軸を正逆回転駆動するステッピングモータ(37)と、
前記ステッピングモータの回転を減速して前記回転軸に伝達するために、伝達ギア(380,381,382,383,384,385,386,387)同士が噛合連繋している減速ギア機構(38)と、
前記回転駆動範囲にて前記回転軸を逆回転方向(Dr)へ付勢する第一復原力(F1)を、前記初期回転位置から前記回転軸が正回転するに従って増大させる第一弾性部材(35)と、
前記回転駆動範囲にて前記回転軸を正回転方向(Dn)へ付勢する第二復原力(F2)を、前記初期回転位置から前記回転軸が正回転するに従って減少させる第二弾性部材(39)とを、備え、
前記第一弾性部材と前記第二弾性部材とは、前記初期回転位置では前記第一復原力よりも前記第二復原力を小さくする状態に、セットされている表示位置調整ユニット。 Display position adjustment unit (3) for adjusting a virtual image display position where a display light image (5) projected from the projection unit (20) is reflected and displayed as a virtual image in the head-up display device (1) mounted on a vehicle And
A reflecting mirror (32) provided with a rotating shaft (33), and changing the direction of reflecting the display light image by forward and reverse rotation of the rotating shaft;
A stepping motor (37) for driving the rotary shaft in forward and reverse rotation in a rotational drive range (A) between an initial rotational position (R0) and a maximum rotational position (Rmax) under use conditions;
A reduction gear mechanism (38) in which transmission gears (380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, 387) mesh with one another in order to decelerate the rotation of the stepping motor and transmit it to the rotating shaft. When,
A first elastic member (35) for increasing a first restoring force (F1) for urging the rotary shaft in the reverse rotation direction (Dr) in the rotary drive range as the rotary shaft rotates forward from the initial rotary position )When,
A second elastic member (39) configured to reduce a second restoring force (F2) for urging the rotary shaft in the positive rotation direction (Dn) in the rotary drive range as the rotary shaft rotates forward from the initial rotation position; ) And,
The display position adjustment unit, wherein the first elastic member and the second elastic member are set in a state in which the second restoring force is smaller than the first restoring force at the initial rotational position.
表示光像(5)を投射する投射ユニット(20)と、
前記投射ユニットから投射された前記表示光像を反射して虚像表示させる虚像表示位置を、調整する表示位置調整ユニット(3)とを、含んで構成され、
前記表示位置調整ユニットは、
回転軸(33)が設けられ、前記表示光像を反射する方向を、前記回転軸の正逆回転により変化させる反射鏡(32)と、
使用状態下での初期回転位置(R0)及び最大回転位置(Rmax)の間となる回転駆動範囲(A)にて、前記回転軸を正逆回転駆動するステッピングモータ(37)と、
前記ステッピングモータの回転を減速して前記回転軸に伝達するために、伝達ギア(380,381,382,383,384,385,386,387)同士が噛合連繋している減速ギア機構(38)と、
前記回転駆動範囲にて前記回転軸を逆回転方向(Dr)へ付勢する第一復原力(F1)を、前記初期回転位置から前記回転軸が正回転するに従って増大させる第一弾性部材(35)と、
前記回転駆動範囲にて前記回転軸を正回転方向(Dn)へ付勢する第二復原力(F2)を、前記初期回転位置から前記回転軸が正回転するに従って減少させる第二弾性部材(39)とを、備え、
前記第一弾性部材と前記第二弾性部材とは、前記初期回転位置では前記第一復原力よりも前記第二復原力を小さくする状態に、セットされているヘッドアップディスプレイ装置。 A head-up display device (1) mounted on a vehicle,
A projection unit (20) for projecting a display light image (5);
And a display position adjustment unit (3) configured to adjust a virtual image display position for reflecting the display light image projected from the projection unit to cause a virtual image to be displayed,
The display position adjustment unit is
A reflecting mirror (32) provided with a rotating shaft (33), and changing the direction of reflecting the display light image by forward and reverse rotation of the rotating shaft;
A stepping motor (37) for driving the rotary shaft in forward and reverse rotation in a rotational drive range (A) between an initial rotational position (R0) and a maximum rotational position (Rmax) under use conditions;
A reduction gear mechanism (38) in which transmission gears (380, 381, 382, 383, 383, 384, 385, 386, 387) mesh with one another in order to decelerate the rotation of the stepping motor and transmit it to the rotating shaft. When,
A first elastic member (35) for increasing a first restoring force (F1) for urging the rotary shaft in the reverse rotation direction (Dr) in the rotary drive range as the rotary shaft rotates forward from the initial rotary position )When,
A second elastic member (39) configured to reduce a second restoring force (F2) for urging the rotary shaft in the positive rotation direction (Dn) in the rotary drive range as the rotary shaft rotates forward from the initial rotation position; ) And,
The head-up display device in which the first elastic member and the second elastic member are set in a state in which the second restoring force is smaller than the first restoring force at the initial rotational position.
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