JPWO2019044322A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
表示器が出射した画像を表す表示光を反射部で反射させ、前記反射部で反射した前記表示光により、前記画像に対応する虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射部を保持するとともに両端に突出する一対の回転軸部を設ける反射部ホルダと、
前記一対の回転軸部をそれぞれ回動可能に支持する一対のベアリングと、
前記一対のベアリングをそれぞれハウジングに保持する一対のベアリングホルダと、を備え、
前記各ベアリングホルダには、前記ベアリングの半径方向に突出する第1の被支持部が設けられ、
前記ハウジングは、一方の前記ベアリングホルダの前記第1の被支持部が位置決めされる穴状の第1の支持部と、他方の前記ベアリングホルダの前記第1の被支持部が位置決めされる前記回転軸部の軸線方向に沿った長穴状の第2の支持部と、を備える、
ことを特徴とする。
ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と略記する)100は、例えば自動車に搭載されるものであり、図1に示すように、ハウジング1と、表示器2と、平面鏡3と、反射部材40を有する反射部4と、反射部支持機構5及び反射部駆動機構6と、図示しない回路基板と、を備える。
反射部材40は、後述するように、反射部ホルダ50に取り付けられ、反射部支持機構5により水平な回転軸を中心に回転可能に支持され、反射部駆動機構6により回転角度を調整し、フロントガラス200への表示光Lの出射角度を変えることができるようになっている。
本発明のHUD装置100では、反射部支持機構5は、反射部4の反射部材40を保持するとともに両端に突出する一対の回転軸部51を設ける反射部ホルダ50と、一対の回転軸部51をそれぞれ回動可能に支持する一対のベアリング52と、一対のベアリング52をそれぞれハウジング1に保持する一対のベアリングホルダ53と、を備える。
すなわち、本発明のHUD装置100では、反射部4の凹面鏡で構成された反射部材40は、反射部材40と別体とされた反射部ホルダ50に取り付けられ、反射部ホルダ50の両端の一対の回転軸部51を、それぞれベアリング52およびベアリングホルダ53を介してハウジング1に支持することで回転可能とされている。
これにより、反射部4の位置決めは、ベアリングホルダ53のベアリング52の半径方向に設けた円柱状の位置決めピン54aとなる第1の被支持部54を、ハウジング1の真円の穴状の第1の支持部12に嵌合するとともに、反対側のベアリングホルダ53Aでは、回転軸部51の軸線方向Xに沿った長穴状の第2の支持部13に挿入することで行われる。
すなわち、一方のベアリングホルダ(図示例では、右側)53は、ハウジング1の所定の位置に第1の被支持部54と第1の支持部12で位置決めされる。また、他方のベアリングホルダ(図示例では、反対側の左側)53Aは、軸線方向Xの寸法公差などがあっても長穴状の第2の支持部13によって許容され、軸線方向Xと交差する方向である直交方向は、第1の被支持部54である位置決めピンをその直径と同一幅の第2の支持部13で位置決めすることで行われることになる。
反射部ホルダ50は、ハウジング1と同一材料とすることで、熱膨張や熱収縮などの影響を回避して組み立て精度を確保している。
ベアリングホルダ53(53A)は、略U字状の外形を有した金属板状のベアリング取付部53aと、ベアリング取付部53aの上端に一体に形成されて表裏面に沿う方向両端が突き出した固定フランジ部53bとを備える。ベアリング取付部53aにベアリング52が嵌合され、固定フランジ部53bを介してベアリングホルダ53が軸線方向Xと直交してハウジング1に固定される。
ベアリング取付部53aは、内側面(回転軸部51の挿入側)からベアリング52の外輪52bを圧入する円形の取付穴53dが形成され、取付穴53dの先端(外側面(回転軸部51の挿入方向外側))には、外輪52bが係止される外径で内輪52aより大きい貫通孔53eが形成されている。
これにより、ベアリングホルダ53(53A)の取付穴53dに内側から圧入されたベアリング52は、貫通孔53eの周囲に係止されて外側への脱落が防止され、内側では、反射部ホルダ50の固定穴50aの先端50cが内輪52aに当接することでベアリング52の内側への脱落も防止されて固定される。
固定フランジ部53bには、両端部にハウジング1に設けたねじ穴17に固定するねじ挿着孔53fが形成され、ねじ挿着孔53fは、両側のベアリングホルダ53,53Aの組み付け誤差や製作公差などがあってもハウジング1に固定できるように軸線方向Xに沿う長穴状としてある。
これにより、ハウジング1への組み立て作業などが上方から容易にできるようになる。なお、把持部53cには、貫通孔53gが上下に2つ形成され、治具などによる把持に利用できるようにしてある。
ハウジング1には、図3および図5に示すように、軸線方向Xの両端部に、ベアリングホルダ53(53A)を装着する回転軸支持部16が形成され、略U字状の凹部16aと、凹部16aの両端上面の固定面16bとを備える。固定面16bには、両端部にそれぞれねじ穴17が形成してある。凹部16aには、ベアリングホルダ53(53A)のベアリング取付部53aが装着され、固定面16bには、固定フランジ部53bが当てられ、ねじ挿着孔53fを介して装着したねじを2つのねじ穴17に締め付けることで、ベアリングホルダ53(53A)が固定される。
第1の被支持部54による反射部4のハウジング1への位置決めの詳細については、後述する。
反射部駆動機構6は、反射部ホルダ50の背面下部に下方に突き出して一体に形成された被駆動部50dを前後に挟む一対のアーム部61と、アーム部61をスライドさせるスライダ62と、スライダ62のスライドをガイドするガイドシャフト63と、スライダ62を駆動するリードスクリュ64およびナット65と、リードスクリュ64を回転駆動するモータ66とを備える。
アーム部61は、スライダ62に取り付けられ、ガイドシャフト63に沿って前後方向にスライドされるとともに、スライダ62に取り付けたナット65をモータ66で駆動されるリードスクリュ64によって前後方向に往復駆動することで、駆動される。
これにより、スライダ62を往復させることで、挟持部61aでの被駆動部50dの挟持位置(回転軸部51の中心からの距離)が変化しても挟持状態を保持したまま、回転軸部51を中心に反射部ホルダ50を回転駆動して、反射部材40の回転角度を調整し、フロントガラス200への表示光Lの出射角度を変えることができる。
反射部4は、反射部支持機構5によって反射部ホルダ50がベアリングホルダ53、ベアリング52および回転軸部51によって支持され、回転軸部51の軸線方向X等のガタが発生せず、従来の回転支持構造のようなガタをなくすためのトーションばねなどを設ける必要がないので、反射部駆動機構6では、モータ66の負荷が反射部ホルダ50の回動位置によって変化せず、一定の負荷で反射部ホルダ50を回転駆動することができる。
これにより、駆動音の問題や負荷変動などによる耐久性の問題がなく、安定した状態を保持して反射部ホルダ50を回転駆動することができる。
まず、反射部ホルダ50の第1の被支持部54による反射部4のハウジング1への位置決めについて説明する。
各ベアリングホルダ53には、ベアリング52の半径方向に突出する第1の被支持部54が設けられ、ハウジング1は、一方のベアリングホルダ53の第1の被支持部54が位置決めされる穴状の第1の支持部12と、他方のベアリングホルダ53Aの第1の被支持部54が位置決めされる回転軸部51の軸線方向Xに沿った長穴状の第2の支持部13と、を備える(図3および図5参照)。
ベアリングホルダ53のベアリング取付部53aには、ハウジング1への位置決めのため、ベアリング52の半径方向に突出して第1の被支持部54を構成する直径dの円柱状の位置決めピン54aが設けられ、例えば鉛直下方の半径方向(最下端部)に突き出して設けてある(図2,図4など参照)。位置決めピン54aは、ベアリングホルダ53と一体、あるいは別体として形成される。
ハウジング1の第1の支持部12は、図2および図5(b)に示すように、ハウジング1の回転軸支持部16に、位置決めの基準とする所定の位置にベアリングホルダ53の位置決めピン54aが位置決めされる真円の直径dの位置決め穴12aとして形成される。
ハウジング1の第2の支持部13は、図5(a)に示すように、ベアリングホルダ53Aの位置決めピン54aが位置決めされる回転軸部51の軸線方向Xに沿った長穴状の位置決め長穴13aとしてハウジング1の回転軸支持部16に形成される。第2の支持部13の位置決め長穴13aは、第1の支持部12と同一の軸線方向X上に位置し、位置決め長穴13aの軸線方向Xに直交する幅は、位置決めピン54aの直径dに対応する幅に形成してある。
すなわち、一方のベアリングホルダ(図示例では、右側)53は、ハウジング1の所定の位置に第1の被支持部54となる位置決めピン54aと第1の支持部12となる位置決め穴12aで位置決めされる。また、他方のベアリングホルダ(図示例では、反対側の左側)53Aは、軸線方向Xの寸法公差や回転軸部51の嵌合深さやベアリング52のベアリングホルダ53Aへの取付位置などの組み立て誤差による回転軸部51の距離(間隔)Dの変化や軸ずれがあっても長穴状の第2の支持部13の位置決め長穴13aによって許容され、軸線方向Xと交差する方向である直交方向は、第1の被支持部54である位置決めピン54aをその直径dと同一幅dの第2の支持部13の位置決め長穴13aで位置決めされる。
以上のように、ベアリングホルダ53,53Aに設けた第1の被支持部54となる位置決めピン54aを、ハウジング1の一方側では、真円の第1の支持部12となる位置決め穴12aで位置決めし、他方側では、軸線方向Xに沿う長穴状の第2の支持部13となる位置決め長穴13aで位置決めすることで、反射部4の反射部材40が取り付けられた反射部ホルダ50をハウジング1の所定の位置に位置決めすることができる。
これにより反射部材の製作精度や軸ずれ誤差など影響を回避して精度良く組み立てることができる。特に、反射部材40の大型化にともない両端の回転軸部51の間隔Dが大きくなり、製作精度や軸ずれなどによる寸法公差が生じても軸線方向Xおよびこれと直交する方向に反射部材40を確実に位置決めして組み立てることができる。
本発明のHUD装置100では、一対のベアリングホルダ53、53Aのうち少なくとも一方のベアリングホルダ53(53A)には、回転軸部51の軸線方向Xと交わる方向に配置されて突出し、ハウジング1に位置決めされる第2の被支持部55が設けられ、ハウジング1は、第2の被支持部55が位置決めされ、軸線方向Xと交わる方向に沿った長穴状の第3の支持部14を備えて構成される。
また、本発明のHUD装置100では、第2の被支持部55が設けられた一方のベアリングホルダ53と同一形状のベアリングホルダ53を反対側のベアリングホルダ53Aとして配置し、ハウジング1は、反対側のベアリングホルダ53Aの第2の被支持部55が位置決めされ、回転軸部51の軸線方向Xに沿い第2の被支持部55より広幅で長穴状の第4の支持部15を備えて構成することもできる。
第2の被支持部55は、各ベアリングホルダ53(53A)に設けられる直径dの円柱状の位置決めピン55aで構成され、回転軸部51の軸線方向Xと交わる方向に配置されている。第2の被支持部55を構成する位置決めピン55aは、ベアリングホルダ53の固定フランジ部53bのベアリング取付部53aから突き出した部分に設けられる。
ここでは、ベアリングホルダ53とベアリングホルダ53Aを共通として反転して配置するようにしており、例えば右側に配置される一方のベアリングホルダ53では、位置決めピン55aが反射部材40の反射面となる表側に位置し、左側に配置される他方のベアリングホルダ53A(一方のベアリングホルダ53と同一の仕様であるが、説明のため53Aとしてある)では、位置決めピン55aが反射部材40の反射面と反対の反射部ホルダ50側なる裏側に位置している。すなわち、ベアリングホルダ53(53A)の鉛直下方の位置決めピン54aの鉛直上方の軸線方向Xを挟む対称位置にそれぞれの位置決めピン55aが位置している(図2、図3など参照)。
この第3の支持部14となる位置決め長穴14aは、軸線方向Xと直交する方向に長く、位置決め長穴14aの幅は、位置決めピン55aの直径dに対応した幅(軸線方向Xの幅)dとされている。
ハウジング1には、他方側のベアリングホルダ53Aの第2の被支持部55の位置決めピン55aを位置決めする第4の支持部15が回転軸支持部16の固定面16bに形成され、図5(a)に示すように、軸線方向Xに沿う方向の長穴とするとともに、長穴の幅が位置決めピン55aの直径dより広幅d+αの位置決め広幅長穴15aとして形成してある。
すなわち、ベアリングホルダ53,53Aを同一形状とし、反転して用いることから、第2の被支持部55の位置決めピン55aは、軸線方向Xを挟んで反対側に位置しており、位置決めピン55aが位置決めされる位置決め長穴14aと位置決め広幅長穴15aも対応して軸線方向Xを挟んで反対側に位置している。
反射部ホルダ50の両端部に回転軸部51,ベアリング52,ベアリングホルダ53または、ベアリングホルダ53Aをそれぞれ組み付ける。反射部ホルダ50に反射部材40を取り付ける。
この後、ベアリングホルダ53,53Aの把持部53cを把持して反射部4を持ち上げ、上下を反転したハウジング1の上方から回転軸支持部16の凹部16aにベアリング取付部53aを装着するようにする。
そして、一方側では、ベアリングホルダ53の下端に突き出している第1の被支持部54の位置決めピン54aを、第1の支持部である真円状の位置決め穴12aに嵌合し、第2の被支持部55の位置決めピン54aを、固定部16bの第3の支持部14の位置決め長穴14aに装着する。
すると、ベアリングホルダ53は、位置決めピン54aを真円の位置決め穴12aに嵌合することで、基準となる位置が定まり、位置決めピン55aを軸線方向Xと直交する方向の長穴の位置決め長穴14aによって位置決めピン55aに組み立て誤差や製作公差(位置決めピン54aと位置決めピン55aとの距離D1など)があっても装着して位置決めすることができ、軸線方向Xに対する位置およびこれと直交する方向の位置決めがなされる。
すると、ベアリングホルダ53Aは、位置決めピン54aを位置決め長穴13aに装着することで、ベアリングホルダ53,53Aの距離(間隔)Dに組み立て誤差や製作公差があっても位置決めピン54aを軸線方向Xに沿う長穴の位置決め長穴13aに装着することができ、一方側のベアリングホルダ53が軸線方向Xに位置決めされていることと協働して軸線方向Xの位置決めされる。また、軸線方向Xに直交する方向は、位置決め長穴13aの軸線方向Xに直交する穴幅を位置決めピン54aの直径dに対応する幅dとすることで位置決めがなされる。
さらに、ベアリングホルダ53Aの位置決めピン55aは、ベアリングホルダ53,53Aの距離(間隔)Dおよび位置決めピン54aと位置決めピン55aとの間に組み立て誤差や製作公差など(位置決めピン54aと位置決めピン55aとの距離D1など)があっても軸線方向Xに沿う長穴で、しかも軸線方向Xに直交する穴幅を位置決めピン55aの直径より広い広幅d+αにした位置決め広幅長穴15aに装着して組み立てることができる。
これにより、ベアリングホルダ53とベアリングホルダ53Aとを共通として一方側と他方側で反転して用いる場合でも、組み立て誤差や製作公差があってもそれぞれの位置決めピン54aおよび位置決めピン55aを位置決め長穴13aと位置決め広幅長穴15aに装着して位置決めすることができ、軸線方向Xに対する位置およびこれと直交する方向の位置決めを行うことができる。
特に、このHUD装置100によれば、反射部材40を大型化する場合であっても、反射部ホルダ50の回転軸部51の距離(間隔)Dが大きくなり、また、位置決めピン54aと位置決めピン55aとの距離D1の変化などの組み立て誤差や製作公差によって軸ずれなどが生じても両端のベアリングホルダ53,53Aをハウジング1に装着して位置決めすることができ、精度良く組み付けることができる。
これにより、一方のベアリングホルダ53を第1の被支持部54を第1の支持部12に嵌合することで軸線方向Xおよびこれと交差する方向に確実に位置決めすることができる。
そして、他方のベアリングホルダ53Aとの距離(間隔)Dが反射部ホルダ50への回転軸部51の組み立て誤差(嵌合深さなど)やベアリング52への組み立て誤差(嵌合深さなど)や製作寸法の公差などによって変化しても第2の支持部13の長穴によって組み立てることができる。また、第2の支持部13の長穴の穴幅を第1の被支持部54の大きさに対応するようにすることで、軸線方向Xに直交する方向の位置決めもなされ、所定の状態に反射部4をハウジング1に保持することができる。これにより、反射部材40を大型化して回転軸部51の間隔Dが大きくなっても、精度良く組み付けることができる。
また、反射部4は、反射部ホルダ50を介してベアリング52で支持されているので、回転軸部51のガタ付きがなく、従来のガタ付きを防止するトーションばねを設ける必要がなく、反射部4の回転角度によらず一定の負荷で回転駆動することができる。これにより、反射部駆動機構6の駆動にともなう振動や音の発生を抑えることができるとともに、耐久性を向上することができる。
これにより、ベアリングホルダ53に設けた第2の被支持部55をハウジング1の第3の支持部14に装着して位置決めすることができ、3箇所の被支持部54,55で一層確実にベアリングホルダ53を位置決めし、精度良く組み付けることができる。
これにより、ベアリングホルダ53と同一形状のベアリングホルダ53Aを反対側に設けて、第2の被支持部55を第4の支持部15に装着して組み付けることができ、ベアリングホルダ53Aも2箇所の被支持部54,55で位置決めすることができ、第1の被支持部54と第2の被支持部55との距離D1などの変化があっても一層確実に、精度良く組み付けることができる。
200 フロントガラス
1 ハウジング
10 開口部
11 透光性カバー
12 第1の支持部
12a 位置決め穴
13 第2の支持部
13a 位置決め長穴
14 第3の支持部
14a 位置決め長穴
15 第4の支持部
15a 位置決め広幅長穴
16 回転軸支持部
16a 凹部
16b 固定面
17 ねじ穴
2 表示器
3 平面鏡
4 反射部
40 反射部材
5 反射部支持機構
50 反射部ホルダ
50a 固定穴
50b 支持パッド
50c 先端
50d 被駆動部
51 回転軸部
51a 大径部
51b 小径部
52 ベアリング
52a 内輪
52b 外輪
53 ベアリングホルダ(一方側)
53A ベアリングホルダ(他方側)
53a ベアリング取付部
53b 固定フランジ部
53c 把持部
53d 取付穴
53e 貫通孔
53f ねじ挿着孔
53g 貫通孔
54 第1の被支持部
54a 位置決めピン
55 第2の被支持部
55a 位置決めピン
6 反射部駆動機構
61 アーム部
61a 挟持部
62 スライダ
63 ガイドシャフト
64 リードスクリュ
65 ナット
66 モータ
X 軸線方向
d 直径(位置決めピン)
Claims (4)
- 表示器が出射した画像を表す表示光を反射部で反射させ、前記反射部で反射した前記表示光により、前記画像に対応する虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射部を保持するとともに両端に突出する一対の回転軸部を設ける反射部ホルダと、
前記一対の回転軸部をそれぞれ回動可能に支持する一対のベアリングと、
前記一対のベアリングをそれぞれハウジングに保持する一対のベアリングホルダと、を備え、
前記各ベアリングホルダには、前記ベアリングの半径方向に突出する第1の被支持部が設けられ、
前記ハウジングは、一方の前記ベアリングホルダの前記第1の被支持部が位置決めされる穴状の第1の支持部と、他方の前記ベアリングホルダの前記第1の被支持部が位置決めされる前記回転軸部の軸線方向に沿った長穴状の第2の支持部と、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記一対のベアリングホルダのうち少なくとも一方の前記ベアリングホルダには、前記回転軸部の軸線方向と交わる方向に配置されて突出する前記ハウジングに位置決めされる第2の被支持部が設けられ、
前記ハウジングは、前記第2の被支持部が位置決めされ、前記軸線方向と交わる方向に沿った長穴状の第3の支持部を備える、
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装置。 - 前記第2の被支持部が設けられた一方の前記ベアリングホルダと同一形状のベアリングホルダを反対側のベアリングホルダとして配置し、
前記ハウジングは、前記反対側のベアリングホルダの前記第2の被支持部が位置決めされ、前記回転軸部の軸線方向に沿い前記第2の被支持部より広幅で長穴状の第4の支持部を備える、
ことを特徴とする請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記回転軸部は、前記反射部ホルダと別体に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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