KR20110109969A

KR20110109969A - 차량용 헤드업 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20110109969A
Application number: KR1020110028056A
Authority: KR
Inventors: 다쯔야 사사끼; 히데유끼 나까네
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-10-06
Also published as: KR101222414B1; US8102601B2; US20110242666A1; DE102011001429A1; JP5071508B2; DE102011001429B4; JP2011209617A

Abstract

헤드업 디스플레이 장치는 디스플레이(20), 반사 거울(32)을 갖는 광학 시스템(30), 모터(40), 및 상호 결합되는 기어(52 내지 59)를 갖는 감속 기어 기구(50)를 구비한다. 상기 기구(50) 내에서 최종 기어(59)보다 더 앞쪽에 스토퍼 기어(53)가 제공된다. 스토퍼 기어(53)는 그 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 스토퍼 기어(53)의 영역에 배치되는 다수의 이(532)를 갖는 부분 기어부(530)를 구비한다. 스토퍼 기어(53)의 회전은 부분 기어부(530)의 양단부 이(532a, 532b)와 스토퍼-인접 기어(52)의 결합으로 인해 정지되고, 따라서 거울(32)의 회전 각도(θ)의 범위는 표시 가능한 범위(Ad)를 포함하는 소정의 조절 가능한 범위(Ac)로 제한된다. 조절 가능한 범위의 하한(θcl)과 표시 가능한 범위의 하한(θdl) 사이의 각도(θ) 및 조절 가능한 범위의 상한(θcu)과 표시 가능한 범위의 상한(θdu) 사이의 각도(θ)는 0도보다 크다.

Description

차량용 헤드업 디스플레이 장치 {HEAD UP DISPLAY DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.

종래에, 차량용 헤드업 디스플레이 장치(이하 HUD 장치로 지칭함)가 공지되어 있다. HUD 장치는 디스플레이 상에 발광 화상을 표시하며, 표시 화상을 앞유리(windshield)와 같은 투영 부재에 투영한다. 따라서, HUD 장치는 차량 관련 정보의 허상(virtual image)을 표시한다. 이러한 HUD 장치의 형태로서, 디스플레이의 표시 화상을 오목거울과 같은 반사 거울에 반사하고 반사된 화상을 투영 부재 상에 투영하는 장치가 JP-A-2009-132221에 개시되어 있다. 전술했듯이, 차량 내에서 HUD 장치가 차지하는 설치 공간은 반사 거울의 사용에 의해 작아진다.

JP-A-2009-132221에 개시된 HUD 장치에서는, 회전 가능하게 제공된 반사 거울의 회전 각도를 외부로부터의 조절 명령에 따라 조절하기 위해 모터에서 발생한 토크를 기어 시스템을 통해서 반사 거울에 전달하는 구성을 채택하고 있다. 이러한 구성에 따르면, HUD 장치에 조절 명령을 내림으로써, 차량 탑승자는 차량 관련 정보의 허상을 쉽게 알아볼 수 있는 상태로 표시할 수 있다.

그러나, JP-A-2009-132221에 개시된 HUD 장치에 있어서, 모터에서 발생한 토크를 반사 거울로 전달하는 기어 시스템의 최종 기어는 회전 방향으로 360도 미만 범위의 영역에 배치되는 기어의 이를 갖는 부분 기어부를 갖는다. 모터에서 발생한 토크를 증폭 전달하는 감속 기어 기구가 모터의 소형화로 인한 모터 설치 공간의 축소를 위해 채택되는 경우에, 최대 토크가 최종 기어와 그 한 단계 이전 기어에 인가된다. 따라서, 이러한 감속 기어 기구에서는, 조절 명령에 따른 토크 발생이 모터에 의해 지속될 경우, 부분 기어부의 회전 방향 일단부의 기어의 이와 한 단계 이전 기어의 결합으로 인해 최종 기어의 회전이 멈추어도, 강도 설계치보다 큰 초과 토크가 이들 기어에 가해질 수 있다. 더욱이, 부분 기어부의 회전 방향 일단부의 기어 이와 한 단계 이전 기어의 결합으로 인해 최종 기어의 회전이 멈춘 상태에서, 차량 탑승자에 의한 계속된 조절 명령에도 불구하고 화상 표시가 변하지 않으면, 탑승자는 HUD 장치의 고장 여부를 판정할 수 없으며, 따라서 HUD 장치의 신뢰감 저하가 초래될 수도 있다.

본 발명은 상기 단점 중 적어도 하나를 해결한다. 따라서, 본 발명의 목적은 내구성과 신뢰성을 향상시키는 차량용 HUD 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 디스플레이, 광학 시스템, 모터, 및 감속 기어 기구를 포함하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 디스플레이는 발광 화상을 표시하도록 구성된다. 상기 광학 시스템은 디스플레이에 의해 표시되는 화상을 반사하기 위해 디스플레이에 대해 회전 가능하게 배치되는 반사 거울을 구비한다. 상기 광학 시스템은 거울에서 반사된 화상을 차량의 투영 부재 상에 투영하여 차량 관련 정보의 허상을 투영 부재에 표시하도록 구성된다. 상기 모터는 외부로부터의 조절 명령에 따라 거울의 회전 각도를 조절하기 위해 토크를 발생하도록 구성된다. 상기 허상은 거울의 회전 각도의 표시 가능한 범위 내에서 표시될 수 있다. 감속 기어 기구는 상호 결합되는 다수의 기어를 구비하며, 모터에 의해 발생된 토크를 증폭하여 거울에 전달하도록 구성된다. 다수의 기어는 모터로부터 거울로의 토크 전달 방향으로의 최종 기어, 스토퍼 기어 및 스토퍼-인접 기어를 구비한다. 상기 스토퍼 기어는 감속 기어 기구에서 토크 전달 방향으로 최종 기어보다 더 앞쪽에 배치되는 기어이다. 상기 스토퍼-인접 기어는 스토퍼에 인접한다. 상기 스토퍼 기어는 그 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 스토퍼 기어의 영역에 배치되는 다수의 기어 이를 갖는 부분 기어부를 구비한다. 상기 부분 기어부는 회전 방향으로 그 양단부에 양단부 기어 이를 구비한다. 스토퍼 기어의 회전은 부분 기어부의 양단부 기어 이와 스토퍼-인접 기어의 결합으로 인해 정지되며, 따라서 거울의 회전 각도의 범위는 표시 가능한 범위를 포함하는 소정의 조절 가능한 범위로 제한된다. 조절 가능한 범위의 하한과 표시 가능한 범위의 하한 사이의 회전 각도 및 조절 가능한 범위의 상한과 표시 가능한 범위의 상한 사이의 회전 각도는 0도보다 크다.

본 발명에 의하면, 차량용 HUD 장치의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명과 그 추가 목적, 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명, 청구범위 및 첨부도면으로부터 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HUD 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 도 1의 HUD 장치에 의한 허상 표시 상태를 도시하는 개략도.
도 3은 도 1의 반사 거울의 회전 각도를 도시하는 개략도.
도 4는 도 1의 모터 및 감속 기어 기구의 구성을 도시하는 단면도.
도 5는 도 1의 모터와 감속 기어 기구 사이의 링크장치를 도시하는 단면도.
도 6은 도 1의 감속 기어 기구의 구성을 도시하는 개략도.
도 7은 도 1의 감속 기어 기구의 특징부를 도시하는 평면도.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 실시예에 따른 차량용 HUD 장치(1)의 기본 구조를 설명한다. 차량에 배치되는 HUD 장치(1)는 하우징(10), 디스플레이(20), 광학 시스템(30), 모터(40), 감속 기어 기구(50), 조절 스위치(60), 및 제어 시스템(70)을 구비한다.

하우징(10)은 HUD 장치(1) 내의 다른 요소(20, 30, 40, 50) 등을 수용하는 중공 형상으로 형성되며, 차량의 계기판(2)에 제공된다. 하우징(10)은 투사 부재로서 작용하는 앞유리(4)와 수직으로 대향하는 부분에 반투명 방출창(emission window)(14)을 구비한다. 앞유리(4)는 차량의 운전석의 전방에 고정된다.

디스플레이(20)는 본 실시예에서 투과 조명-타입 액정 패널이며, 화상을 표시하는 스크린(22)을 구비한다. 스크린(22)은 내장 백라이트(도시되지 않음)에 의해 투과 조명되며, 따라서 디스플레이(20)는 스크린(22) 상의 표시 화상을 빛나게 만든다. 이런 식으로 디스플레이(20) 상에 표시되는 발광 화상은 차량 동작 또는 차량 상태에 관한 차량-관련 정보를 나타내준다. 본 실시예에서는, 차량 이동 방향과 같은 내비게이션 정보(도 2 참조)가 고지된다. 디스플레이(20)의 표시 화상은 차속, 연료 잔량, 및 냉매 온도와 같은 물리량 정보일 수 있거나 또는 내비게이션 정보뿐 아니라 교통 상황 및 안전 상황과 같은 차량 외부 상태 정보일 수 있다.

광학 시스템(30)은 반사 거울(32)을 구비하는 광학 부재[반사 거울(32) 외에는 도시하지 않음]로 구성되며, 디스플레이(20)의 표시 화상을 방출창(14) 쪽으로 방출한다. 본 실시예에서, 반사 거울(32)은 오목 거울을 포함하며, 매끄러운 곡면 형상으로 오목한 반사면(34)을 갖는다. 반사 거울(32)은 디스플레이(20)로부터 반사면(34)으로 직접 또는 간접적으로 진입하는 광학 화상으로서의 표시 화상을 확대하여 방출창(14) 쪽으로 반사한다. 반사 거울(32)에서 반사된 화상은 방출창(14)을 통해서 앞유리(4) 상에 투영되며, 따라서 이 화상은 앞유리(4)의 전방에 형성된다. 그 결과, 디스플레이(20)의 표시 화상에 의해 표시되는 차량 관련 정보는 차량 내의 운전석 측에 허상(36)으로서 표시된다(도 2 참조).

반사 거울(32)은 하우징(10)에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축(38)을 구비한다. 회전축(38)의 회전에 의해, 반사 거울(32)은 도 2에 도시된 허상(36)의 표시 위치를 앞유리(4)에 대해 수직 방향으로 변화시킨다. 본 실시예에서, 허상(36)의 표시는 광학 시스템(30)과 앞유리(4)의 광학 특성으로 인해, 도 2에 실선으로 도시된 허상(36)의 하한 표시 위치(Dl)의 아래와 도 2에 점선으로 도시된 허상(36)의 상한 표시 위치(Du) 위에서 소실된다. 따라서, 도 3에 도시하듯이, 허상(36)의 표시 위치(Dl, Du)에 대응하는 반사 거울(32)의 회전 각도(θ)는 각각 θdu, θdl로 설정된다. 그 경계치로서 이들 각도(θdu, θdl)를 갖는 범위(Ad)가 허상(36)이 표시될 수 있는 표시 가능한 범위(Ad)로 설정된다.

본 실시예의 반사 거울(32)이, 허상(36)의 표시부가 표시 가능한 범위(Ad)의 중심점(θ0)인 반사 거울(32)의 영점 각도(θ0)로부터 상방으로 변화하는 방향으로 Ad/2보다 큰 각도(△θr)만큼 회전하면, 반사 거울(32)이 하우징(10)과 충돌한다. 따라서, 도 3에 도시하듯이, 영점 각도(θ0)로부터 양쪽에 각도(△θr)를 갖는 범위(Ar)가 반사 거울(32)의 회전 가능한 범위(Ar)로 설정된다. 그럼에도 불구하고, 본 실시예에서는, 이하에서 더 자세히 설명될 감속 기어 기구(50)의 특징 구성으로 인해, 반사 거울(32)은 영점 각도(θ0)로부터 양쪽으로 각도(△θr) 만큼의 회전이 제한된다.

도 4에 도시하듯이, 본 실시예에서, 모터(40)는 클로 폴(claw pole) 구조를 갖는 영구자석형 스테핑 모터이며, 회전자(41)와 고정자 코일(46)을 구비한다. 회전자(41)는 이하에서 더 자세히 설명될 기어 케이스(51)에 의해 회전 가능하게 지지되는 모터 축(42)의 외주 측에 회전자 자석(43)을 부착함으로써 얻어진다. 기어 케이스(51)에 고정되는 고정자 코일(46)은 코일(46)의 여자시에 여기되어 회전자 자석(43)을 회전시킨다. 따라서, 고정자 코일(46)은 모터 축(42)에 토크를 발생시킨다.

도 4 및 도 5에 도시하듯이, 감속 기어 기구(50)는 모터(40)를 수납하는 중공 형상의 기어 케이스(51) 내에서 복수의 기어(52 내지 59)를 직렬 결합시킴으로써 얻어진다. 기구(50)는 모터(40)에 의해 발생한 토크를 반사 거울(32)에 전달한다. 최초 기어(52)는 모터 축(42)에 제공된다. 아이들러 기어(53)와 피니언 기어(54)는 제1 기어 부재(501)로서 일체 형성되며, 기어 케이스(51)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 한 단계 전의 최초 기어(52)와 결합되어 있는 아이들러 기어(53)는 이들 기어(52, 53) 사이의 감속비에 따라 모터(40)에 의해 발생된 토크의 증폭 및 전달에 의해 한 단계 후의 피니언 기어(54)와 함께 회전한다.

아이들러 기어(55)와 피니언 기어(56)는 제2 기어 부재(502)로서 일체 형성되며, 기어 케이스(51)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 한 단계 전의 피니언 기어(54)와 결합되어 있는 아이들러 기어(55)는 이들 기어(54, 55) 사이의 감속비에 따라 모터(40)에 의해 발생된 토크의 추가 증폭 및 전달에 의해 한 단계 후의 피니언 기어(56)와 함께 회전한다. 아이들러 기어(57)와 피니언 기어(58)는 제3 기어 부재(503)로서 일체 형성되며, 기어 케이스(51)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 한 단계 전의 피니언 기어(56)와 결합되어 있는 아이들러 기어(57)는 이들 기어(56, 57) 사이의 감속비에 따라 모터(40)에 의해 발생된 토크의 더 추가적인 증폭 및 전달에 의해 한 단계 후의 피니언 기어(58)와 함께 회전한다.

최종 기어(59)는 반사 거울(32)의 회전축(38)에 제공되며, 한 단계 전의 피니언 기어(58)와 결합되어 있다. 따라서, 최종 기어(59)는 최종 기어(59)와 피니언 기어(58) 사이의 감속비에 따라 모터(40)에 의해 발생된 토크의 최대 요구 증폭 및 전달에 의해 반사 거울(32)의 회전축(38)을 회전시킨다. 모터 축(42)이 정회전하면, 회전축(38) 또한 허상(36)의 표시 위치가 상방 이동하도록 정회전한다. 모터 축(42)이 역회전하면, 회전축(38) 또한 허상(36)의 표시 위치가 하방 이동하도록 역회전한다. 본 실시예에서는, 도 6에서 점선으로 둘러싸인 바와 같이 기어(52 내지 59) 사이의 감속비(기어비)를 설정함으로써, 예를 들어, 축(42, 38) 및 부재(501 내지 503)의 회전 각도가 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 회전축(38)의 회전 각도(θ)가 후술되는 범위(Ac)에 대응하는 14.3도로 설정될 때의 회전 각도를 도시한다.

도 1에 도시된 조절 스위치(60)는 차량 내의 운전석에 앉은 탑승자에 의해 조작될 수 있도록 제공된다. 조절 스위치(60)는, 탑승자가 허상(36)의 표시 위치를 상방으로 이동시키기 위한 상방 조절 명령 및 허상(36)의 표시 위치를 하방으로 이동시키기 위한 하방 조절 명령을 선택적으로 입력할 수 있도록 예를 들어 두 개의 작동 부재를 구비한다. 조절 스위치(60)는 그 작동을 통해서 입력되는 조절 명령에 따라 명령 신호를 출력한다.

제어 시스템(70)은 하우징(10)의 내부 또는 외부에 배치되는 디스플레이 제어 회로(72)를 구비한다. 본 실시예에서, 디스플레이 제어 회로(72)는, 주로 마이크로컴퓨터로 구성되는 전기 회로이며, 전기 요소[20, 40(46), 60)]에 연결된다. 디스플레이 제어 회로(72)는 디스플레이(20)에 의한 화상 표시를 제어하며, 조절 스위치(60)로부터 입력되는 명령 신호에 따라 모터(40)의 회전을 제어한다. 특히, 모터(40)의 회전 제어에 있어서, 조절 스위치(60)에 상방 조절 명령이 입력되면, 제어 회로(72)는 모터 축(42)을 정회전시켜 허상(36)의 표시 위치를 상방으로 변경함으로써 반사 거울(32)의 회전 각도(θ)가 정회전 방향으로 조절되게 한다. 한편, 조절 스위치(60)에 하방 조절 명령이 입력되면, 제어 회로(72)는 모터 축(42)을 역회전시켜 허상(36)의 표시 위치를 하방으로 변경함으로써 반사 거울(32)의 회전 각도(θ)가 역회전 방향으로 조절되게 한다.

이제 차량용 HUD 장치(1)의 특징부에 대해 후술한다. 도 4 및 도 5에 도시된 감속 기어 기구(50)에서, 도 7에 도시된 부분 기어부(530)는 최종 기어(59)에 앞선 기어(52 내지 58) 중에서 아이들러 기어(53)에 제공되며, 상기 아이들러 기어(53)는 최초 기어(52)와 기어-쌍을 이루고 최초 기어(52)의 한 단계 이후의 기어이며 특정 스토퍼 기어로서 작용한다. 상기 부분 기어부(530)는 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 아이들러 기어(53)의 영역에 형성되며, 기어 이(532)는 이 영역에 배치된다. 부분 기어부(530)가 형성되지 않은 아이들러 기어(53)의 나머지 영역(비-기어 영역)에는 연결부(534)가 형성된다. 이 연결부(534)는 아이들러 기어(53)의 회전 방향으로 그 회전 방향 양단부에서 부분 기어부(530)의 기어 이(532a, 532b)의 상면으로부터 연속적으로 원호 형상으로 연장된다. 따라서, 연결부(534)는 이들 기어 이(532a, 532b) 사이를 연결한다.

그 결과, 부분 기어부(530)의 일단부 기어 이(532a)가 최초 기어(52)와 결합하도록 아이들러 기어(53)가 도 7에서의 일 방향(X)으로 정회전하면, 최초 기어(52)는 연결부(534)와 결합할 수 없으며, 따라서 아이들러 기어(53)의 정회전이 정지된다. 한편, 부분 기어부(530)의 타단부 기어 이(532b)가 최초 기어(52)와 결합하도록 아이들러 기어(53)가 도 7에서의 다른 방향(Y)으로 역회전하면, 최초 기어(52)는 또한 연결부(534)와 결합할 수 없으며, 따라서 아이들러 기어(53)의 역회전이 정지된다.

아이들러 기어(53)의 이러한 회전 정지로 인해, 반사 거울(32)의 회전 각도(θ)가 도 3에 도시된 소정의 조절 가능한 범위(Ac)로 제한된다. 특히, 본 실시예의 조절 가능한 범위(Ac)는 허상(36)의 표시 가능한 범위(Ad) 보다는 넓고 반사 거울(32)의 회전 가능한 범위(Ar) 보다는 좁게 설정된다. 따라서, 반사 거울(32)의 회전 각도(θ)는 그 양쪽으로부터의 표시 가능한 범위(Ad)를 포함하는 조절 가능한 범위(Ac)로 제한된다. 허상(36)의 표시는 이들 범위(Ad, Ac) 사이에서 소실되며(도 3 참조), 조절 가능한 범위(Ac)의 외부에서는 하우징(10)에 의한 반사 거울(32)의 결합이 초래되지 않는다. 예를 들어 14.3도의 조절 가능한 범위(Ac)가 채택되는 본 실시예에서, 범위(Ac)에 대응하는 그 회전 각도가 360도 보다 작은, 최종 기어(59)에 앞선 기어(53 내지 58) 중에서 가장 앞선 기어(53)가 스토퍼 기어로서 부분 기어부(530)를 구비한다.

상기 특징을 갖는 HUD 장치(1)에 따르면, 감속 기어 기구(50)에서 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 영역에 배치되는 기어 이(532)를 갖는 부분 기어부(530)가 아이들러 기어(53)에 제공된다. 따라서, 부분 기어부(530)의 회전 방향 단부에서의 기어 이(532a 또는 532b)가 아이들러 기어(53)와 기어-쌍을 이루는 최초 기어(52)와 결합됨으로 인해 아이들러 기어(53)의 회전이 정지되어도, 조절 명령에 따른 토크 발생은 모터(40)에 의해 계속되는 것으로 가정될 수 있다. 그러나, 최종 기어(59)에 앞서고 그 회전 각도가 360도 미만인 기어 중에서 인가되는 토크가 최소인 가장 앞선 아이들러 기어(53)의 회전 정지에도 불구하고 모터(40)가 토크 발생을 계속해도, 인가되는 토크는 강도 허용 범위 내에서 쉽게 제한될 수 있다. 따라서, HUD 장치(1)의 내구성이 향상될 수 있다.

또한, HUD 장치(1)에서, 부분 기어부(530)의 회전 방향 양단부에 있는 기어 이(532a, 532b)와 최초 기어(52)의 결합으로 인해 제한되는 반사 거울(32)의 조절 가능한 범위(Ac)는, 허상(36)의 표시가 가능한 표시 가능한 범위(Ad)를 그 양쪽에 포함하는 범위로 설정된다. 따라서, 기어 이(532a 또는 532b)와 최초 기어(52) 사이의 결합으로 인해 아이들러 기어(53)가 정지되어 있는 상태에서 정방향 또는 역방향으로의 각도 조절을 명령하는 조절 명령이 계속되면, 반사 거울(32)의 회전 각도(θ)는 조절 가능한 범위(Ac) 내에서 허상(36)의 표시 가능한 범위(Ad) 외부로 제한된다. 그 결과, 차량 탑승자가 반사 거울(32)의 조절 가능한 범위(Ac) 내에서 조절 명령을 계속하면, 아이들러 기어(53)가 정지하기 전에 허상(36) 표시의 소멸로서 변화가 발생한다. 따라서, 탑승자의 신뢰감 저하를 방지할 수 있다.

더욱이, HUD 장치(1)에 따르면, 모터(40)에 의해 발생된 토크를 증폭 및 전달하는 감속 기어 기구(50)에서, 최초 기어(52)와 기어-쌍을 이루는 최초 기어(52)의 한 단계 이후의 아이들러 기어(53)는 반사 거울(32)의 조절 가능한 범위(Ac)에 대응하는 회전 각도에 있어서 최초 기어(52)보다 작다. 따라서, 후속 단계의 아이들러 기어(53)에 있어서, 360도 미만의 회전 각도가 되는 반사 거울(32)의 조절 가능한 범위(Ac)를 달성하는 부분 기어부(530)는 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 영역에서 쉽게 확보된다. 또한, 기어 이당 회전 각도에 있어서 동일 기어-쌍을 이루는 앞선 단계의 최초 기어(52)보다 작은 후속-단계 아이들러 기어(53)를 사용함으로써, 조절 가능한 범위(Ac)의 경계치(θcl, θcu)(도 3 참조)의 정확도가 향상될 수 있다.

HUD 장치(1)의 감속 기어 기구(50)에 관하여, 제3 기어 부재(503), 제2 기어 부재(502) 및 제1 기어 부재(501)가 이 순서대로 부착된 후, 모터 축(42)에 제공된 최초 기어(52)를 갖는 모터(40)를 수용하는 기어 케이스(51) 내부에는, 반사 거울(32)의 회전축(38)에 대한 최종 기어(59)가 부착된다. 따라서, 제1 기어 부재(501)에 형성된 아이들러 기어(53)는, 감속 기어 기구(50)에서 최종 기어(59)에 앞서는 기어(52 내지 58) 중에서 부착 순서로 최종적인 기어이다. 전술했듯이, 부분 기어부(530)를 갖는 아이들러 기어(53)의 부착 순서는 최종 기어(59)의 앞쪽에서 끝난다. 그 결과, 아이들러 기어(53)와 결합되는 최초 기어(52)에 대한 아이들러 기어(53)의 연결부(534)의 방해로 인한 부착 작업 효율의 감소가 억제될 수 있다.

모터에 의해 발생된 토크를 증폭시켜 반사 거울에 전달하는 감속 기어 기구에서, 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 영역에 배치되는 기어 이를 갖는 부분 기어부가 최종 기어보다 더 앞쪽에 존재하는 스토퍼 기어에 제공된다. 감속 기어 기구에서는, 부분 기어부의 회전 방향으로의 일단부 기어 이가 스토퍼 기어와 기어-쌍을 이루는 다른 기어와 결합함으로 인한 스토퍼 기어의 회전 정지에도 불구하고 외부로부터의 조절 명령에 따른 토크 발생이 모터에 의해 계속되어도, 이들 기어에 가해지는 토크가 작아질 수 있다.

반사 거울의 회전 각도에 관하여, 스토퍼 기어가 부분 기어부의 회전 방향 양단부에서의 기어 이와 결합되어 그 회전이 정지됨으로 인해 제한되는 조절 가능한 범위는, 허상이 표시될 수 있는 표시 가능한 범위를 포함하고 그 사이에 넣는 소정의 각도 범위이다. 따라서, 스토퍼 기어의 회전이 정지되어 있는 상태에서, 이 회전 방향으로의 각도 조절을 명령하는 조절 명령이 더 계속되면, 반사 거울의 회전 각도는 조절 가능한 범위 내에서 허상에 대한 표시 가능한 범위 밖으로 제한된다. 따라서, 차량 탑승자가 반사 거울의 조절 가능한 범위 내에서 조절 명령을 계속하면, 스토퍼 기어의 회전 정지 이전에 허상 표시가 소실됨으로써 변화가 발생한다. 따라서, 탑승자의 신뢰감 저하를 방지할 수 있다.

이러한 이유로, 감속 기어 기구를 구성하는 기어의 내구성 및 차량 탑승자에게 주어지는 신뢰도가 동시에 향상될 수 있다.

스토퍼 기어는, 반사 거울의 조절 가능한 범위에 대응하는 그 회전 각도가 감속 기어 기구에서 360도 미만인 기어 중에서 가장 앞선 단계에 있는 기어이다. 전술했듯이, 360도 미만의 회전에 의해 조절 가능한 범위를 실현할 수 있는 기어 중에서, 반사 거울의 조절 가능한 범위에 대응하는 그 회전 각도가 감속 기어 기구에서 360도보다 작은 가장 앞선 단계의 기어에는 최소 토크가 인가된다. 따라서, 부분 기어부의 회전 방향 일단부 기어 이와 다른 기어의 결합으로 인한, 스토퍼 기어로서 가장 앞선 단계에 있는 기어의 회전 정지에도 불구하고 모터에 의해 토크가 계속 발생해도, 가해지는 토크를 강도 허용 범위 내로 제한함으로써 내구성이 향상될 수 있다.

상기 실시예의 수정예를 설명한다. 이제까지는 본 발명의 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예로만 해석되지 않아야 하며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

구체적으로, 감속 기어 기구(50)를 구성하는 기어의 개수 및 여러 기어 사이의 감속비(기어비)가 상기 실시예에 기재된 개수 및 감속비 이외의 것일 수도 있다. 최종 기어[상기 실시예에서는 기어(59)]의 앞쪽에 위치하고 조절 가능한 범위(Ac)에 대응하는 그 회전 각도가 360도 미만인 기어[상기 실시예에서는 기어(53 내지 58)]라면, 어느 것이든, 부분 기어부(530)가 제공되는 감속 기어 기구(50)에서의 스토퍼 기어 용으로 채택될 수 있다. 추가로, 감속 기어 기구(50)를 구성하는 기어(52 내지 59)의 부착 순서로서 상기 실시예에 나타난 것 이외의 순서가 사용될 수도 있다.

또한, 반사 거울(32)의 회전 각도를 조절하는데 필요한 정확도를 갖는 회전 제어를 수행할 수 있는 모터라면, 상기 실시예의 영구자석 형태의 스테핑 모터 이외에 예를 들어 하이브리드 형태의 스테핑 모터가 모터(40) 용으로 채택될 수 있다. 상기 실시예의 액정 패널 이외에, 예를 들어, 전계발광(EL) 패널 또는 인디케이터에 의해 발광 화상을 표시하는 액정 패널이 디스플레이(20) 용으로 사용될 수 있다. 마지막으로, 반사된 화상을 반사 거울에 투영하는 투영 부재 용으로, 상기 실시예에서와 같이 차량에 고정된 앞유리(4) 대신에, 예를 들어 HUD 장치(1) 용으로만 제공되는 복합기가 채택될 수도 있다.

당업자에게는 추가적인 장점 및 수정이 쉽게 일어날 것이다. 따라서 넓은 의미에서의 본 발명은 도시되고 기술된 특정 상세, 대표적 장치, 및 예시적 예에 한정되지 않는다.

1: 헤드업 디스플레이(HUD) 장치 4: 앞유리
10: 하우징 20: 디스플레이
30: 광학 시스템 32: 반사 거울
36: 허상 40: 모터
42: 모터 축 50: 감속 기어 기구
501: 제1 기어 부재 502: 제2 기어 부재
503: 제3 기어 부재 52: 최초 기어
53, 55, 57: 아이들러 기어 530: 부분 기어부
532, 532a, 532b: 기어 이 534: 연결부
54, 56, 58: 피니언 기어 59: 최종 기어
60: 조절 스위치 70: 제어 시스템
72: 표시 제어 회로 θ: 회전 각도

Claims

차량용 헤드업 디스플레이 장치이며,
발광 화상을 표시하도록 구성된 디스플레이(20);
상기 디스플레이(20)에 의해 표시되는 화상을 반사하기 위해 디스플레이(20)에 대해 회전 가능하게 배치되는 반사 거울(32)을 구비하며, 상기 거울(32)에서 반사된 화상을 차량의 투영 부재(4) 상에 투영하여 차량 관련 정보의 허상을 투영 부재(4)에 표시하도록 구성된 광학 시스템(30);
상기 거울(32)의 회전 각도(θ)를 외부로부터의 조절 명령에 따라 조절하기 위해 토크를 발생하도록 구성된 모터(40)로서, 상기 허상은 거울(32)의 회전 각도(θ)의 표시 가능한 범위(Ad) 내에서 표시될 수 있는 모터(40); 및
상호 결합되는 다수의 기어(52 내지 59)를 구비하며, 상기 모터(40)에 의해 발생된 토크를 증폭하여 거울(32)에 전달하도록 구성된 감속 기어 기구(50)를 포함하고,
상기 다수의 기어(52 내지 59)는,
상기 모터(40)로부터 거울(32)로의 토크 전달 방향으로의 최종 기어(59),
상기 감속 기어 기구(50) 내의 토크 전달 방향으로 최종 기어(59)보다 더 앞쪽에 배치되는 기어인 스토퍼 기어(53), 및
상기 스토퍼 기어(53)에 인접하는 스토퍼-인접 기어(52)를 구비하며,
상기 스토퍼 기어(53)는 그 회전 방향으로 360도 미만의 범위에 있는 스토퍼 기어(53)의 영역에 배치되는 다수의 기어 이(532)를 갖는 부분 기어부(530)를 구비하고,
상기 부분 기어부(530)는 회전 방향으로 그 양단부에 양단부 기어 이(532a, 532b)를 구비하며,
상기 스토퍼 기어(53)의 회전은 상기 부분 기어부(530)의 양단부 기어 이(532a, 532b)와 상기 스토퍼-인접 기어(52)의 결합으로 인해 정지되고, 따라서 상기 거울(32)의 회전 각도(θ)의 범위는 표시 가능한 범위(Ad)를 포함하는 소정의 조절 가능한 범위(Ac)로 제한되며,
상기 조절 가능한 범위(Ac)의 하한(θcl)과 상기 표시 가능한 범위(Ad)의 하한(θdl) 사이의 회전 각도(θ) 및 상기 조절 가능한 범위(Ac)의 상한(θcu)과 상기 표시 가능한 범위(Ad)의 상한(θdu) 사이의 회전 각도(θ)는 0도보다 큰 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 기어(52 내지 59)는, 거울(32)의 조절 가능한 범위(Ac)에 대응하는 그 회전 각도가 360도보다 작은 중간 기어(53 내지 58)를 감속 기어 기구(50)에 포함하며,
상기 스토퍼 기어(53)는 중간 기어(53 내지 58) 중에서 토크 전달 방향으로 가장 앞선 기어(53)인 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 스토퍼 기어(53)는 감속 기어 기구(50)에서의 인접한 기어(52, 53) 중에서 토크 전달 방향으로 더 뒤쪽에 위치하는 기어인 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 스토퍼 기어(53)는, 상기 감속 기어 기구(50)에서 토크 전달 방향으로 최종 기어(59)보다 더 앞쪽에 위치하는, 다수의 기어(52 내지 59)의 기어(52 내지 58) 중에서 감속 기어 기구(50)의 부착 순서로 최종적인 기어인 차량용 헤드업 디스플레이 장치.