特許 7594408 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-26

(45)【発行日】2024-12-04

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 35/00 20240101AFI20241127BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

B60K35/00

G02B27/01

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020174341

(22)【出願日】2020-10-16

(65)【公開番号】P2022065706

(43)【公開日】2022-04-28

【審査請求日】2023-09-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 国一

(72)【発明者】

【氏名】福永 剛久

(72)【発明者】

【氏名】藤本 裕介

【審査官】平井 功

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－５８２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０５４１６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１８１３０９２０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ３５／００－３７／２０

Ｇ０２Ｂ ２７／００－３０／６０

Ｇ０２Ｂ ７／００－ ７／２４

Ｆ１６Ｈ １９／００－３７／１６

Ｇ０２Ｂ ７／０２－ ７／１６

Ｂ６０Ｒ ９／００－１１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの回転軸に連結されたリードスクリュと、
前記モータの駆動による前記リードスクリュの回転に伴って、該リードスクリュの軸線に沿って移動する動力伝達部材と、
表示光を出射する表示器と、
前記動力伝達部材の移動に応じて回転軸を中心に回動するとともに、前記表示光を反射して表示画像を投射する反射部材と、を備え、
前記反射部材は、前記動力伝達部材との接触部位を有し、
一端側が前記接触部位側に取り付けられ、他端側が前記動力伝達部材に取り付けられた弾性部材をさらに備え、
前記動力伝達部材は、前記リードスクリュが挿通された基部と、前記接触部位に接触する突出部を備えた伝達部とを有し、
前記弾性部材は、前記伝達部に取り付けられている
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、インストルメントパネル上面に形成された開口内に、表示器と、表示器に表示される映像をウィンドシールドに向けて反射するミラーとを備えたヘッドアップディスプレイ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

このヘッドアップディスプレイ装置は、モータの回転軸に連結されたリードスクリュと、リードスクリュの回転に伴ってリードスクリュの軸線に沿って移動する動力伝達部材とを備えている。ヘッドアップディスプレイ装置は、モータを駆動して動力伝達部材をリードスクリュの軸線に沿った一方に移動させた場合、動力伝達部材がミラーを保持する保持ユニットの突出片を押す。この押した状態においてミラーは回転軸を中心にして一方向に回転する。一方、ヘッドアップディスプレイ装置は、一端が突出片に取り付けられたバネを有しており、モータを駆動して動力伝達部材をリードスクリュの軸線に沿った他方に移動させた場合には、突出片がバネにより引っ張られる。このバネの引っ張りによりミラーは回転軸を中心にして他方向に回転する。ヘッドアップディスプレイ装置は、このような一方向及び他方向の回転によって、ウィンドシールドに映る虚像の高さ位置を調整することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６１０７３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置においてバネの他端側は、ブラインドカバーの垂下部という動作しない部位に取り付けられており、固定端となっている。このため、動力伝達部材が突出片を押す方向に移動した場合には、バネが伸びることとなる。よって、ヘッドアップディスプレイ装置は、バネが伸びた状態にも対応できるように、大きめのモータの推力やモータトルクが必要となってしまう。

【0006】

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータの推力やモータトルクの低減を図ることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、モータの回転軸に連結されたリードスクリュと、前記モータの駆動による前記リードスクリュの回転に伴って、該リードスクリュの軸線に沿って移動する動力伝達部材と、表示光を出射する表示器と、前記動力伝達部材の移動に応じて回転軸を中心に回動するとともに、前記表示光を反射して表示画像を投射する反射部材と、を備え、前記反射部材は、前記動力伝達部材との接触部位を有し、
一端側が前記接触部位側に取り付けられ、他端側が前記動力伝達部材に取り付けられた弾性部材をさらに備え、前記動力伝達部材は、前記リードスクリュが挿通された基部と、前記接触部位に接触する突出部を備えた伝達部とを有し、前記弾性部材は、前記伝達部に取り付けられている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、モータの推力やモータトルクの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略上面図である。

【図3】図１及び図２に示した凹面ミラー及びリードスクリュユニットの詳細を示す斜視図である。

【図4】図３の一部拡大側面図である。

【図5】本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の動作を説明する概略側面図である。

【図6】参考例に係るヘッドアップディスプレイ装置の要部を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略側面図であり、図２は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略上面図である。

【0012】

図１に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のインストルメントパネル２の上面に形成された開口部Ｏに収納されて配置されている。このヘッドアップディスプレイ装置１は、図１及び図２に示すように、表示器１０と、折り返しミラー２０と、凹面ミラー（反射部材）３０とを備えている。

【0013】

表示器１０は、運転者に提供すべき情報を表示光として出射するものである。表示器１０からの表示光は図２に示す折り返しミラー２０に向けて出射され、折り返しミラー２０にて凹面ミラー３０に向けて反射される。凹面ミラー３０は表示光を反射し、表示画像を車両のウィンドシールドＷに投射するものである。ウィンドシールドＷに投射された表示画像は、運転者に虚像Ｉとして認識される。

【0014】

また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、リードスクリュユニット４０と、制御基板５０とを備えている。ここで、凹面ミラー３０は、回転軸３２（図３参照）を有し、回転軸３２を中心に回動する構成となっている。リードスクリュユニット４０は、当該回転軸３２を中心とした凹面ミラー３０の回転を制御するものである。リードスクリュユニット４０により凹面ミラー３０の回転が制御されることで、表示画像のウィンドシールドＷへの投射位置（高さ位置）を変化させることができる。

【0015】

制御基板５０は、ヘッドアップディスプレイ装置１の全体を制御する制御部を搭載したものであり、表示器１０の表示光の制御、及び、リードスクリュユニット４０による凹面ミラー３０の回転制御を行うものである。

【0016】

図３は、図１及び図２に示した凹面ミラー３０及びリードスクリュユニット４０の詳細を示す斜視図である。図４は、図３の一部拡大側面図である。

【0017】

図３に示すように、凹面ミラー３０は、車幅方向が長手方向となる横長の反射面３０ａを有したミラー本体３１を備えている。ミラー本体３１の反射面３０ａは、車両前方に向かって凸となる曲面を形成している。このような凹面ミラー３０は、その長手方向の両端部に回転軸３２を備えている。回転軸３２は、ヘッドアップディスプレイ装置１のケース等に直接又は間接的に支持されており、凹面ミラー３０は、回転軸３２を中心に回転する構成となっている。

【0018】

なお、本実施形態において回転軸３２は、凹面ミラー３０に設けられているが、ケース側に回転軸が設けられ、凹面ミラー３０にはその回転軸が嵌る円形等の凹部が形成されていてもよい。

【0019】

さらに、凹面ミラー３０は、図３及び図４に示すように突出片３３を備えている。突出片３３は、ミラー本体３１から下方に向けて突出する部位であり、ミラー本体３１の左下端に一体に接続される基部３３ａと、基部３３ａから車両後方に向けて延びる延出部３３ｂとを備えている。基部３３ａと延出部３３ｂとは別部材によって構成されており、例えば両者がねじ止め等されて連結されている。延出部３３ｂは、概略上下方向に延びる接触板部（接触部位）３３ｃを備えている。接触板部３３ｃは、後述する動力伝達部材（図３及び図４の符号４１参照）が接触する部位となる。また、後述の図５に示すように、接触板部３３ｃは、上下方向に所定の長さを有しており、動力伝達部材の突出部（図４の符号４１ｂ参照）がスライド接触するのに充分な長さとなっている。

【0020】

リードスクリュユニット４０は、動力伝達部材４１を備えており、動力伝達部材４１を動作させることで、凹面ミラー３０の回転制御を行うものである。このようなリードスクリュユニット４０は、動力伝達部材４１のほか、モータＭと、リードスクリュ４２と、ガイドシャフト４３と、支持体４４とを備えている。

【0021】

リードスクリュ４２は、モータＭの回転軸に連結された棒状部材である。このリードスクリュ４２は、ねじ切り溝（不図示）が形成されており、モータＭの回転に応じて軸線を中心に回転可能となっている。

【0022】

動力伝達部材４１は、基部４１ａと伝達部４１ｂとを備え、基部４１ａと伝達部４１ｂとが一体に構成されたものである。基部４１ａは、側面視して、リードスクリュ４２が挿通された部位である。基部４１ａは、リードスクリュ４２の貫通部位Ｐにおいてリードスクリュ４２のねじ切り溝と噛み合うナット等の部材（図示せず）を固定状態で備えている。このため、モータＭがリードスクリュ４２を回転させた場合、動力伝達部材４１は、その回転に伴ってリードスクリュ４２の軸線に沿って移動することとなる。

【0023】

図４に示すように、伝達部４１ｂは、側面視して、その上端から車両前方側に向けて延びる突出部４１ｃを有している。突出部４１ｃは、先端が曲面形状となっており、この曲面形状の先端が突出片３３の接触板部３３ｃに接触する構成となっている。

【0024】

図３及び図４に示すガイドシャフト４３は、リードスクリュ４２と略平行配置される棒状部材である。このガイドシャフト４３についても動力伝達部材４１を貫通してる。このガイドシャフト４３を備えることで、動力伝達部材４１は、モータＭの駆動時におけるリードスクリュ４２の回転に伴って回転してしまうことが防止される。これにより、動力伝達部材４１は、リードスクリュ４２の軸線に沿って適切に移動することとなる。

【0025】

支持体４４は、リードスクリュユニット４０の各種構成を支持する金属板等からなる部材である。この支持体４４は、その車両後方側にモータＭを支持している。また、支持体４４は、車両前方側においてリードスクリュ４２を回転可能に支持しており、車両前後方向の双方でガイドシャフト４３を固定して支持する。

【0026】

さらに、本実施形態においてリードスクリュユニット４０は、一端側４５ａが接触板部３３ｃ側に接続されたバネ部材（弾性部材）４５を備えている。特に、本実施形態においてバネ部材４５は、他端側４５ｂが動力伝達部材４１（特に伝達部４１ｂ）に取り付けられている。このバネ部材４５は、多少の伸長状態となっており、接触板部３３ｃを突出部４１ｃに引き寄せた状態となっている。なお、本実施形態においてバネ部材４５の他端側４５ｂは伝達部４１ｂに限らず基部４１ａに取り付けられていてもよい。

【0027】

次に、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の動作を説明する。図５は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の動作を説明する概略側面図である。

【0028】

まず、制御基板５０（図２参照）は、車両運転者からの操作に基づく操作信号等を受信し、虚像Ｉ（図１参照）の高さ位置を低く変更すると判断したとする。この場合、モータＭはリードスクリュ４２を回転させて、動力伝達部材４１を車両前方側に移動させる。これにより、動力伝達部材４１の突出部４１ｃは接触板部３３ｃを車両前方側に移動させる。この結果、凹面ミラー３０（図３参照）は回転軸３２（図３参照）を中心に回転して、表示光の反射方向を変更し虚像Ｉの高さ位置を低くする。なお、このときのバネ部材４５の長さをＬ１とする。

【0029】

一方、制御基板５０（図２参照）は、車両運転者からの操作に基づく操作信号等を受信し、虚像Ｉの高さ位置を高く変更すると判断したとする。この場合、図４に示すように、モータＭはリードスクリュ４２を回転させて、動力伝達部材４１を車両後方側に移動させる。この際、接触板部３３ｃと動力伝達部材４１との間に取り付けられたバネ部材４５が接触板部３３ｃを引き寄せることとなり接触板部３３ｃを車両後方側に移動させる。この結果、凹面ミラー３０（図３参照）は回転軸３２（図３参照）を中心に回転して、表示光の反射方向を変更し虚像Ｉの高さ位置を高くする。なお、このときのバネ部材４５の長さをＬ２とする。

【0030】

ここで、図４及び図５の図示からも明らかなように、動力伝達部材４１の前方移動時と後方移動時とのバネ部材４５の長さＬ１，Ｌ２については、大きな変化がない。一方で、図５の破線に示すように、バネ部材４５の他端側４５ｂが固定されている場合には動力伝達部材４１が前方移動することで、バネ部材４５の長さはＬ３となってしまう。すなわち、バネ部材４５が大きく伸びてしまい、動力伝達部材４１を前方移動させる際に、より大きなモータＭの推力やモータトルクが必要となってしまう。これに対して、本実施形態においては、バネ部材４５の長さＬ１，Ｌ２については大きな変化がないことから、動力伝達部材４１の前方移動時に過大なモータＭの推力やモータトルクを必要としないこととなる。

【0031】

このようにして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１によれば、一端側４５ａが接触板部３３ｃに取り付けられ、他端側４５ｂが動力伝達部材４１に取り付けられたバネ部材４５をさらに備えるため、動力伝達部材４１が接触板部３３ｃを押す方向に移動したとしても、バネ部材４５の他端側４５ｂが動力伝達部材４１に設けられていることから、バネ部材４５の他端側４５ｂも同様に移動してバネ部材４５の過剰な伸びを防止することができる。一方、動力伝達部材４１が接触板部３３ｃを押す方向と反対方向に移動した場合には、バネ部材４５により接触板部３３ｃを引き寄せることができるため、凹面ミラー３０の回動に支障がない。従って、モータＭの推力やモータトルクの低減を図ることができる。

【0032】

また、動力伝達部材４１は、基部４１ａと、突出部４１ｃを備えた伝達部４１ｂとを有し、バネ部材４５は伝達部４１ｂに取り付けられているため、バネ部材４５の他端側４５ｂは、動力伝達部材４１のうち接触板部３３ｃにより近い部位に取り付けられることとなり、バネ部材４５の伸びを抑えて、より一層モータＭの推力やモータトルクの低減を図ることができる。

【0033】

加えて、本実施形態においては、リードスクリュユニット４０が凹面ミラー３０の下方位置に設けられているため、左右位置に設けられている場合と比較して横幅を抑えて、ヘッドアップディスプレイ装置１のケースを小さくすることに寄与することができる。また、車両にヘッドアップディスプレイ装置１を搭載する場合に、左右方向のスペースに制約がある場合には凹面ミラー３０を幅方向に小さくしなければならず、表示画像が小さくなるおそれもあるが、このような事態を防止することができる。

【0034】

さらに、本実施形態においては、凹面ミラー３０の回転にあたりギアを用いていないことから、ギアの噛み合い調整の必要がなく、一層組付け性の向上が図られている。また、例えば凹面ミラー３０の回転軸３２に対してバネ部材４５の力を作用させることがなく、凹面ミラー３０が撓んでしまうことを防止することもできる。

【0035】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

【0036】

例えば、本実施形態においては、突出片３３の車両後方側に動力伝達部材４１が位置しているが、これに限らず、突出片３３の車両前方側に動力伝達部材４１が位置するように構成されていてもよい。また、本実施形態においてヘッドアップディスプレイ装置１は、折り返しミラー２０を備えているが、特に折り返しミラー２０を備えていなくともよい。また、動力伝達部材４１が接触可能なリミットスイッチを備えて初期位置等の算出に用いるようにしてもよい。

【0037】

さらに、本実施形態においては凹面ミラー３０を備えているが、これに限らず、表示光を反射して表示画像を投射するものであれば、凹凸面や凸面等のミラーを備えていてもよい。また、本実施形態においてバネ部材４５の一端側４５ａは、接触板部３３ｃの近傍に取り付けられているが、これに限らず、接触板部３３ｃ側であれば、基部３３ａに取り付けられてもよいし、延出部３３ｂに取り付けられてもよい。すなわち、バネ部材４５の一端側４５ａは、動力伝達部材４１の前後移動に合わせて同方向に移動する部位に取り付けられていれば、厳密な取付位置が問われるものではない。

【0038】

さらに、ヘッドアップディスプレイ装置は以下のように構成することも可能である。図６は、参考例に係るヘッドアップディスプレイ装置の要部を示す概略側面図である。図６に示すように、参考例に係るヘッドアップディスプレイ装置は、支持体４４の側方壁４４ａが立ち上げられており、その上方端に引っ掛け部４４ｂを備えている。この参考例においてバネ部材４５は他端側４５ｂが引っ掛け部４４ｂに引っ掛けられている。このように、ヘッドアップディスプレイ装置においてモータＭの推力やモータトルクを考慮しなければ、バネ部材４５の他端側４５ｂを固定端とすることもできる。

【0039】

さらに、本実施形態においては、バネ部材４５を用いているが、特にこれに限らず、ダンパーなどの他の種類の弾性部材が用いられてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ ：ヘッドアップディスプレイ装置
１０ ：表示器
３０ ：凹面ミラー（反射部材）
３２ ：回転軸
３３ｃ ：接触板部（接触部位）
４１ ：動力伝達部材
４１ａ ：基部
４１ｂ ：伝達部
４１ｃ ：突出部
４２ ：リードスクリュ
４５ ：バネ部材（弾性部材）
４５ａ ：一端側
４５ｂ ：他端側
Ｍ ：モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】