JP4300575B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置に関するものであり、特に、発光型表示器が発した表示光を反射させて虚像を表示する車両用表示装置に関するものである。

従来より、蛍光表示管等の発光型表示器が発した表示光を反射させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボード１に配設されており、発光型表示器２が発した表示光Ｌを反射ミラー３で反射させて虚像Ｖを表示させるものである（図１４参照）。反射ミラー３は保持部材４に貼着されており、この保持部材４は回動可能な状態でハウジング５に支持され、反射ミラー３が開閉できる構成になっている（図１５参照）。
実開昭６３−９０４１号公報

保持部材４には歯車６が固定されており、この歯車６にはモーター７の回動軸７ａに固定された歯車８が噛合されている。反射ミラー３は保持部材４の回動軸４ａを中心にして開閉できるようになっており、ヘッドアップディスプレイ装置を使用しない時には反射ミラー３を閉じておき、使用する時にモーター７の駆動力により反射ミラー３を所定の角度位置まで開くことができる。また、ドライバーの目の高さに応じて反射ミラー３の角度位置を調整するため、図示しない押ボタンスイッチの操作によってモーター７を駆動し、反射ミラー３を回動させることができる。

しかし、反射ミラー３の開閉が迅速に行われるように、反射ミラー３の回動動作が速くなっているため、反射ミラー３の角度調整において、反射ミラー３を所望の角度位置に停止させることが難しいという問題を有していた。つまり、所定時間内（例えば２秒以内）で保持部材４を約６０°回動させて反射ミラー３を開閉させることができように、反射ミラー３の開閉動作は速くなっており、反射ミラー３の微妙な角度を調整することが困難であった。

この問題を解決するために、例えば歯車８と歯車６の間に他の減速歯車を設けることによって、反射ミラー３の回動動作を遅くさせることが考えられるが、反射ミラー３の開閉動作が遅くなって、所定時間内で反射ミラー３の開閉ができなくなるという新たな問題が生じる虞がある。

そこで、本願出願人は、反射手段を開閉させる第一の駆動手段と、前記反射手段の角度を調整する第二の駆動手段とを備えた車両用表示装置を提案した（特願２００２−３６９９３４号）。斯かる車両用表示装置は、反射手段１０，第一の駆動手段２０，第二の駆動手段３０及びハウジング４０から構成されるものである（図１６参照）。反射手段１０は、表示器が発した表示光を反射させる反射ミラー１１及びこの反射ミラー１１を保持する保持部材１２からなるものである。

第一の駆動手段２０は、第一のモーター２１と、この第一のモーター２１の駆動力を反射手段１０に伝える歯車２２，２３等からなる第一の駆動機構２００とを有し、反射手段１０を開閉させるものである。第二の駆動手段３０は、第二のモーター３１と、この第二のモーター３１の駆動力を反射手段１０に伝えるカム３２，フレーム部材３３，レバー３５等からなる第二の駆動機構３００とを有し、反射手段１０の角度を調整するものである。

しかしながら、上記の車両用表示装置は、第二の駆動手段３０で反射手段１０の角度を調整するときに、第一の駆動手段２０の第一のモーター２１が抵抗になって、第二の駆動手段３０が円滑に作動しないという問題を有していた。つまり、第二の駆動機構３００が作動して反射手段１０の角度を調整するためには、歯車２２及び歯車２３も動かなくてはならなく、第一のモーター２１の回動軸２１ａも回らなければならない。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、反射手段の開閉が迅速にでき、且つ、反射手段の角度調整が円滑にできる車両用表示装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、開閉可能な状態で支持され、表示器が発した表示光を反射させる反射手段１０と、前記反射手段１０を角度変位させるための第一のモーター２１と、前記第一のモーター２１が発した駆動力を前記反射手段１０に伝える第一の駆動機構２００と、を有し、前記反射手段１０を開閉させる第一の駆動手段２０と、前記反射手段１０を角度変位させるための第二のモーター３１と、前記第二のモーター３１が発した駆動力を前記反射手段１０に伝える第二の駆動機構３００と、を有し、前記反射手段１０の角度を調整する第二の駆動手段３０と、を備えた車両用表示装置であって、前記第一の駆動機構２００は、第一の凸部２５ｆを有する第一の歯車部材２５と、前記第一の凸部２５ｆに当接することにより前記第一のモーター２１の駆動力を前記第一の歯車部材２５から受ける第二の凸部２６ｅを有する第二の歯車部材２６と、を有すると共に、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを回動させて前記反射手段１０を開いた後に、前記第一の凸部２５ｆと前記第二の凸部２６ｅが離間するように、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを逆方向に回動させる制御手段５５を設けたものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記反射手段１０が所定の角度位置に開いたことを検出する検出手段５０を設けたものである。

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記反射手段１０が閉じたこと検出する第二の検出手段５１を設けたものである。

また、本発明は、請求項４に記載したように、前記制御手段３３は、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを逆方向に回動させて前記反射手段１０を閉じた後に、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを順方向に回動させるものである。

また、本発明は、請求項５に記載したように、前記制御手段３３は、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを順方向に回動させて前記反射手段１０を開いた後に、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを逆方向に回動させる駆動信号を前記第一のモーター２１に出力し、続いて、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを停止させる停止信号を前記第一のモーター２１に出力するものである。

また、本発明は、請求項６に記載したように、前記制御手段３３は、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを逆方向に回動させて前記反射手段１０を閉じた後に、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを順方向に回動させる駆動信号を前記第一のモーターに出力し、続いて、前記第一のモーター２１の回動軸２１ａを停止させる停止信号を前記第一のモーター２１に出力するものである。

第二の駆動手段によって反射手段の角度を調整するときに、第一のモーターが抵抗にならないため、第二の駆動手段が円滑に作動する。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。図面が煩雑になることを防ぐため、図１においては、第二の駆動手段３０を点線で示し、符号は付さない。なお、本実施形態における「右向き」或いは「左向き」とは、図１乃至図３で図示した側面から見た方向である。

ヘッドアップディスプレイ装置は、反射手段１０，第一の駆動手段２０，第二の駆動手段３０，ハウジング４０，検出素子５０（検出手段），検出素子５１（第二の検出手段），排出部材６０，図示しない発光型表示器等から構成されている。

反射手段１０は、反射ミラー１１及びこの反射ミラー１１を保持する保持部材１２を有している。反射ミラー１１は、ポリカーボネートからなる樹脂基板に反射層を蒸着形成してなるものであり、発光型表示器が発した表示光Ｌを反射させる。保持部材１２は、略扇形状の基部１２ａと、略円柱形状の軸部１２ｂと、反射ミラー１１を貼着する保持部１２ｃと、略扇形状の歯車部１２ｄと、を有している。基部１２ａは軸部１２ｂの一端に設けられ、歯車部１２ｄは軸部１２ｂの他端に設けられている。

基部１２ａには、反射手段１０が所定の角度位置まで開いたときに後述するレバーの突出部に対向する凹部１２ｅと、反射手段１０が閉じたときに前記突出部によって押圧される当接面１２ｆとが形成されている（図２参照）。歯車部１２ｄには、後述するギヤ部材に噛合するギヤ部１２ｇが形成されている（図１参照）。反射手段１０の軸部１２ｂはハウジング４０と排出部材６０とによって挟持され、反射手段１０が回動可能な状態で支持されている。

第一の駆動手段２０は、直流モーター２１（第一のモーター）及びこの直流モーター２１の駆動力を反射手段１０に伝える第一の駆動機構２００を有している（図１参照）。第一の駆動機構２００は、直流モーター２１の回動軸２１ａに固定されたウォーム２４と、このウォーム２４に噛合するウォームホイール部材２５（第一の歯車部材）と、このウォームホイール部材２５と同軸的に配設されたギヤ部材２６（第二の歯車部材）と、を有している。ウォーム２４は、ウォームホイール部材２５に噛合する歯部２４ａを有している。ギヤ部材２６は、保持部材１２のギヤ部１２ｇに噛合している。

第二の駆動手段３０は、ステッピングモーター３１（第二のモーター）及びこのステッピングモーター３１の駆動力を反射手段１０に伝える第二の駆動機構３００を有している（図２参照）。第二の駆動機構３００は、ステッピングモーター３１の回動軸３１ａに固定されたカム３２と、横方向にスライド移動可能な状態でハウジング４０に支持されたフレーム部材３３と、このフレーム部材３３がカム３２に当接するようにフレーム部材３３を引っ張るバネ３４と、フレーム部材３３に軸支されたレバー３５と、レバー３５の先端部に設けられたバネ３６と、を有している。

フレーム部材３３は、バネ３４によって右向きに引っ張られており、当接部３３ａがカム３２に接触している。フレーム部材３３は、カム３２の回動にしたがってスライド移動する。
レバー３５は、側面視で略半円形状の突出部３５ａを有しており、後端部に設けられた軸部３５ｂによって回動可能な状態でフレーム部材３３に軸支されている。レバー３５は、先端部に設けられたバネ３６によって上向きに引っ張られており、突出部３５ａが保持部材１２の基部１２ａに接触している。

ハウジング４０は、上ケース４１及び下ケース４２で構成されている。上ケース４１には、保持部材１２が回動できるように、穴部４１ａが形成されている。検出素子５０は、リミットスイッチ等からなるものであり、レバー３５の突出部３５ａが保持部材１２の凹部１２ｅに嵌まり、反射手段１０が所定の角度位置に開いたことを検出する。検出素子５１は、リミットスイッチ等からなるものであり、基部１２ａが接触することによって、反射手段１０が閉じたことを検出する。

排出部材６０は、底壁６０ａ，側壁６０ｂ，排出部６０ｃを有するものであり、図示しないビスによって上ケース４１に取付けられている。上ケース４１の穴部４１ａから侵入した液体は、排出部６０ｃから、ハウジング４０の外に排出される。排出部６０ｃは略角筒形状になっており、排出孔を有している。排出部材６０の側壁６０ｂには、軸受け部６０ｄが設けられており、保持部材１２の軸部１２ｂは、排出部材６０の軸受け部６０ｄと、上ケース４１の軸受け部４１ｂとによって挟持されている。

次に、反射手段１０の開閉について詳述する。ヘッドアップディスプレイ装置を使用しない時には反射手段１０を閉じておき、使用する時に第一の駆動手段２０によって反射手段１０を所定の角度位置まで開くことができる。反射部材１０を開くときには、直流モーター２１の回動軸２１ａが順方向に回り、直流モーター２１の駆動力が第一の駆動機構２００を介して保持部材１２に伝えられる。保持部材１２の基部１２ａは、レバー３５の突出部３５ａに当接しながら左回りに回動し、反射手段１０が所定の角度位置まで起き上がったときに、レバー２５の突出部３５ａが保持部材１２の凹部１２ｅに嵌まり、反射手段１０が位置決めされる。

反射手段１０が閉じられるときには、直流モーター２１の回動軸２１ａが逆方向に回り、直流モーター２１の駆動力が第一の駆動機構２００を介して保持部材１２に伝わり、保持部材１２の基部１２ａが、レバー３５の突出部３５ａに当接しながら右回りに回動する。反射手段１０が完全に閉じられたときは、レバー３５の突出部３５ａによって基部１２ａの当接面１２ｆが押圧される。

次に、反射手段１０の角度調整について詳述する。反射手段１０が所定の角度位置まで開いているときは、後述する押ボタンスイッチを操作することによって、反射手段１０の角度Ａを調整することができる（図３参照）。反射部材１０の角度Ａを小さくする場合には、ステッピングモーター３１の回動軸３１ａと共にカム３２が左に回り、フレーム部材３３及びレバー３５が左にスライド移動し、保持部材１２が右回りに回動する。

また、反射部材１０の角度Ａを大きくする場合には、ステッピングモーター３１の回動軸３１ａと共にカム３２が右に回り、フレーム部材３３及びレバー３５が右にスライド移動し、保持部材１２が左回りに回動する。

次に、図４乃至図６に基づいて、ウォームホイール部材２５及びギヤ部材２６について詳述する。
ウォームホイール部材２５は、基部２５ａと、この基部２５ａの後面側に突出するボス部２５ｂとからなるものであり、ウォームホイール部材２５には、基部２５ａ及びボス部２５ｂを貫通する貫通孔２５ｃが形成されている（図４参照）。ウォームホイール部材２５の基部２５ａには、ウォーム２４と噛合する歯部２５ｄが形成されている。基部２５ａの前面側には、略扇形状の凹部２５ｅ及び略三角形状の凸部２５ｆ（第一の凸部）が設けられている。

ギヤ部材２６は、基部２６ａと、板状部２６ｂと、軸部２６ｃとからなるものである（図５参照）。ギヤ部材２６の基部２６ａには、歯車２３と噛合する歯部２６ｄが形成されている。板状部２６ｂの後面側には、軸方向視で略台形状の突出部２６ｅ（第二の凸部）が形成されている。軸部２６ｃは、板状部２６ｂの後面に設けられており、ウォームホイール部材２５の貫通孔２５ｃに挿通される。
ギヤ部材２６の軸部２６ｃをウォームホイール部材２５の貫通孔２５ｃに挿通すると、ギヤ部材２６の凸部２６ｅが、ウォームホイール部材２５の凹部２５ｅ内に位置する（図６参照）。

次に、図７乃至図８に基づいて、反射手段１０を開けるときにおけるウォームホイール部材２５の凸部２５ｆ、及び、ギヤ部材２６の突出部２６ｅの作用について詳述する。
反射手段１０を開けるとき、直流モーター２１の回動軸２１ａは順方向に回動し、ウォームホイール部材２５は右回転し、凸部２５ｆがギヤ部材２６の突出部２６ｅに当接することで、ギヤ部材２６に駆動力を伝える（図７参照）。

反射手段１０が所定の角度位置に開かれると、回動軸２１ａは逆方向に回動し、ウォームホイール部材２５が左回転し、凸部２５ｆがギヤ部材２６の突出部２６ｅから離れる（図８参照）。つまり、ウォームホイール部材２５は、反射手段１０が閉じられるときに備えて左回転されるが、反射手段１０の角度調整の際に妨げにならない程度に所定間隔Ｂを空けて停止される。

ウォームホイール部材２５の凸部２５ｆがギヤ部材２６の突出部２６ｅから離れると、ギヤ部材２６は回動自在な状態になるため、第二の駆動機構３００で反射手段１０の角度調整をするときに、直流モーター２１が抵抗にならない。前記所定間隔Ｂは、可及的に小さいことが望ましく、反射手段１０が閉じられるときの駆動音の変化が少なく、且つ、ウォームホイール部材２５の凸部２５ｆがギヤ部材２６の突出部２６ｅに再び当接するまでのタイムラグが小さい。

次に、図９乃至図１０に基づいて、反射手段１０を閉じるときにおけるウォームホイール部材２５の凸部２５ｆ、及び、ギヤ部材２６の突出部２６ｅの作用について詳述する。
反射手段１０を閉じるときは、直流モーター２１の回動軸２１ａは逆方向に回動し、ウォームホイール部材２５は左回転し、凸部２５ｆがギヤ部材２６の突出部２６ｅに当接することで、ギヤ部材２６に駆動力を伝える（図９参照）。反射手段１０が閉じられると、回動軸２１ａは順方向に回動し、ウォームホイール部材２５が右回転し、再び凸部２５ｆがギヤ部材２６の突出部２６ｅに当接し、停止する（図１０参照）。

図１１は、直流モーター２１及びステッピングモーター３１を駆動するための電気的構成を示すブロック図である。
５２，５３，５４は押ボタンスイッチであり、この押ボタンスイッチ５２，５３，５４は、マイコン等の制御部５５（制御手段）に操作信号を出力する。押ボタンスイッチ５２は反射手段１０を開閉させるものであり、制御部５５は、押ボタンスイッチ５２からの操作信号を入力すると、駆動回路５６を介して、直流モーター２１を駆動する。

押ボタンスイッチ５３，５４は、反射手段１０の角度を調整するものであり、制御部５５は、押ボタンスイッチ５３，５４からの操作信号を入力すると、駆動回路５７を介して、ステッピングモーター３１を駆動する。押ボタンスイッチ５３は、反射手段１０の角度Ａを大きくするためのものであり、押ボタンスイッチ５４は、反射手段１０の角度Ａを小さくするためのものである。検出素子５０は、反射手段１０が所定の角度位置に開かれたときに、制御部５５に検出信号を出力する。検出素子５１は、反射手段１０が閉じられたときに、制御部５５に検出信号を出力する。

制御部５５は、押ボタンスイッチ５２からの操作信号を入力すると、駆動回路５６を介して、直流モーター２１を駆動し、反射手段１０を開閉する。また、制御部５５は、押ボタンスイッチ５３または押ボタンスイッチ５４からの操作信号に基づいて、駆動回路５７を介して、ステッピングモーター３１を駆動し、反射手段１０の角度Ａを調整する。

図１２は、反射手段１０を開けるときにおける制御手段５８の出力処理フローを示すものである。
制御部５５は、押ボタンスイッチ５２からの操作信号を入力したとき、先ず、駆動回路５６に順方向の駆動信号を出力し（ステップＳ１）、直流モーター２１の回動軸２１ａを順方向に回動させ、検出素子５０からの検出信号の入力を確認し（ステップＳ２）、検出信号を入力すると、駆動回路５６を介して直流モーター２１に逆方向の駆動信号を出力し（ステップＳ３）、回動軸２１ａを逆方向に回動させ、続いて、駆動回路５６にブレーキ信号（停止信号）を出力し（ステップＳ４）、回動軸２１ａの回動を停止させる。

図１３は、反射手段１０を閉じるときにおける制御手段５８の出力処理フローを示すものである。
制御部５５は、押ボタンスイッチ５２からの操作信号を入力したとき、先ず、駆動回路５６に逆方向の駆動信号を出力し（ステップＳ５）、直流モーター２１の回動軸２１ａを逆方向に回動させ、検出素子５１からの検出信号の入力を確認し（ステップＳ６）、検出信号を入力すると、駆動回路５６を介して直流モーター２１に順方向の駆動信号を出力し（ステップＳ７）、回動軸２１ａを順方向に回動させ、続いて、駆動回路５６にブレーキ信号を出力し（ステップＳ８）、回動軸２１ａの回動を停止させる。

本実施形態によれば、反射手段１０の開閉と角度調整とを、夫々、第一の駆動手段２０及び第二の駆動手段３０で行うため、反射手段１０を迅速に開閉できる。且つ、反射手段１０が所定の角度位置に開かれたときに、直流モーター２１が逆回転し、ウォームホイール部材２５の凸部２５ｆが、ギヤ部材２６の突出部２６ｅから離間するため、ギヤ部材２６が回動自在な状態になるため、第二の駆動機構３００で反射手段１０の角度調整をするときに、直流モーター２１が負荷にならなく、反射手段１０の角度調整を円滑に行うことができる。

なお、本実施形態の反射手段１０は反射ミラー１１を有するものであったが、コンバイナと称される半透過性の反射部材を用いても良い。また、本実施形態のモーターは直流モーター２１，ステッピングモーター３１であったが、例えばサーボモーターであっても良い。また、本実施形態は、ウォームギヤを用いるものであったが、例えばラック，ピニオンを用いても良い。

本発明の実施形態を示す側面図。 同上実施形態を示す側面図。 同上実施形態を示す側面図。 同上実施形態を示すウォームホイール部材の正面図及び断面図。 同上実施形態を示すギヤ部材の側面図及び背面図。 同上実施形態を示すウォームホイール部材及びギヤ部材の断面図。 同上実施形態を示すウォームホイール部材及びギヤ部材の動作説明図。 同上実施形態を示すウォームホイール部材及びギヤ部材の動作説明図。 同上実施形態を示すウォームホイール部材及びギヤ部材の動作説明図。 同上実施形態を示すウォームホイール部材及びギヤ部材の動作説明図。 同上実施形態の電気的構成を示すブロック図。 同上実施形態の出力処理を示すフロー図。 同上実施形態の出力処理を示すフロー図。 従来例を示すヘッドアップディスプレイの概略構成図。 同上従来例を示す側面図。 他の従来例を示す側面図。

符号の説明

１０ 反射手段
２０ 第一の駆動手段
２００ 第一の駆動機構
２１ 直流モーター（第一のモーター）
２１ａ 回動軸
３０ 第二の駆動手段
３００ 第二の駆動機構
３１ ステッピングモーター（第二のモーター）
２５ ウォームホイール部材（第一の歯車部材）
２５ｆ 凸部（第一の凸部）
２６ ギヤ部材（第二の歯車部材）
２６ｅ 突出部（第二の凸部）
５５ 制御部（制御手段）

Claims (6)

1. 開閉可能な状態で支持され、表示器が発した表示光を反射させる反射手段と、
   前記反射手段を角度変位させるための第一のモーターと、前記第一のモーターが発した駆動力を前記反射手段に伝える第一の駆動機構と、を有し、前記反射手段を開閉させる第一の駆動手段と、
   前記反射手段を角度変位させるための第二のモーターと、前記第二のモーターが発した駆動力を前記反射手段に伝える第二の駆動機構と、を有し、前記反射手段の角度を調整する第二の駆動手段と、を備えた車両用表示装置であって、
   前記第一の駆動機構は、第一の凸部を有する第一の歯車部材と、前記第一の凸部に当接することにより前記第一のモーターの駆動力を前記第一の歯車部材から受ける第二の凸部を有する第二の歯車部材と、を有すると共に、
   前記第一のモーターの回動軸を回動させて前記反射手段を開いた後に、前記第一の凸部と前記第二の凸部が離間するように、前記第一のモーターの回動軸を逆方向に回動させる制御手段を設けたことを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記反射手段が所定の角度位置に開いたことを検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記反射手段が閉じたこと検出する第二の検出手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記制御手段は、前記第一のモーターの回動軸を逆方向に回動させて前記反射手段を閉じた後に、前記第一のモーターの回動軸を順方向に回動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
5. 前記制御手段は、前記第一のモーターの回動軸を順方向に回動させて前記反射手段を開いた後に、前記第一のモーターの回動軸を逆方向に回動させる駆動信号を前記第一のモーターに出力し、続いて、前記第一のモーターの回動軸を停止させる停止信号を前記第一のモーターに出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
6. 前記制御手段は、前記第一のモーターの回動軸を逆方向に回動させて前記反射手段を閉じた後に、前記第一のモーターの回動軸を順方向に回動させる駆動信号を前記第一のモーターに出力し、続いて、前記第一のモーターの回動軸を停止させる停止信号を前記第一のモーターに出力することを特徴とする請求項４に記載の車両用表示装置。

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