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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reflexionsvorrichtung, insbesondere eine Spiegelvorrichtung, für ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Windschutzscheiben-Head-Up-Display, zum Reflektieren einer von einer Bilderzeugungseinheit emittierten Strahlung, wobei die Reflexionsvorrichtung ein Reflexionselement umfasst, das eine Reflexionsseite und eine Rückseite aufweist, die auf der von der Reflexionsseite abgewandten Seite angeordnet ist, sowie einen Träger, der das Reflexionselement zumindest teilweise stützt. Dabei ist das Reflexionselement mittels wenigstens eines Lagers derart beweglich mit dem Träger gekoppelt, dass das Reflexionselement um wenigstens eine erste Achse relativ gegenüber dem Träger schwenkbar ist. Wenigstens ein Lager umfasst wenigstens zwei Teile: einen Lagerzapfen und eine Lageraufnahme zur Aufnahme des Lagerzapfens, wobei der Lagerzapfen eine wenigstens teilweise konvex sphärische, kugelförmige und/oder halbkugelförmige Außenfläche oder ein kugelförmiges Ende oder eine kugelförmige Oberfläche oder dergleichen als Lagerfläche aufweist, und wobei die Lageraufnahme zur zumindest teilweisen Aufnahme des Lagerzapfens ausgebildet ist. Eines der Teile, der Lagerzapfen oder die Lageraufnahme, ist dabei unbeweglich an dem Reflexionselement befestigt und das andere, die Lageraufnahme beziehungsweise der Lagerzapfen, ist unbeweglich am Träger befestigt. Die Lageraufnahme weist ein Federelement auf oder ist zumindest teilweise als Federelement ausgebildet.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Federelement für eine Lageraufnahme zur Lagerung eines Reflexionselements einer Reflexionsvorrichtung für ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Windschutzscheiben-Head-Up-Display.
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Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Lageraufnahme zur Lagerung eines Reflexionselements einer Reflexionsvorrichtung für ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Windschutzscheiben-Head-Up-Display.
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Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Bilderzeugungseinheit zum Emittieren von Lichtstrahlen zum Erzeugen eines Bildes, und umfassend wenigstens eine Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren der von der Bilderzeugungseinheit emittierten Lichtstrahlen.
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Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, das ein Head-Up-Display aufweist.
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Reflexionsvorrichtungen für Head-Up-Displays und Head-Up-Displays im Allgemeinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Head-Up-Displays umfassen in der Regel eine Bilderzeugungseinheit, die ein Bild erzeugt, und eine Reflexionsvorrichtung zur Projektion dieses Bildes, beispielsweise auf einen Kombinierer als eine Art Bildschirm oder direkt auf eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs, wobei das Bild vorzugsweise in die Blickrichtung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs projiziert wird, insbesondere derart, dass der Fahrer das projizierte Bild sehen kann, wenn er auf den Kombinierer oder die Windschutzscheibe schaut, ohne seinen Kopf zu bewegen und/oder ohne eine Blickrichtung zu ändern.
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Aufgrund der unterschiedlichen Größen und Proportionen von verschiedenen Fahrern ist es vorteilhaft, wenn die Position der Projektion in einer Weise verändert werden kann, dass die Projektion an verschiedene Fahrer oder an Fahrer unterschiedlicher Größe angepasst werden kann. Zu diesem Zweck umfassen Head-Up-Displays oft einen in einem Strahlenpfad oder in einem optischen Pfad der Bilderzeugungseinheit angeordneten Spiegel, der beweglich ist, insbesondere schwenkbar um geneigt zu werden, gegebenenfalls einstellbar durch eine Aktuatorvorrichtung, um die Position des projizierten Bildes anzupassen, insbesondere um die Position des projizierten Bildes an eine sogenannte „Eyebox“ eines Fahrers anzupassen.
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Zur Projektion von Bildern von hoher Qualität, insbesondere zur Projektion von scharfen und klaren Bildern, auf den Kombinierer oder die Windschutzscheibe und damit in das Blickfeld des Fahrers ist die Abstützung des Reflexionselements beziehungsweise des Spiegels sowie die Ausgestaltung der Lager, mit deren Hilfe das Reflexionselement beziehungsweise der Spiegel um die erste Achse verschwenkt werden kann, entscheidend.
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Head-Up-Displays mit beweglichen, insbesondere schwenkbaren Spiegeln sind generell aus dem Stand der Technik bekannt, zum Beispiel aus
FR 3 023 926 ,
US 2019/0219823 A1 ,
US 2020/0338944 A1 oder
DE 10 2020 132 549 A1 , wobei verschiedene Ausgestaltungen bekannt sind, insbesondere unterschiedliche Ausgestaltungen und Anordnungen hinsichtlich der schwenkbeweglichen Lagerung.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Reflexionsvorrichtung bereitzustellen, vorzugsweise eine Reflexionsvorrichtung mit einer verbesserten Lagerung des Reflexionselements.
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Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Federelement, eine alternative Lageraufnahme sowie ein alternatives Head-Up-Display mit einer Reflexionsvorrichtung bereitzustellen, vorzugsweise ein verbessertes Head-Up-Display. Ebenfalls ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Kraftfahrzeug mit einem Head-Up-Display bereitzustellen, vorzugsweise ein verbessertes Kraftfahrzeug.
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Diese Aufgaben werden durch eine Reflexionsvorrichtung, durch ein Federelement, durch eine Lageraufnahme, durch ein Head-Up-Display und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Reflexionselement ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement der Lageraufnahme ein Federkorb ist oder aufweist oder nach Art eines Federkorbes ausgebildet ist.
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Ein „Federkorb“ im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist insbesondere ein Federelement, welches eine korbähnliche Form aufweist oder welches nach Art eines federnden Korbes ausgebildet ist, oder ein Federelement, das wie ein Federkorb wirkt.
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Ferner ermöglicht eine derartig ausgestaltete Reflexionsvorrichtung, insbesondere mit einem derartig ausgebildeten Lager, einerseits eine präzise Lagerung und Führung des Lagerzapfens sowie ferner eine ausreichende Vorspannung in axialer Richtung. Hierdurch lässt sich mit einem besonders einfach aufgebauten Lager, insbesondere mit einer besonders einfachen Lageraufnahme, eine gute Bildqualität des projizierten Bildes erreichen. Ferner kann eine sehr bauraumsparende und nur wenig Platz und Bauteile erfordernde Lageraufnahme bereitgestellt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Lageraufnahme derart ausgestaltet, dass das zugehörige Federelement der Lageraufnahme zumindest teilweise zur Führung des Lagerzapfens dient. Hierdurch kann eine sehr bauraumsparende und nur wenig Platz und Bauteile erfordernde Lageraufnahme bereitgestellt werden. Durch die Integration der Federungsfunktion in die Lagerungsaufnahme kann eine sehr kompakte Lageraufnahme bereitgestellt werden. Ferner lässt sich hierdurch mit einfachen Mitteln und wenig Aufwand eine ausreichend steife, aber dennoch gleichzeitig ausreichend nachgiebige Lageraufnahme erreichen. Insbesondere lässt sich hierdurch eine nur wenige Bauteile erfordernde Lageraufnahme realisieren, mit der insbesondere eine hohe radiale und/oder tangentiale Steifigkeit, bezogen auf die erste Achse als Drehachse oder Schwenkachse, erreicht werden kann, bei einer gleichzeitig ausreichenden Nachgiebigkeit in axialer Richtung entlang der ersten Achse.
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Gegenüber einer Spiralfeder beispielsweise hat die korbähnliche Ausgestaltung des Federelements den Vorteil, dass das Federelement mit dieser Ausgestaltung den Lagerzapfen zumindest teilweise umgreifen kann, insbesondere, wenn dieser zumindest teilweise konvex sphärisch ausgebildet ist oder dergleichen. Hier durch lässt sich auf einfache Art und Weise eine besonders einfache Lageraufnahme mit vorteilhaften Eigenschaften bereitstellen, insbesondere eine Lageraufnahme, welche einerseits eine gute und präzise Führung des Lagerzapfens ermöglicht, und mit welcher andererseits eine ausreichende Lagersteifigkeit erreicht werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften, möglichen Ausgestaltung kann das Federelement, bevorzugt der Federkorb, daher insbesondere eine zumindest teilweise konkav sphärische, hohlkugelförmige und/oder hohle halbkugelförmige Innenfläche oder ein hohlkugelförmiges Ende oder eine hohlkugelförmige Oberfläche oder dergleichen als Lagerfläche aufweisen, an welcher insbesondere der Lagerzapfen mit seiner Außenfläche zumindest teilweise anliegen kann. Dadurch kann eine besonders gute Führung des Lagerzapfens erreicht werden insbesondere in radialer Richtung in Bezug auf die erste Achse und damit beim Verschwenken des Reflexionselements um die erste Achse. Insbesondere kann eine Geometrie wenigstens einer Lagerfläche der Lageraufnahme zumindest teilweise korrespondierend zur Geometrie der Außenfläche des Lagerzapfens ausgebildet sein. Insbesondere kann eine Innenfläche oder innere Hüllkurve oder -fläche des Federkorbs zumindest teilweise korrespondierend zur Außenfläche eines zugehörigen Lagerzapfens ausgebildet sein.
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Das Federelement kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass es in axialer Richtung der ersten Achse federnd ausgebildet ist, insbesondere ausreichend federnd und nachgiebig, um Verspannungen des Reflexionselements zu vermeiden.
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Wenigstens ein Lager der Reflexionsvorrichtung kann dabei derart auf der Rückseite des Reflexionselements angeordnet sein, dass die erste Achse vollständig hinter der Rückseite des Reflexionselements verläuft. Hierdurch können nicht nur geringere Abmessungen in seitlicher Richtung erreicht werden, sondern außerdem auch eine Reflexionsvorrichtung ohne in der optischen Kammer sichtbare Verbindungsschnittstellen oder Lager.
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Mit einer Anordnung der ersten Achse vollständig auf der Rückseite des Reflexionselements, d.h. mit einer ersten Achse, die das Reflexionselement nicht (virtuell) durchstößt oder durchdringt, kann ferner insbesondere ein kleiner Hebel vom Schwerpunkt des Reflexionselements zur ersten Achse erreicht werden. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich des Vibrationsverhaltens des Reflexionselements.
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Ein „Reflexionselement“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Element, insbesondere ein Bauteil oder eine Gruppe von zusammengesetzten Bauteilen, welches dazu ausgebildet ist, Strahlung zu reflektieren und/oder zu beeinflussen, beispielsweise eine Richtung zu ändern, insbesondere von Licht beziehungsweise von einem oder mehreren Lichtstrahlen, und dadurch insbesondere von einem oder mehreren Teilen eines Bildes oder von einem Bild im Ganzen.
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Ein „Träger“ gemäß der Erfindung ist vorzugsweise eine tragende Struktur. Ein Träger im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere mit einem Gehäuse gekoppelt werden oder an einem Gehäuse befestigt werden, insbesondere an einem Gehäuse eines Head-Up-Displays. Alternativ kann der Träger durch ein Gehäuse gebildet sein oder durch einen Teil eines Gehäuses, beispielsweise durch das Gehäuse eines Head-Up-Displays. Infolgedessen kann ein Reflexionselement einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung oder einer Reflexionselement-Baugruppe beispielsweise direkt mit einem Gehäuse eines Head-Up-Displays gekoppelt sein, wobei das Gehäuse der „Träger“ ist, oder über eine separate, aufnehmende oder tragende Struktur, wobei in diesem Fall die separate, aufnehmende oder tragende Struktur der „Träger“ ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die „Reflexionsseite“ des Reflexionselements diejenige Seite des Reflexionselements, insbesondere diejenige Oberfläche des Reflexionselements, welche dazu ausgebildet ist, die Strahlung zu reflektieren und/oder zu beeinflussen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Reflexionsvorrichtung insbesondere dazu angepasst und ausgebildet sein, ein von einer Bilderzeugungseinheit erzeugtes Bild zu reflektieren oder optisch zu beeinflussen, wobei das Bild beispielsweise eine oder mehrere Navigationsinformationen enthalten kann, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation oder irgendeine andere Information, welche für einen Fahrer eines Fahrzeugs eine interessante Information sein könnte, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Die Reflexionsvorrichtung kann für eine Verwendung in einem Head-Up-Display, das einen Kombinierer umfasst, angepasst und ausgebildet sein, wobei die Reflexionsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Bild auf den Kombinierer zu projizieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Reflexionsvorrichtung zur Verwendung in einem Windschutzscheiben-Head-Up-Display angepasst und ausgebildet sein, wobei die Reflexionsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Bild auf die Windschutzscheibe zu projizieren.
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Beide Arten von Head-Up-Displays, Head-Up-Displays mit Kombinierer und Windschutzscheiben-Head-Up-Displays, sind im Allgemeinen aus dem Stand der Technik wohl bekannt, auf den hiermit für weitere Details zu allgemeinen Ausgestaltungs- und/oder Funktionalitätsaspekten solcher Head-Up-Displays verwiesen wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Achse eine horizontale Achse, basierend auf einem Verwendungszustand der Reflexionsvorrichtung. Mittels einer ersten, horizontal ausgerichteten Achse kann das Reflexionselement geneigt werden, beispielsweise zur Ausrichtung des Reflexionselements nach einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach der Neigung der Windschutzscheibe.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Reflexionselement vorzugsweise ein Spiegelelement, insbesondere ein konkaves Spiegelelement, das eine konkave Reflexionsseite aufweist. Für ein minimales Gewicht und minimalen Bauraumbedarf ist das Reflexionselement vorzugsweise als dünner Schild geformt.
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Zusätzlich kann auch nur die Reflexionsseite oder das gesamte Reflexionselement gekrümmt sein, wobei die Krümmung insbesondere der Krümmung der Windschutzscheibe des Fahrzeugs entsprechen kann, für das die Reflexionsvorrichtung bestimmt ist. Das Reflexionselement kann insbesondere ein sogenanntes „Freiform“-Reflexionselement sein, das eine konkave Form mit nicht konstantem Radius aufweist. Das Reflexionselement kann insbesondere als Vergrößerungsspiegel ausgebildet sein.
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In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die erste Achse insbesondere parallel zu einer optischen Hauptachse des Reflexionselements ausgerichtet sein.
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Die Außenkante des Reflexionselements kann im Wesentlichen rechteckig verlaufen, sodass das Reflexionselement insbesondere eine im Wesentlichen rechteckige Außenkontur aufweist. Alternativ kann die Außenkante eine andere Form aufweisen, beispielsweise eine trapezförmige oder ovale oder elliptische Form oder eine Form eines Quaders.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Reflexionselement Glas enthalten oder aus Glas hergestellt sein. Ein aus Glas hergestelltes Reflexionselement, ein Glasspiegel beispielsweise, hat den Vorteil, dass es eine bessere optische Qualität aufweist und stabiler über einen Temperaturbereich ist, verglichen mit einem Reflexionselement, das aus Kunststoff hergestellt ist. Darüber hinaus können bei Verwendung von Glas als Reflexionselement-Material kleinere Spiegeldicken realisiert werden.
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Jedoch kann in manchen Fällen eine alternative Konfiguration der Reflexionsvorrichtung vorteilhafter sein, die ein wenigstens teilweise oder vollständig aus Kunststoff hergestelltes Reflexionselement umfasst, beispielsweise wenn eine geringere Bildprojektionsqualität ausreichend ist oder wenn ein Zielgewicht der Reflexionsvorrichtung mit einem Reflexionselement aus Glas nicht erreicht werden kann.
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Das Reflexionselement kann eine Beschichtung umfassen, insbesondere eine Reflexionsbeschichtung, welche eine Metallbeschichtung oder eine Metall enthaltende Beschichtung sein kann. Dadurch können vorteilhafte Reflexions- und/oder Projektionseigenschaften erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reflexionsseite des Reflexionselements eine gleichmäßige oder glatte Oberfläche sein, das bedeutet eine Oberfläche, welche frei von irgendeinem Vorsprung und/oder einer Vertiefung ist. Dadurch können vorteilhafte Reflexions- und/oder Projektionseigenschaften erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich oder alternativ die Rückseite des Reflexionselements eine gleichmäßige oder glatte Oberfläche sein. Dadurch kann das Reflexionselement einfach hergestellt werden. Insbesondere sind keine Arbeitsschritte zur Herstellung irgendeines Vorsprungs oder einer Vertiefung erforderlich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Lagerzapfen eine wenigstens teilweise kugelförmige und/oder halbkugelförmige Außenfläche oder ein kugelförmiges Ende oder eine kugelförmige Oberfläche oder dergleichen als Lagerfläche auf, mit welcher der Lagerzapfen an einer Lagerfläche der Lageraufnahme anliegt oder auf dieser gleitet. Dies erlaubt eine sehr einfach zu montierende Lagerausgestaltung mit einer vorteilhaften Funktionalität, insbesondere mit geringer Lagerreibung.
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Wenn wenigstens ein Lagerteil aus Kunststoff hergestellt ist, kann das Lager als Trockenlager ausgestaltet sein, das heißt als ein Lager, für das kein zusätzliches Schmiermittel erforderlich ist. In manchen Fällen kann es für eine ausreichende Schmierung hilfreich sein, wenn das Material, aus dem das Lager hergestellt ist, Schmierpartikel umfasst und/oder wenn wenigstens eine Gleitzone des wenigstens einen Lagers eine reibungsreduzierte Oberfläche umfasst, die zum Beispiel durch eine reibungsreduzierte Beschichtung gebildet sein kann.
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In einer möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, kann das Reflexionselement insbesondere durch wenigstens zwei Lager, insbesondere ein erstes Lager und ein zweites Lager, drehbar mit dem Träger gekoppelt sein, wobei jedes Lager einen Kinematikpunkt aufweist und die Kinematikpunkte der Lager die erste Achse definieren, um die das Reflexionselement relativ gegenüber dem Träger drehbar ist. Dabei können insbesondere das erste Lager und das zweite Lager jeweils zwei Teile umfassen: einen Lagerzapfen und eine Lageraufnahme zur Aufnahme des Lagerzapfens. Der Lagerzapfen kann insbesondere jeweils eine wenigstens teilweise konvex sphärische, kugelförmige und/oder halbkugelförmige Außenfläche oder ein kugelförmiges Ende oder eine kugelförmige Oberfläche oder dergleichen als Lagerfläche aufweisen. Die Lageraufnahme kann jeweils zur zumindest teilweisen Aufnahme des Lagerzapfens ausgebildet sein. Eines der Teile, der Lagerzapfen oder die Lageraufnahme, kann insbesondere jeweils unbeweglich an dem Reflexionselement befestigt sein und das andere Teil, die Lageraufnahme beziehungsweise der Lagerzapfen, kann jeweils unbeweglich am Träger befestigt sein. Dabei kann die Lageraufnahme insbesondere jeweils ein Federelement aufweisen oder zumindest teilweise als Federelement ausgebildet sein. D.h. in einer vorteilhaften Ausgestaltung können insbesondere beide Lageraufnahmen jeweils ein Federelement aufweisen. Insbesondere kann das Federelement der Lageraufnahme jeweils ein Federkorb sein oder aufweisen oder nach Art eines Federkorbs ausgebildet sein.
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Hierdurch lässt sich auf besonders einfache und insbesondere platzsparende Art und Weise eine vorteilhafte, um eine erste Achse drehbare Lagerung eines Reflexionselements erreichen, mit welcher sich darüber hinaus außerdem eine gute Projektionsqualität erreichen lässt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung sind insbesondere wenigstens das Federelement und/oder die Lageraufnahme des ersten Lagers und des zweiten Lagers zumindest teilweise identisch ausgebildet, insbesondere vollständig identisch, d.h. gleich. Hierdurch kann die Anzahl an Gleichteilen in der Reflexionsvorrichtung und damit die Anzahl unterschiedlicher Bauteile reduziert werden, was sich vorteilhaft auf die Komplexität der Reflexionsvorrichtung und auf die Kosten auswirkt. Insbesondere können die erste Lageraufnahme und die zweite Lageraufnahme identisch ausgebildet sein und/oder das erste Lager und das zweite Lager. Grundsätzlich können aber auch nur die Lagerzapfen zumindest teilweise identisch ausgebildet sein und die Lageraufnahmen unterschiedlich. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das erste Lager und das zweite Lager identisch ausgebildet sind.
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Ein „Kinematikpunkt eines Lagers“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere derjenige Punkt des zugehörigen Lagers, auf welchen eine reale Bewegung in dem Lager mit ausreichender Genauigkeit reduziert oder idealisiert werden kann, zum Beispiel zu Simulationszwecken.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein Federkorb eine Hauptfederungsrichtung aufweisen und derart in der Aufnahme angeordnet sein, dass seine Hauptfederungsrichtung mit der ersten Achse, um welche das Reflexionselement schwenkbar ist, fluchtet. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Federung nur in Längsrichtung der ersten Achse erreicht werden, aber dennoch eine ausreichende Steifigkeit in radialer und tangentialer Richtung, bezogen auf den Lagerzapfen bzw. die erste Achse als Drehachse.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein Federelement, insbesondere der Federkorb, eine Kegelspiralfeder aufweisen oder sein oder nach Art einer Kegelspiralfeder ausgebildet sein. Hiermit lässt sich auf besonderes einfache Art und Weise ein vorteilhaftes Federelement realisieren, insbesondere ein Federelement, dass auch die Führung eines zugehörigen Lagerzapfens ermöglicht. Diese Ausgestaltung stellt eine sehr einfache und kostengünstige Ausgestaltung dar. Das Federelement ist in diesem Fall insbesondere aus Metall oder beinhaltet zumindest teilweise einen metallischen Werkstoff, insbesondere Federstahl.
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Grundsätzlich kann wenigstens ein Federelement jedoch auch Kunststoff aufweisen oder daraus hergestellt sein, insbesondere im Spritzgussverfahren. Für eine ausreichende Steifigkeit sollte ein Kunststoff gewählt sein, der eine Lagervorspannung in wenigstens einer Raumrichtung von wenigstens 50 N, vorzugsweise von wenigsten 75 N, insbesondere von wenigstens 100N ermöglicht.
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Im Fall einer Kegelspiralfeder kann diese insbesondere derart angeordnet sein, dass das Ende mit dem größeren Innendurchmesser der Kegelspirale dem Reflexionselement zugewandt ist und das Ende mit dem kleineren Innendurchmesser der Kegelspirale von dem Reflexionselement weg zeigt.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Lageraufnahme auch mehr als ein Federelement aufweisen oder eine Kombination von Federelementen aufweisen oder sein.
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Wenigstens eine Lageraufnahme kann alternativ beispielsweise einer Kegelspiralfeder auch wenigstens eine Tellerfeder oder ein tellerfederähnliches Federelement oder ein zumindest teilweise nach Art einer Tellerfeder ausgebildetes Federelement aufweisen oder sein, wobei ein derartiges Federelement insbesondere derart angeordnet ist, dass sich eine zugehörige Tellerebene im Wesentlichen in radialer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Reflexionselements erstreckt.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer möglichen Weiterbildung, kann der Lagerzapfen wenigstens eines Lagers insbesondere zumindest teilweise in den zugehörigen Federkorb der zugehörigen Lageraufnahme hineinragen.
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Insbesondere kann wenigstens ein Lagerzapfen mit der Lageraufnahme, insbesondere mit dem Federkorb, derart wirkverbunden sein, dass durch eine Axialverschiebung des Lagerzapfens entlang der ersten Achse in wenigstens einer Richtung, ausgehend von wenigstens einer Referenzposition, eine Federkraft erzeugt werden kann, insbesondere bei einer Axialverschiebung in Richtung Gehäuse oder Fahrzeugaufbau.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein Lager eine Lageraufnahme aufweisen, welche derart ausgestaltet, ausgebildet und ausgerichtet ist, dass eine Montagerichtung, entlang welcher der Lagerzapfen wenigstens teilweise in die Lageraufnahme eingeführt ist oder bei der Montage eingeführt werden kann, wenigstens im Wesentlichen parallel oder parallel zur ersten Achse der Reflexionsvorrichtung verläuft. Dies ermöglicht eine besonders einfache und für die gewünschte Funktion sehr effektive Ausgestaltung eines Lagers zur drehbeweglichen Lagerung eines Reflexionselements um eine erste Achse in einer Reflexionsvorrichtung. Ferner ist hierdurch eine einfache Montage des Lagers möglich.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Lagerzapfen wenigstens eines Lagers in axialer Richtung der ersten Achse zumindest teilweise in den Federkorb eingeführt sein.
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Ein derartig ausgestaltetes Lager ermöglicht einerseits eine präzise Lagerung und Führung des Lagerzapfens in radialer und tangentialer Richtung (bezogen auf die erste Achse als Dreh- bzw. Schwenkachse). Andererseits ermöglicht der Federkorb kleine Ausgleichsbewegungen in axialer Richtung. Hierdurch lässt sich mit einem besonders einfach aufgebauten Lager, insbesondere mit einer besonders einfachen Lageraufnahme, im Ergebnis eine gute Bildqualität des projizierten Bildes erreichen.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens eine Lageraufnahme vom Träger aufgenommen sein, wobei der Träger dazu insbesondere eine Trägeraufnahme aufweisen kann, in welche die Lageraufnahme eingesetzt werden kann. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine positionsgenaue Anordnung und/oder eine einfache und sichere Befestigung der Lageraufnahme am Träger erreicht werden.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lageraufnahme durch eine translatorische Bewegung in einer Ebene, die sich senkrecht zur ersten Achse erstreckt, in die Trägeraufnahme eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage einer zugehörigen Reflexionsvorrichtung.
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Wenigstens eine Lageraufnahme kann insbesondere eine taschen-, oder box- oder kistenähnliche Ausgestaltung mit wenigstens einer, insbesondere zwei zumindest teilweise offenen Seiten zur Aufnahme und/oder zum Einsetzen des Federelements aufweisen, wobei eine erste offene Seite insbesondere ein vorstehend beschriebenes Einsetzen des Federelements ermöglicht und eine zweite offene Seite insbesondere ein zumindest teilweises Einführen des Lagerzapfens in die Lageraufnahme bzw. das darin eingesetzte Federelement in axialer Richtung entlang der ersten Achse.
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Die Lageraufnahme und/oder der Lagerzapfen können aus Kunststoff oder irgendeinem anderen Material hergestellt sein oder ein solches Material umfassen. Jedoch sind aus Gewichtsgründen die Lageraufnahme und/oder der Lagerzapfen vorzugsweise zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt, insbesondere aus einem Kunststoff, der eine hohe Steifigkeit aufweist, wie beispielsweise Polyamid.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lageraufnahme beispielsweise mittels einer Verschraubung in der Trägeraufnahme befestigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Lageraufnahme aber auch durch eine Klebverbindung und/oder eine Rastverbindung und/oder eine kraftschlüssige Verbindung, d.h. mithilfe einer Pressverbindung, in ihrer Position gehalten werden bzw. fixiert sein.
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In einer möglichen Ausgestaltung kann die Lageraufnahme auch in den Träger integriert sein, insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet sein, insbesondere gemeinsam in einem Spritzgussverfahren hergestellt worden sein. In diesem Fall ist das zugehörige Federelement jedoch bevorzugt separat zur Lageraufnahme ausgebildet, um eine einfache Montage zu ermöglichen.
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In einer möglichen Ausgestaltung können auch das Federelement und die Lageraufnahme integral, d.h. einstückig hergestellt sein. In diesem Fall ist die Lageraufnahme jedoch bevorzugt separat zum Träger ausgebildet, um eine einfache Montage zu ermöglichen.
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In einer weiteren möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reflexionsvorrichtung wenigstens ein Vorspannmittel zum Erzeugen wenigstens einer Vorspannkraft aufweisen, um in einem zusammengebauten Zustand der Reflexionsvorrichtung das Reflexionselement in einer definierten Position zu halten und/oder um das Risiko von Vibrationen des Reflexionselements zu reduzieren. Das Vorspannmittel kann dabei insbesondere auf einer Rückseite von dem Reflexionselement angeordnet sein.
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Ein solches Vorspannmittel kann insbesondere eine Federelement sein, insbesondere ein Längsfederelement, beispielsweise eine Spiralfeder, das mit einem Ende auf Rückseite vom Reflexionselement befestigt ist, beispielsweise am Träger oder am Reflexionselement selbst, insbesondere über eine entsprechende Befestigungseinrichtung, und das mit dem anderen Ende beispielsweise am Gehäuse der Reflexionsvorrichtung und/oder am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Je nach Ausgestaltung des Federelementes und dessen Orientierung im Raum, kann eine Vorspannkraft in der gewünschten Richtung aufgebracht werden, insbesondere auf das Reflexionselement. Hierdurch kann eine weitere Stabilisierung des Reflexionselements erreicht werden und die Projektionsqualität noch weiter verbessert werden.
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Wenigstens ein Vorspannmittel kann zum Erzeugen wenigstens einer Vorspannkraft in einer axialen Richtung parallel oder entlang der ersten Achse in einem zusammengebauten Zustand der Reflexionsvorrichtung ausgebildet sein, vorzugsweise, um nach dem Zusammenbau der Reflexionsvorrichtung das Reflexionselement in einer definierten Position in axialer Richtung entlang der ersten Achse zu halten, insbesondere zum Vorspannen eines Lagerzapfens gegen einen Endanschlag einer zugehörigen Lageraufnahme, die einen solchen Endanschlag aufweist. Dadurch können Toleranzen in wenigstens einem Lager kompensiert werden. Insbesondere kann dadurch ein Spiel in wenigstens einem Lager in Richtung der Vorspannungseffekte reduziert oder eliminiert werden, was zu einem verbesserten Vibrations- und Einstellverhalten des Reflexionselements und infolgedessen zu einer verbesserten Bildprojektionsqualität führt.
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Das Vorspannmittel kann als „1D-Vorspannmittel“ ausgebildet und/oder angeordnet sein, das heißt als ein Vorspannmittel, das eine Vorspannkraft erzeugt, die sich nur in einer der Raumrichtungen X, Y oder Z erstreckt. Ein solches 1D-Vorspannmittel kann beispielsweise eine Schraubenfeder sein, die mit ihrer Längsachse parallel oder entlang der ersten Achse angeordnet ist.
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Alternativ kann das Vorspannmittel ein „2D- oder 3D-Vorspannmittel“ sein, das heißt ein Vorspannmittel, das eine 2D- oder 3D-Vorspannkraft erzeugt, die sich in wenigstens zwei, insbesondere in allen drei Raumrichtungen X, Y und Z erstreckt. Dadurch kann ein Spiel in wenigstens einem Lager in wenigstens zwei beziehungsweise in allen Raumrichtungen X, Y und Z reduziert oder eliminiert werden, was zu einem verbesserten Vibrations- und Einstellverhalten des Reflexionselements auch in der zusätzlichen Vorspannrichtung führt (im Vergleich zu einem 1D-Vorspannelement) und infolgedessen zu einer verbesserten Bildprojektionsqualität.
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In einer Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reflexionsvorrichtung mehr als ein Vorspannmittel umfassen.
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Generell kann das Vorspannmittel je nach Ausgestaltung und Anordnung der Reflexionsvorrichtung, insbesondere abhängig von dem wenigstens einen Lager, als Druck-Vorspannmittel oder als Zug-Vorspannmittel ausgestaltet, ausgebildet und/oder angeordnet sein. Abhängig von der/den Richtung(en) und einer Höhe der erzeugten Vorspannkraft (kräfte) kann ein Spiel in der/den jeweiligen Richtung(en) reduziert oder eliminiert werden. Das/die reduzierte(n) Spiel(e) führt(en) zu einem verbesserten Vibrations- und Einstellverhalten des Reflexionselements. Folglich kann eine verbesserte Bildprojektionsqualität erreicht werden.
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Ein Federelement gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Lageraufnahme zur Lagerung eines Reflexionselements einer Reflexionsvorrichtung für ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Windschutzscheiben-Head-Up-Display, wobei die Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren einer von einer Bilderzeugungseinheit emittierten Strahlung ausgebildet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass es zur Herstellung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
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Eine Lageraufnahme gemäß der vorliegenden Erfindung zur Lagerung eines Reflexionselements einer Reflexionsvorrichtung für ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Windschutzscheiben-Head-Up-Display, wobei die Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren einer von einer Bilderzeugungseinheit emittierten Strahlung ausgebildet ist, ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Herstellung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wobei die Lageraufnahme insbesondere ein Federelement aufweist, welches gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
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Ein Head-Up-Display gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst eine Bilderzeugungseinheit zum Emittieren von Lichtstrahlen, um ein Bild zu erzeugen, sowie wenigstens eine Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren der von der Bilderzeugungseinheit emittierten Lichtstrahlen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
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Head-up-Displays sind im Allgemeinen aus dem Stand der Technik wohl bekannt, auf den hiermit für weitere Details bezüglich allgemeiner Ausgestaltungs- und/oder Funktionsaspekte eines Head-up-Displays gemäß der vorliegenden Erfindung verwiesen wird.
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Die Bilderzeugungseinheit dient insbesondere dazu, ein Bild zu erzeugen, welches von einem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann. Dies kann beispielsweise durch das Emittieren von Lichtstrahlung zur Darstellung des Bildes aus der Bilderzeugungseinheit realisiert werden. Die Bilderzeugungseinheit kann in einem Gehäuse des Head-up-Displays angeordnet sein.
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Ein Head-Up-Display gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine oder mehrere Reflexionsvorrichtungen umfassen, wobei wenigstens eine Reflexionsvorrichtung ein oder mehrere Reflexionselemente umfassen kann, die, wie oben beschrieben, schwenkbar mit einem Träger gekoppelt sind, wobei das eine oder die mehreren Reflexionselemente mit einem gemeinsamen Träger oder mit mehreren verschiedenen Trägern gekoppelt sein können, was bedeutet, dass ein Head-Up-Display gemäß der Erfindung auch mehrere Träger umfassen kann.
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Das wenigstens eine drehbar gelagerte Reflexionselement dient insbesondere zur Umlenkung der von der Bilderzeugungseinheit erzeugten und emittierten Lichtstrahlen und ist vorzugsweise unmittelbar hinter der Bilderzeugungseinheit in Strahlrichtung der von der Bilderzeugungseinheit emittierten Lichtstrahlung angeordnet. Von diesem Reflexionselement kann die Lichtstrahlung durch ein Gehäuse des Head-Up-Displays oder durch eine Gehäuseöffnung des Head-Up-Displays in ein Blickfeld eines Fahrers geleitet werden.
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Die Projektionsfläche, auf welche das erzeugte Bild projiziert werden kann, kann eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs sein, beispielsweise die Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, oder eine separate Kombiniererscheibe, die Teil eines erfindungsgemäßen Head-Up-Displays sein kann und die vorzugsweise derart angeordnet ist, dass sie von der Person, für die das Bild erzeugt wird, betrachtet werden kann, welche beispielsweise ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs sein kann. Die Projektionsfläche kann eine halbtransparente Reflexionsfläche sein, insbesondere eine Spiegelfläche.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Head-Up-Displays gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Head-Up-Display derart ausgebildet, dass das erzeugte Bild in an sich bekannter Weise mit durch die Projektionsfläche hindurch erscheinenden Informationen aus einer hinter der Projektionsfläche befindlichen Umgebung überlagert werden kann, wodurch ein Bild mit zusätzlicher Informationen erzeugt wird. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Head-Up-Display ein sogenanntes „Augmented-Reality-Head-Up-Display (AR-Head-Up-Display)“ oder ein sogenanntes „Reality-Head-Up-Display (VR-Head-Up-Display)“ oder eine Kombination daraus sein, wobei das Head-Up-Display zur Darstellung eines Augmented-Reality-Bildes oder eines Reality-Bildes ausgebildet ist.
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Um einem Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit von der Sitzposition oder in Abhängigkeit von der Größe des Fahrers eine gute Sicht auf das Bild zu ermöglichen, kann ein Blickfeld des Fahrers, das auch als „Eyebox“ bezeichnet wird, nachgeführt werden, insbesondere durch das Head-Up-Display, welches daher vorzugsweise entsprechend ausgebildet sein kann und welches insbesondere zusätzliche Elemente umfassen kann, beispielsweise mehrere entsprechende Sensorelemente und wenigstens eine Steuereinheit zur Bestimmung von Position, Orientierung und/oder Größe und/oder Dimension der Eyebox.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Head-Up-Displays gemäß der vorliegenden Erfindung kann das von der Reflexionsvorrichtung reflektierte Ausgangslicht der Eyebox und damit einer Blickrichtung des Fahrers nachgeführt werden, was mittels einer Einstelleinrichtung und/oder einer entsprechenden Kinematik, die auf das Reflexionselement der Reflexionsvorrichtung wirkt, realisiert werden kann.
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Zum Einstellen des Reflexionselements, insbesondere zum Schwenken oder Drehen um die erste Achse, kann die Reflexionsvorrichtung und/oder das Head-Up-Display eine Schwenkantriebseinheit, insbesondere eine lineare Schwenkantriebseinheit, umfassen, die insbesondere mit dem Reflexionselement gekoppelt sein kann, vorzugsweise über eine Tragstruktur, von welcher das Reflexionselement gehalten wird und Kopplungsmittel, wie beispielsweise einem Schwenkarm. Vorzugsweise ist die Schwenkantriebseinheit dazu ausgestaltet und ausgebildet, das Reflexionselement durch eine lineare Betätigung, insbesondere durch eine lineare Betätigung orthogonal zur ersten Achse, um die erste Achse zu schwenken.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Tragstruktur insbesondere als Schild oder als schildförmiger Rahmen ausgebildet sein, wobei die Tragstruktur vorzugsweise eine Befestigungsseite und eine Rückseite umfasst. Die Tragstruktur kann insbesondere derart ausgebildet und angeordnet sein, dass ihre Befestigungsseite der Rückseite des Reflexionselements zugewandt ist und sich wenigstens teilweise parallel zum Reflexionselement erstreckt, insbesondere zu dessen Reflexionsseite und/oder dessen Rückseite. Dies erlaubt eine sehr kompakte Ausgestaltung der Reflexionsvorrichtung. Hierdurch kann eine Reflexionsvorrichtung bereitgestellt werden, welche nur einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
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Ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Head-Up-Display auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
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Die in Bezug auf eine Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung präsentierten, bevorzugten Ausgestaltungen und ihre Vorteile gelten entsprechend für ein Federelement, eine Lageraufnahme, für ein Head-Up-Display gemäß der vorliegenden Erfindung und für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung und umgekehrt, sofern technisch möglich.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle die oben in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die unten in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in Alleinstellung in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination verwendet werden, sondern auch in anderen Kombinationen oder allein, soweit die resultierende Kombination ausführbar ist.
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Die einzelnen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines bevorzugten, aber nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten schematischen, nicht maßstabsgerechten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile oder Komponenten oder Baugruppen jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Es zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt einer aus dem Stand der Technik bekannten Reflexionsvorrichtung,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Reflexionsvorrichtung aus 1 im Bereich des ersten, linken Lagers,
- 3 in perspektivischer Darstellung Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Einbauzustand in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug,
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Reflexionsvorrichtung aus 3 im Bereich des ersten, linken Lagers und
- 5 eine Schnittansicht in Fahrzeuglängsrichtung durch die Reflexionsvorrichtung aus 3.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt einer aus dem Stand der Technik bekannten Reflexionsvorrichtung 1, die Teil eines nicht näher bezeichneten Head-Up-Displays für ein Fahrzeug ist, wobei die Reflexionsvorrichtung 1 für ein Windschutzscheiben-Head-Up-Display ausgebildet ist und ein gekrümmtes und konkaves Reflexionselement 11 mit einer Reflexionsseite 22 und einer Rückseite 23 umfasst. Das Reflexionselement 11 ist um eine erste Achse A schwenkbar, die durch ein erstes, linkes Lager 12A und ein zweites, rechtes Lager 12B definiert ist.
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Wie in Verbindung mit der vergrößerten Darstellung in 2 gut zu erkennen ist, umfassen die Lager 12A und 12B jeweils eine Lageraufnahme 15A, 15B sowie einen Lagerzapfen 21A, 21B mit einem kugelförmigen Ende, der sich entlang der Schwenkachse A erstreckt und mittels eines Sicherungselements 18 jeweils in der zugehörigen Lageraufnahme 15A, 15B gehalten wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik ist der Lagerzapfen 21A, 21B dabei jeweils an einem Träger 17 befestigt, der wiederum an einem umgebenden Gehäuse 20 eines zugehörigen Head-Up-Displays befestigt ist. Die Lageraufnahmen 15A, 15B sind jeweils an einer Tragstruktur 16 befestigt, von welcher das Reflexionselement 11 gehalten wird. Dazu ist das Reflexionselement 11 mit seiner Rückseite 23 an der Tragstruktur 16 befestigt.
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Über einen Schwenkarm 26 ist die Tragstruktur 16 mit einer linearen Schwenkantriebseinheit 27, in diesem Fall einem Schrittmotor 27, gekoppelt. Mithilfe des Schwenkantriebs 27 kann das Reflexionselement 11 um die erste Achse A bzw. die Schwenkachse A verschwenkt werden.
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3 zeigt in perspektivischer Darstellung mehrere Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer Reflexionsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung für ein nicht näher bezeichnetes Head-Up-Display gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Einbauzustand in einem hier nicht näher bezeichneten erfindungsgemäßen Fahrzeug, wobei die erfindungsgemäße Reflexionsvorrichtung 100 in dieser Darstellung ohne das zugehörige, gekrümmte und konkave Reflexionselement 11 abgebildet ist, welches insbesondere ähnlich oder identisch zum dem Reflexionselement 11 aus 1 ausgebildet ist.
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Zur Aufnahme und Halterung des Reflexionselements 11 weist die Reflexionsvorrichtung 100 ebenfalls eine entsprechende Tragstruktur 16 auf, welche über einen Schwenkarm 26 ebenfalls mit einer linearen Schwenkantriebseinheit 27 in Form eines linearen Schrittmotors 27, gekoppelt ist. Das hier nicht dargestellte Reflexionselement 11 kann mit seiner Rückseite 23 an der Tragstruktur 16 befestigt werden, insbesondere auf aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise (vgl. 1).
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Mithilfe der linearen Schwenkantriebseinheit 27 und des Schwenkarms 26 kann die Tragstruktur 26 und in der Folge auch ein an dieser befestigtes Reflexionselement 11 um die erste Achse A verschwenkt werden.
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Zur drehbaren Lagerung der Tragstruktur 16 bzw. des Reflexionselements 11 um die erste Achse A weist die Reflexionsvorrichtung 100 ebenfalls zwei Lager 12A und 12B auf. Die Lager 12A und 12B umfassen jeweils einen Lagerzapfen 21A und bzw. 21B sowie eine Lageraufnahme 15A bzw. 15B zur Aufnahme der Lagerzapfen 21A bzw. 21B. Die Lagerzapfen 21A und 21B sind bei diesem Ausführungsbeispiel dabei jeweils fest, d.h. ortsfest und unbeweglich, an der Tragstruktur 16 befestigt, während die Lageraufnahmen 15A und 15B jeweils unbeweglich und damit fest am Gehäuse 20 befestigt sind, wobei die Lageraufnahmen 15A und 15B insbesondere integral mit dem Gehäuse 20 ausgebildet sind. Das Gehäuse 20 übernimmt bei diesem Head-Up-Display bzw. dieser Reflexionsvorrichtung 100 somit die Funktion des Trägers 17 aus 1 und 2 und weist entsprechend Trägeraufnahmen 19A und 19B zur Aufnahme der Lageraufnahmen 15A und 15B auf.
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Die Lagerzapfen 21A und 21B weisen jeweils ein kugelförmiges Ende mit einer zumindest teilweise kugelförmigen Außenfläche auf, welche jeweils als Lagerfläche ausgebildet ist. Die zugehörigen Lageraufnahmen 15A und 15B sind jeweils zur zumindest teilweisen Aufnahme der Lagerzapfen 21A und 21B ausgebildet und weisen, wie anhand von 4 gut erkennbar ist, eine nicht näher bezeichnete, zumindest teilweise konkav sphärische und korrespondierend zu der kugelförmigen Außenfläche der Lagerzapfen 21A und 21B ausgebildete Innenfläche auf.
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Wie ferner anhand von 4 gut erkennbar ist, weisen die Lageraufnahmen 15A und 15B jeweils ein Federelement 24A auf, welches bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils integral mit der zugehörigen Lageraufnahme 15A bzw. 15B ausgebildet ist. Dies Lageraufnahmen 15A und 15B sind jeweils von oben (in Bezug auf die Darstellung) in die Trägeraufnahmen 19A und 19B eingesetzt ist und können in diesen über eine hier nur schematisch angedeutete Bohrung 25 mit Innengewinde mithilfe einer Verschraubung fixiert werden.
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Die beiden Lager 12A und 12B sind im Wesentlichen identisch aufgebaut, wobei insbesondere die beiden Federelemente 24A und 24B, welche jeweils den Lagerzapfen 21A bzw. 21B aufnehmen und führen, identisch ausgebildet sind. Die Lager 12A und 12B weisen jeweils Kinematikpunkte K auf, wobei die beiden Kinematikpunkte K der Lager 12A und 12B die erste Achse A definieren, um die das Reflexionselement bzw. die Tragstruktur 16 relativ gegenüber dem Gehäuse 20 drehbar ist.
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Die Federelemente 24A und 24B sind jeweils als korbähnlich geformter Federkorb ausgebildet und erlauben ein zumindest teilweises Einführen des zugehörigen Lagerzapfens 21A bzw. 21B in das Korbvolumen zur Aufnahme und Führung des Lagerzapfens 21A bzw. 21B.
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Die Federwirkung wird jeweils durch einen tellerfederähnlichen Teil bzw. Abschnitt 28 erreicht, welcher sich mit einer „Tellerebene“ im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse A erstreckt.
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Die Lagerzapfen 21A und 21B der Lager 12A und 12B ragen zumindest teilweise in den zugehörigen Federkorb 24A bzw. 24B der zugehörigen Lageraufnahme 15A bzw. 15B hinein und sind derart mit dem Federkorb 24A bzw. 24B im Eingriff, dass durch eine Axialverschiebung des Lagerzapfens 21A bzw. 21B entlang der ersten Achse A in wenigstens einer Richtung, ausgehend von wenigstens einer Referenzposition, eine Federkraft erzeugbar ist.
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Die Federelemente 24A und 24B sind bei diesem Ausgangsbeispiel bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet, insbesondere aus einem festen Kunststoff wie Polyamid oder dergleichen, um eine ausreichende Lagersteifigkeit für eine sichere Positionierung und Führung der Lagerzapfen 21A und 21B und damit der Tragstruktur 16 und des Reflexionselements zu erreichen. Mit einem derartigen Federelement 24A bzw. 24B, welches sowohl die Führung des Lagerzapfens 21A bzw. 21B übernimmt sowie auch eine Federungsfunktion, kann auf besonders kostengünstige und platzsparende Art und Weise eine Lagerung eines Reflexionselements 11 bzw. einer zugehörigen Tragstruktur 16 in einem Head-Up-Display realisiert werden, insbesondere mit Vorspannkräften im Bereich von etwa 100 N.
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Wie anhand von 5 erkennbar ist, welche eine Schnittansicht in Fahrzeuglängsrichtung durch die Reflexionsvorrichtung aus 3 mit Blick von der Seite (bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug) zeigt, kann, um eine bessere und sicherere Positionierung der Tragstruktur 16 und damit des Reflexionselements (hier nicht dargestellt) zu erreichen, zusätzlich wenigstens ein Vorspannelement 13 vorgesehen sein, welches bei diesem Ausführungsbeispiel als Spiralfeder 13 ausgebildet ist, und in diesem Fall nur in einer Ebene auf die Tragstruktur 16 und damit die Lagerung wirkt. Alternativ kann das Vorspannelement 13 aber auch derart im Raum angeordnet sein, dass eine Vorspannkraft in mehreren Raumrichtungen gleichzeitig aufgebracht wird.
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Zusätzlich zu den beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispielen und den beschriebenen möglichen Ausgestaltungen sind eine Reihe weiterer Ausgestaltungen möglich, ohne den durch die Patentansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Ausführungsbeispiel einer Reflexionsvorrichtung aus dem Stand der Technik
- 100
- Ausführungsbeispiel einer Reflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung 11 Reflexionselement
- 12A
- erstes (linkes) Lager
- 12B
- zweites (rechtes) Lager
- 13
- Vorspannelement
- 15A
- erste (linke) Lageraufnahme
- 15A
- zweite (rechte) Lageraufnahme
- 16
- Tragstruktur
- 17
- Träger
- 18
- Sicherungselement
- 19A, 19B
- Trägeraufnahme
- 20
- Gehäuse
- 21A
- erster (linker) Lagerzapfen
- 21A
- zweiter (rechter) Lagerzapfen
- 22
- Reflexionsseite des Reflexionselements
- 23
- Rückseite des Reflexionselements
- 24A
- erstes (linkes) Federelement
- 24B
- zweites (rechtes) Federelement
- 25
- Durchgangsloch für Verschraubung
- 26
- Kopplungsmittel zur Kopplung der Tragstruktur mit einer (linearen) Schwenkantriebseinheit
- 27
- lineare Schwenkantriebseinheit
- 28
- tellerfederähnlicher Bereich
- A
- erste Achse
- K
- Kinematikpunkt des Lagers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 3023926 [0009]
- US 2019/0219823 A1 [0009]
- US 2020/0338944 A1 [0009]
- DE 102020132549 A1 [0009]