JP2017177880A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達部材の破損を抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、表示器２０から表示光Ｌが投射されることで画像を表示するコンバイナ４０と、コンバイナ４０を保持し、回転軸Ａを中心にコンバイナ４０とともに回転する保持部材５０と、保持部材５０に連結される腕部５３と、保持部材５０を回転させる動作の駆動源となる駆動機構６０と、駆動機構６０からの駆動力を腕部５３に伝えることで保持部材５０をコンバイナ４０とともに回転軸Ａを中心に回転させる動力伝達部材７０と、を備える。動力伝達部材７０は、腕部５３を両側から付勢しつつ腕部５３を保持する弾性体を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

車両に搭載され、各種情報を運転者に虚像で表示するヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネル内に埋設されたウインドシールドタイプのヘッドアップディスプレイと称されるものであり、表示光を出射する液晶表示器と、表示光を反射させる凹面鏡と、凹面鏡を保持する保持部材と、保持部材の角度位置を調整する位置調節手段と、を備えている。

この位置調節手段は、駆動手段により回転駆動されるリードスクリュー部と、リードスクリュー部に螺合され、リードスクリュー部の回転により軸方向に移動するナットと、ナット及び保持部材に連結し、駆動手段からの動力を保持部材へ伝達する動力伝達部材と、を備えている。

特開２００９−７３４６１号公報

ここで、特許文献１に記載のウインドシールドタイプのヘッドアップディスプレイ装置をコンバイナタイプのヘッドアップディスプレイ装置に置き換えた場合を想定する。つまり、特許文献１に記載の凹面鏡を（インストルメントパネルの上方に飛び出す）コンバイナに置き換えた場合を想定する。このような構成において、コンバイナをユーザの手で故意に動かした場合、コンバイナに作用した外力（負荷）が、コンバイナを保持する保持部材、保持部材に連結する動力伝達部材、動力伝達部材に連結するナットに順次作用することで、動力伝達部材のナットとの連結箇所が破損する虞がある。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、動力伝達部材の破損を抑制することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、
表示器から表示光が投射されることで画像を表示するコンバイナと、
前記コンバイナを保持し、回転軸を中心に前記コンバイナとともに回転する保持部材と、
前記保持部材に連結される腕部と、
前記保持部材を回転させる動作の駆動源となる駆動機構と、
前記駆動機構からの駆動力を前記腕部に伝えることで前記保持部材を前記コンバイナとともに前記回転軸を中心に回転させる動力伝達部材と、を備え、
前記動力伝達部材は、前記腕部を両側から付勢しつつ前記腕部を保持する弾性体を有する。

本発明によれば、動力伝達部材の破損を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る表示装置を示す断面図である。 実施の形態に係るコンバイナと筐体の内部構造の一部を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材と動力伝達部材と駆動手段を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材と動力伝達部材と駆動手段を示す斜視図である。 実施の形態に係る動力伝達部材と駆動手段を示す斜視図である。 実施の形態に係る動力伝達部材と駆動手段の支持体を取り外した状態を示す斜視図である。 実施の形態に係る支持体を示す斜視図である。 実施の形態に係る動力伝達部材と駆動手段を示す斜視図である。 実施の形態に係る動力伝達部材と駆動手段を示す平面図である。 実施の形態に係る動力伝達部材と駆動手段を示す斜視図である。 実施の形態に係る動力伝達部材と駆動手段を示す側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態に係る表示装置を説明する。

表示装置１は、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置であり、車速や走行距離等を運転者の視界に表示させるために、自動車のダッシュボードなどに搭載される。表示装置１は、図１及び図２に示すように、筐体１０と、各種情報を示す表示光を出射する表示器２０と、表示器２０から出射された表示光を反射する反射鏡３０と、反射鏡３０で反射された表示光を画像として運転者に表示するコンバイナ４０と、コンバイナ４０を保持する保持部材５０と、保持部材５０を回転させる動作の駆動源となる駆動機構６０と、駆動機構６０からの駆動力を保持部材５０に伝達する動力伝達部材７０と、を備える。
なお、コンバイナ４０の凹面と運転者とが対向する方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な水平方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に垂直な鉛直方向をＹ方向とするＸＹＺ座標を設定し、適宜参照する。また、座標軸の矢印が指す方向を＋（プラス）方向とし、その反対方向を−（マイナス）方向とする。

筐体１０は、合成樹脂材料から形成されており、図１に示すように、上筐体１１と中筐体１２と下筐体１３とが組み合わされて形成されている。上筐体１１は、後述する表示光Ｌを出射するための出射口１１ａと、コンバイナ４０を筐体１０の内部から突出させるための突出口１１ｂと、を有する。中筐体１２の内部には、表示器２０が収納されている。

上筐体１１と中筐体１２と下筐体１３が組み合わさることで筐体１０は箱形状となり、埃などの異物から表示装置１を保護する。

表示器２０は、図２に示すように、出射面２１から表示光Ｌを出射する装置であり、ＴＦＴ基板を有する透過型液晶パネルとそのバックライトである光源等から構成される。表示器２０は、出射面２１から反射鏡３０に向けて表示光Ｌを出射する。

反射鏡３０は、上筐体１１及び中筐体１２の内部に配設されている。反射鏡３０は、表示器２０に対向する面に、反射面を備えた矩形の鏡であり、表示器２０から出射された表示光Ｌをコンバイナ４０に向けて反射させるものである。反射鏡３０は、筐体１０の内壁に設けられた鏡ホルダ（図示せず）により保持されている。

コンバイナ４０は、透過率が約２５％のポリカーボネート樹脂により構成されており、凹面４１を有する板状に形成されている。凹面４１は、反射鏡３０で反射された表示光Ｌを拡大しつつ、表示光Ｌを虚像として運転者に視認させる機能を有する。

保持部材５０は、合成樹脂材料から形成されており、本体部５１と、支持軸５２と、腕部５３と、を備えている。本体部５１は、コンバイナ４０を保持する部材である。本体部５１は、図１に示すように、コンバイナ４０の下端部（−Ｙ方向の端部）を挟持して保持する挟持部５１１を有する。挟持部５１１は、＋Ｚ方向と−Ｚ方向とからコンバイナ４０の下端部を挟持することで、コンバイナ４０を保持している。

支持軸５２は、保持部材５０の回転軸となる部材である。支持軸５２は、図２及び図３に示すように、円柱状に形成されており、本体部５１におけるＸ軸方向の両端部からＸ軸方向に突出して形成されている。支持軸５２は、中筐体１２の図示せぬガイド溝に、支持軸５２の中心軸である回転軸Ａを中心として回転可能に挿入されている。回転軸Ａを中心に保持部材５０を回転させることで、保持部材５０に保持されたコンバイナ４０の角度の調整が可能となる。

腕部５３は、本体部５１における＋Ｘ方向の端部近傍から、下方向（−Ｙ方向）に延在して形成された部材である。図３及び図４に示すように、腕部５３の下端部には、垂下部材５３１が形成されている。

垂下部材５３１におけるＺ軸方向の両面には、それぞれ、後述する突起部７６４を嵌める第１凹部５３１ａと、突起部７７４を嵌める第２凹部５３１ｂとが形成されている。

駆動機構６０は、図５及び図６に示すように、駆動部６１と、支持体６２と、ナット６３と、ガイドシャフト６４と、を備える。

駆動部６１は、ステッピングモータなどから構成され、回転軸Ａを中心に保持部材５０を回転させる動作の駆動源・動力源として機能する。ステッピングモータの出力回転軸の周面には、螺旋状の溝であるリードスクリュー部６１１が形成されている。リードスクリュー部６１１は、細長の円柱状に形成されており、その長手方向は、Ｚ軸方向である。ステッピングモータには、図示せぬリード線を介して駆動信号が供給される。駆動信号の供給により、リードスクリュー部６１１が回転する。

支持体６２は、駆動部６１を筐体１０の内部で固定するものであり、金属材料により形成されている。支持体６２は、図７に示すように、Ｚ軸方向に沿うように形成された略板状の平板部６２１と、平板部６２１におけるＺ軸方向の両端部が、互いに対向するように折り曲げられて形成された第１側板部６２２及び第２側板部６２３と、平板部６２１の上端部から庇状に延在する蓋部６２４と、を有する。

第１側板部６２２は、リードスクリュー部６１１が貫通する第１貫通孔６２２ａと、ガイドシャフト６４の端部が挿入される第１孔部６２２ｂと、が形成されている。また、第１側板部６２２には、ステッピングモータが任意の取り付け手段により固定されている。

第２側板部６２３は、第２貫通孔６２３ａと、ガイドシャフト６４の端部が挿入される第２孔部６２３ｂと、が形成されている。第２貫通孔６２３ａと第２孔部６２３ｂは、それぞれ、第１貫通孔６２２ａと第１孔部６２２ｂに対向して形成されている。第２貫通孔６２３ａには、軸受部材Ｂが装着されている。リードスクリュー部６１１の−Ｚ方向の端部は、軸受部材Ｂに回転可能に軸支されている。

図６に示すナット６３は、動力伝達部材７０をリードスクリュー部６１１の軸方向（Ｚ軸方向）に移動させる部材である。ナット６３は、リードスクリュー部６１１に螺合されており、リードスクリュー部６１１の回転に応じて、リードスクリュー部６１１の軸方向に移動する。また、ナット６３は、動力伝達部材７０の挟持部７１２に挟持されている。

ガイドシャフト６４は、細長の円柱状に形成された金属材料からなり、動力伝達部材７０を保持するための部材である。ガイドシャフト６４は、その長手方向がリードスクリュー部６１１の長手方向と平行になるように、配設されている。ガイドシャフト６４は、図５に示すように、第１孔部６２２ｂと動力伝達部材７０の後述する貫通穴７１１とを貫通し、その一端部が第２孔部６２３ｂに挿入している。

動力伝達部材７０は、保持部材５０を保持するとともに、駆動部６１からの駆動力を保持部材５０に伝達する部材である。動力伝達部材７０は、図６に示すように、駆動機構６０のナット６３を挟持するベース部７１と、Ｚ軸方向に延在する平板状の基部７２と、ベース部７１と基部７２とを連結する連結部７３と、基部７２におけるＺ軸方向の両端部から互いに対向するように形成された第１固定板７４及び第２固定板７５と、腕部５３の垂下部材５３１に当接する第１当接板７６及び第２当接板７７と、第１バネ７８と、第２バネ７９と、第１ガイドシャフト８０と、第２ガイドシャフト８１と、を備えている。

ベース部７１は、合成樹脂材料から形成されており、ガイドシャフト６４を貫通させる貫通穴７１１と、ナット６３を挟持する挟持部７１２と、を備える。挟持部７１２は、図６及び図８に示すように、ナット６３の周方向の形状に合致する形状に形成されている。

第１固定板７４は、合成樹脂材料から形成されており、第１バネ７８、第１ガイドシャフト８０及び第２ガイドシャフト８１を保持する部材である。第１固定板７４には、図９に示すように、第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１がそれぞれ挿入される嵌合穴７４１、７４２が設けられている。嵌合穴７４１、７４２は、Ｚ軸方向に開口して設けられている。また、第１固定板７４の面のうち、第１当接板７６に対向する面には、略円柱形状の突起部７４３が設けられている。突起部７４３は、第１バネ７８に嵌挿する。

第２固定板７５は、合成樹脂材料から形成されており、第２バネ７９、第１ガイドシャフト８０及び第２ガイドシャフト８１を保持する部材である。第２固定板７５には、第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１がそれぞれ挿入される嵌合穴７５１、７５２が設けられている。嵌合穴７５１、７５２は、Ｚ軸方向に開口して設けられており、それぞれ、第１固定板７４に設けられた嵌合穴７４１、７４２に対向して形成されている。また、第２固定板７５の面のうち、第２当接板７７に対向する面には、略円柱形状の突起部７５３が設けられている。突起部７５３は、第２バネ７９に嵌挿する。

第１当接板７６は、合成樹脂材料から形成されており、垂下部材５３１の＋Ｚ軸側の面に当接する部材である。第１当接板７６は、図６、図１０及び図１１に示すように、シャフトとしての第１ガイドシャフト８０が貫通する貫通穴７６１と、シャフトとしての第２ガイドシャフト８１が貫通する貫通穴７６２とが設けられている。また、第１当接板７６には、貫通穴７６１及び貫通穴７６２が形成された２つの面に、それぞれ、略円柱形状からなる突起部７６３及び略半球形状からなる突起部７６４が設けられている。

図１０、図１１に示すように、突起部７６３には弾性体としての第１バネ（第１弾性体）７８が嵌挿される。また、図４に示すように、第１突起部である突起部７６４を垂下部材５３１の第１凹部５３１ａに嵌める。第１当接板７６の上端部付近は、第１固定板７４が存在する方向に傾斜して形成されている。

第２当接板７７は、合成樹脂材料から形成されており、垂下部材５３１の−Ｚ軸側の面に当接する部材である。第２当接板７７は、図６、図１０及び図１１に示すように、第１ガイドシャフト８０が貫通する貫通穴７７１と、第２ガイドシャフト８１が貫通する貫通穴７７２とが設けられている。また、第２当接板７７には、貫通穴７７１及び貫通穴７７２が形成された２つの面に、それぞれ、略円柱形状からなる突起部７７３及び略半球形状からなる突起部７７４が設けられている。

図６、図１１に示すように、突起部７７３には弾性体としての第２バネ（第２弾性体）７９が嵌挿される。また、図４に示すように、第２突起部である突起部７７４を垂下部材５３１の第２凹部５３１ｂに嵌める。第２当接板７７の上端部付近は、第２固定板７５が存在する方向に傾斜して形成されている。

第１当接板７６と第２当接板７７は、Ｚ軸方向の両方向から垂下部材５３１を挟み込むように配設されている。

第１バネ７８は、コイルバネであり、金属又は樹脂から形成され、図１１に示すように、一端は、第１固定板７４の突起部７４３に嵌挿され、他端は、第１当接板７６の突起部７６３に嵌挿されている。

第２バネ７９は、コイルバネであり、金属又は樹脂から形成され、一端は、第２固定板７５の突起部７５３に嵌挿され、他端は、第２当接板７７の突起部７７３に嵌挿されている。

第１バネ７８は、第１当接板７６を介して、垂下部材５３１を−Ｚ方向に付勢している。また、第２バネ７９は、第２当接板７７を介して、垂下部材５３１を＋Ｚ方向に付勢している。つまり、垂下部材５３１は、第１バネ７８と第２バネ７９により、互いに対向する方向（つまり両側）から付勢されている。そして、垂下部材５３１は、第１バネ７８と第２バネ７９に互いに対向する方向から付勢されることで、第１バネ７８と第２バネ７９に保持されている。

第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１は、金属材から形成された細長円柱状の部材である。第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１は、各々、第１固定板７４と第２固定板７５の間を接続している。

第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１は、それぞれ、第１当接板７６の貫通穴７６１と貫通穴７６２を貫通している。これにより、第１当接板７６は、第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１の外周面上を摺動する。
同様に、第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１は、それぞれ、第２当接板７７の貫通穴７７１と貫通穴７７２を貫通している。これにより、第２当接板７７は、第１ガイドシャフト８０と第２ガイドシャフト８１の外周面上を摺動する。

このような構成を有する表示装置１は、ステッピングモータに駆動信号が供給されると、ステッピングモータの出力回転軸が回転する。そして、出力回転軸の回転に伴い、出力回転軸の周面に形成されたリードスクリュー部６１１が回転する。そして、リードスクリュー部６１１の回転に伴い、リードスクリュー部６１１に噛合するナット６３が軸方向に移動する。そして、例えば、ナット６３が−Ｚ軸方向に移動すると、ナット６３を動力伝達部材７０の挟持部７１２が挟持しているので、動力伝達部材７０も−Ｚ軸方向に移動する。そして、動力伝達部材７０の−Ｚ軸方向への移動に伴い、動力伝達部材７０の第１バネ７８と第２バネ７９とに保持された垂下部材５３１も−Ｚ軸方向に移動する。そして、垂下部材５３１の−Ｚ軸方向への移動に伴い、保持部材５０の本体部５１は、筐体１０に回転可能に支持された支持軸５２の回転軸Ａを中心に回転する。そして、本体部５１の回転に伴い、本体部５１に保持されたコンバイナ４０も回転する。これにより、コンバイナ４０の角度を調整することができる。

そして、上記構成によれば、手でユーザがコンバイナ４０を故意に動かすことで、保持部材５０に負荷がかかっても、保持部材５０の垂下部材５３１が第１バネ７８又は第１バネ７９の付勢力に抗して、第１バネ７８又は第２バネ７９の方向に移動するので、その移動により保持部材５０にかかった負荷を逃がすことができる。
例えば、手でユーザがコンバイナ４０を故意に動かすことにより、保持部材５０を＋Ｚ軸方向に回転させる負荷がかかると、垂下部材５３１は、第１バネ７８の付勢力に抗して＋Ｚ軸方向に移動する。この移動が、保持部材５０にかかった負荷を逃がしている。

それにより、保持部材５０から動力伝達部材７０に伝達（作用）する負荷（外力）が軽減されるので、挟持部７１２（動力伝達部材７０）のナット６３との連結箇所にかかる負荷を軽減でき、動力伝達部材７０の破損を抑制できる。

なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

例えば、駆動部６１はステッピングモータであるとしたが、用いるモータはステッピングモータ以外にもＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータなど、特に制限されない。
また、第１バネ７８と第２バネ７９により、垂下部材５３１に弾性力を付与したが、弾性力を付与するためにはゴムなど任意の弾性体を使用できる。

さらに、第１バネ７８に嵌挿する突起部７４３と突起部７６３とを設けたが、突起部７４３と突起部７６３がなくても第１固定板７４と第１当接板７６により第１バネ７８を保持できるならば、突起部７４３と突起部７６３は不要である。
同様に、第２バネ７９に嵌挿する突起部７５３と突起部７７３とを設けたが、突起部７５３と突起部７７３がなくても第２固定板７５と第２当接板７７により第２バネ７９を保持できるならば、突起部７５３と突起部７７３は不要である。

また、第１バネ７８と第２バネ７９はコイルバネであるとしたが、板バネなどの他のバネであってもよい。

また、第１当接板７６及び第２当接板７７を保持するために、ガイドシャフト８０、８１を用いたが、第１バネ７８、第２バネ７９及び垂下部材５３１により第１当接板７６及び第２当接板７７を保持できるならば、ガイドシャフト８０、８１は不要である。
さらに、表示装置１の構成要素としてガイドシャフト（前記シャフト）を２本用いたが、第１当接板７６及び第２当接板７７とを保持する機能を発揮出来るならば、ガイドシャフトの数は、１本でも３本以上でもよい。

また、表示器２０は、ＴＦＴ基板を有する透過型液晶パネルとそのバックライトである光源等から構成されているとしたが、有機ＥＬであってもよく、その構成は任意である。
さらに、コンバイナ４０はポリカーボネート樹脂により構成されているとしたが、表示光を画像として運転者に表示できるならば、ハーフミラーなどで構成されていてもよい。

また、第１当接板７６の突起部７６４と第２当接部７７の突起部７７４とを垂下部材５３１に当接させたが、突起部７６４が存在しない第１当接板７６と突起部７７４が存在しない第２当接部７７とを垂下部材５３１に当接させてもよい。
さらに、リードスクリュー部６１１の回転に伴って、動力伝達部材７０を軸方向に移動させる構成としたが、動力伝達部材７０を軸方向に移動させることができるならば、その構成は任意である。

また、保持部材５０は、コンバイナ４０の下端部を挟持することでコンバイナ４０を保持したが、コンバイナ４０を保持できるならば、その構成は任意である。

１ 表示装置
１０ 筐体
１１ 上筐体
１１ａ 出射口
１１ｂ 突出口
１２ 中筐体
１３ 下筐体
２０ 表示器
２１ 出射面
３０ 反射鏡
４０ コンバイナ
４１ 凹面
５０ 保持部材
５１ 本体部
５２ 支持軸
５３ 腕部
６０ 駆動機構
６１ 駆動部
６２ 支持体
６３ ナット
６４ ガイドシャフト
７０ 動力伝達部材
７１ ベース部
７２ 基部
７３ 連結部
７４ 第１固定板
７５ 第２固定板
７６ 第１当接板
７７ 第２当接板
７８ 第１バネ
７９ 第２バネ
８０ 第１ガイドシャフト
８１ 第２ガイドシャフト
５１１ 挟持部
５３１ 垂下部材
５３１ａ 第１凹部
５３１ｂ 第２凹部
６１１ リードスクリュー部
６２１ 平板部
６２２ 第１側板部
６２２ａ 第１貫通孔
６２２ｂ 第１孔部
６２３ 第２側板部
６２３ａ 第２貫通孔
６２３ｂ 第２孔部
６２４ 蓋部
７１１、７６１、７６２、７７１、７７２ 貫通穴
７１２ 挟持部
７４１、７４２、７５１、７５２ 嵌合穴
７４３、７５３、７６３、７６４、７７３、７７４ 突起部
Ａ 回転軸
Ｂ 軸受部材
Ｌ 表示光

Claims (4)

1. 表示器から表示光が投射されることで画像を表示するコンバイナと、
   前記コンバイナを保持し、回転軸を中心に前記コンバイナとともに回転する保持部材と、
   前記保持部材に連結される腕部と、
   前記保持部材を回転させる動作の駆動源となる駆動機構と、
   前記駆動機構からの駆動力を前記腕部に伝えることで前記保持部材を前記コンバイナとともに前記回転軸を中心に回転させる動力伝達部材と、を備え、
   前記動力伝達部材は、前記腕部を両側から付勢しつつ前記腕部を保持する弾性体を有する、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記動力伝達部材は、基部と、前記基部の両端部において互いに対向するように形成された第１固定板及び第２固定板と、前記第１固定板及び前記第２固定板の間に位置し前記腕部を挟み込む第１当接板及び第２当接板と、をさらに有し、
   前記弾性体は、第１弾性体と第２弾性体であり、
   前記第１弾性体は、前記第１固定板と前記第１当接板との間に配設されており、
   前記第２弾性体は、前記第２固定板と前記第２当接板との間に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記動力伝達部材は、前記第１固定板と前記第２固定板の間を接続し、前記第１当接板及び前記第２当接板が摺動するシャフトをさらに有している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１当接板と前記第２当接板は、それぞれ第１突起部と第２突起部を有し、
   前記腕部の両側には、それぞれ前記第１突起部を嵌める第１凹部と、前記第２突起部を嵌める第２凹部とが形成されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。

Images