JP6670445B2

JP6670445B2 - 車載投影装置

Info

Publication number: JP6670445B2
Application number: JP2016107266A
Authority: JP
Inventors: 友美山崎; 将史桜沢
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-05-30
Also published as: JP2017215364A

Description

本発明は、車両に搭載され、表示像を投影するための反射部材を備えた車載投影装置に関する。

従来の車載投影装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この車載投影装置は、ヘッドアップディスプレイ装置として、出射部が形成されたハウジング（筐体）に例えば光源や液晶パネルを有する表示ユニット（表示手段）とミラーからなる反射部を有する反射ユニット（反射手段）を収容し、表示ユニットの表示光（表示像）を反射ユニットを通じて反射させると共に出射部を通じて所定の照射部材、自動車のウインドシールドに照射して投影表示を行う。

反射ユニットは、ホルダを通じて保持され、照射部材たるウインドシールドに照射される表示像の位置を移動させて位置調整を行えるよう、所定の回転軸線を中心として回動可能に設けられている。この際、ホルダには、回転軸線に沿って周囲に突出する一対の軸部（回転軸）が設けられ、一方、ハウジング側にはこれら一対の軸部を支持する一対の軸受け部が設けられ、これら軸部を軸受け部で軸受け保持することでホルダを通じて保持した反射ユニットを回動可能に構成している。

特開２００６−２４８３２２号公報

これら車載投影装置は、大きな表示画面が求められることもあり、これにともなって反射ユニットも大型化してしまう傾向にある。反射ユニットが大型化する場合、上記反射ユニットの軸部と軸受け部との摩擦抵抗も大きくなるため、スムーズな回動が得られないという問題があった。特に、車載投影装置は、走行に伴う振動や熱影響があっても、異音を発生せずに滑らかに反射部を回動させることが望まれている。

例えば、車両の走行にともなう振動によって、反射部や軸受け部分が振動してしまい、異音が発生したり、滑らかな回動ができないなどの虞があった。

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目し、反射ユニットからの異音が発生することを防止した車載投影装置を提供することにある。

本発明の車載投影装置は、
出射部が形成された筐体に、
表示光を出力する表示手段と、
前記表示光を前記出射部側へ反射する反射部と前記反射部の両端側に突出する一対の回転軸とを設ける反射手段と、
前記一対の回転軸の一方側に、前記回転軸を回転させることによって前記反射部による反射角度を調整する駆動手段と、
前記一対の回転軸の両側に、前記回転軸が挿通される内輪と前記筐体側に保持される外輪とを有する転がり軸受と、
を備え、
前記転がり軸受は、カバーの内側に内輪及び外輪とボールとが潤滑する潤滑剤を有し、
前記潤滑剤は、摂氏４０度の雰囲気温度において１６センチストークス以上の粘性を有し、
前記回転軸は、前記転がり軸受の前記内輪に対して圧入されて組み付けられることを特徴とする。

また、前記回転軸と前記転がり軸受の前記内輪とが接する箇所において、
前記回転軸の外径は、前記組み付け前の前記内輪の孔の口径よりも５〜１８マイクロメートル大きく寸法設定されることを特徴とする。

また、前記転がり軸受が収まる開口を有するベアリング保持部を更に備え、
前記転がり軸受は、前記開口に対して、前記反射手段がある方向へ向かって収められ、
前記開口は、前記転がり軸受の位置を定める壁部を有し、
前記壁部は、前記ベアリングを反射手段から望めるような窓部を有し、
前記回転軸は、前記ベアリングを圧入する際に回転軸を固定するフランジ部を有し、
前記フランジ部と壁部は、前記窓部を狭めるように伸びていることを特徴とする。

また、前記回転軸のうち、前記反射手段と前記駆動手段の間にある一方の回転軸には、複数の転がり軸受が設けられていることを特徴とする。

本発明は、反射ユニットからの異音が発生することを防止した車載投影装置となる。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。同実施形態における反射ユニットの分解斜視図。同実施形態における反射ユニットを示す図。同実施形態における支持部を示す断面図。同実施形態における反射ユニットの要部を示す図。同実施形態における支持部の組み付け前を示す断面図。同実施形態における支持部の組み付け後を示す断面図。

以下、本発明の車載投影装置を、車両のウインドシールドに表示像を投影するヘッドアップディスプレイ装置に適用した実施形態について、図面を用いて説明する。

図１において、本実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置（車載投影装置）Ａは、例えば自動車に搭載されるもので、ハウジング（筐体）１と、表示ユニット（表示手段）２と、バックライトユニット３と、平面鏡４と、反射ユニット（反射手段）５と、アクチュエータ（駆動手段）６とを備えており、表示ユニット２及びバックライトユニット３を通じて生成され、平面鏡４と反射ユニット５とを通じて反射される表示光（表示像）Ｌを車両のウインドシールド（風防ガラス）７に照射して表示を行うもので、表示内容としては例えば各種車両情報やナビゲーション（経路案内）情報等があげられる。

ハウジング１は、例えば黒色の合成樹脂からなり、表示ユニット２、バックライトユニット３、平面鏡４、反射ユニット５、アクチュエータ６とを内部に収容する他、ウインドシールド７に対向する側には、表示光Ｌをウインドシールド７に向けて出射させる出射部８が形成され、この出射部８は透光性カバー９にて覆われている。なお、ハウジングとして、熱変形や放熱を考慮してアルミ等の金属材料からなる箇所を組み合わせて各部品の収容空間を形成することもできる。また、各ユニット毎に囲われた筐体を組み合わせてハウジングとすることもできる。

表示ユニット２は、バックライトユニット３からの光を受けて表示像（表示光）Ｌを形成する例えば液晶表示パネルからなる表示素子を含み、ハウジング１に固定配置されている。

バックライトユニット３は、光源基板、光源、レンズ部材、ケース等を含み、表示ユニット２の背後に位置してハウジング１に取り付け固定されている。

平面鏡４は、表示ユニット２からの表示光Ｌを反射ユニット５に向けて反射する。

反射ユニット５は、平面鏡４を通じて入射する表示光（表示像）Ｌを出射部８に向けて反射するとともに、アクチュエータ６の作動に伴い、後述する回転軸を中心として回動可能に構成される。反射ユニット５を通じて反射された表示光Ｌは、出射部８に設けられた透光性カバー９を透過してウインドシールド７上に照射され、虚像となって乗員Ｐに視認される。

アクチュエータ６は、例えば、ステッピングモータからなり、複数のギアを通じて反射ユニット５の回転軸５２１と連結された状態でハウジング１に取り付け固定されている。

次に、図２乃至図５に基づいて反射ユニット５を説明する。反射ユニット５は、反射部５１と、ホルダ５２と、支持部５３とを有する。

反射部５１は、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に蒸着等の手段により反射膜を形成した凹面鏡からなる。反射部５１の反射面は、ウインドシールド７の形状に対応した曲面を有し、乗員Ｐから見える虚像の歪みを補正する作用も有する。

ホルダ５２は、例えば、黒色の金属材料からなり、両端側に突出する回転軸５２１や反射部５１を載せる載置台５２２が形成される。この場合、反射部５１は、両面テープなどで載置台５２２に固定される。また、回転軸５２１の両側には、回転軸５２１を挿通して軸支するボールベアリング（転がり軸受）５４と、このボールベアリング５４をハウジング１の所定位置に保持するベアリング保持部５５とを設けている。

支持部５３は、ボールベアリング５４と、ベアリング保持部５５とからなり、予めこれらを組み付けてから回転軸５２１に挿通され、さらにハウジング１に保持される。支持部５３によって、ハウジング１に対して反射部５１を回転可能に軸支できる。この場合、支持部５３は、同様のものが３つ用意される。

ボールベアリング５４は、円筒状の外輪５４１と、この外輪５４１の内側に設けられ回転軸５２１を挿通する孔部を有する内輪５４２と、外輪５４１と内輪５４２との間に介在して円滑な回転を促すボール５４３と、内輪５４２と外輪５４１との隙間を覆うように外輪５４１に嵌め込まれて設けられるカバー５４４と、カバー５４４の内側に内輪５４２及び外輪５４１とボール５４３とが潤滑する潤滑剤５４５と、を備えている。

ベアリング保持部５５は、ボールベアリング５４の外輪５４１が嵌まって収まる開口５５１と、この外輪５４１の組み付け位置を規定する壁部５５２と、ハウジング１の所定箇所にボルト５６を用いて保持するための穴部５５３とを備えている。

ベアリング保持部５５は、ボールベアリング５４が開口５５１に圧入されて、これを保持できる。この際、ボールベアリング５４は、外輪５４１が開口５５１の開口側から、図示しない圧入用治具によって押圧されて挿入され、壁部５５２に当接する位置まで圧入される。また、この圧入用治具及び壁部５５２は、外輪５４１に当たり、内輪５４２に当たらないような形状、及び組み付け方法が適用され、内輪５４２に押圧力が加わりボール５４３が外れたり傷つくなどのボールベアリング５４の不具合を防止する。

ボールベアリング５４を収納保持したベアリング保持部５５は、ボールベアリング５４の内輪５４２が回転軸５２１に挿通しながら圧入されて組み付けられる。

このボールベアリング５４を収納保持したベアリング保持部５５は、同様のものが反射部５１の両側の回転軸５２１に挿通されて設けられ、アクチュエータ６側の回転軸５２１には、さらにもう一つのベアリング保持部５５が設けられる。従って、ベアリング保持部５５は、アクチュエータ６と反射部５１との間に複数設けられることになり、反射部５１（反射部５１両脇のボールベアリング５４間）での振動をアクチュエータ６側に伝えにくくしている。

アクチュエータ６は、図５に示すように、モータ６１や複数のギア６２を備えており、モータ６１の回動がギア６２を介して回転軸５２１に伝わるようにしている。ギア６２の一つは、回転軸５２１において複数のベアリング保持部５５のさらに端部側（外側）に嵌合して設けられ、回転軸５２１とともに回動する。さらにモータ６１の回動がこのギア６２に減速して伝わるように他のギア６２が用意される。

これら構成によって、反射部５１の大型化にともなって両端側のボールベアリング５４による軸支間の距離が長く、車両の振動に応じて共振するなどして載置台５２２が撓み易くなった場合であっても、上述したようにアクチュエータ６と反射部５１との間に複数のボールベアリング５４を設けることで、回転軸５２１の変形を抑止し、振動がギア６２側へ伝わることを抑制できる。これにより、例えば、ギア同士が当たって打音が発生してしまうなどの不具合を防止できる。また、走行中であっても、モータ６１の駆動力をきちんと回転軸５２１に伝えることができるため、反射部５１を滑らかに回動できる。

次に、ボールベアリング５４を収納保持したベアリング保持部５５を、回転軸５２１へ組み付けることに関して説明する。図６，図７に示すように、ベアリング保持部５５は、圧入用治具Ｂ，Ｃを用いてボールベアリング５４の内輪５４２及びフランジ部５２１ａを挟むようにして、ボールベアリング５４の内輪５４２が回転軸５２１に挿通しながら圧入されて組み付けられる。なお、回転軸５２１の外径Ｄ１は、ボールベアリング５４の内輪５４２の孔の口径Ｄ２よりも大きく寸法設計されており、圧入用治具Ｂ，Ｃの挟み込みにより、内輪５４２の孔を押し広げるようにして回転軸５２１に圧入される。この場合回転軸５２１の外径Ｄ１は、挿入前の内輪５４２の口径Ｄ２よりも５〜１８マイクロメートル大きく寸法設定される。

また、図７の組み付け状態においては、上述したように内輪５４２が組み付け前よりも外側に変形するため、内輪５４２とボール５４３との距離や、外輪５４１とボール５４３との距離を狭めることができる。このため、車両の走行等による振動があっても、ボールベアリング５４によるガタつきを低減できる。さらに、アクチュエータ６の駆動によって回転軸５２１とともに内輪５４２が回動できる程度に、ボール５４３を押し潰されるように回転軸５２１の外径を寸法設計することもでき、この場合、さらにガタつきを防止できる。

また、ボールベアリング５４内の潤滑剤５４５は、粘性の高いもの程、ボール５４３のガタつき音を低減できる。この場合、潤滑剤５４５は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置Ａの実装環境に基づいて、摂氏４０度の温度雰囲気において１６センチストークス以上の粘性のものが好適であり、例えば、リチウム石鹸系グリスや、ウレアグリス、フッ素グリス、導電性グリス等を適用できる。

また、組み付け状態において、壁部５５２は、窓部５５４とフランジ部５２１ａとの隙間を狭めるように延びており、仮に、カバー５４４に不具合が生じるなどしても、この壁部５５２やフランジ部５２１ａによって、潤滑剤５４５が、反射部５１側へ飛散することを防止できる。また、壁部５５２やフランジ部５２１ａの構造は、組み付け後のエアーブロー工程においても、潤滑剤５４５が反射部５１側へ飛散するのを妨げる構造となる。

斯かるヘッドアップディスプレイ装置Ａは、
透光性カバー（出射部）９が形成されたハウジング（筐体）１に、
表示光Ｌを出力する表示ユニット（表示手段）２と、
表示光Ｌを透光性カバー９側へ反射する反射部５１と反射部５１の両端側に突出する一対の回転軸５２１とを設ける反射ユニット（反射手段）５と、
前記一対の回転軸５２１の一方側に、回転軸５２１を回転させることによって反射部５１による反射角度を調整するアクチュエータ（駆動手段）６と、
前記一対の回転軸５２１の両側に、回転軸５２１が挿通される内輪５４２とハウジング１側に保持される外輪５４１とを有するボールベアリング（転がり軸受）５４と、を備え、
回転軸５２１は、ボールベアリング５４の内輪５４２に対して圧入されて組み付けられる。

従って、反射部５１が大型化しても、ボールベアリング５４を用いて滑らかに回動させることができる。また、車両の走行時においても、ボールベアリング５４と回転軸５２１との間から異音が発生しない構造となる。また、回転軸５２１を強固に軸支できるため、反射部５１や載置台５２２、アクチュエータ６等の振動も抑止できるため、他の部品からの異音の発生も低減できる。また、アクチュエータ６によってガタつきなく反射部５１の滑らかに回動できる。

また、回転軸５２１とボールベアリング５４の内輪５４２とが接する箇所において、回転軸５２１の外径Ｄ１は、前記組み付け前の内輪５４２の孔の口径Ｄ２よりも大きく寸法設定される。従って、内輪５４２を変形することで、ボールベアリング５４内の各部品の隙間を低減し、ボールベアリング５４の内部から発せられる異音を防止できる。

なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置Ａを上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。例えば、上述実施の形態にあっては、バックライトユニット３の照射光を利用して表示像を形成する液晶パネルを用いるものを例に挙げて説明したが、照明光としてレーザー光を走査させて適用したり、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を利用したプロジェクタ方式を適用することもでき、上記ミラーユニットを組み合わせることで、上述実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両情報やターンバイターン表示等の道路情報などの車載表示装置として好適である。

Ａヘッドアップディスプレイ装置（車載投影装置）
Ｄ１外径
Ｄ２口径
１ハウジング（筐体）
２表示ユニット（表示手段）
３バックライトユニット
４平面鏡
５反射ユニット（反射手段）
５１反射部
５２ホルダ
５２１回転軸
５３支持部
５４ボールベアリング（転がり軸受）
５４１外輪
５４２内輪
５４３ボール
５４４カバー
５４５潤滑剤
５５ベアリング保持部
５５１開口
５５２壁部
５５３穴部
５５４窓部
６アクチュエータ（駆動手段）
７ウインドシールド
８出射部
９透光性カバー（出射部）

Claims

出射部が形成された筐体に、
表示光を出力する表示手段と、
前記表示光を前記出射部側へ反射する反射部と前記反射部の両端側に突出する一対の回転軸とを設ける反射手段と、
前記一対の回転軸の一方側に、前記回転軸を回転させることによって前記反射部による反射角度を調整する駆動手段と、
前記一対の回転軸の両側に、前記回転軸が挿通される内輪と前記筐体側に保持される外輪とを有する転がり軸受と、
を備え、
前記転がり軸受は、カバーの内側に内輪及び外輪とボールとが潤滑する潤滑剤を有し、
前記潤滑剤は、摂氏４０度の雰囲気温度において１６センチストークス以上の粘性を有し、
前記回転軸は、前記転がり軸受の前記内輪に対して圧入されて組み付けられることを特徴とする車載投影装置。
前記回転軸と前記転がり軸受の前記内輪とが接する箇所において、
前記回転軸の外径は、前記組み付け前の前記内輪の孔の口径よりも５〜１８マイクロメートル大きく寸法設定されることを特徴とする請求項１に記載の車載投影装置。
前記転がり軸受が収まる開口を有するベアリング保持部を更に備え、
前記転がり軸受は、前記開口に対して、前記反射手段がある方向へ向かって収められ、
前記開口は、前記転がり軸受の位置を定める壁部を有し、
前記壁部は、前記ベアリングを反射手段から望めるような窓部を有し、
前記回転軸は、前記ベアリングを圧入する際に回転軸を固定するフランジ部を有し、
前記フランジ部と壁部は、前記窓部を狭めるように伸びている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載投影装置。
前記回転軸のうち、前記反射手段と前記駆動手段の間にある一方の回転軸には、複数の転がり軸受が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載投影装置。