用于车辆的平视显示设备和制造方法与流程

用于车辆的平视显示设备和制造方法
1.对相关申请的引用
2.本技术基于2020年5月8日提交的韩国专利申请第10
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2020
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0055031号并要求其优先权，该专利的公开内容整体通过引用结合于此。
技术领域
3.本公开在一些实施方式中涉及一种用于车辆的平视显示(head
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up display)设备及其制造方法。更具体地，本公开涉及一种用于车辆的平视显示设备及其制造方法，其中，平视显示设备具有其旋转轴线被最佳地配置和定位的非球面镜。


背景技术：

4.本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，而并非必须构成现有技术。
5.汽车市场的发展有利于更智能的配备有先进信息技术的车辆。特别地，正在发布用于支持驾驶稳定性和驾驶员便利性的产品，其中用于车辆的平视显示器(hud)正引起关注。
6.平视显示器是在车辆挡风玻璃或前窗上显示包括车速、油位和方向信息的图像的设备。平视显示设备通常配置为通过非球面镜反射从图像图形单元(pgu)投射的平视显示信息，并且将其显示在挡风玻璃上。平视显示设备还配置为响应于包括驾驶员的眼睛高度的变化条件，以通过非球面镜的反射角旋转地调节非球面镜，从而调节挡风玻璃上显示的信息的高度。
7.然而，非球面镜在旋转时会受到由于行驶导致的振动或外部冲击，导致其旋转轴线改变，从而使挡风玻璃上显示的信息错位或使其失焦。
8.用于解决此缺点的相关现有技术包括题为“平视显示装置”的日本专利申请第jp,2017
‑
099314号。
9.然而，这种和其他现有技术解决方案不能防止当受到大的外力冲击时在非球面镜的固定部分中出现间隙。此外，传统的平视显示设备由于使用大量部件来固定非球面镜而导致制造成本增加。


技术实现要素：

10.根据至少一个实施方式，本公开提供了一种用于车辆的平视显示设备，包括下壳体、非球面镜、多个板簧，以及屏幕。非球面镜的相对两端分别形成有球形安装部(spherical mounts，球形支架)，这些球形安装部将非球面镜可旋转地附接到下壳体。每个板簧分别定位在一个球形安装部的上方以限制球形安装部的位移。屏幕包括至少一个或多个组合孔，该组合孔配置为与板簧接合，并且屏幕配置为与下壳体接合。这里，下壳体包括多个接收块，这些接收块配置为从下方安置(seat)球形安装部，并且形成为与球形安装部一致(conformable)的形状，以允许紧靠球形安装部而没有间隙。至少一个接收块包括支撑单元，其中，一个或多个支撑单元朝向非球面镜的旋转轴线倾斜。
11.接收块可以与板簧竖直对准。
12.与球形安装部一致的形状可以包括v形块的形状。
13.球形安装部可以由接收块和板簧限制在x轴线、y轴线和z轴线方向上的移位。
14.下壳体可以包括一个或多个竖直紧固槽，该竖直紧固槽的高度大于每个球形安装部的直径，并且可以配置为与屏幕进行螺纹连接。
15.每个板簧可以在与每个球形安装部接触的方向上伸出，伸出的距离为竖直紧固槽的高度与每个球形安装部的直径之间的差，从而固定每个球形安装部。
16.另外，每个板簧可以提供将板簧可拆卸地附接到屏幕的组合孔的卡扣配合紧固结构。
17.每个板簧可以各自包括配置为固定球形安装部的推动单元，以及配置为将板簧卡扣配合紧固到组合孔的钩单元。
18.平视显示设备还可以包括：驱动单元，连接到下壳体并且与非球面镜联接以旋转非球面镜；以及控制单元，配置为控制驱动单元以通过旋转非球面镜来重新定位平视显示的信息。
19.驱动单元还可以包括：步进电机，配置为在控制单元的控制下被驱动；丝杠，与步进电机联接并且配置为将步进电机的旋转运动转换为线性运动；以及旋转联接单元(rotation link unit)，与非球面镜和丝杠联接并且配置为旋转非球面镜。
20.本公开的另一实施方式提供了一种制造用于车辆的平视显示设备的方法，该方法包括：形成非球面镜，在非球面镜的相对两端处具有球形安装部，这些球形安装部将非球面镜可旋转地附接到下壳体；在下壳体中形成多个接收块，每个接收块具有与球形安装部一致的形状以允许紧靠球形安装部而没有间隙；在下壳体中形成一个或多个竖直紧固槽，每个竖直紧固槽的高度大于每个球形安装部的直径；将球形安装部安置在接收块中；将多个板簧与屏幕在形成于屏幕中的一个或多个组合孔处进行接合；以及通过螺纹连接将板簧所接合的屏幕与竖直紧固槽接合。这里，板簧提供了限制球形安装部移位的预定偏压。
21.在下壳体中形成具有与球形安装部一致的形状的接收块可以包括在至少一个接收块中形成支撑单元，一个或多个支撑单元朝向非球面镜的旋转轴线倾斜。
22.在下壳体中形成具有与球形安装部一致的形状的接收块可以包括将与球形安装部一致的形状形成为v形块。
23.将板簧与屏幕的组合孔的接合可以包括将板簧可拆卸地附接到屏幕的组合孔以建立卡扣配合紧固结构。
24.通过螺纹连接将板簧所接合的屏幕与竖直紧固槽接合可以包括将接收块与板簧竖直对准地接合。
25.通过螺纹连接将板簧所接合的屏幕与竖直紧固槽接合可以包括将每个板簧布置为在与每个球形安装部接触的方向上伸出，伸出的距离为竖直紧固槽的高度与每个球形安装部的直径之间的差，从而固定每个球形安装部。
附图说明
26.图1是示出了根据本公开的至少一个实施方式的非球面镜附接到下壳体的实例方式的图示。
27.图2是沿非球面镜的旋转轴线的方向(ii
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ii)剖切的下壳体和非球面镜的剖视图。
28.图3是沿非球面镜的y轴线方向(iii
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iii)剖切的下壳体和非球面镜的剖视图。
29.图4是沿非球面镜的y轴线方向(iv
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iv)剖切的下壳体和非球面镜的剖视图。
30.图5a和图5b是示出了根据本公开的至少一个实施方式的屏幕和板簧的组合被接合到下壳体的实例方式的剖视图，其中非球面镜的球形安装部插入在屏幕和下壳体之间。
31.图6是示出了根据本公开的至少一个实施方式的板簧安装在屏幕上的实例方式的图示。
32.图7是示出了根据本公开的至少一个实施方式的球形安装部由板簧和螺纹连接进行固定的实例方式的剖视图。
33.图8a和图8b是示出了根据本公开的至少一个实施方式的设计成具有可旋转的非球面镜的车辆平视显示设备的图示。
34.图9是根据本公开的至少一个实施方式的用于车辆的平视显示设备的部件的分解图。
35.附图标记
36.100：下壳体
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110：非球面镜
37.120：球形安装部 130：接收块
38.140：支撑单元
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150：x轴线参考平面
39.300：第一安装块
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400：第二安装块
40.410：竖直紧固槽
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500：屏幕
41.510：板簧
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600：组合孔
42.610：推动单元
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620：钩单元
43.700：螺纹连接
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800：驱动单元
44.810：步进电机
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820：丝杠
45.830：旋转联接单元
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840：第一连杆(first link，第一联接件)
46.850：第二连杆
具体实施方式
47.为了解决这些问题，本公开的至少一个实施方式提供了一种用于车辆的平视显示设备及其制造方法，其提供了一种非球面镜，该非球面镜的旋转轴线被最优地配置和定位，以允许在非球面镜的附接位置处没有间隙，并且降低平视显示设备的制造成本。
48.下面参考附图描述本公开的一些示例性实施方式。在以下描述中，同样的附图标记优选地表示同样的元件，尽管在不同的附图中示出了这些元件。此外，在一些实施方式的以下描述中，为了清楚和简洁的目的，将省略对并入本文的已知功能和配置的详细描述。
49.另外，用于对部件进行编号的字母数字代码，例如第一、第二、i)、ii)、a)、b)等，仅用于将一个部件与另一个部件区分开，而不是暗示或建议部件的实质、顺序或次序。在整个本说明书中，当零件“包括”或“包含”部件时，其意味着还包括其他部件，不排除其他部件，除非有与其相反的特定描述。
50.图1是示出了根据本公开的至少一个实施方式的非球面镜110附接到下壳体100的实例方式的示意图。
51.图2是沿非球面镜110的旋转轴线的方向(ii
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ii)剖切的下壳体100和非球面镜的剖视图。
52.图3是沿非球面镜110的y轴线方向(iii
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iii)剖切的下壳体100和非球面镜110的剖视图。
53.图4是沿非球面镜110的y轴线方向(iv
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iv)剖切的下壳体100和非球面镜110的剖视图。
54.如图1至图4所示，根据本公开的至少一个实施方式的车辆平视显示设备包括下壳体100、非球面镜110、竖直紧固槽410和多个接收块130。同时，为了便于解释，下面将参考图9对其进行描述。
55.下壳体100安装在车辆内部，并且用于支撑非球面镜110的下部，并且保护非球面镜110不受外部冲击。
56.非球面镜110的相对两端分别形成有球形安装部120，以可旋转地附接到下壳体100。因此，非球面镜110能够可旋转地附接到下壳体100。平视显示设备通常配置为通过使用折叠镜(未示出)将从图像生成单元(pgu，未示出)投射的平视显示图像反射在非球面镜110上，并且使得由非球面镜110反射的图像显示在挡风玻璃(未示出)上。然而，平视显示设备可以配置为使得pgu将平视显示图像直接投射到非球面镜110上，并且使得由非球面镜110反射的平视显示图像显示在挡风玻璃上。
57.考虑到驾驶员的眼睛高度发生改变，优选地，根据驾驶员的眼睛高度重新定位要显示的平视显示信息。根据驾驶员的眼睛高度适当地旋转非球面镜110，能够调节图像在挡风玻璃上反射的位置。
58.竖直紧固槽410包括在下壳体100中，并且它们可以配置为与下壳体100成一体。竖直紧固槽410配置为具有的高度大于球形安装部120的直径，并且位于下壳体100的相对两侧。
59.接收块130包括在下壳体100中，并且设置在球形安装部120下方，以允许球形安装部120安置在其上。另外，接收块130形成为与球形安装部120一致的形状，以允许在球形安装部120和接收块130之间不形成间隙。该一致的形状优选地为v形，以允许球形安装部120安全地安置，而不管制造公差如何。此外，通过v形接收块130，本公开可防止球形安装部120在y轴线方向和z轴线方向上的移动以及它们在β方向和γ方向上的旋转运动，同时最小化相对于球形安装部120的间隙出现的可能性。
60.接收块130通过它们的位置而分类为在驱动单元800的一侧的第一安装块300和在驱动单元800的另一侧的第二安装块400。
61.至少一个接收块130包括用于支撑球形安装部120的支撑单元140，并且这些接收块130的一个或多个支撑单元140可以配置为朝向非球面镜110的旋转轴线倾斜，即，在x轴线方向上倾斜。然而，优选地，驱动单元800的另一侧上的块，即第二安装块400具有配置为朝向第一安装块300倾斜的支撑单元140。
62.特别地，第一安装块300的左侧与下壳体100的x轴线参考平面150接触，而第二安装块400的支撑单元140配置为朝向第一安装块300倾斜，即，在x轴线方向上倾斜。因此，由于非球面镜110在重力作用下被推向x轴线参考平面150，所以能够防止非球面镜110在x轴线方向上的移动。然而，在驱动单元800的另一侧上的第二安装块400不用必须单独地配置
为倾斜，并且可以考虑驱动单元800的位置和x轴线参考平面150的位置而以其他方式确定要倾斜的块。
63.图5a和图5b是示出了根据本公开的至少一个实施方式的屏幕500和多个板簧510的组合被接合到下壳体100的实例方式的剖视图，其中非球面镜110的球形安装部120插入在屏幕和下壳体之间。
64.图5a是示出了屏幕500和下壳体100组合在一起的剖视图，其中位于驱动单元800的一侧上的球形安装部120插入在屏幕和下壳体之间。
65.图5b是示出了屏幕500和下壳体100组合在一起的剖视图，其中位于驱动单元800的另一侧上的球形安装部120插入在屏幕和下壳体之间。
66.图6是示出了根据本公开的至少一个实施方式的板簧510安装在屏幕500上的实例方式的图示。
67.图7是示出了根据本公开的至少一个实施方式的球形安装部120由板簧510和螺纹连接700进行固定的实例方式的剖视图。
68.如图5a至图7所示，根据本公开的至少一个实施方式的用于车辆的平视显示设备还包括屏幕500和板簧510中的全部或一些。
69.板簧510分别位于球形安装部120上方，并且以预定的保持力限制球形安装部120的位移。这是为了防止非球面镜110在旋转时引起非球面镜110的旋转轴线抖动或引起球形安装部120在z轴线方向上移动。同时，为了防止非球面镜110在z轴线方向上移动，板簧510优选地与接收块130竖直对准。
70.因此，这些v形接收块130的一个或多个支撑单元140在旋转轴线方向上倾斜，即在x轴线方向上倾斜，并且板簧510压下球形安装部120的上部，从而使非球面镜110在x轴线、y轴线和z轴线方向上受到保持力。
71.屏幕500具有组合孔600，这些组合孔是用于与板簧510接合的空间，并且屏幕与下壳体100接合。屏幕500的一个表面上可以接合折叠镜，用于反射由pgu投射在非球面镜110上的图像。
72.屏幕500与下壳体100的接合通过将屏幕500的两侧接合到下壳体100的竖直紧固槽410而实现。这里，接合方法优选地包括但不限于螺纹连接700，以防止接合容易松动。
73.如图6所示，每个板簧510提供卡扣配合紧固结构，以可拆卸地附接到屏幕500的组合孔600。对于卡扣配合紧固结构，板簧510可以包括推动单元610和钩单元620中的全部或一些。
74.这些推动单元610用于将球形安装部120固定到接收块130。为了固定球形安装部120，推动单元610从屏幕500的组合孔600向下伸出预定距离，并且它们配置为直接接触球形安装部120的上部。
75.钩单元620配置为使得板簧510能够卡扣配合紧固到屏幕500的每个组合孔600。每个钩单元620形成为具有弯曲端的钩，以使得板簧510能够以卡扣配合方式紧固到屏幕500的组合孔600，以及与该组合孔分离。
76.如图7所示，球形安装部120安置在第一安装块300上，并且板簧510在z轴线方向上固定球形安装部120。另一方面，在仅利用板簧510固定球形安装部120的情况下，施加大的外力可能使球形安装部120与第一安装块300分离。因此，优选地，通过经由螺纹连接700将
屏幕500紧固到下壳体100的竖直紧固槽410中来增加z轴线方向上的约束力，从而防止球形安装部120的分离。
77.另一方面，板簧510朝向球形安装部120伸出，伸出的距离为竖直紧固槽410的高度与球形安装部120的直径之间的差，直到其与球形安装部120接触。板簧510的伸出长度可以被称为重叠，其中板簧510利用与该重叠成比例的弹力来固定该球形安装部120。因此，为了利用板簧510的弹力，竖直紧固槽410优选地配置为具有的高度大于球形安装部120的直径。
78.如上所述，当组合有板簧510的屏幕500被拧到下壳体100的竖直紧固槽410时，除非施加了足够的冲击以损坏螺纹连接700，非球面镜110的球形安装部120仅可移动与重叠量相同的量。因此，非球面镜110在x轴线方向、y轴线方向、z轴线方向上的移动和在β方向、γ方向上的旋转受到限制，并且被允许只能在α方向上旋转。
79.图8a和图8b是示出了根据本公开的至少一个实施方式的设计成具有可旋转的非球面镜110的车辆平视显示设备的图示。
80.图8a是示出了根据本公开的至少一个实施方式的用于车辆的平视显示设备中单独存在的非球面镜110和驱动单元800的分解图。
81.图8b是示出了根据至少一个实施方式的用于车辆的平视显示设备中单独存在的非球面镜110和驱动单元800的侧视图。
82.根据至少一个实施方式的车辆平视显示设备包括如图8a和图8b所示的驱动单元800和控制单元(未示出)中的全部或一些。
83.驱动单元800与下壳体100和非球面镜110联接，并且配置为旋转该非球面镜110。控制单元控制驱动单元800的移动，以根据驾驶员的眼睛高度改变显示平视显示信息的位置。
84.驱动单元800包括步进电机810、丝杠820和旋转联接单元830中的全部或一些，以旋转该非球面镜110。
85.步进电机810在控制单元的控制下被驱动，并且丝杠820与步进电机810联接以将步进电机810的旋转运动转换为线性运动。然而，也不是必须通过控制单元使非球面镜110旋转，而是可以允许车辆驾驶员在观察平视显示信息的高度的同时手动地调节非球面镜110。
86.旋转联接单元830与非球面镜110和丝杠820联接，使得非球面镜110根据步进电机810的驱动而旋转。例如，旋转联接单元830可以包括根据丝杠820的旋转而上下移动的第一连杆840和连接到第一连杆840并根据第一连杆840的竖直移动而旋转该非球面镜110的第二连杆850。在此情况下，第一连杆840可以形成有用于允许第二连杆850水平移动的槽。
87.因此，当驾驶员的眼睛高度由于驾驶员之间的切换或座椅高度调节而改变时，控制单元计算适合于驾驶员的眼睛高度的平视显示信息的位置，并且旋转该非球面镜110以在计算出的位置处显示平视显示信息。驾驶员的眼睛高度信息可以由驾驶员直接输入，或者可以由设置在车辆中的单独的眼睛高度检测装置(未示出)自动检测。
88.图9是根据本公开的至少一个实施方式的用于车辆的平视显示设备的部件的分解图。
89.图9示出了下壳体100和非球面镜110，该非球面镜的相对两端均形成有球形安装部120，以用于旋转该非球面镜110。下壳体100形成有接收块130(示出为数字400)，接收块
具有与球形安装部120一致的形状，用于安置球形安装部，同时紧靠球形安装部120而不允许形成间隙。接收块130分别包括支撑单元140，并且支撑单元140中的一个或多个可以配置为朝向非球面镜110的旋转轴线倾斜。下壳体100还形成有能够与屏幕500形成螺纹连接700的竖直紧固槽410。
90.屏幕500形成有组合孔600，板簧510可以接合到该组合孔，并且板簧510可以以可拆卸的卡扣配合结构接合到屏幕500。具有组合的板簧510的屏幕500可以通过螺纹连接700接合到竖直紧固槽410。
91.驱动单元800可以与下壳体100和非球面镜110联接，以使后者旋转。
92.如上所述，通过提供具有与球形安装部120一致的形状的接收块130，以便安置球形安装部，同时不允许与其形成间隙，车辆平视显示设备可以被制造成最佳的结构形状。因此，当需要根据驾驶员的眼睛高度旋转非球面镜110时，可以稳定地实现这一点，并且防止由于外力而产生间隙。此外，不需要额外的部件来防止非球面镜110在x轴线、y轴线和z轴线上的移动以及在β方向和γ方向上的旋转，从而降低了车辆平视显示设备的制造成本。
93.如上所述，通过优化非球面镜的结构和减少部件，根据一些实施方式的本公开可以防止在非球面镜的附接位置出现间隙，并且降低平视显示设备的制造成本。
94.尽管已经为了说明性目的描述了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员应理解，在不脱离所要求保护的发明的思想和范围的情况下，可能进行各种修改、添加和替换。因此，为了简洁和清楚起见，已经描述了本公开的示例性实施方式。本实施方式的技术思想的范围不受图示的限制。因此，本领域普通技术人员将理解，所要求保护的发明的范围不受上述明确描述的实施方式的限制，而是由权利要求及其等同物限制。