抬头显示装置的制作方法

本申请要求2017年11月7日提交的、申请号为10-2017-0147162的韩国申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本实用新型涉及一种抬头显示装置，并且更具体地，涉及一种能够精细调节镜单元的翻转角度的抬头显示装置。

背景技术：

通常，抬头显示装置可以安装在车用仪表板中。抬头显示装置在驾驶员的可见区域(即挡风玻璃上)投射虚构图像。驾驶员可以在驾驶时保持眼睛向前的同时检查驾驶信息。

抬头显示装置包括显示单元和镜单元。驱动单元安装在镜单元上，以便可以调节镜单元的角度。镜单元通过连接单元耦接到驱动力传输单元。

然而，在传统的抬头显示装置中，连接单元被安装成与驱动力传输单元进行点接触。因此，负载会通过车辆的振动、加速、摩擦等集中在连接单元的点接触部分上。因此，连接单元的点接触部分的磨损和变形相对增加，使得操作精度可能降低，从而可能降低光学性能。

此外，由于驱动单元使用导螺杆和步进电机来旋转镜单元，因此难以减小导螺杆的螺距或增加步进电机的旋转角度的精度，从而限制了分辨率的增加。

因此，存在改进这种构造的需求。

在公开号为2011-0010730(2011年2月7日，题为“力传输装置”)的未审查的韩国专利公布中提出了本实用新型的背景技术。

技术实现要素：

本实用新型的实施例涉及一种能够精细调节镜单元的翻转角度的抬头显示装置。

在一个实施例中，一种抬头显示装置可以包括：镜单元；壳体，安装在所述镜单元的一侧；驱动单元，安装在所述壳体中；筒形凸轮，可旋转地安装在所述壳体中并且耦接至所述驱动单元，使得所述筒形凸轮通过所述驱动单元旋转，所述筒形凸轮具有形成在所述筒形凸轮中并且相对于所述筒形凸轮的轴向倾斜的凸轮槽；以及镜连接单元，耦接至所述镜单元，并且用于沿着所述凸轮槽移动以在所述筒形凸轮旋转时旋转所述镜单元。

在一实施例中，所述筒形凸轮的外侧表面可以由圆形曲面形成，并且所述凸轮槽可以螺旋地形成在所述筒形凸轮的所述外侧表面中。

在一实施例中，所述凸轮槽可以包括：第一轮廓部分，用于调节所述镜单元的翻转角度；以及第二轮廓部分，耦接至所述第一轮廓部分，并且具有的倾斜角度大于所述第一轮廓部分的倾斜角度。

在一实施例中，在所述壳体上设置面向所述筒形凸轮的相应的相对端的一对支撑肋，并且在所述筒形凸轮的所述相应的相对端上可以设置筒形铰链，并且所述筒形铰链铰接至对应的所述支撑肋。

在一实施例中，所述驱动单元可以包括：齿轮单元，耦接至所述筒形凸轮的一端；以及驱动电机，耦接至所述齿轮单元以驱动所述齿轮单元。

在一实施例中，所述齿轮单元可以包括：蜗杆，轴向地耦接至所述驱动电机；以及蜗轮，与所述蜗杆啮合，并且安装在所述筒形凸轮的所述一端上，以与所述筒形凸轮的旋转轴同心。

在一实施例中，所述抬头显示装置还可以包括：弹性构件，耦接至所述镜连接单元并且用于向所述镜连接单元施加弹力，使得所述镜连接单元与所述凸轮槽获得紧密接触。

在一实施例中，所述弹性构件可以耦接至所述壳体并且用于向下拉所述镜连接单元。

在一实施例中，所述镜连接单元可以包括：连杆，从所述镜单元的预定部分突出并且与所述弹性构件耦接；以及滑动突起，从所述连杆突出并且与所述凸轮槽获得线接触。

在一实施例中，所述抬头显示装置还可以包括：开关单元，被安装用以感测所述镜连接单元的旋转位置。

在一实施例中，所述开关单元可以用于在所述镜连接单元到达初始位置时与所述镜连接单元获得接触。

根据本实用新型的实施例，当筒形凸轮旋转时，镜连接单元沿着具有倾斜形状的凸轮槽滑动。因此，镜连接单元的旋转角度可以精细地改变。因此，可以提高镜单元的翻转角度的精度，并且可以提高镜单元的分辨率。此外，由于提高了镜单元的分辨率，所以可以提高抬头显示装置的光学性能。

另外，根据本实用新型的实施例，由于凸轮槽螺旋形地形成在具有圆形曲面的筒形凸轮的外侧表面中，所以镜连接单元的旋转角度相对于筒形凸轮的旋转角度保持恒定。因此，可以精确地调节镜连接单元的旋转角度。

而且，根据本实用新型的实施例，由于弹性构件向镜连接单元施加弹力，使得镜连接单元与凸轮槽获得紧密接触，所以当筒形凸轮旋转时，可防止镜连接单元从凸轮槽滑落。因此，可以准确地控制筒形凸轮的旋转角度，从而可以精确地调节镜连接单元的翻转角度。

此外，根据本实用新型的实施例，因为滑动突起与凸轮槽获得线接触，所以由车辆的振动、加速、摩擦等产生的负载可以分散到线接触部分。因此，可以限制镜连接单元的线接触部分被磨损或变形，从而可以防止操作精度或光学性能劣化。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的透视图。

图2是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的放大视图。

图3是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的筒形凸轮和齿轮单元的耦接结构的放大视图。

图4是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的筒形凸轮和镜连接单元的耦接结构的放大图。

图5是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的筒形凸轮中形成的凸轮槽的轮廓形状的展开图。

图6是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中当筒形凸轮沿顺时针方向旋转180°时镜单元旋转3°的状态的透视图。

图7是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中设置在0°的筒形凸轮和镜单元的透视图。

图8是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中当筒形凸轮沿逆时针方向旋转180°时镜单元旋转-3°的状态的透视图。

图9是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中当筒形凸轮沿逆时针方向旋转360°时镜单元旋转-20°的状态的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本实用新型的抬头显示装置的实施例。应当注意，在抬头显示装置的描述中，附图未按精确比例绘制，并且仅为了描述方便和清楚起见，可能夸大线条的粗细或部件的尺寸。此外，本文使用的术语是通过考虑本实用新型的功能来定义的，并且可以根据用户或操作者的习惯或意图来改变。因此，术语的定义应根据本文所述的总体公开内容进行。

图1是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的透视图。图2是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的放大视图。图3是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的筒形凸轮和齿轮单元的耦接结构的放大视图。图4是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的筒形凸轮和镜连接单元的耦接结构的放大图。

参照图1至图4，根据本实用新型实施例的抬头显示装置包括镜单元110、壳体120、驱动单元130、筒形凸轮140以及镜连接单元150。

镜单元110反射从显示单元(未示出)发出的图像。镜单元110可以由非球面镜形成。镜铰链111从镜单元110的相应的相对端突出，并且可旋转地耦接到相应的镜支撑件115。每个镜支撑件115具有相应的镜铰链111可旋转地插入其中的镜铰链孔(未示出)。镜铰链111设置在镜单元110的旋转轴上。

壳体120安装在镜单元110的一侧。这里，壳体120邻近镜单元110的一侧上设置的相应镜铰链111而设置。

驱动单元130安装在壳体120中。驱动单元130可以具有各种形状，只要它可以旋转筒形凸轮140即可。例如，驱动单元130包括耦接到筒形凸轮140的一端的齿轮单元131，以及耦接到齿轮单元131的用以驱动齿轮单元131的驱动电机135。由于筒形凸轮140通过齿轮单元131旋转，因此可以通过精确地调节筒形凸轮140的旋转角度来准确地控制镜连接单元150的旋转角度。

齿轮单元131包括蜗杆132和蜗轮133，蜗杆132轴向耦接到驱动电机135，蜗轮133与蜗杆132啮合并且安装在筒形凸轮140的一端上,以便与筒形凸轮140的旋转轴同心。由于齿轮单元131的蜗轮133和蜗杆132彼此旋转啮合，因此可以增加驱动电机135的转矩。因此，即使当外部冲击传递到筒形凸轮140或齿轮单元131时，也可以防止蜗轮133和蜗杆132彼此滑动，由此可以防止筒形凸轮140的旋转角度不期望地改变。

此外，驱动单元130可以以带驱动方式旋转。换言之，驱动皮带轮(未示出)可以安装在驱动电机135的输出轴(未示出)上，从动皮带轮(未示出)可以安装在筒形凸轮140的旋转轴上，并且驱动皮带轮和从动皮带轮可以通过驱动带(未示出)彼此耦接。

筒形凸轮140可旋转地安装在壳体120中并且耦接到驱动单元130，使得筒形凸轮140可通过驱动单元130旋转。凸轮槽141形成在筒形凸轮140中并且相对于筒形凸轮140的轴向倾斜。

筒形凸轮140可以形成为圆柱形，以具有圆形外侧表面。筒形铰链143从筒形凸轮140的相应的相对端突出并且可旋转地耦接到壳体120。在壳体120中形成有筒形铰链孔(未示出)，相应的筒形铰链143可旋转地插入其中。

镜连接单元150耦接到镜单元110。当筒形凸轮140旋转时，镜连接单元150沿着凸轮槽141移动，从而使镜单元110旋转。镜连接单元150形成为从设置在镜单元110的一侧上的镜铰链111的附近朝向驱动单元130突出。当筒形凸轮140旋转时，镜连接单元150沿着具有倾斜形状的凸轮槽141滑动。因此，与镜连接单元150沿凸轮槽141移动的距离相比，镜连接单元150的旋转角度显著减小。因此，可以细微地改变镜连接单元150的旋转角度，使得可以提高镜单元110的翻转角度，并且可以提高镜单元110的分辨率。由于提高了镜单元110的分辨率，因此可以提高抬头显示装置的光学性能。此外，可以根据驾驶员的高度将镜单元110的翻转角度调节到适当的角度。

镜连接单元150包括连杆151和滑动突起153，连杆151从镜单元110的预定部分突出并且弹性构件160耦接到连杆151上，滑动突起153从连杆151突出与凸轮槽141接触。连杆151可具有线性杆形状。滑动突起153可以具有球形以与凸轮槽141获得线接触(line contact)。由于滑动突起153与凸轮槽141获得线接触，因此由车辆的振动、加速、摩擦等产生的负载可以可被分散到线接触部分。因此，可以限制镜连接单元150的线接触部分被磨损或变形，从而可以防止操作精度或光学性能劣化。

此外，可以通过调节镜连接单元150的长度来控制镜单元110的分辨率。例如，在镜连接单元150从镜单元110突出的长度增加的情况下，即使当筒形凸轮140以预设的相同角度旋转时，镜连接单元150的旋转角度也可被减小。在这种情况下，可以提高镜单元110的分辨率。此外，在镜连接单元150从镜单元110突出的长度减小的情况下，即使当筒形凸轮140以预设的相同角度旋转时，镜连接单元150的旋转角度也可被增大。在这种情况下，可以降低镜单元110的分辨率。

筒形凸轮140的外侧表面可以由圆形曲面形成，并且凸轮槽141可以螺旋形地形成在筒形凸轮140的外侧表面中。由于凸轮槽141螺旋地形成在具有圆形曲面的筒形凸轮140的外侧表面中，因此镜连接单元150的旋转角度相对于筒形凸轮140的旋转角度保持恒定。因此，可以精确地调节镜连接单元150的旋转角度。凸轮槽141将在下文更详细地描述。

在壳体120上形成对应于筒形凸轮140的相应的相对端的一对支撑肋121。筒形铰链143设置在筒形凸轮140的相应的相对端上，使得筒形铰链143铰接到相应的支撑肋121上。筒形铰链143设置在筒形凸轮140的旋转中心上。由于筒形铰链143由支撑肋121可靠地支撑，因此当筒形凸轮140旋转时，可以防止筒形凸轮140摆动。因此，可以提高抬头显示装置的光学性能。

抬头显示装置还包括弹性构件160，弹性构件160耦接到镜连接单元150并且用于向镜连接单元150施加弹力，使得镜连接单元150与凸轮槽141获得紧密接触。这里，弹性构件160耦接到壳体120以向下拉镜连接单元150。弹性构件160垂直地安装在镜连接单元150下方。弹性构件160可以由螺旋弹簧形成。由于弹性构件160向镜连接单元150施加弹力，使得镜连接单元150与凸轮槽141获得紧密接触，所以当筒形凸轮140旋转时，可防止镜连接单元150从凸轮槽141滑落。因此，可以准确地控制筒形凸轮140的旋转角度，从而可以精确地调节镜连接单元150的旋转角度。

抬头显示装置还包括开关单元170，其被安装用以感测镜连接单元150的旋转位置。由于开关单元170感测镜连接单元150的旋转位置，因此可以准确地控制镜单元110的旋转角度。

开关单元170用于当镜连接单元150到达初始位置(停车模式中的位置)时与镜连接单元150获得接触。镜连接单元150在停车模式中的位置可以是镜单元110被旋转到防止太阳光入射到镜单元110上的位置。此外，镜连接单元150的初始位置可以设置为与停车模式中的位置相同的位置或者设置为与停车模式中的位置不同的位置。

另外，镜连接单元150的位置(镜单元110的旋转角度)可以使用编码器(未示出)来感测，该编码器用于感测驱动电机135的旋转位移。或者，可以使用位移传感器(未示出)来感测镜连接单元150的位置。作为又一替代方案，镜连接单元150的位置可以以各种其他方式或使用各种感测单元来感测。

图5是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置的筒形凸轮中形成的凸轮槽的轮廓形状的展开图。图6是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中当筒形凸轮沿顺时针方向旋转180°时镜单元旋转3°的状态的透视图。图7是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中设置在0°的筒形凸轮和镜单元的透视图。图8是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中当筒形凸轮沿逆时针方向旋转180°时镜单元旋转-3°的状态的透视图。图9是示出根据本实用新型的实施例的抬头显示装置中当筒形凸轮沿逆时针方向旋转360°时镜单元旋转-20°的状态的透视图。

参照图5至图9，凸轮槽141包括第一轮廓部分141a和第二轮廓部分141b，第一轮廓部分141a形成为调节镜单元110的翻转角度，第二轮廓部分141b耦接到第一轮廓部分141a并且具有的倾斜角度大于第一轮廓部分141a的倾斜角度。第一轮廓部分141a和第二轮廓部分141b的倾斜角度可以表示相对于筒形凸轮140的旋转轴线的倾斜角度。

第一轮廓部分141a和第二轮廓部分141b的示例如下：

第一轮廓部分141a可以是筒形凸轮140沿顺时针方向旋转180°并且镜单元110旋转3°的点(参见图5和图6)和筒形凸轮140沿逆时针方向旋转180°并且镜单元110旋转-3°的点(参见图5和图8)之间的部分。基于筒形凸轮140和镜单元110旋转0°的点(参见图5和图7)，第一轮廓部分141a可以形成恒定的倾斜角度并且具有对称结构。

第二轮廓部分141b可以是筒形凸轮140沿逆时针方向旋转180°并且镜单元110旋转-3°的点(参见图5和图8)和筒形凸轮140沿逆时针方向旋转360°并且镜单元110旋转-20°的点(参见图5和图9)之间的部分。第二轮廓部分141b可以具有大于第一轮廓部分141a的倾斜角度的倾斜角度。

由于第一轮廓部分141a的倾斜角度相比于第二轮廓部分141b的倾斜角度较为平缓，所以当镜连接单元150沿第一轮廓部分141a移动时，镜单元140旋转的速度相对较低。因此，当镜连接单元150沿第一轮廓部分141a旋转时，可以精细地调节镜单元110的翻转角度，从而可以提高分辨率。

此外，由于第二轮廓部分141b的倾斜角度大于第一轮廓部分141a的倾斜角度，所以当镜连接单元150沿第二轮廓部分141b移动时镜连接单元150移动的速度可以大于当镜连接单元150沿第一轮廓部分141a移动时镜连接单元150移动的速度。因此，当镜连接单元150沿第二轮廓部分141b移动时，镜单元110以相对高的速度旋转。因此，镜单元110可以快速旋转到防止太阳光入射到镜单元110上的角度。

这样，在凸轮槽141中，第二轮廓部分141b的倾斜角度大于第一轮廓部分141a的倾斜角度。因此，当需要调节镜单元110的角度时，可以精细地调节镜单元110的角度，从而可以提高分辨率。当镜单元110进入停车模式时，可以增加镜单元110的旋转速度。

此外，由于驾驶员的高度不同，驾驶员的视线水平会存在差异。在本实用新型中，可以将镜单元110的翻转角度调节到适合于每个驾驶员的视线水平的值。例如，当镜单元110是0°时，它可适合于具有平均高度，即具有正常视线水平的驾驶员(参见图7)。当镜单元110是3°时，它可适合于高度大于平均高度，即，视线水平大于正常视线水平的驾驶员(参见图6)。当镜单元110是-3°时，它可适合于高度小于平均高度，即，视线水平小于正常视线水平的驾驶员(参见图8)。此外，当镜单元110是-20°时，它可对应于镜单元110设置在防止其由于外部光线而遭受晒伤的位置的情况(参见图9)。

可以通过改变第一轮廓部分141a的倾斜角度来调节镜单元110的分辨率。例如，在第一轮廓部分141a的倾斜角度增加的情况下，即使筒形凸轮140以相同的角度旋转，也可增加镜连接单元150的旋转角度。在这种情况下，可降低镜单元110的分辨率。此外，在第一轮廓部分141a的倾斜角度减小的情况下，即使筒形凸轮140以相同的角度旋转，也可减小镜连接单元150的旋转角度。在这种情况下，可以增加镜单元110的分辨率。

此外，随着第二轮廓部分141b的倾斜角度改变，可以在镜单元110进入停车模式时调节镜单元110的旋转速度。例如，在第二轮廓部分141b的倾斜角度增加的情况下，即使筒形凸轮140以预设的相同角度旋转，镜连接单元150的旋转速度也可增加。在这种情况下，可以增加镜单元110的旋转速度。此外，在第二轮廓部分141b的倾斜角度减小的情况下，即使筒形凸轮140以预设的相同角度旋转，镜连接单元150的旋转速度也可减小。在这种情况下，可以减小镜单元110的旋转速度。

如上所述，当筒形凸轮140旋转时，镜连接单元150沿着具有倾斜形状的凸轮槽141滑动。因此，可以精细地改变镜连接单元150的旋转角度。因此，可以提高镜单元110的翻转角度的精度，并且可以提高镜单元110的分辨率。此外，由于提高了镜单元110的分辨率，所以可以提高抬头显示装置的光学性能。

另外，由于凸轮槽141螺旋地形成在具有圆形曲面的筒形凸轮140的外侧表面中，因此镜连接单元150的旋转角度相对于筒形凸轮140的旋转角度保持恒定。因此，可以精确地调节镜单元110的翻转角度。

此外，由于弹性构件160向镜连接单元150施加弹力，使得镜连接单元150与凸轮槽141获得紧密接触，因此可防止在筒形凸轮140旋转时镜连接单元150从凸轮槽141滑落。因此，可以准确地控制筒形凸轮140的旋转角度，从而可以精确地调节镜连接单元150的翻转角度。

因为滑动突起153与凸轮槽141获得线接触，所以由车辆的振动、加速、摩擦等产生的负载可以分散到线接触部分。因此，可以限制镜连接单元150的线接触部分被磨损或变形，从而可以防止操作精度或光学性能劣化。

虽然已经关于附图中示出的特定实施例描述了本实用新型，但是这些实施例仅用于说明目的，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。