JP2011064668A - 指示計器 - Google Patents

Abstract

【課題】指針の軽量、小型化やコストダウンを達成できる指示計器を提供する。
【解決手段】
光源Ｌを有する指針１と、指標部を形成してなる表示板２と、指針軸３１を有する駆動装置３と、電磁界を発生させる電磁界発生手段５と、電磁界発生手段５の電磁界を受けて光源Ｌに供給する電力を発生させる電力発生手段６とを備え、指針１が電磁界発生手段５と対向する第１の面Ｓ１とは反対側を向く第２の面Ｓ２に光源Ｌと光源Ｌに前記電力を供給する回路パターン１４１とが設けられた回路基板１４を有してなる指示計器において、電力発生手段６が回路パターン１３１と共に回路をなすように第１の面Ｓ１に形成された渦巻形配線パターン１４２からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車やオートバイに搭載される指示計器に関し、特に指針に搭載した光源に対し、電磁誘導を用いることで非接触にて光源に電力供給する指示計器に関する。

この種の指示計器として例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。この指示計器は、光源（指針部ＬＥＤ）を有する指針（自発光型指示部材）と、この指針の指示対象となる指標部を形成してなる表示板（装飾板）と、この表示板上で指針を指標部に沿って回転動作させる指針軸（回動軸）を有する駆動装置（ムーブメント）と、指針軸の周囲に固定配置され通電により電磁界を発生させる電磁界発生手段（一次コイル）と、この電磁界発生手段に対向するよう指針に固定配置され電磁界発生手段の電磁界を受け、電磁誘導作用により光源に供給する電力を発生させる電力発生手段（二次コイル）とを備えている。指針には回路基板が設けてあり、この回路基板の電磁界発生手段（一次コイル）との対向面に電力発生手段（二次コイル）が固定配置され、その反対側の面には光源及び該光源に電力発生手段（二次コイル）からの電力を供給する回路パターンが設けられている。

特開２００４−２７１４１８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の指示計器は、指針側となる電力発生手段である二次コイルが中空コアの外周に導線を複数回巻き回してなる巻線コイルからなるため、指針の重量が嵩んでトルクの大きい駆動装置が必要となる、またはコイルがスペースを要し指針が大型化する、またはコイルの配線や組み付けが複雑でコスト高を招く、といった問題がある。

そこで、本発明は前述した問題点に着目し、指針の軽量、小型化やコストダウンを達成できる指示計器を提供することを目的とする。

本発明は、光源を有する指針と、この指針の指示対象となる指標部を形成してなる表示板と、この表示板上で指針を指標部に沿って回転動作させる指針軸を有する駆動装置と、指針軸の周囲に固定配置され通電により電磁界を発生させる電磁界発生手段と、この電磁界発生手段に対向するよう前記指針に固定配置され前記電磁界発生手段の電磁界を受けて前記光源に供給する電力を発生させる電力発生手段とを備え、前記指針が前記電磁界発生手段と対向する第１の面とは反対側を向く第２の面に前記光源と前記光源に前記電力を供給する回路パターンとが設けられた回路基板を有してなる指示計器において、前記電力発生手段が前記回路パターンと共に回路をなすように前記第１の面に形成された渦巻形配線パターンからなることを特徴とする。
このように電力発生手段を回路パターンと共に回路をなす渦巻形配線パターンにより形成したことにより、指針の軽量化と小型化が可能となる。また光源給電用の回路基板を利用して電力発生手段を設けることができるため、配線や組み付けが簡単でコスト低減を実現できる。

また本発明は、前記回路基板が硬質配線基板からなり、前記渦巻形配線パターンと前記回路パターンとが前記第１の面と前記第２の面との間に形成されたスルーホールを通じて接続されることを特徴とする。
このようにスルーホールを通じて渦巻形配線パターンと回路パターンとを接続することにより、回路基板に形成された導電路（銅箔配線）のみで光源への電力供給が可能となるため、より一層の小型化、軽量化、コスト低減を実現できる。

また本発明は、前記指針が前記指標部を指示する透光性の指示部材を有し、前記光源が前記指示部材の長手方向に光を照射する表面実装型の発光ダイオードからなることを特徴とする。
このように光源を指示部材の長手方向に光を照射する表面実装型の発光ダイオードから形成したことにより、光源の占有スペースを最小限に抑えながら光源の光を効率良く指示部材に送ることができる。

また本発明は、前記指針が前記回路基板を前記指針軸上に保持する台座部材と、前記指標部を指示する先端部と前記光源と対向配置される基端部とを有する透光性の指示部材と、前記台座部材との間で前記回路基板と前記基端部とを収納すると共に前記基端部を位置決めする第１の位置決め手段を有する指針キャップとを備え、前記台座部材に前記回路基板の外周縁部を通じて前記回路基板を位置決めする第２の位置決め手段を設けたことを特徴とする。
このように第１の位置決め手段を通じて指示部材を指針キャップに位置決めし、第２の位置決め手段を通じて回路基板を台座部材に位置決めすることによって指示部材の基端部と光源との位置を定めることによって、回路基板に必要な位置決めスペースを最小限に抑え、回路基板に十分な配線スペースを確保することができる。

また本発明は、前記回路基板と前記台座部材との間に空気層を設けたことを特徴とする。
このように空気層を設けることで回路基板から発生する熱影響を緩和することができる。

また本発明は、前記台座部材に前記空気層と外部とを連通させる通気部を設けたことを特徴とする。
このように通気部を設けることで回路基板から発生する熱を外部に放出でき、これにより熱影響を効果的に緩和することができる。

本発明によれば、指針の軽量、小型化やコストダウンを達成できる指示計器を提供することができる。

本発明の第１の実施形態による指示計器の断面図（ハッチング省略）。 同実施形態における回路基板の第２の面の正面図。 同実施形態における回路基板の第１の面の正面図。 同実施形態における指示計器の回路図。 本発明の第２の実施形態を示す回路基板の斜視図。 本発明の第３の実施形態を示す基板の断面図（ハッチング省略）。 本発明の第４の実施形態を示す指示計器の断面図（ハッチング省略）。 同実施形態における回路基板と台座部材との位置決め状態を示すの第２の面（前面）側からの正面図。 同実施形態における指示部材と指針キャップとの位置決め状態を示す第１の面（背面）側からの正面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による指示計器は、例えば車両の速度計であり、指針１と、表示板２と、駆動装置３と、駆動基板４と、電磁界発生手段５と、電力発生手段６とで構成されている。

指針１は、例えば透光性合成樹脂材料からなる指示部材１１と、例えば遮光性合成樹脂からなる指針キャップ１２と、同じく例えば遮光性合成樹脂からなる台座部（台座部材）１３と、例えばガラスエポキシ系硬質材料からなる回路基板１４とを備えており、指針キャップ１２と台座部１３とで形成される空間内に指示部材１の一部と基板１４全体が収納された状態で指示部材１１、指針キャップ１２、台座部１３、基板１４が組み付け固定されている。

指示部材１１は、表示板２に沿って直線状に延びており、表示板２の後述する指標部を指示するもので、その底面には、指示部１１自体の色及び発光色を決めるホットスタンプ層１１１が被着されている。

指針キャップ１２は、表示板２側に開口する円筒カップ形に形成され、台座部１３と組み合わされることで指示部材１１の一部と回路基板１４を収納する空間を形成する。

台座部１３は、指針キャップ１２の開口に対応した円板部とこの円板部の底部中央から垂直方向に延びるボス部とを有し、このボス部には駆動装置の後述する指針軸と挿入連結される連結孔が形成されている。

回路基板１４は、指針キャップ１２の内径に対応した形状且つ寸法で円板形に形成され、電磁界発生手段５側を向く第１の面Ｓ１と、この第１の面Ｓ１とは反対側を向く第２の面Ｓ２のそれぞれは駆動装置３の後述する指針軸と垂直となるように配置され、このうち第２の面Ｓ２には、印刷による周知の銅箔配線からなる回路パターン１４１（図４参照）が引き回し形成され、この回路パターン１４１には、図２、図４に示すように、発光ダイオードからなる光源Ｌと、整流用ダイオードＤと、電流調整用抵抗Ｒが接続されている。

光源Ｌは、例えば指示部材１１の長手方向に光を照射する表面実装型の発光ダイオードからなり、指示部材１１の端部に対向配置されている。

整流用ダイオードＤは、電力発生手段６で生成される交流信号を一方向に整流することで、光源Ｌを電気的ダメージから保護するものである。

電流調整用抵抗Ｒは、光源Ｌの明るさに応じて抵抗値を個々に調整することで、指示部材１１の輝度を一定に保つものである。

回路基板１４の第１の面Ｓ１には、電力発生手段６が形成されている。この電力発生手段６は、駆動装置３の後述する指針軸上位置を中心として、同一面上をスパイラル状に広がる渦巻形配線パターン１４２からなり、渦巻形配線パターン１４２は、回路パターン１４１同様、印刷によって形成された周知の銅箔配線からなる。

この渦巻形配線パターン１４２は、例えば一本の横幅が１００μｍ、各パターン間隔が５０μｍ、厚さが１８μｍであり、渦巻きのターン数は１３回に設定されている。また渦巻形配線パターン１４２の両端部は、第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２との間を貫くように形成されたスルーホール１４３を通じて回路パターン１４１の両端部に接続され、これにより電力発生手段６は、回路パターン１４１と共に回路（光源Ｌへの給電回路）をなすものである。

表示板２は、透光性を有する板材に印刷を施してなる周知な印刷パネルからなり、指針１の指示対象となる指標部（図示省略）が形成されている。

この表示板２は、前記指針軸に対し直交する方向に延び、指針１と前記指針軸との連結を可能とする貫通孔が形成され、この場合、貫通孔は台座部１３の円板部よりも径小に形成されている。

駆動装置３は、例えばステッピングモータを適用でき、計測量、この場合、車速に応じた角度分回転する指針軸３１を有している。

駆動基板４は、ガラスエポキシ系硬質材料からなり、表示板２と平行に延びている。

この回路基板４には、指針軸３１が貫通するように駆動装置３が背面に取り付けられ、電気接続されると共に電磁界発生手段５も電気接続されている。

電磁界発生手段５は、指針軸３１の周囲を取り巻くように固定配置されたコイル体からなり、回転軸３１を通すボビンと、このボビンに巻かれた巻線とを備え、この場合、巻線の巻回中心軸は回転軸３１と平行に延び、且つ回転軸３１の軸芯と一致するように配置されている。

この電磁界発生手段５は、図４に示すように、駆動回路５１に接続されている。この駆動回路５１は、電磁界発生手段５と接続される増幅回路５１１と、この増幅回路５１１に接続される発振回路５１２とで構成され、駆動基板４に設けられている。

そして駆動回路５１を通じて電磁界発生手段５に直流電源からの電力を与えると、電磁界発生手段５が電磁界を発生させ、この電磁界を受けて渦巻形配線パターン１４２からなる電力発生手段が電磁誘導作用による電力を発生させ、この電力がスルーホール１４３と回路パターン１４１を通じて光源Ｌに供給され、光源Ｌが発光するとその光が指示部材１１に導入され、指示部材１１が明るく光輝する。これにより指針１と直流電源とを直接接続しなくとも、指針１を発光させることができる。

以上のように本実施形態では、光源Ｌを有する指針１と、この指針１の指示対象となる指標部を形成してなる表示板２と、この表示板２上で指針１を指標部に沿って回転動作させる指針軸３１を有する駆動装置３と、指針軸３１の周囲に固定配置され通電により電磁界を発生させる電磁界発生手段５と、この電磁界発生手段５に対向するよう指針１に固定配置され電磁界発生手段５の電磁界を受けて光源Ｌに供給する電力を発生させる電力発生手段６とを備え、指針１が電磁界発生手段５と対向する第１の面Ｓ１とは反対側を向く第２の面Ｓ２に光源Ｌと光源Ｌに前記電力を供給する回路パターン１４１とが設けられた回路基板１４を有してなる指示計器において、電力発生手段６が回路パターン１３１と共に回路をなすように第１の面Ｓ１に形成された渦巻形配線パターン１４２からなることにより、指針１の軽量化と小型化が可能となる。また光源Ｌ給電用の回路基板１４を利用して電力発生手段６を設けることができるため、配線や組み付けが簡単でコスト低減を実現できる。

また本実施形態では、回路基板１４が硬質配線基板からなり、渦巻形配線パターン１４２と回路パターン１４１とが第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２との間に形成されたスルーホール１４３を通じて接続されることにより、回路基板１４に形成された導電路（銅箔配線）のみで光源Ｌへの電力供給が可能となるため、より一層の小型化、軽量化、コスト低減を実現できる。

また本実施形態では、指針１が指標部を指示する透光性の指示部材１１を有し、光源Ｌが指示部材１１の長手方向に光を照射する表面実装型の発光ダイオードＬからなることにより、光源Ｌの占有スペースを最小限に抑えながら光源Ｌの光を効率良く指示部材１１に送ることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による回路基板７は、図５に示すように、第１の基板部７１と、第２の基板部７２と、これら基板部を連結する連結部７３とを有する可撓性回路基板からなる。

第１の基板部７１は、円形に形成され、電磁界発生手段５側を向く第１の面Ｓ１に渦巻形配線パターン１４２からなる電力発生手段６を有する。

第２の基板部７２も円形に形成され、電磁界発生手段５側（電力発生手段６側）とは反対側を向く第２の面Ｓ２には、光源Ｌの他、図示省略した回路パターン１４１が形成されている。

連結部７３は、各基板部７１，７２の一部分どうしを接続するもので、渦巻形配線パターン１４２と回路パターン１４１とを接続する連結パターン１４４が形成されている。

この場合、渦巻形配線パターン１４２と回路パターン１４１と連結パターン１４４は、一本の導電路として連続している。

このように形成された回路基板７は、例えば第１，第２の基板部７１，７２が台座部１３の円板部を挟むように取り付けられ、前記第１の実施形態の回路基板１４と同様の機能を果たすものである。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による回路基板８は、図６に示すように、銅箔配線が複数層積層された多層基板からなるもので、渦巻形配線パターン１４２からなる電力発生手段６も複数層形成されている。

このように渦巻形配線パターン１４２を複数層重ねることで発生電力を大きくすることができる。

なお本実施形態では、多層基板を利用することで渦巻形配線パターン１４２を複数層重ねたが、可撓性回路基板を用い、渦巻形配線パターン１４２を形成した基板部を複数層重ねることにより、渦巻形配線パターン１４２を重ねることも可能である。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態による指針１も台座部１３と、指示部材１１と、指針キャップ１２とで構成されている。

台座部１３は、前記実施形態同様、回路基板１４を指針軸３１上に保持するものであるが、本実施形態の場合、図７に示すように、円板部前面と回路基板１４の第１の面Ｓ１との間には空気層Ｋが形成されると共に、円板部の適宜箇所には、空気層Ｋと外部とを連通させる通気部１３１が形成されている。

空気層Ｋは、回路基板１４を収容すべく円板部の前面側に形成する凹部１３２を多段形状とすることにより形成されているが、円板部前面から突起部等を形成することにより設けてもよい。

また回路基板１４の後述する切り欠き部に対応する凹部１３２箇所には、図８に示すように凸部からなる位置決め手段（第２の位置決め手段）１３３が形成され、この位置決め手段１３３を前記切り欠き部に嵌めることにより回路基板１４を台座部１３に位置決めしている。

指示部材１１は、前記実施形態同様、前記指標部を指示する先端部１１１と、光源Ｌと対向配置される基端部１１２とを有する透光性部材からなる。また基端部１１２の両脇には、図９に示すように突き出し部１１３が形成され、この突き出し部１１３には、指針キャップ１２に形成した後述する位置決めピンが嵌る孔部１１４が形成されている。

指針キャップ１２は、前記実施形態同様、台座部１３との間で回路基板１４と基端部１１２とを収納する。また本実施形態では、孔部１１４に対応する位置に孔部１１４に嵌る（挿入される）ことにより指示部材１１を指針キャップ１２に位置決めする位置決めピンからなる位置決め手段（第１の位置決め手段）１２１が形成されている。

回路基板１４は、その外周縁部に凸部１３３に対応する一対の切り欠き部１４４が形成されている。

以上のように本実施形態では、指針１が回路基板１４を指針軸３１上に保持する台座部１３と、前記指標部を指示する先端部１１１と光源Ｌと対向配置される基端部１１２とを有する透光性の指示部材１１と、台座部１３との間で回路基板１４と基端部１１１とを収納すると共に基端部１１１を位置決めする第１の位置決め手段１２１を有する指針キャップ１２とを備え、台座部１３に回路基板１４の外周縁部に設けた切り欠き部１４４を通じて回路基板１４を位置決めする第２の位置決め手段１３３を設けたことにより、第１の位置決め手段１２１を通じて指示部材１１を指針キャップ１２に位置決めし、第２の位置決め手段１３３を通じて回路基板１４を台座部１３に位置決めすることによって指示部材１１の基端部１１２と光源Ｌとの位置を定めることによって、回路基板１４に必要な位置決めスペースを最小限に抑え、回路基板１４に十分な配線スペースを確保することができる。

なお第１の位置決め手段１２１は、指示部材１１を指針キャップ１２に位置決めすることができれば、任意の形状、構造を採用できる。また第２の位置決め手段１３３も回路基板１４の外周縁部を通じて台座部１３に回路基板１４を位置決めするものであれば、任意の形状、構造を採用できる。更に図示しないが、台座部１３と指針キャップ１２は図示しない凹凸嵌合手段等を通じて互いの結合位置が定められる。

また本実施形態では、回路基板１４と台座部１３との間に空気層Ｋを設けたことにより、回路基板１４から発生する熱影響を緩和することができる。

特に本実施形態では、台座部１３に空気層Ｋと外部とを連通させる通気部１３１を設けたことにより、回路基板１４から発生する熱を外部に放出でき、これにより熱影響を効果的に緩和することができる。

１ 指針
２ 表示板
３ 駆動装置
４ 駆動基板
５ 電磁界発生手段
６ 電力発生手段
７ 回路基板
８ 回路基板
１１ 指示部材
１２ 指針キャップ
１３ 台座部
１４ 回路基板
３１ 指針軸
５１ 駆動回路
７１ 第１の基板部
７２ 第２の基板部
７３ 連結部
１１１ 先端部
１１２ 基端部
１１３ 突き出し部
１１４ 孔部
１２１ 位置決め手段（第１の位置決め手段）
１３１ 通気部
１３２ 凹部
１３３ 位置決め手段（第２の位置決め手段）
１４４ 欠き部
１４２ 渦巻形配線パターン
１４３ スルーホール
１４４ 連結パターン
５１１ 増幅回路
５１２ 発振回路
Ｄ 整流用ダイオード
Ｌ 光源
Ｒ 電流調整用抵抗
Ｋ 空気層
Ｓ１ 第１の面
Ｓ２ 第２の面

Claims (6)

1. 光源を有する指針と、この指針の指示対象となる指標部を形成してなる表示板と、この表示板上で指針を指標部に沿って回転動作させる指針軸を有する駆動装置と、指針軸の周囲に固定配置され通電により電磁界を発生させる電磁界発生手段と、この電磁界発生手段に対向するよう前記指針に固定配置され前記電磁界発生手段の電磁界を受けて前記光源に供給する電力を発生させる電力発生手段とを備え、前記指針が前記電磁界発生手段と対向する第１の面とは反対側を向く第２の面に前記光源と前記光源に前記電力を供給する回路パターンとが設けられた回路基板を有してなる指示計器において、前記電力発生手段が前記回路パターンと共に回路をなすように前記第１の面に形成された渦巻形配線パターンからなることを特徴とする指示計器。
2. 前記回路基板が硬質配線基板からなり、前記渦巻形配線パターンと前記回路パターンとが前記第１の面と前記第２の面との間に形成されたスルーホールを通じて接続されることを特徴とする請求項１記載の指示計器。
3. 前記指針が前記指標部を指示する透光性の指示部材を有し、前記光源が前記指示部材の長手方向に光を照射する表面実装型の発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１記載の指示計器。
4. 前記指針が前記回路基板を前記指針軸上に保持する台座部材と、前記指標部を指示する先端部と前記光源と対向配置される基端部とを有する透光性の指示部材と、前記台座部材との間で前記回路基板と前記基端部とを収納すると共に前記基端部を位置決めする第１の位置決め手段を有する指針キャップとを備え、前記台座部材に前記回路基板の外周縁部を通じて前記回路基板を位置決めする第２の位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の指示計器。
5. 前記回路基板と前記台座部材との間に空気層を設けたことを特徴とする請求項１記載の指示計器。
6. 前記台座部材に前記空気層と外部とを連通させる通気部を設けたことを特徴とする請求項５記載の指示計器。

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