JP2012088057A - 指針式計器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁誘導による非接触通電方式にて指針を照明する構成において、部品点数を削減して製造コスト削減を図ることができる指針式計器を提供する。
【解決手段】透光性の指示部１１とこの指示部１１を照明する光源１２とを備える指針１と、指針１が固定される回転軸３１を有する駆動装置３と、駆動装置３が実装される回路基板４と、支持部材７に保持され回転軸３１の周囲に配設される一次コイル６と、指針１に一次コイル６と対向もしくは重なり合うように設けられ光源１２と電気的に接続される二次コイル８と、を備え、一次コイル６と二次コイル８との間に電磁誘導作用を生じさせて光源１２に給電する指針式計器である。支持部材７は、回路基板４に対して固定状態となる他の部材によって回路基板４に押圧されることで固定配置される。
【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、駆動装置に連結された指針と、この指針に対応する指標部が形成された表示板とで、車速やエンジン回転数等の計測量を指示する指針式計器に関する。

従来この種の指針式計器における指針の照明手法として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１記載の指針の照明手法は、指針自体に搭載した指針用光源を電磁誘導による非接触通電方式にて発光させて指針を照明するものである。指針には、指針用光源と共に二次コイルが搭載され、この二次コイルに対向するように一次コイルが設けられ、この一次コイルで発せられた磁界を電磁誘導作用によって二次コイルに電力を発生させ、この電力により指針用光源を点灯させて指針を照明する。かかる指針の照明方法は、ヒゲゼンマイや渦巻き状ＦＰＣ及び各種導電端子を用いた接触通電と比べ、組付けが容易となるメリットがある。この場合、回路基板上に駆動本体の指針軸を取り巻く台座部材を用意し、この台座部材上に電磁界発生手段を配置することで台座部材を電力発生手段に近づけ、電磁誘導効率を高めている。

特開２００４−２７１４１８号公報

しかしながら、特許文献１においては、一次コイルを含む一次側給電手段の回路基板への固定及び通電のために支柱及び支柱兼用の電極が必要であり、部位品点数が増加し、製造コストが高くなるといった問題点があった。

本発明は前述した問題点に着目し、電磁誘導による非接触通電方式にて指針を照明する構成において、部品点数を削減して製造コスト削減を図ることができる指針式計器を提供することを目的とする。

本発明は、透光性の指示部とこの指示部を照明する光源とを備える指針と、
前記指針が固定される回転軸を有する駆動装置と、
前記駆動装置が実装される回路基板と、
支持部材に保持され前記回転軸の周囲に配設される一次コイルと、
前記指針前記一次コイルと対向もしくは重なり合うように設けられ前記光源と電気的に接続される二次コイルと、を備え、前記一次コイルと前記二次コイルとの間に電磁誘導作用を生じさせて前記光源に給電する指針式計器であって、
前記支持部材は、少なくともその一部が前記回路基板と前記回路基板に対して固定状態となる他の部材によって前記回路基板に押圧されることで固定配置されることを特徴とする。

本発明は、透光性の指示部とこの指示部を照明する光源とを備える指針と、
前記指針が固定される回転軸を有する駆動装置と、
前記駆動装置が実装される回路基板と、
支持部材に保持され前記回転軸の周囲に配設される一次コイルと、
前記指針に前記一次コイルと対向もしくは重なり合うように設けられ前記光源と電気的に接続される二次コイルと、を備え、前記一次コイルと前記二次コイルとの間に電磁誘導作用を生じさせて前記光源に給電する指針式計器であって、
前記支持部材は、前記駆動装置と一体的に形成され、一端側が前記一次コイルと電気的に接続され他端側が前記回路基板と前記駆動装置とで狭持されるとともに前記回路基板と電気的に接続される端子を備えてなることを特徴とする。

本発明によれば、電磁誘導作用による非接触通電方式にて指針を照明する構成において、部品点数を削減して製造コスト削減を図ることができる。

本発明の第一の実施形態である指針式計器を示す要部断面図。 同上指針式計器の円筒部材を示す図。 本発明の第二の実施形態である指針式計器を示す要部断面図。 本発明の第三の実施形態である指針式計器を示す要部断面図。 本発明の第四の実施形態である指針式計器を示す要部断面図。 本発明の第五の実施形態である指針式計器を示す要部断面図。 本発明の第六の実施形態である指針式計器を示す要部断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を適用した第１の実施形態について説明する。第１の実施形態である指針式計器は、図１に示すように、指針１と、表示板２と、駆動装置３と、回路基板４と、ケース体５と、一次コイル６と、支持部材７と、二次コイル８と、を備える。なお、指針式計器は、各部を収納するハウジング及び指針式計器の前面側（表示面側）を覆う見返し部材を有するが、これらについては省略して図示している。

指針１は、駆動装置３の回転軸３１に固定され、軸回り回転して表示板２に形成される指標部を指示して車速やエンジン回転数などの計測量を示すものである。指針１は、例えば透光性の樹脂材料からなる指示部１１と、例えばＬＥＤからなり指示部１１を照明する指針用光源１２と、指針用光源１２が実装される指針用基板１３と、指針用基板１３が載置され回転軸３１に固定される基部１４と、指示部１１を保持し指針１の回転中心部分を覆うキャップ１５と、を備える。また、基部１４には、二次コイル８を固定するための溝状のボビン部１６が設けられている。

表示板２は、ケース体５の外形に応じた形状の透光性合成樹脂板にスクリーン印刷等を施してなり、例えば全体の背景色を黒色とし、指針１の回転範囲に応じて計測量の目盛となる複数の透光性の指標部（図示しない）が形成されている。表示板２はケース体５によって支持される。

駆動装置３は、交差式コイルやステッピングモータからなる電動機であり、回転軸３１を備え、指針１を軸回り回転させるものである。駆動装置３は、例えば回転軸３１が表面側に貫通するように回路基板４の裏面側にフック部３２等により実装固定される。

回路基板４は、例えばガラスエポキシ系材料または紙フェノールからなる硬質の絶縁部材を基材とするもので、図示しない回路パターンが印刷形成されている。回路基板４には、駆動装置３のほか、図示省略した各種インジケータ類や表示板２を照明する例えばＬＥＤからなる表示板用光源や液晶表示装置などが計器の用途や構成に応じて適宜実装固定される。また、回路基板４は、一次コイル６と電気的に接続され、一次コイル６に電力を供給する。また、回路基板４はケース体５に固定される。

ケース体５は、表示板２を支持する載置部５１と回路基板４を係止するフック部５２と支持部材７が収納される収納部５３とが一体的に形成される樹脂製部材である。フック部５２は、ケース体５を回路基板４に対して固定状態とする。収納部５３は、指針１の配置位置に応じて設けられる筒状部であり、内部空間に支持部材７を収納する。また、収納部５３には図２に示すように支持部材７の後述する鍔部７２に応じてスリット部５４が形成されている。

一次コイル６は、支持部材７の後述するボビン部７１に巻き付けられた導線からなり、電力供給されると所定の磁界を発生させる磁界発生手段である。

支持部材７は、例えば樹脂材料からなり、一次コイル６を保持する溝状のボビン部７１と回路基板４と平行方向に突出する鍔部７２とを備え、回転軸３１が挿通されるように筒状に形成されるものである。鍔部７２には、一端が一次コイル６と接続され、他端が回路基板４の図示しない回路パターンと接続される端子９が一体成形されている。また、鍔部７２は、端子９が設けられる中央部がケース体５のスリット部５４より幅が狭く、外周部がスリット５４よりも幅広な段差構造を有している。

二次コイル８は、指針１のボビン部１６に巻き付けられた導線からなり、一次コイル６と重なり合うように配置され、一次コイル６によって発生した磁界を電力に変換する電力発生手段である。二次コイル８は、発生した電力を指針用光源１２に供給するべく指針用基板１３と接続されている。

端子９は、例えばりん青銅等の導電材料からなり、一端が鍔部７２から表面側（指針１側）に突出して一次コイル６から導出された導線６１が接続され、支持部材７の外側に折り曲げ形成されるバネ接点構造の他端が鍔部７２から裏面側（回路基板４側）に突出して回路基板４と接続されて一次コイル６と回路基板４とを通電するものである。

（指針１の照明について）
一次コイル６に電力が供給されると磁界が発生し、この磁界による電磁誘導作用によって二次コイル８に電力が発生する。発生した電力は指針用基板１３を介して指針用光源１２に供給され、指針用光源１２が発光し指示部１１に入射して透過照明を行う。

（指針式計器の組み付けについて）
まず、回路基板４に駆動装置３を配置固定し、また、ケース体５の収納部５３に一次コイル６を保持した支持部材７を鍔部７２の中央部がスリット部５４に挿通されるように収納する。このとき、鍔部７２の外周部は収納部５３に突き当てられるものとする。

次に、回路基板４をケース体５の裏面側に収納し、フック部５２により係止して、ケース体５を回路基板４に対して固定状態とする。このとき、支持部材７は収納部５３と回路基板４とで狭持されることで所定の位置に固定配置され、端子９の他端にフック部５２による押圧力が付加されて端子９の他端が回路基板４に押圧され、端子９と回路基板４とが圧接通電される。なお端子９の他端をバネ接点構造とすることで設計上の誤差による押圧力の違いを吸収することができ、歩留まりを低下させることがない。さらに、表示板２をケース体５に載置し、最後に二次コイル８が保持された指針１を回転軸３１の先端に圧入固定して組み付けが完了する。

本実施形態である指針式計器は、一次コイル６を保持する支持部材７を回路基板４に対して固定状態となる他の部材（ケース体５）と回路基板４とによって狭持することで、ケース体５によって支持部材７を回路基板４に押圧して一次コイル６を固定及び／あるいは通電する構成を採用することによって、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。また、支持部材７に回路基板４に固定するための構造（固定ピンなど）を形成する必要がないため、部品の複雑化を招くことがなく、この点からも製造コストを抑制することができる。なお、本実施形態においては、支持部材７を収納部５３と回路基板４とで狭持するものであったが、ケース体５によって支持部材７を回路基板４に押圧する方法として、収納部５３に支持部材７を圧入保持し、かかる状態でケース体５を回路基板４に対して固定状態とすることで支持部材７を回路基板４に対して押圧して固定及び／あるいは通電する構成としてもよい。また、ケース体５は、回路基板４で保持されるものであってもよい。

（第二の実施形態）
図３は、本発明の第二の実施形態を示すものである。第二の実施形態においては、端子９の他端をバネ接点構造とはせず、組み付け後にリフロー半田を行うことによって回路基板４に溶着する構成とした。かかる構成によっても本発明の効果を得ることができる。

（第三の実施形態）
図４は、本発明の第三の実施形態を示すものである。なお、図４においては指針式計器の指針１周辺のみを図示し、第一の実施形態と同一あるいは相当する点についてはその詳細な説明を省略する。第三の実施形態においては、一次コイル６と二次コイル８の位置関係が第一の実施形態と異なり、二次コイル８が一次コイル６と対向するように配置されている。二次コイル８は、指針１とは別体に設けられ、回転軸３１が中央の孔部に挿通されるコイルボビン１０に保持されている。

支持部材７は、第一の実施形態と形状は異なるが、一次コイル６を保持する溝状のボビン部７１と回路基板４と平行方向に突出する鍔部７２とを備える点は同様である。鍔部７２は、端子９が設けられる内側部よりも外側部が長い（突出量が多い）段差構造を有しており、外側部は収納部５３のスリット部５４よりも幅広に形成されている。また、鍔部７２の外側部には回路基板４と対向するように凸部７３が形成されている。鍔部７２に一体成形される端子９は、他端が支持部材７の内側に折り曲げ形成されるバネ接点構造を有する。

（指針式計器の組み付けについて）
まず、回路基板４に駆動装置３を配置固定し、さらに一次コイル６を保持した支持部材７を中央孔部に駆動装置３の回転軸３１及び回路基板４から突出する部位を挿通して回路基板４に仮付けする。

次に、二次コイル８が保持されたコイルボビン１０を中央の孔部に回転軸３１を挿通して固定する。このとき後工程で回転軸３１に指針１を固定するべく、回転軸３１の先端をボビン部１０から突出させる。

次に、回路基板４をケース体５の裏面側に収納し、フック部５２により係止して、ケース体５を回路基板４に対して固定状態とする。このとき、ケース体５の収納部５３に支持部材７が収納され、鍔部７２の外側部が収納部５３に突き当てられるようにする。したがって、支持部材７は収納部５３と回路基板４とで狭持されることで所定の位置に固定配置され、端子９の他端にフック部５２による押圧力が付加されて端子９の他端が回路基板４に押圧され、端子９と回路基板４とが圧接通電される。なお、支持部材７は凸部７３のみが回路基板４と接触するため、支持部材７と回路基板４とが接する構成であっても回路基板４に形成するアートワークの面積を確保することができる。さらに、表示板２をケース体５に載置し、最後に指針１を回転軸３１の先端に圧入固定して組み付けが完了する。かかる構成によっても本発明の効果を得ることができる。

（第四の実施形態）
図５は、本発明の第四の実施形態を示すものである。なお、図５においては指針式計器の指針１周辺のみを図示し、第一の実施形態と同一あるいは相当する点についてはその詳細な説明を省略する。第四の実施形態においては、一次コイル６と二次コイル８の位置関係が第一の実施形態と異なり、二次コイル８が一次コイル６と対向するように配置されている。二次コイル８は、指針１とは別体に設けられ、回転軸３１及び基部１４が中央の孔部に挿通されるコイルボビン１０に保持されている。

第四の実施形態が第一の実施形態と大きく異なる点は、一次コイル６を保持する支持部材７を回路基板４と狭持して一次コイル６を固定及び／あるいは通電する他の部材として回路基板４に対して固定状態となる駆動装置３を採用する点にある。

支持部材７は、第一の実施形態と形状は異なるが、一次コイル６を保持する溝状のボビン部７１と回路基板４と平行方向に突出する鍔部７２とを備える点は同様である。鍔部７２を含む支持部材７の外周面には端子９が一体的に形成されている。支持部材７は鍔部７２が回路基板４の裏面側と駆動装置３との間に位置するように配置される。

端子９は、ボビン部７１近傍の一端が一次コイル６から導出された導線６１が接続され、鍔部７２に沿って形成されるバネ接点構造の他端が回路基板４の裏面と接続されて一次コイル６と回路基板４とを通電するものである。

（指針式計器の組み付けについて）
まず、一次コイル６を保持した支持部材７を中央の孔部に駆動装置３の回転軸３１を挿通して駆動装置３上に仮付けする。

次に、回路基板４に駆動装置３を配置固定し、駆動装置３を回路基板４に対して固定状態とする。このとき、回転軸３１及び支持部材７のボビン部７１を回路基板の孔部に挿通し、鍔部７２の端部が回路基板４と対向するようにする。したがって、支持部材７は駆動装置３と回路基板４とで狭持されることで所定の位置に固定配置され、端子９の他端にフック部３２による押圧力が付加されて端子９の他端が回路基板４に押圧され、端子９と回路基板４とが圧接通電される。

次に、回路基板４をケース体５の裏面側に収納し、フック部５２により係止して、回路基板４をケース体５に固定する。さらに、表示板２をケース体５に載置し、最後に二次コイル８を保持するコイルボビン１０が配設された指針１を回転軸３１の先端に圧入固定して組み付けが完了する。

本実施形態である指針式計器は、一次コイル６を保持する支持部材７を回路基板４に対して固定状態となる他の部材（駆動装置３）と回路基板４とによって狭持して一次コイル６を固定及び／あるいは通電する構成を採用することによって、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。また、支持部材７に回路基板４に固定するための構造（固定ピンなど）を形成する必要がないため、部品の複雑化を招くことがなく、この点からも製造コストを抑制することができる。

（第五の実施形態）
図６は、本発明の第五の実施形態を示すものである。第五の実施形態においては、支持部材７の鍔部７２を溝状に形成し、鍔部７２で回路基板４を把持する構成とした。なお、回路基板の孔部には鍔部７２の形状に応じた切り欠き（図示しない）を設ける。

（指針式計器の組み付けについて）
まず、一次コイル６を保持した支持部材７の鍔部７２の鍔部７２の下辺部を回路基板４の前記切り欠きより挿通し、その後支持部材７を回転させて鍔部７２によって回路基板４を把持し、支持部材７を回路基板４に仮付けする。

次に、回路基板４に駆動装置３を配置固定し、駆動装置３を回路基板４に対して固定状態とする。このとき、回転軸３１を回路基板の孔部及び支持部材７のボビン部７１に挿通し、鍔部７２が駆動装置３に突き当てられるようにする。したがって、支持部材７は駆動装置３と回路基板４とで狭持されることで所定の位置に固定配置され、端子９の他端にフック部３２による押圧力が付加されて端子９の他端が回路基板４に押圧され、端子９と回路基板４とが圧接通電される。

次に、回路基板４をケース体５の裏面側に収納し、フック部５２により係止して、回路基板４をケース体５に固定する。さらに、表示板２をケース体５に載置し、最後に二次コイル８を保持するコイルボビン１０が配設された指針１を回転軸３１の先端に圧入固定して組み付けが完了する。かかる構成によっても本発明の効果を得ることができる。

（第六の実施形態）
図７は、本発明の第六の実施形態を示すものである。なお、図７においては指針式計器の指針１周辺のみを図示し、第一の実施形態と同一あるいは相当する点についてはその詳細な説明を省略する。第六の実施形態においては、一次コイル６と二次コイル８の位置関係が第一の実施形態と異なり、二次コイル８が一次コイル６と対向するように配置されている。二次コイル８は、指針１とは別体に設けられ、回転軸３１及び基部１４が中央の孔部に挿通されるコイルボビン１０に保持されている。

第六の実施形態が第一の実施形態と大きく異なる点は、一次コイル６を保持する支持部材を駆動装置３と一体的に形成する点及び回路基板４と狭持して一次コイル６を通電する他の部材として回路基板４に対して固定状態となる駆動装置３を採用する点にある。

駆動装置３は、回転軸３１を支持する筒状のボス部（支持部材）３３に、一次コイル６を保持する溝状のボビン部３４を備える。ボス部３３の外周面には端子９が一体的に形成されている。

端子９は、ボビン部７１近傍の一端が一次コイル６から導出された導線６１が接続され、駆動装置３の外形に沿って回路基板４に対して平行方向に折り曲げ形成されるバネ接点構造の他端が回路基板４の裏面と接続されて一次コイル６と回路基板４とを通電するものである。

（指針式計器の組み付けについて）
まず、一次コイル６を保持した駆動装置３を回路基板４に配置固定し、駆動装置３を回路基板４に対して固定状態とする。このとき、回転軸３１及びボビン部３４を回路基板の孔部に挿通し、端子９の他端が回路基板４と対向するようにする。したがって、一次コイル６は駆動装置３が回路基板４に固定されることで所定の位置に固定配置され、端子９の他端にフック部３２による押圧力が付加されて端子９の他端が回路基板４に押圧され、端子９と回路基板４とが圧接通電される。

次に、回路基板４をケース体５の裏面側に収納し、フック部５２により係止して、回路基板４をケース体５に固定する。さらに、表示板２をケース体５に載置し、最後に二次コイル８を保持するコイルボビン１０が配設された指針１を回転軸３１の先端に圧入固定して組み付けが完了する。

本実施形態である指針式計器は、一次コイル６を保持する支持部材を駆動装置３と一体的に形成し、回路基板４に対して固定状態となる駆動装置３と回路基板４とによって狭持して一次コイル６を固定及び通電する構成を採用することによって、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。

本発明は、一次コイルと二次コイルとの間に電磁誘導作用を生じさせて指針を照明する光源に給電する指針式計器に好適である。

１ 指針
１１ 指示部
１２ 指針用光源
１３ 指針用基板
１４ 基部
１５ キャップ部
１６ ボビン部
２ 表示板
３駆動装置
３１ 回転軸
３２ フック部
３３ ボス部（支持部材）
３４ ボビン部
４ 回路基板
５ ケース体
５１ 載置部
５２ フック部
５３ 収納部
５４ スリット部
６ 一次コイル
６１ 導線
７ 支持部材
７１ ボビン部７１
７２ 鍔部
７３ 凸部
８ 二次コイル
９ 端子
１０ コイルボビン

Claims (7)

1. 透光性の指示部とこの指示部を照明する光源とを備える指針と、
   前記指針が固定される回転軸を有する駆動装置と、
   前記駆動装置が実装される回路基板と、
   支持部材に保持され前記回転軸の周囲に配設される一次コイルと、
   前記指針に前記一次コイルと対向もしくは重なり合うように設けられ前記光源と電気的に接続される二次コイルと、を備え、前記一次コイルと前記二次コイルとの間に電磁誘導作用を生じさせて前記光源に給電する指針式計器であって、
   前記支持部材は、前記回路基板に対して固定状態となる他の部材によって前記回路基板に押圧されることで固定配置されることを特徴とする指針式計器。
2. 前記支持部材は、一端が前記一次コイルと電気的に接続され、他端が前記他の部材によって前記回路基板に押圧され前記回路基板と電気的に接続される端子を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の指針式計器。
3. 前記支持部材は、前記回路基板と平行方向に突出する鍔部を備え、前記鍔部が前記回路基板と前記他の部材とで狭持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の指針式計器。
4. 前記他の部材は、前記指針と前記回路基板との間に位置し、前記回路基板が保持されるまたは前記回路基板に保持されるケース体であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の指針式計器。
5. 前記ケース体は、前記支持部材を収納する収納部を備えてなることを特徴とする請求項４に記載の指針式計器。
6. 前記他の部材は、前記駆動装置であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の指針式計器。
7. 透光性の指示部とこの指示部を照明する光源とを備える指針と、
   前記指針が固定される回転軸を有する駆動装置と、
   前記駆動装置が実装される回路基板と、
   支持部材に保持され前記回転軸の周囲に配設される一次コイルと、
   前記指針に前記一次コイルと対向もしくは重なり合うように設けられ前記光源と電気的に接続される二次コイルと、を備え、前記一次コイルと前記二次コイルとの間に電磁誘導作用を生じさせて前記光源に給電する指針式計器であって、
   前記支持部材は、前記駆動装置と一体的に形成され、一端が前記一次コイルと電気的に接続され他端が前記回路基板と前記駆動装置とで狭持されるとともに前記回路基板と電気的に接続される端子を備えてなることを特徴とする指針式計器。
   

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