JP2013253844A - 発光指針計器及び導光部材 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく光源の光を指針に導光する発光針計器を提供する。
【解決手段】
メータ１００は、例えば、自動車用の発光針計器用である。指針３０は、ムーブメント５０の回転駆動により回転し、発光ダイオード等である光源１０の光により発光する。導光部２０は、光源１０の光を、指針３０に導光する指針用の導光部材である。導光部２０は、支持部２３により、ムーブメント５０のシャフト５５に固定されている。受光面２１は、光源１０が放射した光を受光する。反射面２５は、シャフト５５を回転する位置に配置され、受光面２１で受光した光を集光し反射する。射光面２２は、反射面２５で反射された光を、指針３０の回転中心に備えられた受光面３５へ射光する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光指針計器及び導光部材に係り、特にムーブメントで回転駆動され光源で発光される指針を備える車両用に好適な発光指示計器及び発光指針計器用の導光部材に関する。

近年、自動車等の車両用のスピードメータ等、発光素子等の光源の光を指針に導入することによって、指針を発光させるようにした発光指針計器が存在する。このような発光指針計器は、暗闇でも視認性が高くなるという特徴がある。
図５を参照して、従来の発光する指針を備えた自動車用のスピードメータ等の発光指針計器（以下、従来技術１とする。）の構造について説明する。
図５（ａ）に示す従来のメータ１１０は、文字盤４、配線板５、光源１０、指針３１、キャップ６１、ムーブメント５０、シャフト５５から主に構成される。文字盤４には、スピード目盛りが印刷され、指針３１を取り付けるための貫通孔４６が設けられている。配線板５は、電子部品が実装されるプリント基板等である。配線板５には、複数の光源１０が実装され、指針３１を回転駆動するムーブメント５０が固定されている。指針３１は、ムーブメント５０のシャフト５５に固定されている。指針３１は、ほぼ透明なプラスチック等の部材で構成される。指針３１においては、受光面３６で受光された光源１０からの光が、矢印に示すように導光され、上部で反射されることで、全体が発光する。この際、キャップ６１は、貫通孔４６を隠し、光源１０から貫通孔４６内に入った光を指針３１以外から漏らさないように遮光するための部材である。
図５（ｂ）に示す従来のメータ１２０は、指針３２を備える構成である。図５（ｂ）において、図５（ａ）と同じ符号は、同様の構成部位を示す。つまり、従来のメータ１２０は、指針３２において光源１０からの光が貫通孔４６を通して導光される部位を有さない以外は、従来のメータ１１０と同様である。指針３２は、光源１０からの光が、貫通孔４６を通して直接、光源１０の指針３２に入光される。

しかしながら、従来技術１のような構成の場合、光源１０の光を伝える為に文字盤４の貫通孔４６のサイズが大きくなり、貫通孔４６を隠すために必要なキャップ６１のサイズも大きくしなければならないという問題があった。
必要とする指針用のキャップ６１が小さいほど、指針のデザインの自由が高まり美観がよくなるため、キャップ６１のサイズを小さくできる構造が望まれていた。

このため、光源１０からの光を指針へと導光する専用の導光部材を備えて、キャップの直径を小さくする、従来の自動車用スピードメータも存在した。
このような導光部材を備えた従来の自動車用のスピードメータの例を特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に示す（これらを以下、従来技術２とする。）。
従来技術２では、導光部材により光源からの光を指針に伝えるため（例えば、特許文献１の図１を参照）、従来技術１より貫通孔の直径を小さくし、キャップ６１の直径も小さくできる。

特開２００２−２４３５０８号公報 特開２００８−７６１１１号公報 特開２００９−９２４６２号公報

上述したように、従来技術１においては、キャップのサイズが大きくなるという問題があった。
また、従来技術２は、キャップのサイズは小さくできるものの、光源からの光が導光部材内で無駄に拡散して指針まで届かず、発光効率が落ちるという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

本発明の発光指針計器は、文字盤と、前記文字盤の裏側に配置された光源と、前記文字盤の裏側に配置されて指針軸を回転するムーブメントと、前記ムーブメントの回転駆動により回転され、前記光源の光を導光する指針用の導光部材と、前記導光部材から受光した光により発光される指針とを備える発光指針計器において、前記指針は、前記導光部材に固定され、前記導光部材は、前記ムーブメントの指針軸に固定される支持部と、前記光源の光を受光する受光面と、前記指針軸を回転する位置に配置され、前記受光面で受光した光を前記指針の回転中心となる底部へ射光するよう反射する反射面とを備えることを特徴とする。
本発明の発光指針計器は、前記導光部材は、前記受光面からプリズムとして前記光源の光を導光し、前記反射面は、導光された光を集光し反射するよう凹面又は斜面に形成されることを特徴とする。
本発明の導光部材は、文字盤と、前記文字盤の裏側に配置された光源と、前記文字盤の裏側に配置されて指針軸を回転するムーブメントと、前記ムーブメントの回転駆動により回転され、前記光源の光を導光する指針用の導光部材と、前記導光部材から受光した光により発光される指針とを備える発光指針計器の導光部材において、前記導光部材は、前記ムーブメントの指針軸に固定される支持部と、前記光源の光を受光する受光面と、前記指針軸を回転する位置に配置され、前記受光面で受光した光を前記指針の回転中心となる底部へ射光するよう反射する反射面とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ムーブメントのシャフトの上に、受光された光源からの光を指針に反射する反射面を備える導光部材を用いることで、従来よりも導光効率が高いメータ用の導光部材を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るメータ１００の平面図である。 本発明の実施の形態に係るメータ１００の断面図である。 本発明の実施の形態に係るメータ１００の光源１０と導光部２０との位置関係を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係るメータ１００の分解斜視図である。 従来のメータ１１０、１２０の断面図である。

＜実施の形態＞
以下、図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態に係るメータ１００の構成について説明する。
図１によると、メータ１００（発光指針計器）は、例えば、文字盤４上で指針３０が回転して速度を示す自動車用のスピードメータ等の回転メータである。
指針３０の回転軸上には従来のメータ１１０、１２０（図５参照）と同様に貫通孔４５を隠し、光源１０（図２）からの光を遮光するキャップ６０が備えられている。

図２に、図１のメータ１００のＡ−Ａ断面図を示す。
図２によると、メータ１００は、主に、文字盤４（目盛板）、配線板５、光源１０、導光部２０（導光部材）、指針３０（発光指針）、ムーブメント５０（指針駆動手段）、シャフト５５（指針軸）、キャップ６０とから構成される。
図２において、従来のメータ１１０、１２０（図５）と同じ符号は、同様の構成部位を示す。

文字盤４は、プラスチック板に速度指示目盛り等が印刷されて形成され、ユーザから視認されるメータの表面部材である。
文字盤４には、指針３０を挿通させ導光部２０に取り付けるため、文字盤４の略中央には貫通孔４５が設けられている。

配線板５は、各種電子部品が配置されたエポキシ樹脂のプリント基板等である。配線板５は、文字盤４の裏側に、スペーサ等を介して取り付けられている。
配線板５は、文字盤４の側である表側の表面に光源１０を実装している。また、配線板５の文字盤４の裏側には、ムーブメント５０が、ねじ締め等で取り付けられている。また、配線板５には貫通孔５６が設けられており、ムーブメント５０のシャフト５５は、貫通孔５６を挿通して表側に突出している。
配線板５には、この他に、例えば、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣ、センサ等の各種の電子部品が実装されている。これらの電子部品は、ムーブメント５０駆動回路を形成する。

光源１０は、発光ダイオード、半導体レーザ、有機ＥＬ素子等の指針３０を発光させるための光源である。
光源１０は、主にチップ実装タイプを用いることで、ほぼ点光源として光を出力し、導光部２０に受光させることができる。
光源１０は、導光部２０が回転しても導光部２０に光を受光させられるように、配線板５のシャフト５５の周囲に複数個備えられている。

導光部２０は、受光面２１と、射光面２２と、支持部２３と、反射面２５とを備える、プリズム構造をもつ光学素子である。
導光部２０は、アクリル、ポリカーボネート等の透明な樹脂や光学ガラス等で形成されており、支持部２３により、シャフト５５に固定されている。また、導光部２０には、貫通孔４５を挿通した指針３０が取り付けられる。
このため、導光部２０は、光源１０の光を受光して指針３０に伝え、ムーブメント５０の回転駆動により指針３０を連動させ回転させる。

受光面２１は、光源１０から出力された光を受光する部位である。受光面２１は、透明に構成され、例えば反射防止用の表面処理等がされていてもよい。
図３の光源１０と導光部２０との関係を示す平面図、図４の斜視図を更に参照して説明する。
受光面２１は、導光部２０及び指針３０が回転されても、少なくとも１つの光源１０の光を効率よく受光できるように、例えば、半円状〜中心角２７０度程度が欠けた円状等に形成されている。つまり受光面２１は、導光部２０がそれぞれ１８０度回転した場合、配線板５上の光源１０と、図３（ａ）（ｂ）に示すような位置関係になる。受光面２１は、自由形状の光学的なプリズムとして光を反射面２５に導光する。
なお、シャフト５５、導光部２０、支持部２３、及び指針３０には、位置決め／位置合わせをするための溝や射出部等を適宜設けることが好適である。

射光面２２は、導光部２０内部で反射され集光された光を、指針３０の受光面３５に向けて放射する部位である。射光面２２は、光が効率的に射出されるよう、レンズ状になっていてもよい。また、射光面２２は、光が均一に射出されるように表面が磨りガラス状になっていてもよい。

支持部２３は、導光部２０をシャフト５５に軸支固定するための部位である。しかしながら、支持部２３を挿通したシャフト５５は、反射面２５を貫通しない。このため、支持部２３には、光源１０からの光が直接当たったり、反射・放出して射光面２２から射光されたりしない。
すなわち、導光部２０は、支持部２３に支持されたシャフト５５の影が射光面２２に投影されない。よって、シャフト５５が、指針３０にて光を受光する際の妨げにならなくなる。

反射面２５は、受光面２１で受光した光源１０からの光を射光面２２に向けて反射する反射面である。反射面２５は、プリズムとして光を全反射（界面反射）するように形成されている。これにより、入射した光の減衰を抑制することができる。
反射面２５は、図２に示すように文字盤４の側（表側）を上、配線板５の側（裏側）を下とすると、指針３０の受光面２１及び射光面２２の直下、ムーブメント５０のシャフト５５の真上に配置されている。また、反射面２５は、凹面の曲面状、斜面状の形状に形成されており、光源１０からの光を射光面２２のみに向けて効率よく集光し反射することができる。
すなわち、受光面２１で受光した光は、図２の矢印で示すように一旦、反射又は屈折されて反射面２５に集光され、反射面２５から射光面２２に向けて照射される。
なお、受光面２１と射光面２２と反射面２５の大きさや位置等の構成は、導光部２０の材質や光学的な性質に従って、適宜変更可能である。この際、導光部２０と指針３０の底部の回転軸を、ムーブメント５０の回転軸と一致させることが好適である。このように構成することで、貫通孔４５の直径を小さくでき、キャップ６１を小さくできる。
なお、導光部２０を屈折率の異なる樹脂やガラス等で成形し、全反射させるような構成でもよい。また、導光部２０をアルミニウムや銀等の金属の蒸着や塗布等により鏡状に形成することもできる。加えて、導光部２０の受光面２１及び射光面２２以外を全て鏡状に形成し、集光や反射の効率をさらに高めてもよい。

指針３０は、導光部２０から受光した光源１０の光により発光し、文字盤４の表面の目盛りを指示する一体的に形成された発光指針である。指針３０は、透明なアクリル樹脂やポリカーボネートのような樹脂等で形成されており、受光した光を反射、拡散して発光する。指針３０は、貫通孔４５に挿通され回転中心となる基部３８と、この基部３８から径方向に延出する指針部３９とを備える。
指針３０は、基部３８に受光面３５を設けている。指針３０は、この受光面３５が導光部２０の射光面２２と対向するように、導光部２０に取り付けられる。つまり、指針３０においては、導光部２０の射光面２２から放射された光が受光面３５で受光され、内部で反射、拡散され、全体から放射されることで発光する。
また、指針３０は、従来のメータ１１０、１２０（図５）のように、直接、シャフト５５が軸止されない。よって、シャフト５５が光を受光する際の妨げにならず、光源１０の光を従来より効率よく指針３０に導光することができる。また、指針３０を均一に発光させることができる。
なお、指針３０の受光面３５と導光部２０の射光面２２との間は、空気が充填された空隙を備えることができる。これにより、導光部２０の射光面２２から射光された光を、受光面３５で均一に受光することができ、指針３０を均一に光らせることができる。逆に、指針３０の受光面３５と導光部２０の射光面２２との間を、透明なグリス等で密着させ、射光面２２から射光された光をそのまま受光面３５で受光するように構成してもよい。

ムーブメント５０は、配線板５の裏側に配置され固定されているステッピングモータやアクチュエータ等である。ムーブメント５０は、例えば、自動車の速度センサやエンジンのセンサ等（図示せず）の値に従って、図示しない駆動回路により、例えば金属製のシャフト５５を回転させる。
上述したように、シャフト５５は、配線板５を貫通して導光部２０に取り付けられている。このため、ムーブメント５０によりシャフト５５を回転駆動されると、導光部２０及び導光部２０に取り付けられた指針３０も連動して回転される。
ここで、図２で明らかなように、本実施形態のシャフト５５は、導光部２０の反射面２５を貫通しておらず、文字盤４を貫通していない。これにより、シャフト５５が光源１０からの光を遮ることがない。

キャップ６０は、従来のキャップ６１（図５参照）と同様に、貫通孔４５を隠して、光源１０からの光を遮光するための樹脂製等のキャップである。キャップ６０は、貫通孔４５の直径等のサイズが小さいため、従来のキャップ６１よりもサイズが小さい。
なお、キャップ６０の裏側を鏡面状に形成し、指針３０で拡散、放射される光をより有効に利用するように構成してもよい。

以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
本発明の実施の形態に係るメータ１００は、導光部２０がムーブメント５０のシャフト５５に固定され、光源１０からの光を受光する受光面２１と、シャフト５５を回転する回転中心に配置され、受光面２１からの光を集光し反射する反射面２５と、反射面２５で集光し反射された光を放射する射光面２２とを備える。射光面２２から放射された光は、指針３０の受光面３５で受光されて、指針３０を発光させる。
このように、導光部２０は、ムーブメントの回転軸の真上、指針３０の回転軸中央部下方に、光源１０からの光を指針３０に直接向ける曲面や斜面である反射面２５を備えている。この反射面２５が、受光した光を効率よく反射させるため、従来技術１、２よりも有効に光を指針に向けることが可能である。
また、本発明の実施の形態に係るメータ１００は、シャフト５５に導光部２０を接続して、ムーブメント５０の回転軸上で導光部２０と指針３０とを接続することで、文字盤４の貫通孔４５を小さくできる。よって、文字盤４の穴を隠すために必要な指針用のキャップ６０も小さくできる

なお、本発明の実施の形態においては、メータ１００を速度指示器に用いた例について説明したが、これに限られない。たとえば、指針３０によって機器の状態を表示する計器類である、自動車のタコメータ、燃料計、オイル計、又は水温計等に用いてもよい。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

４ 文字盤
５ 配線板
１０ 光源
２０ 導光部
２１、３５、３６ 受光面
２２ 射光面
２３ 支持部
２５ 反射面
３０、３１、３２ 指針
３８ 基部
３９ 指針部
４５、４６、５６ 貫通孔
５０ ムーブメント
５５ シャフト
６０、６１ キャップ
１００、１１０、１２０ メータ

Claims (3)

1. 文字盤と、
   前記文字盤の裏側に配置された光源と、
   前記文字盤の裏側に配置されて指針軸を回転するムーブメントと、
   前記ムーブメントの回転駆動により回転され、前記光源の光を導光する指針用の導光部材と、
   前記導光部材から受光した光により発光される指針とを備える発光指針計器において、
   前記指針は、前記導光部材に固定され、
   前記導光部材は、
   前記ムーブメントの指針軸に固定される支持部と、
   前記光源の光を受光する受光面と、
   前記指針軸を回転する位置に配置され、前記受光面で受光した光を前記指針の回転中心となる底部へ射光するよう反射する反射面とを備える
   ことを特徴とする発光指針計器。
2. 前記導光部材は、
   前記受光面からプリズムとして前記光源の光を導光し、
   前記反射面は、導光された光を集光し反射するよう凹面又は斜面に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光指針計器。
3. 文字盤と、
   前記文字盤の裏側に配置された光源と、
   前記文字盤の裏側に配置されて指針軸を回転するムーブメントと、
   前記ムーブメントの回転駆動により回転され、前記光源の光を導光する指針用の導光部材と、
   前記導光部材から受光した光により発光される指針とを備える発光指針計器の導光部材において、
   前記導光部材は、
   前記ムーブメントの指針軸に固定される支持部と、
   前記光源の光を受光する受光面と、
   前記指針軸を回転する位置に配置され、前記受光面で受光した光を前記指針の回転中心となる底部へ射光するよう反射する反射面とを備える
   ことを特徴とする導光部材。

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