JP2014235006A - 計器本体 - Google Patents

Abstract

【課題】 半田を使用せずに電気的な接続が可能で、かつ、確実に固定可能なコネクタ端子を有する計器本体を提供する。【解決手段】 回路基板１１と電気的に接続するコネクタ端子９と、コネクタ端子９を保持する合成樹脂からなる保持部１３と、を備えた計器本体１において、回路基板１１に設けた貫通孔１７内に挿入される変形可能な接続部９１と、保持部１３に設けた固定用貫通孔１９に挿入される取付部９２と、をコネクタ端子９に設け、接続部９１は、コネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向に突出した接続突出部９４を備え、取付部９２は、コネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向に突出した取付突出部９５を備え、取付突出部９５は、コネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向に突出した方向が、接続突出部９４が突出した方向と異なるとともに、固定用貫通孔１９の内径は、接続突出部９４より大きく、かつ、取付突出部９５より小さいものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、指針を回転駆動する計器本体に関し、特に、半田を使用せずに回路基板に電気的な接続が可能な計器本体に関する。

従来の計器本体は、例えば、特許文献１に開示されるものがある。従来の計器本体は、計器本体に圧入式コネクタ端子を備えている。このコネクタ端子は、一般的に、一つの貫通孔と互いに離れた二つの外側部分とから形成される変形可能な接続部からなる。回路基板として考えることが可能な支持体の貫通孔にコネクタ端子を挿入する時に、変形可能な接続部は、支持体に加わる圧力によって変形し、貫通孔の内部と変形可能な接続部の間の相互作用と摩擦力によって、コネクタ端子の電気的接続と機械的な支持を生ずるものであった。

特表２００８−５４１４４３号公報（図２参照）

従来の計器本体において、変形可能な接続部を備えたコネクタ端子を計器本体に固定する構造としては、前記コネクタ端子を前記接続部側から計器本体に設けた固定用貫通孔に挿入する場合、径が大きな前記接続部側が貫通することによって、前記固定用貫通孔の内径が、前記コネクタ端子の取付部の径より大きくなり、前記コネクタ端子を圧入によって前記固定用貫通孔に固定しにくくなるという問題点があった。

また、他の固定構造としては、前記コネクタ端子を前記接続部側とは反対側から計器本体に設けた固定用貫通孔に挿入する場合、前記コネクタ端子の取付部の径に対して、前記固定用貫通孔の内径が大きくなることはなく、前記コネクタ端子を圧入によって前記固定用貫通孔に固定しにくくなるという問題点は解決する。しかし、前記コネクタ端子に固定されるコイルの損傷を防止するために、前記コイルを前記コネクタに絡げた後に、前記コネクタの圧入方向とは、反対の方向に前記コネクタを戻し、前記コイルに弛みを持たせる作業が必要となる。この作業を行うために、前記計器本体を扱う設備が大型化する。また、一度圧入された前記コネクタ端子を再度移動させることによって、前記固定用貫通孔の圧入状態が変化し、前記固定用貫通孔に固定しにくくなるという問題点があった。

また、前記接続部の外径を前記コネクタ端子の取付部よりも小さくした形状も考えられるが、前記コネクタ端子の取付部を前記接続部部分より大きくするには、前記コネクタ端子を形成する母材の前記取付部に対応する部分の径を予め大きく形成する必要があり、部品のコストの上昇を招くという問題点があった。

そこで本発明は、前記問題点を解消し、半田を使用せずに電気的な接続が可能で、かつ、計器本体へ確実に固定可能なコネクタ端子を有する計器本体を提供することを目的とするものである。

本発明は、回路基板と電気的に接続するコネクタ端子と、前記コネクタ端子を保持する合成樹脂からなる保持部と、を備えた計器本体において、前記回路基板に設けた貫通孔内に挿入される変形可能な接続部と、前記保持部に設けた固定用貫通孔に挿入される取付部と、を前記コネクタ端子に設け、前記接続部は前記コネクタ端子の長手方向に対して垂直方向に突出した接続突出部を備え、前記取付部は前記コネクタ端子の長手方向に対して垂直方向に突出した取付突出部を備え、前記取付突出部は、前記コネクタ端子の長手方向に対して垂直方向に突出した方向が、前記接続突出部が突出した方向と異なるとともに、前記固定用貫通孔の内径は前記接続突出部より大きく、かつ、前記取付突出部より小さいものである。

また、前記接続突出部と前記取付突出部の突出方向は、直角である。

また、前記固定用貫通孔の前記コネクタ端子の挿入方向に対して垂直方向の形状は、矩形形状である。

また、前記固定用貫通孔の前記コネクタ端子の挿入方向に対して垂直方向の形状は、楕円形状である。

以上の構成によって、本発明は、所期の目的を達成することができ、半田を使用せずに電気的な接続が可能で、かつ、計器本体へ確実に固定可能なコネクタを有する計器本体を提供することができる。

本発明の第１実施形態の計器本体の上面図。 同実施形態の計器本体の側面図。 同実施形態の回路基板に組み付けた計器本体を一部断面図。 同実施形態のコネクタ端子の側面図。 図４中Ａ−Ａ線の断面図。 図４中Ｂ−Ｂ線の断面図。 同実施形態の計器本体に固定し回路基板に接続したコネクタ端子の側面図。 図７中Ｃ−Ｃ線の断面図。 図７中Ｄ−Ｄ線の断面図。 図７中矢印Ｅ方向からみたコネクタ端子の側面図。 同実施形態の計器本体にコネクタ端子を固定する工程を示す図。 本発明の第２実施形態の計器本体とコネクタ端子の断面図。

以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態の計器本体１は、指針式計器の指針を回転させるもので、コイル２への通電によって回転するマグネットロータ３を備えた可動磁石式計器やステッピングモータなどである。

計器本体１は、内蔵するマグネットロータ３と、このマグネットロータ３を支持する支軸４と、マグネットロータ３に設けた分岐伝達ギヤ部５と噛合する従動伝達ギヤ部６と、従動伝達ギヤ部６の回転に応じて先端に装着された図示しない指針を回転させる指針軸７と、支軸４と指針軸７を並設状態に軸支するとともに、マグネットロータ３，分岐伝達ギヤ部５，従動伝達ギヤ部６を収納するハウジング８と、ハウジング８の外側で巻かれる一対のコイル２と、ハウジング８に固定されるとともにコイル２と電気的に接続されたコネクタ端子９と、ハウジング８の所定領域を覆う椀状のシールドケース１０と、を備えている。なお、図３中で示す１１は、回路基板である。

マグネットロータ３は、隣り合う磁極（４極の磁極）が、互いに異極となるように着磁された円盤状のプラスチックマグネットである。また、マグネットロータ３には、その上面側に、分岐伝達ギヤ部５が一体に形成されるとともに、マグネットロータ３の軸芯部分には支軸４が、回転可能に挿入されている。その支軸４を介して、マグネットロータ３が、回転可能に設けられている。

従動伝達ギヤ部６は、合成樹脂からなり、指針軸７に固定されている。従動伝達ギヤ部６は、分岐伝達ギヤ部５と噛合する歯車であり、分岐伝達ギヤ部５よりも径大に形成され、外周に分岐伝達ギヤ部５よりも多くの連続歯が設けられている。従動伝達ギヤ部６は、分岐伝達ギヤ部５から伝達されたマグネットロータ３の回転を指針軸７へ伝えるものである。

ハウジング８は、合成樹脂からなり、上下に分割形成されている。ハウジング８内部の空間には、マグネットロータ３、分岐伝達ギヤ部５、従動伝達ギヤ部６が収納されている。ハウジング８には、支軸４が固定されており、指針軸７が回転可能に軸支されている。

ハウジング８には、マグネットロータ３のラジアル方向外周に、コイル２が巻かれている巻枠部１２が形成されている。

また、ハウジング８には、巻枠部１２よりマグネットロータ３のラジアル方向外周に、コネクタ端子９を保持する保持部１３が形成されている。

ハウジング８には、回路基板１１に設けた図示しない孔に係止する係止爪１４を備えた弾性片１５が、設けられている。なお、１６は、回路基板１１に計器本体１を固定する位置を定める位置決めピンである。

コイル２は、銅などの導電性を有する金属線からなり、合成樹脂からなるハウジング８の巻枠部１２に巻き付けられている。コイル２は、２つ設けられており、それぞれハウジング８に設けたコネクタ端子９を介して、制御手段に接続されている。そして、２つのコイル２には、図示しない制御手段から出力される駆動波形が、それぞれ入力されることによって、マグネットロータ３に回転磁界が発生し、マグネットロータ３に回転力を与えるものである。

コネクタ端子９は、四角柱形状であり、金属、例えば、リン青銅からなり、その表面に、亜鉛メッキが施されている。コネクタ端子９は、接続部９１と取付部９２とを備えている。

接続部９１は、一つの貫通孔９３と互いに離れた二つの接続突出部９４とから形成されている。貫通孔９３は、楕円形状をしており、接続突出部９４は、コネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向に突出している。接続突出部９４の突出する方向は、図５で示すように、コネクタ端子９の中心線Ｇに対して垂直方向に延びる補助線Ｓ方向に沿って、中心線Ｇから放射する方向である。接続部９１の接続突出部９４は、貫通孔９３方向へ変形可能である。接続部９１の外径は、回路基板１１に設けた貫通孔１７より大きいため、接続部９１を貫通孔１７に挿入すると、接続部９１は変形する（図８参照）。

取付部９２は、ハウジング８の保持部１３に保持される部分である。取付部９２は、コネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向に突出した取付突出部９５を備えている。

取付突出部９５のコネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向の断面形状は、図６のコネクタ端子９の中心線Ｇに対して垂直方向に延びる補助線Ｓ方向に沿った接続突出部９４の突出方向に対して、４５度方向に４方向に突出した＋字形状である。この取付突出部９５は、プレス加工によって形成されるものである。取付突出部９５の形状によって、取付突出部９５は、接続突出部９４と同方向に突出するとともに、接続突出部９４の突出方向（図６中の直線Ｓ方向）に対して、直角方向に突出している。従って、取付突出部９５は、コネクタ端子９の長手方向に対して垂直方向に突出しており、この突出した方向が、接続突出部９４が突出した方向と異なっている。

取付部９２は、ハウジング８の保持部１３に設けた固定用貫通孔１９に挿入される。この固定用貫通孔１９の形状は、コネクタ端子９の長手方向に垂直な方向の断面形状は、矩形形状である。固定用貫通孔１９の内径は、長辺方向が、接続突出部９４と取付突出部９５より大きい第１内径部１９ａであり、短辺方向が、取付突出部９５より小さく、接続突出部９４より大きい第２内径部１９ｂである。このような構成によって、コネクタ端子９が、接続部９１側から固定用貫通孔１９を貫通する場合に、第１内径部１９ａは、接続突出部９４より大きいため、接続突出部９４が固定用貫通孔１９内に接触して削ることはなく、ひいては、固定用貫通孔１９を拡げることはない。また、取付突出部９５が固定用貫通孔１９に挿入される場合は、取付突出部９５は、固定用貫通孔１９の第１内径部１９ａより小さいが、第２内径部１９ｂより大きいため、取付突出部９５が固定用貫通孔１９内に接触し、圧入状態となり、取付突出部９５が固定用貫通孔１９内に保持される。

コネクタ端子９は、コイル２と回路基板１１とに電気的に接続されている。コイル２は、コネクタ端子９の接続突出部９４を設けた側とは反対側に巻き付けられた後、半田によってコネクタ端子９に固定されている。また、回路基板１１に設けた貫通孔１７には、図７に示すように、貫通孔１７の内部と貫通孔１７の開口部とに、銅などの導電性の金属からなる配線パターン１８が設けられており、コネクタ端子９の接続突出部９４が、配線パターン１８に接触することによって、電気的に接続されている。

シールドケース１０は、パーマロイなどの磁性材料からなり、ハウジング８の所定領域を覆うカップ形状である。

回路基板１１は、ガラスエポキシ基板などの硬質の絶縁基材に配線パターン１８を設けたものである。

次に、コネクタ端子９を計器本体１に固定する工程を図１１を用いて説明する。始めに、図１１（ａ）で示すように、コネクタ端子９が、接続部９１側から固定用貫通孔１９に挿入される。図１１（ｂ）で示すように、取付部９２の一部が、固定用貫通孔１９に圧入された状態とする。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の矢印Ｆ方向から見た断面図である。取付部９２の一部が、固定用貫通孔１９に圧入された状態で、ハウジング８に巻き付けられたコイル２の端部をコネクタ端子９に巻き付けた後、半田付けし、コイル２をコネクタ端子９に固定する。

コイル２を固定したコネクタ端子９を、さらに、コネクタ端子９を所定の位置まで挿入する（図１１（ｃ）、（ｄ）参照）。図１１（ｄ）は、図１１（ａ）と同じ方向から見た断面図である。このように、コイル２をコネクタ端子９に固定後、さらにコネクタ端子９を挿入することで、コイル２がたわみ、コイル２の損傷を防止することができる。

以上のように構成された計器本体１は、各コイル２を励磁することにより、各々磁界ベクトルが働き、これら各磁界ベクトルの強さに応じて４極着磁されたマグネットロータ３が回転し、その回転が、分岐伝達ギヤ部５、従動伝達ギヤ部６を通じて指針軸７に伝達され、指針軸７に固定された前記指針が角度運動するものである。この際、分岐伝達ギヤ部５と従動伝達ギヤ部６は、分岐伝達ギヤ部５に対し従動伝達ギヤ部６が、低速（減速）回転するように、それぞれのギヤ比が設定されており、この減速作動により、入力信号に対して指示誤差の少ない前記指針の角度運動が可能となる。

第１実施形態では、固定用貫通孔１９の形状は、矩形形状であったが、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図１２で示す第２実施形態では、固定用貫通孔２０のコネクタ端子９の挿入方向に対して垂直方向の形状を、楕円形状としたものである。

固定用貫通孔２０の内径は、接続突出部９４に対して、接続突出部９４の４つの角部が、全て固定用貫通孔２０の内径に接触することはなく、取付突出部９５に対して、取付突出部９５の４つの角部が、全て固定用貫通孔２０の内径に接触するものである。このような構成によって、コネクタ端子９が、接続部９１側から固定用貫通孔２０を貫通する場合に、固定用貫通孔２０は、接続突出部９４より大きいため、接続突出部９４が固定用貫通孔２０内に接触して削ることはなく、ひいては、固定用貫通孔２０を拡げることはない。また、取付突出部９５が固定用貫通孔２０に挿入される場合は、取付突出部９５は、固定用貫通孔２０より大きいため、取付突出部９５が固定用貫通孔２０内に接触し、圧入状態となり、取付突出部９５が固定用貫通孔２０内に保持される。

本発明は、半田を使用せずに回路基板に電気的な接続が可能な計器本体に利用可能である。

１ 計器本体
２ コイル
３ マグネットロータ
４ 支軸
５ 分岐伝達ギヤ部
６ 従動伝達ギヤ部
７ 指針軸
８ ハウジング
９ コネクタ端子
１０ シールドケース
１１ 回路基板
１２ 巻枠部
１３ 保持部
１４ 係止爪
１５ 弾性片
１６ 位置決めピン
１７ 貫通孔
１８ 配線パターン
１９、２０ 固定用貫通孔
９１ 接続部
９２ 取付部
９３ 貫通孔
９４ 接続突出部
９５ 取付突出部
Ｇ 中心線
Ｓ 補助線

Claims (4)

1. 回路基板と電気的に接続するコネクタ端子と、前記コネクタ端子を保持する合成樹脂からなる保持部と、を備えた計器本体において、前記回路基板に設けた貫通孔内に挿入される変形可能な接続部と、前記保持部に設けた固定用貫通孔に挿入される取付部と、を前記コネクタ端子に設け、前記接続部は前記コネクタ端子の長手方向に対して垂直方向に突出した接続突出部を備え、前記取付部は前記コネクタ端子の長手方向に対して垂直方向に突出した取付突出部を備え、前記取付突出部は、前記コネクタ端子の長手方向に対して垂直方向に突出した方向が、前記接続突出部が突出した方向と異なるとともに、前記固定用貫通孔の内径は前記接続突出部より大きく、かつ、前記取付突出部より小さいことを特徴とする計器本体。
2. 前記接続突出部と前記取付突出部の突出方向は、直角であることを特徴とする請求項１に記載の計器本体。
3. 前記固定用貫通孔の前記コネクタ端子の挿入方向に対して垂直方向の形状は、矩形形状であることを特徴とする請求項１に記載の計器本体。
4. 前記固定用貫通孔の前記コネクタ端子の挿入方向に対して垂直方向の形状は、楕円形状であることを特徴とする請求項１に記載の計器本体。
   

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