JP2015121454A - 指針式計器 - Google Patents

Abstract

【課題】斬新な表示を行うことができる指針式計器を提供する。
【解決手段】指針式計器１は、回転軸７４を中心として回転する回転中心部７３と、回転中心部７３の回転に伴って回転し回転中心部７３から回転軸７４を中心とする円の径方向外側に延びる導光部７５と、導光部７５の径方向外側の端部に設けられ導光部７５の回転とともに回転し、指針式計器１の視認者側に向けて光を出射する光出射部７２と、を有する回転部材７と、指標部が設けられ回転部材７よりも視認者側に設けられた表示板８と、表示板８よりも視認者側に設けられた導光部材９であって、光出射部７２から出射された光を、視認者側から見て線状光９１に見えるように回転軸７４に向かって導光する導光部材９と、を備え、導光部材９は、線状光９１が回転部材７の回転に伴って回転し、かつ、線状光９１が指針になるように、光出射部７２から出射された光を回転軸７４に向かって導光する。
【選択図】図２

Description

本発明は、指針式計器に関する。

従来、この種の指針式計器として、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。特許文献１に記載された指針式計器は、指針式の速度計であり、速度に応じて回転する透過性を有する指針と、指針を発光させるための指針用発光ダイオードと、指針によって指示される指標部を有する表示板と、表示板を発光させるための表示板用発光ダイオードとを備えている。

特開２０１０−１５１７８９号公報

しかし、特許文献１に記載の指針式計器では、実在する指針が表示板の指標部を指示する表示形態となっているため、表示が単調とならざるを得なく、斬新さに欠けるものであった。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、斬新な表示を行うことができる指針式計器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る指針式計器は、
指標部を指示する指針を備える指針式計器であって、
回転軸を中心として回転する回転中心部と、前記回転中心部の回転に伴って回転し前記回転中心部から前記回転軸を中心とする円の径方向外側に延びる回転部と、前記回転部の前記径方向外側の端部に設けられ、前記回転部の回転とともに回転し、前記指針式計器の視認者側に向けて光を出射する光出射部と、を有する回転部材と、
前記指標部が設けられ、前記回転部材よりも前記視認者側に設けられた表示板と、
前記表示板よりも前記視認者側に設けられた導光部材であって、前記光出射部から出射された前記光を、前記視認者側から見て線状の光に見えるように、前記回転軸に向かって導光する導光部材と、を備え、
前記導光部材は、前記線状の光が前記回転部材の回転に伴って回転可能に、かつ、前記線状の光が前記指針になるように、前記光出射部から出射された前記光を前記回転軸に向かって導光する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、斬新な表示を行うことができる。

本発明の実施形態に係る指針式計器の正面図である。 実施形態に係る指針式計器の要部の図１のＡ−Ａ断面図である。 実施形態に係る指針式計器の回転部材を説明するための正面図である。 他の実施形態に係る指針式計器の要部の図１のＡ−Ａ断面図である。 他の実施形態に係る指針式計器の回転部材を説明するための正面図である。

本発明の一実施形態に係る指針式計器１を、図１〜図３を参照して説明する。なお、以下の説明では、指針式計器１を正面視したときの（つまり、視認者（ドライバー）が指針式計器１を正面から見て指示値を確認する場合の）手前側を「表」といい、奥側を「裏」という。

本実施形態の指針式計器１は、例えば自動車や二輪車等の車両に設けられ、車両速度を線状の光（指針）の回転と表示板の指標部によって表すことにより、視認者（ドライバー）に車両速度を報知する速度計（スピードメータ）である。なお、指針式計器１は、車両速度以外の計測量を報知するものであっても良く、タコメータなどであっても良い。

まず、指針式計器１の構成について説明する。
指針式計器１は、図２に示すように、裏側から順に、回路基板２、回路基板２に実装された光源３および照明用光源４、回路基板２に実装された駆動部５、中ケース６、駆動部５で回転駆動される回転部材７、指標部８１を有する表示板８、光源３からの光によって指針となる線状の光（線状光９１）を生成する導光部材９および計器の外形を構成する化粧板１０を備えている。
指針式計器１では、回転駆動される回転部材７が光源３からの光を受光部７１で受光して径方向外側の端部の表側に突き出す凸状に形成された光出射部７２から出射する。回転部材７から出射された光を受光した導光部材９が回転軸側に向かう指針となる線状光９１を生成する。線状光９１は、回転部材７の回転によって計測量に応じて表示板８の指標部８１を指示する。これによって、図１に示すように、線状光９１を指針として計測量を報知する指針式計器１が構成される。

回路基板２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂（GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics）からなる絶縁性を有する板状の基材に各種配線がプリントされてなる。回路基板２には、光源３が実装される。光源３は、後述する導光部材９で生成する線状光９１の光源とされる。回路基板２には、照明用光源４が実装される。照明用光源４は、照明用導光体４１を介して導光されて、表示板８の指標部８１を裏側から照明する。回路基板２には、裏側に駆動部５を構成するステッピングモータが実装される。回路基板２には、指針式計器１の動作を制御する制御部（図示せず）が実装されている。この制御部は、指針式計器１の外部装置（例えば、車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit））から車両速度等の車両情報を取得し、取得した情報に基づいて、光源３や照明用光源４を点灯／消灯させたり、駆動部５を動作させる。

駆動部５は、例えば、ステッピングモータから構成され、後述の制御部の制御のもとで、回転軸５１を回転させる。駆動部５は、回路基板２の裏側に実装されている。回転軸５１は、回路基板２の基材に設けられた孔を貫通して回路基板２の表側に突き出ている。回転軸５１には、回転部材７の回転中心部７３の中空の回転軸７４が連結されている。これにより、駆動部５の回転軸５１の回転に伴って、回転部材７が回転する。駆動部５は、制御部の制御のもとで、回転部材７を車両速度に応じた位置まで回転させる。

回転部材７は、受光部７１と、表側に突き出す凸状に形成された光出射部７２と、回転中心部７３と、回転中心部７３に設けられた回転軸７４と、回転中心部７３と一体に形成され径方向外側に突き出す棒状の導光部７５（回転部の一例）と、不透過部７６と、を備える。回転中心部７３は回転軸７４を中心として回転する。受光部７１は回転中心部７３の裏側に設けられ、回路基板２に実装された光源３からの光を受光する。光出射部７２は導光部７５の径方向外側の端部の上側（指針式計器１の視認者側）に、矩形の開口窓状に設けられ、導光された光を上側に出射する。回転部材７は、受光部７１と光出射部７２との間に２つの反射部７９ａ、７９ｂを有する。回転中心部７３は、傾斜面で構成された第１反射部７９ａを備え、受光部７１で受光した光が第１反射部７９ａで反射されて導光部７５の径方向外側の端部に向かって導光される。導光部７５は、先端部に傾斜面で構成された第２反射部７９ｂを備える。第２反射部７９ｂに導光された光は、反射されて凸形状の光出射部７２から上側に出射される。回転中心部７３及び導光部７５は、例えば、ポリカーボネート（Polycarbonate）等の樹脂から透明に形成されて光を導光する。不透過部７６は、例えば、所定の樹脂から黒色に形成され、図３に示すように、導光部７５の先端部上側の開口窓部となる光出射部７２以外の上下面（表裏面）および両側面を覆うカバー部７７と、回転中心部７３の表側（上側）を覆う指針キャップ７８と、を有する。これにより、回転部材７は、導光部７５の光出射部７２と回転中心部７３の裏側の受光部７１以外が不透過部７６とされ、光が漏れないようになっている。

光源３は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成されている。光源３は、回路基板２の表側に実装されている。光源３は、回転部材７の回転軸７４の軸線を中心とする一の円周上に等間隔に並んで回転部材７の回動範囲に対応して複数配置されている。これら複数の光源３は、回転部材７の回転中心部７３の裏側の受光部７１に向けて光を出射する。回転部材７の回転に伴って受光部７１で受光した光が導光部７５を介して回転部材７の径方向外側の端部の光出射部７２から出射され、表示板８の指標部８１を指示する線状光９１を生成するための光源とされる。

また、照明用光源４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成されている。照明用光源４は、中ケース６の外周側の回路基板２の表側に実装され、表示板８の指標部８１の照明のために設けられている。指針式計器１は、表示板８の指標部８１の照明のために照明用導光体４１を備える。照明用導光体４１は、円筒状の受光部４２と、受光部４２の表側を塞ぐ円板状の照明用導光部４３とを備えている。照明用光源４は、円筒状の受光部４２の底面に向けて光を出射する。照明用導光体４１は、例えば、アクリル樹脂（Acrylic Resin）等の透明樹脂から形成され、中ケース６の表側開口を覆うように設けられる。照明用導光体４１は、照明用光源４の光を円筒状の受光部４２の底面で受光し、円板状の照明用導光部４３が光るように構成されている。照明用導光体４１が光ることによって表示板８の裏側から表示板８の指標部８１が照明される。また、表示板８の裏側には、図示しない拡散板が設けてあり、例えばポリカーボネート（Polycarbonate）等の半透明樹脂で形成され、照明用導光体４１からの照明光を均一にして照明する。

中ケース６は、例えばＡＢＳ樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)等の遮光性のある白色系の樹脂から構成されている。中ケース６は、中央部の筒状部６１と、筒状部６１の外周側の板状部６２と、板状部６２の外周側の筒状の外周部６３とを備えている。
中ケース６の中央部の筒状部６１は、円周上の光源３の外側に設けられ、回路基板２の法線方向に沿って延びる筒状に形成されている。筒状部６１の中央部分に、回転部材７の回転軸７４が位置する。筒状部６１は、光源３の光を、回転部材７の回転軸７４の径方向に拡がらないように遮蔽しながら、表側に向けて導出する。中ケース６の外周部６３は、回路基板２の法線方向に沿って延びる大径筒状に形成されている。外周部６３は、回転部材７が回転する先端円の外側を囲むように位置する。外周部６３は、回転部材７の光出射部７２から出射される光が径方向に広がらないように遮蔽しながら表側に向けて（すなわち視認者（ドライバー）側に向けて）導光する。外周部６３の外側には、照明用光源４が配置されており、外周部６３は、照明用光源４からの光が内周側に漏れ出ないようにして、照明用導光体４１に効率よく導光する。

表示板８は、回転部材７および照明用導光体４１の表側に位置し、例えば、ポリカーボネート（Polycarbonate）等の樹脂で透明に形成された板材に、遮光性の印刷層８５が形成されてなる。表示板８は、計測量を報知する指標となる指標部８１を有する。指標部８１は、表示板８において遮光性の印刷層８５が形成されていない部分（いわゆる抜き文字状の部分）で表現され、目盛部８２と、数値部８３と、を有する。つまり、目盛部８２及び数値部８３は、透光性を有する。指標部８１は、表示板８を正面から見て回転部材７の回転軸７４の軸線を中心とした円の外周に沿って略２７０度の角度で円弧状に設けられている。数値部８３は、指針となる線状光９１の指示値の目安となる数値を表すものであり、表示板８を表側から見た場合に、時計回り方向に値が増加するように円弧状に配置されている。目盛部８２は、数値部８３の外側に沿って設けられ、数値部８３が表す各数値に対応した目盛を表す。表示板８は、複数の光透過部８４を備えており、数値部８３の外周側に設けられている。
回転部材７の表側の光出射部７２から出射される光は、表側に位置する透明な照明用導光体４１および表示板８の光透過部８４を透過することになる。
なお、指標部８１の少なくとも一部は、透光性を有する印刷層部分で形成されてもよい（例えば、スモーク印刷）。また、光透過部８４を、表示板８を貫通する孔部として形成して光を透過するようにしてもよい。

導光部材９は、表示板８の表側を覆うように設けられ、例えば、アクリル樹脂（Acrylic Resin）等の透明樹脂から形成される。導光部材９は、その表面に回転部材７の回転中心部７３の中心側（回転軸７４側）に向かう線状光９１を生成するため、微細加工による凹凸部９２が形成されている。この凹凸部９２は、回転部材７の回転中心部７３の回転軸７４を中心に同心円状に形成してあり、外周部から入射する光を径方向の線状光９１として導光する。導光部材９の外周部には、傾斜面で構成された反射面９３が設けられ、光出射部７２から出射された光を外周部から回転中心部７３に向けて反射する。
これにより、回転部材７が駆動部５で回転されると、外周部から導光部材９に入射する光の位置が回転に伴って移動し、外周部から中心部に反射面９３で反射された線状光９１が指針のように回転して、計測量に応じた指標部８１を指示することになる。

化粧板１０は、環状部１０１と、その内側の窓部１０２とを備え、例えばＡＢＳ樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)等の合成樹脂から形成され、導光部材９の外周部を環状部１０１で囲んで回路基板２に固定される。化粧板１０の窓部１０２には、導光部材９が位置し、これによって指針式計器１の表示板８の指標部８１や導光部材９が生成する指針となる線状光９１を視認することができる。

次に、本実施形態の指針式計器１において、光源３から出射された光によって指針となる線状光９１の生成について説明する。

光源３から出射された光は、回転部材７の回転中心部７３の裏側の受光部７１に入射する。光源３から出射される光で、受光部７１で受光されない光は、中ケース６の筒状部６１によって外側に広がって漏れ出ることが抑制されている。

回転部材７に受光部７１から入射した光のうち、第１反射面７９ａに当たった光（図２に矢印ＡＲ１で図示）は、第１反射部７９ａで反射して導光部７５によって径方向外側の端部に向かって導光され、第２反射部７９ｂに当る。第２反射部７９ｂで反射された光は、回転部材７の表側の光出射部７２から指針式計器１の視認者側の表示板８の光透過部８４に向けて出射される。回転部材７の光出射部７２から出射され、表示板８の光透過部８４を透過した光は、導光部材９に入射する。導光部材９に入射した光は、外周部の反射面９３で反射して外周側から回転中心側に向かって導光される。導光部材９は、微細加工によって凹凸部９２が同心円状に形成されているので、導光部材９に入射し中心側に向かう光は、指針式計器１を正面視したときに線状に生成され、外周部から中心部に向かう線状光９１が生成される。この線状光９１は、導光部材９の外周側から入射して中心側に導光されて生成されることから、中心側に向かって線状光９１の先端が広がらずに窄まるように導光される。
これにより、指針式計器１では、図１に示すように視認者側（表側）から見ると、線状光９１が表示板８の表側において指標部８１の目盛部８２および数値部８３を指示する状態になり、線状光９１によって目盛部８２および数値部８３を視認することができる。
回転部材７は、駆動部５によって回転するので、光出射部７２も回転され、導光部材９に出射される光も回転する。したがって、制御部によって計測量に応じて駆動部５で回転部材７を回転することで、線状光９１は、計測量に応じた表示板８の指標部８１の目盛部８２および数値部８３を指示し、計測量を視認者（ドライバー）に報知することができる。なお、表示板８は、照明用光源４により、照明用導光体４１が光ることで指標部８１が裏側から照明される。

このような指針式計器１によれば、照明用光源４で裏側から照明された表示板８の指標部８１の視認者側（上側）を、外周部から中心部に向かう線状光９１が指針のように回転するので、線状光９１によって計測量に応じた目盛部８２および数値部８３を視認することができる。これにより、表示板８の照明された指標部８１と計測値に応じて回転する線状光９１とで視認するため、指針式計器１は、視覚演出効果に優れ、斬新な表示となる。

次に、本発明の他の実施の形態について、図４および図５に基づいて説明する。
なお、上記の実施の形態と同一部分には、同一符号を記し詳細な説明は省略する。
本実施形態の指針式計器１Ａでは、線状光９１を生成するための光源３の設置位置が異なっている。

指針式計器１Ａでは、回転部材７は、導光部７５に代えて回転部７５Ａを備え、回転中心部７３に一体に形成されて径方向外側に突き出すように形成されている。回転部７５Ａは、径方向外側の端部の導光部７５の光出射部７２に対応する位置に光源３が設けてある。これにより、光源３が光出射部７２と兼用され、回転部７５Ａの径方向外側の端部の光源３から導光部材９に向けて直接光が出射される。

この回転部７５Ａに設けられた光源３には、通電ユニット１２を介して回転基板２から電力が供給される。回転部７５Ａは、導電路を備えている。導電路は、＋の導電路と−の導電路の２系統で構成されて回転部７５Ａに沿ってインサート成形されている。各導電路の一端は光源３に接続され、他端は回転中心部７３に設けた２つのリード部１２１にそれぞれ接続される。通電ユニット１２は、＋電極と−電極となる一対のコイルばね端子１２２と２つのコイルばね端子１２２を絶縁する絶縁板１２３と、これらコイルばね端子１２２と絶縁板１２３とを一体にするための固定部１２４とを備えている。固定部１２４は、１対の通電ピン１２５を備えている。通電ピン１２５は、固定部１２４にインサート成形されている。各通電ピン１２５は、それぞれコイルばね端子１２２の一端に半田などで接続される。固定部１２４は、駆動部５の回転軸５１に圧入保持される。この圧入保持によって、固定部１２４の通電ピン１２５と回転中心部７３に設けた２つのリード部１２１とが電気的に接続される。コイルばね端子１２２の他端は、回路基板２に設けた電極端子１２６に半田などで接続される。
これにより、回路基板２と光源３とは、回路基板２の電極端子１２６、コイルばね端子１２２、固定部１２４の通電ピン１２５、回転中心部７３のリード部１２１および回転部７５Ａの導電路を介して電気的に接続され、回路基板２から光源３に通電して発光させることができる。コイルばね端子１２２は、回転部７５Ａの回転に伴って伸縮し、回転部７５Ａの回転位置にかかわらず光源３に通電することができる。
なお、この指針式計器１Ａには、光源３の光を導光する必要がなく、回転部７５Ａに導光部７５、不透過部７６、カバー部７７、指針キャップ７８、第１反射部７９ａおよび第２反射部７９ｂは設けられていない。

この指針式計器１Ａでは、回転部材７の回転部７５Ａの径方向外側の端部に設けた光源３から直接導光部材９に光が出射されるが、導光部材９で受光された光は、既に説明した指針式計器１と同様にして表示板８の外周側から中心軸側に向かう線状光９１に生成される。この線状光９１が幻想的な光として表示板８の指標部８１を指示するので、斬新な表示で視覚的演出効果のある指針式計器とすることができる。

以上に説明した指針式計器１は、指標部８１を指示する指針を備える指針式計器であって、回転軸７４を中心として回転する回転中心部７３と、回転中心部７３の回転に伴って回転し回転中心部７３から回転軸７４を中心とする円の径方向外側に延びる導光部７５（回転部）と、導光部７５（回転部）の径方向外側の端部に設けられ、導光部７５（回転部）の回転とともに回転し、指針式計器１の視認者側に向けて光を出射する光出射部７２と、を有する回転部材７と、指標部８１が設けられ、回転部材７よりも視認者側に設けられた表示板８と、表示板８よりも視認者側に設けられた導光部材９であって、光出射部７２から出射された光を、視認者側から見て線状の光９１に見えるように、回転軸７４に向かって導光する導光部材９と、を備え、導光部材９は、線状の光９１が回転部材７の回転に伴って回転可能に、かつ、線状の光９１が指針になるように、光出射部７２から出射された光を回転軸７４に向かって導光する。

また、指針式計器１は、回転部材７の回転中心部７３に光源３からの光を受光する受光部７１を有し、かつ、回転部に受光部７１で受光した光を光出射部７２に導光する導光部７５を備え、光源３からの光を導光して光出射部７２から出射するようにする。

また、回転部７５は、光出射部７２に光源３を備えて、導光部材９に光源３からの光を直接出射するようにしても良い。

また、表示板８は、指標部８１の外周側に光透過部８４を備え、回転部材７の光出射部７２から出射される光を表示板８の指標部８１を透過させて導光部材９に受光させるようにしても良い。

また、導光部材９は、表裏面のいずれか一方に受光し反射された光を線状光９１とする同心円状の凹凸部９２が形成される。微細な同心円状の凹凸部９２によって、導光部材９への光が表示板８の外周のいずれの位置から入射されても回転する指針のように線状光９１を生成する。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。上記の実施形態では、表側から見たときに、回転部材７から線状光９１を生成するために導光部材９に出射される光は、表示板８の光透過部８４を透過するようにしたが、表示板８の外側から導光部材９に出射するようにしても良い。

また、指針式計器１は、円形の場合を例に説明したが、楕円形など他の形状であっても良い。

また、導光部材９に形成する凹凸部９２は、導光部材の全面に形成する場合に限らず、線状光９１の中心軸側の端部を位置させる範囲に形成すれば良く、中心部分の凹凸部は設けなくとも良い。

また、実施形態では、指針式計器１を車両用の速度計として説明したが、これに限られず、車両用以外の各種機械などの指針式計器として回転数、圧力、温度など種々の計測量を表示する計器として構成してもよい。

１ 指針式計器
１Ａ 指針式計器
２ 回路基板
３ 光源
４ 照明用光源
４１ 照明用導光体
４２ 受光部
４３ 照明用導光部
５ 駆動部
５１ 回転軸
６ 中ケース
６１ 筒状部
６２ 板状部
６３ 外周部
７ 回転部材
７１ 受光部
７２ 光出射部
７３ 回転中心部
７４ 回転軸
７５ 導光部
７５Ａ 回転部
７６ 不透過部
７７ カバー部
７８ 指針キャップ
７９ａ 第１反射部
７９ｂ 第２反射部
８ 表示板
８１ 指標部
８２ 目盛部
８３ 数値部
８４ 光透過部
８５ 印刷層
９ 導光部材
９１ 線状光
９２ 凹凸部
９３ 反射面
１０ 化粧板
１０１ 環状部
１０２ 窓部
１２ 通電ユニット
１２１ リード部
１２２ コイルばね端子
１２３ 絶縁板
１２４ 固定部
１２５ 通電ピン
１２６ 電極端子

Claims (5)

1. 指標部を指示する指針を備える指針式計器であって、
   回転軸を中心として回転する回転中心部と、前記回転中心部の回転に伴って回転し前記回転中心部から前記回転軸を中心とする円の径方向外側に延びる回転部と、前記回転部の前記径方向外側の端部に設けられ、前記回転部の回転とともに回転し、前記指針式計器の視認者側に向けて光を出射する光出射部と、を有する回転部材と、
   前記指標部が設けられ、前記回転部材よりも前記視認者側に設けられた表示板と、
   前記表示板よりも前記視認者側に設けられた導光部材であって、前記光出射部から出射された前記光を、前記視認者側から見て線状の光に見えるように、前記回転軸に向かって導光する導光部材と、を備え、
   前記導光部材は、前記線状の光が前記回転部材の回転に伴って回転可能に、かつ、前記線状の光が前記指針になるように、前記光出射部から出射された前記光を前記回転軸に向かって導光する、
   ことを特徴とする指針式計器。
2. 前記回転部材は、前記回転中心部に光源からの光を受光する受光部を有し、かつ、前記回転部に前記受光部で受光した光を前記光出射部に導光する導光部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の指針式計器。
3. 前記回転部材は、前記径方向外側の端部に光源を備えて、前記光源からの光を前記導光部材に向けて出射可能とした前記回転部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の指針式計器。
4. 前記表示板は、前記回転部材から出射される光を透過させて前記導光部材で受光可能とする光透過部を前記指標部の外周側に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の指針式計器。
5. 前記導光部材は、表裏面のいずれか一方の面に受光した光を前記線状の光とする同心円状の凹凸部を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の指針式計器。