JP2015226440A - 電気式計器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計器本体の端子と回路基板とを半田付けすることなく電気的に接続でき、製造の工程数を削減可能な電気式計器装置を提供する。
【解決手段】ステッピングモータを位置決めし、ステッピングモータと電気的に接続する通電部を備えて貫通した貫通端子部１４ｂを備える回路基板１４と、貫通端子部１４ｂの延長線上に貫通して形成された抜け止め固定部を備える電気部品１１のケース部材１２と、貫通端子部１４ｂに挿入して通電部に圧着されてステッピングモータと回路基板１４とが電気的に接続される挿入圧着部１５ｃと、抜け止め固定部に挿入されて固定されステッピングモータを回路基板１４に固定する固定保持部１５ｂと、ステッピングモータと導電状態で接続される本体接続部１５ａとを有し、抜け止め固定部から回路基板１４の貫通端子部１４ｂに圧入される接続端子部材１５とを備え、固定保持部１５ｂを螺旋形状部としたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気式計器装置に関する。

電気式計器装置は、ＯＡ機器、家電製品、自動車等種々の分野に用いられており、例えば、自動車等で用いられている電気式計器装置として、車両速度を指示する車両速度メータ、エンジン回転数を指示するエンジン回転数メータ、燃料残量を指示する燃料残量メータ、冷却水の温度を指示する水温メータ等の種々のメータ（計器装置）がある。
電気式計器装置は、電気部品を回路基板に取り付けるとともに、電気部品に設けた端子と回路基板とを電気的に接続することで構成される。

例えば、電気式計器装置の指針を駆動するための指針駆動装置では、電気部品を構成するステッピングモータの端子と回路基板との電気的な接続については、例えば、特許文献１に開示されているように、半田付けが行われている。
電気部品を構成するステッピングモータのボビンにコイルと導通する端子を設け、この端子を回路基板に向けて延長させ、その延長端を回路基板を貫通させて裏側で直接半田付けすることにより電気的な接続を行っている。

特開平９−１４９６１９号公報

しかし、特許文献１に記載されている電気部品では、回路基板への取付工程とは別に電気的な接続のための端子の半田付け工程が必要であり、工程が増大するとともに、独立した異なる工程であるため煩雑となるという問題がある。
また、電気部品の端子を回路基板に半田付けしてしまうと、電気部品を簡単に取り外すことができず、パーツ交換を行うことが困難になるという問題もある。
一方、半田付けを不要とするため、回路基板の貫通端子部の孔の内周に突起部を形成したり、回路基板の裏側に円筒部内周に突起部を形成した雌端子を設けておき、電気部品の端子の延長端を回路基板の表側から挿入することで、貫通端子部の孔や雌端子の突起部を介して電気的な接続を図ることも考えられるが、孔の内周に突起部の形成が必要となる等製造工程が煩雑となったり、部品点数の増大を招くという問題がある。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電気部品の端子と回路基板とを半田付けすることなく電気的に接続することができ、製造の工程数を削減することができる電気式計器装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電気式計器装置は、
回路基板に電気部品が取り付けられて、前記電気部品と前記回路基板とが電気的に接続されてなる電気式計器装置であって、
前記電気部品を位置決めして固定するとともに、前記電気部品と電気的に接続し得る通電部を備えて貫通した貫通端子部を備える前記回路基板と、
前記貫通端子部の延長線上に貫通して形成された抜け止め固定部を備える前記電気部品と、
前記貫通端子部に挿入して前記通電部に圧着されて前記電気部品と前記回路基板とが電気的に接続される挿入圧着部と、
前記抜け止め固定部に挿入されて固定され前記電気部品を前記回路基板に固定する固定保持部と、
前記電気部品と導電状態で接続される本体接続部とを有し
前記抜け止め固定部から前記回路基板の前記貫通端子部に圧入可能とされた接続端子部材とを備え、
前記固定保持部に螺旋形状部を設けた
ことを特徴とする。

本発明に係る電気式計器装置によれば、半田付けを不要として電気部品を回路基板に電気的に接続することができ、工程数を少なくすることができる。

本発明の一実施形態に係る電気式計器装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係り、接続端子部材の外観斜視図および圧入した固定状態の断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気式計器装置の製造方法を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る電気式計器装置を添付図面に基づいて説明する。
この実施形態にかかる電気式計器装置１は、例えば自動車等の車両の車両速度を指示する車両速度メータ、エンジン回転数を指示するエンジン回転数メータ、燃料残量を指示する燃料残量メータ、冷却水の温度を指示する水温メータ等の種々のメータ等（電気式計器装置）として構成されるものであり、例えば、指針駆動装置であるステッピングモータ（電気部品）を回路基板に取り付け、ステッピングモータのコイルの末端部が導電状態で接続された接続端子部材と回路基板とを半田付けを不要として電気的な接続を行うようにしたものである。

電気式計器装置１の電気部品を構成するステッピングモータ１１は、図１に示すように、ケース部材１２と、ケース部材１２内に収納された駆動部材１３とを備えて構成されており、ステッピングモータ１１は、この実施の形態では、ケース部材１２を介して回路基板１４に取り付けるようにしている。

ケース部材１２は、少なくとも上下に２分割された合成樹脂製のケース１２ａおよび金属製のシールドケース１２ｂを備えている。ケース部材１２のケース１２ａ内には、ステッピングモータ１１の駆動部材１３を構成するロータ軸を介して回転可能とされた円盤状のプラスチックマグネットが収納され、ロータ軸の回転を指針軸１３ａに伝達する減速ギヤが収納されて指針軸１３ａが回転駆動されるようになっている。ケース１２ａの外側には、１対のコイル１３ｂが巻かれ、コイル１３ｂが巻かれたケース１２ａの一部の所定領域が金属製のシールドケース１２ｂで覆われるように収納されるほか、ステッピングモータ１１を構成する他の部品もケース１２ａおよびシールドケース１２ｂ内に収納されている。

このステッピングモータ１１を回路基板１４に取り付けるため、ステッピングモータ１１が収納されるケース部材１２を構成するケース１２ａに位置決め固定用の係止爪１２ｃが前方（回路基板１４側）に突き出すように形成してあり、回路基板１４の係止孔１４ａに挿入し引っ掛けるようにして固定し、複数箇所、例えば、３箇所に設けた係止爪１２ｃによって回路基板１４の所定の位置にステッピングモータ１１が位置決めされる。

また、この電気式計器装置１には、ステッピングモータ１１と別体とされた導電性材料、例えば、金属材の接続端子部材１５を有しており、１対のコイル１３ｂの末端部がそれぞれ接続端子部材１５の基端部の本体接続部１５ａにからげられて半田付けされて導通状態で接続され、ステッピングモータ１１のケース部材１２に形成した抜け止め固定部１２ｄに挿入して中間部の固定保持部１５ｂで固定できるようにしてある。このステッピングモータ１１では、４本の接続端子部材１５を有している。
これら接続端子部材１５を回路基板１４に電気的に接続するため、回路基板１４には、貫通した孔で構成された貫通端子部１４ｂが形成してあり、回路基板１４の所定位置に位置決めされたステッピングモータ１１の接続端子部材１５の位置に対応して配置され、内側面が銅箔パターンによるスルーホール部からなる通電部とされて導通状態で接続される接続面となっている。
この回路基板１４の貫通端子部１４ｂに挿入して圧着することで電気的に接続する接続端子部材１５の先端部には、挿入圧着部１５ｃが形成してある。

この接続端子部材１５は、棒状の導電性金属材をプレス成形したものであり、基端部のコイル１３ｂの末端部が巻き付けられて半田付けされる本体接続部１５ａは略角柱形状とされている。ケース部材１２の抜け止め固定部１２ｄに固定される接続端子部材１５の中間部の固定保持部１５ｂは、螺旋形状部を備えている。この螺旋形状部１５ｂは、本体接続部１５ａより一回り大きな角柱部を備え、接続端子部材１５を側面方向から視認した場合に、螺旋形状部１５ｂの左上の角部から右下の角部を繋ぐ凸状のねじ山１５ｂ１を複数備えている。本実施形態では、ねじ山１５ｂ１は、角柱部の角部に対応するように４つである。また、このねじ山１５ｂ１は、固定保持部１５ｂの中央部が、接続端子部材１５の最大幅となるように膨らんでおり、この部分の外形が最も大きく形成してある。ねじ山１５ｂ１は、少なくとも本体接続部１５ａの外形を超えるものである。さらに、固定保持部１５ｂの外形は、ケース部材１２の抜け止め固定部１２ｄの内径より大きく形成されている。
また、螺旋形状部１５ｂは、本実施形態のような明確な螺旋形状である必要はなく、接続端子部材１５の長手方向に対し平行及び直交したものではなく、長手方向に対し傾斜した形状であればよい。
回路基板１４の貫通端子部１４ｂに圧入されて電気的に接続される接続端子部材１５の先端部の挿入圧着部１５ｃは両外側に円弧状に膨らむようにプレス成形され、中央部に貫通孔が形成してあり、弾性変形による圧着力を確保できるようにしてある。
この円弧状に膨らむ挿入圧着部１５ｃの最も幅の大きい部分、最大幅Ｌ１に比べても接続端子部材１５の固定保持部１５ｂの外形の最大幅Ｌ２がより大径に形成してあり、これにより、接続端子部材１５の先端部の挿入圧着部１５ｃがケース部材１２の抜け止め固定部１２ｄを円滑に通過でき、しかも回路基板１４の貫通端子部１４ｂからは接続端子部材１５が抜け出すことを防止している。

このような接続端子部材１５をステッピングモータ１１に取り付けるため、シールドケース１２ｂに端子挿入穴１２ｅが設けてあり、ケース部材１２の抜け止め固定部１２ｄの位置に対応して配置することで、端子挿入穴１２ｅからケース部材１２の抜け止め固定部１２ｄや回路基板１４の貫通端子部１４ｂまで接続端子部材１５を挿入できるようにしてある。また、この端子挿入穴１２ｅは、接続端子部材１５と接触して短絡しない大きさとしてある。

そして、接続端子部材１５のステッピングモータ１１への組み立て（端子挿入工程）は、接続端子部材１５をケース１２ａの抜け止め固定部１２ｄに挿入する。挿入時に、接続端子部材１５は、固定保持部１５ｂに形成した螺旋形状部によって、回転しながら抜け止め固定部１２ｄに挿入される。抜け止め固定部１２ｄに固定された接続端子部材１５の本体接続部１５ａに、コイル１３ｂの末端部がからげられて半田付けされて導通状態で接続される。そして、ケース部材１２にシールドケース１２ｂを固定する。
次いで、圧入治具２０上にステッピングモータ１１をセットする。
そして、圧入治具２０とともに、ステッピングモータ１１を回路基板１４側へ押し付けることによって、ケース部材１２の係止爪１２ｃを回路基板１４の係止孔１４ａに係止するとともに、接続端子部材１５を圧入することで、先端部の挿入圧着部１５ｃを回路基板１４の貫通端子部１４ｂに挿入圧着して電気的な接続を完了することができる。
また、半田付けに代わる続端子部材１５の先端部の挿入圧着部１５ｃを回路基板１４の貫通端子部１４ｂに挿入して圧着することによっても、強固に固定された状態にすることができる。なお、このステッピングモータ１１と接続端子部材１５とを同時に回路基板１４に組み付ける時は、接続端子部材１５は、ステッピングモータ１１（ケース１２）に対して、回転することはない。

次に、このような電気式計器装置１の製造方法について、図３を用いて説明する。
まず、端子挿入工程として、ステッピングモータ１１へ接続端子部材１５を組み付ける。
この接続端子部材１５を組み付けたステッピングモータ１１は、回路基板１４と対向する圧入治具２０にセットされる。

この状態では、接続される接続端子部材１５の先端は、回路基板１４の貫通端子部１４ｂに位置するものの、電気的に接続する挿入圧着部１５ｃは圧着されない状態となっている。

圧入治具２０を上昇（回路基板１４に接近）させてケース部材１２の係止爪１２ｃを回路基板１４の係止孔１４ａに係止するとともに、接続端子部材１５を回路基板１４に電気的に接続するための組立工程が行われる。
接続端子部材１５の挿入圧着部１５ｃを設けた側とは反対側の端部が、ケース部材１２（本実施形態では、ケース１２ａ）から突出していることによって、圧入治具２０の圧入ピン２１を接続端子部材１５に当接させることができる。
そして、圧入ピン２１を接続端子部材１５に当接させた状態で、圧入治具２０を上昇させて、ケース部材１２の係止爪１２ｃを回路基板１４の係止孔１４ａに係止するとともに接続端子部材１５の先端部の挿入圧着部１５ｃを回路基板１４の貫通端子部１４ｂに挿入して圧着して電気的に接続する。
この状態では、半田付けに代わる接続端子部材１５の先端部の挿入圧着部１５ｃを回路基板１４の貫通端子部１４ｂに挿入して圧着することで、強固に固定された状態となる。
なお、接続端子部材１５を圧入ピン２１などに当接させることが可能であれば、接続端子部材１５の挿入圧着部１５ｃを設けた側とは反対側の端部は、ケース部材１２（本実施形態では、ケース１２ａ）から突出する必要はなく、ケース部材１２のケース１２の抜け止め固定部１２ｄの開口の周囲と同等の高さの位置であってもよい。

このような電気式計器装置によれば、ステッピングモータ１１とは別に接続端子部材１５を用い、ケース部材１２を介して回路基板１４に半田付けすることなく、挿入圧着部１５ｃを回路基板１４の貫通端子部１４ｂに挿入し圧着して電気的に接続することができ、これまでのケース部材１２を介して回路基板１４に取り付けたのち、半田付け工程を必要とする場合に比べ工数を削減することができ、一連の取付作業工程中に電気的な接続をも行うことができる。
また、回路基板１４からステッピングモータ１１を取り外すことが容易にでき、部品交換を半田付けの場合に比べ簡単に行うことができる。
また、回路基板１４の貫通端子部１４ｂに特別な加工を施すことなく、接続端子部材１５の挿入圧着部１５ｃをプレス成形することで、中央部の穴の外側を膨らませて圧着力を確保することができ、製造も容易に行うことができる。

また、固定保持部１５ｂの形状を螺旋形状に形成することで、抜け止め固定部１２ｄから接続端子部材１５が引き抜かれようとした場合、接続端子部材１５は、接続端子部材１５の長手方向を軸として、回転しなければならなくなる。一方で、接続端子部材１５の挿入圧着部１５ｃは、回路基板１４の貫通端子部１４ｂに圧着固定されていることと、挿入圧着部１５ｃの接続端子部材１５の長手方向の断面形状が四角形であることによって、回転できない。
以上の構成によって、回路基板１４と接続端子部材１５の固定を圧着によって行い、電気部品１１のケース部材１２と接続端子部材１５との固定を固定保持部１５ｃの螺旋形状部で行うことで、回路基板１４と電気部品１１との固定を強固なものにすることができ、固定の信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、接続端子部材を角柱状の素材に、先端に中央部の穴の両側を外側に円弧状に膨らませた挿入圧着部を形成するとともに、中間部に螺旋形状部からなる固定保持部を形成した場合を例に説明したが、三角柱状や多角柱状、あるいは円柱状など他の形状であっても良く、挿入圧着部をくさび状等としたり、固定保持部の形状も４つの四角柱状で構成するほか、３つ以上の三角柱状で構成するなど他の形状であっても良い。また、螺旋形状部１５ｂのねじ山１５ｂ１は、少なくとも１つ以上備えていれば、接続端子部材１５をケース部材１２に充分固定することが可能である。
さらに、接続端子部材１５の本体接続部１５ａは、基端部に設ける場合に限らず、挿入に支障のない位置であれば、他の位置であっても良く、コイルの末端部を巻きかけて半田付けすることを容易とするため、一層ないし複数層のメッキ層を設けても良い。
なお、本体接続部１５ａとコイル１３ｂとの接続は、半田付けに限定されるものではなく、レーザなどを用いた溶接であってもよい。

さらに、電気式計器装置の電気部品としてステッピングモータを例に説明したが、他の電気部品に対しても同様に適用することができ、電気部品が収納されるケース部材を介して回路基板に電気的な接続と固定保持を接続端子部材を用いて半田付けすることなく、行うことができる。

また、電気部品の回路基板への固定を係止爪と係止孔とで行うようにしたが、電気部品を何らかの手段で押えておき、接続端子部材で直接電気部品を回路基板に固定するようにしても良い。

なお、接続端子部材１５の下端側の本体接続部１５ａは、ケース部材１２の底面より外部側に突出することなくセットされるため、外部の部品との接触を防ぐことができ、接続端子部材１５を保護することができる。

１ 電気式計器装置
１１ ステッピングモータ（電気部品）
１２ ケース部材
１２ａ ケース
１２ｂ シールドケース
１２ｃ 係止爪
１２ｄ 抜け止め固定部
１２ｅ 端子挿入穴
１３ 駆動部材
１３ａ 指針軸
１３ｂ コイル
１４ 回路基板
１４ａ 係止孔
１４ｂ 貫通端子部
１５ 接続端子部材
１５ａ 本体接続部
１５ｂ 固定保持部（螺旋形状部）
１５ｃ 挿入圧着部
２０ 圧着治具
２１ 圧入ピン
Ｌ１ 挿入圧着部の最大幅
Ｌ２ 固定保持部の最大幅

Claims (4)

1. 回路基板に電気部品が取り付けられて、前記電気部品と前記回路基板とが電気的に接続されてなる電気式計器装置であって、
   前記電気部品を位置決めして固定するとともに、前記電気部品と電気的に接続し得る通電部を備えて貫通した貫通端子部を備える前記回路基板と、
   前記貫通端子部の延長線上に貫通して形成された抜け止め固定部を備える前記電気部品と、
   前記貫通端子部に挿入して前記通電部に圧着されて前記電気部品と前記回路基板とが電気的に接続される挿入圧着部と、
   前記抜け止め固定部に挿入されて固定され前記電気部品を前記回路基板に固定する固定保持部と、
   前記電気部品と導電状態で接続される本体接続部とを有し
   前記抜け止め固定部から前記回路基板の前記貫通端子部に圧入可能とされた接続端子部材とを備え、
   前記固定保持部に螺旋形状部を設けた
   ことを特徴とする電気式計器装置。
2. 前記固定保持部を前記挿入圧着部より大径に形成した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気式計器装置。
3. 前記電気部品の前記抜け止め固定部は、前記電気部品が収納して固定されたケース部材に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気式計器装置。
4. 前記接続端子部材の前記挿入圧着部を設けた側とは反対側の端部が前記ケース部材から突出した、あるいは、前記ケース部材の前記抜け止め固定部の開口の周囲と同等の高さの位置とした
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気式計器装置。
   

Images