JP4062246B2 - 指針計器 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光が入射されて発光表示される、いわゆる発光式の指針計器に関するものであり、車両等に用いて好適である。

指針計器の見映えを斬新なものにする手段として、従来、たとえば、指針における表示盤の目盛等を指示するポインタである指示線を、指針軸を中心とする仮想円と接し且つ指針軸より遠ざかる線により構成するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

一般に、指針計器のポインタは指針軸の回転中心から半径方向に延出される線として形成されている。このため、指針軸が回転すると、ポインタの動きは完全な回転運動として視認され、計器としての見映えは平凡で面白味に欠けたものとなる。

これを解決するために、特許文献１に記載される計器用表示装置においては、ポインタは、回転軸中心の延長上にではなく、回転軸中心からオフセットして配置されている。言い換えると、ポインタは直線形状ではなく、略く字状に屈曲した形状として形成されている。

これにより、指針軸が回転した際のポインタの動きに、回転運動に加えて平行運動を伴うようなダイナミックな運動軌跡を付与することができる。したがって、斬新な見映えの計器を実現することができる。
特開昭６３−３１３０１６号公報。

上述の特開昭６３−３１３０１６号公報に開示される計器用表示装置においては、指針、特にポインタである指示線の照明方法に関する記載がない。したがって、夜間等、計器用表示装置周囲が暗い場合において指針の良好な視認性が得られ難いという問題がある。

指針の照明方法として、たとえば、指針を透光性材料で形成し、指針の裏側から、つまり視認者と反対側から指針内に光源からの光を入射し、この光を指針内を進行させて指針、すなわちポインタを発光表示することが一般的に行われている。この場合、指針における光の入射位置は、指針の回転角度が変化しても容易に光を入射できるように、指針軸近傍に設定されている。

上に述べた指針の照明方法を、上述の特開昭６３−３１３０１６号公報に開示される計器用表示装置に適用して、ポインタを発光表示させようとした場合、ポインタが指針軸中心からオフセットして配置されているため、指針には、指針軸近傍から指針内に入射した光の進行方向をポインタ方向に変換させるための反射面が必要となる。

この反射面に光源からの光が入射する際に、その入射角が、指針材質に固有の全反射角（たとえば、アクリル樹脂の場合約４２度）より小さくなった場合は、入射光の一部は反射面から指針外へ出射する。この光は、文字板に沿って文字板の外周へ向かって進み、文字板の外縁部あるいは見返し板等を照射する。このため、指針の反射面からの漏光により文字板の外縁部あるいは見返し板等が部分的に明るく視認され、計器用表示装置の見映えが低下してしまう可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、発光表示される指針において、略く字状に屈曲した指針形状による斬新な見映えを維持しつつ、反射面からの漏光を防止可能な指針計器を提供することである。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の指針計器は、光源と、透光性材料からなり光源からの光が入射されて発光表示される指針と、指針を駆動するシャフトを有する駆動装置と、を備える指針計器であって、指針は、棒状のポインタと、前記シャフトに固定される基部と、基部から延出されて先端がポインタの一端に接続され光源からの光を入射させる支持部とから構成され、ポインタは、シャフトの軸線と交差する平面上且つポインタの軸線とシャフトの軸線とが所定の距離を隔てるように配置され、支持部は、支持部に入射した光源からの光を支持部の先端に向けて反射させる第１反射面と、第1反射面からの反射光をポインタの先端に向けて反射させる第２反射面とを備え、第２反射面の外側全体を覆う遮光手段を有する構成とした。

これにより、第１反射面で反射した光が第２反射面に入射する際に、第２反射面への入射角が全反射角よりも小さい光の一部が第２反射面から指針外方へ出射することが遮光手段により阻止される。

したがって、発光表示される指針の第２反射面からの漏光を防止可能な指針計器を実現することができる。

本発明の請求項２に記載の指針計器は、遮光手段は、ポインタの第２反射面との隣接面側に延長される構成とした。

指針内に入射し、第１反射面で反射した光の大部分は第２反射面に入射するが、指針の形状によっては、第１反射面で反射した光の一部がポインタに直接入射する可能性がある。すなわち、ポインタの第２反射面に隣接する面に入射する可能性がある。このとき、ポインタの第２反射面に隣接する面に入射する光の入射角が全反射角より小さくなった場合、その光の一部はポインタの外へ出射してしまう。

そこで、本発明の請求項２に記載の指針計器のような構成とすれば、遮光手段がポインタの第２反射面に隣接する面上にも施されているため、指針の反射面およびポインタの第２反射面との隣接面からの漏光を確実に防止することができる。

本発明の請求項３に記載の指針計器は、遮光手段は遮光性を有する材質から板状に形成された遮光板である構成とした。

この場合、遮光板は、指針とは独立した部品として形成される。この遮光板を指針の所定位置に固定するという容易な作業により、第２反射面に遮光手段を施すことができる。

本発明の請求項４に記載の指針計器は、基部のシャフトと反対側を覆う遮光キャップを備え、遮光板は遮光キャップと一体的に形成される構成とした。

指針は透光性材料から形成されるので、光源から指針の基部に入射した光が、第１反射面や基部の表面から外部へ出射して視認されてしまい、指針計器の見映えが低下する可能性がある。そこで、指針に、基部のシャフトと反対側を覆う遮光キャップを装着すれば、基部からの漏光を防止することができる。

また、この遮光キャップと遮光板を一体的に形成する、すなわち、２個の部品を１個にすることにより、組み付け工数の低減、部品点数の低減を図ることができる。

さらに、遮光キャップおよび遮光板と指針との位置関係精度が、別個の場合と比べて向上できるので、第２反射面等からの漏光を確実に防止することができる。

本発明の請求項５に記載の指針計器は、遮光板は支持部の視認側の面に対応する部分に開口部を備える構成とした。

一般に、指針計器においては、検出した物理量の変化に対する指針の指示値、すなわち指針の回転運動の応答性が高いことが要求されている。指針の高い応答性を実現するためには、発生トルクの高い駆動源であるムーブメントが必要になるが、発生トルクを増大させるとムーブメントの体格が増大し、指針計器の体格も大きくなってしまう。

そこで、遮光板の遮光機能に関係ない部分に開口部を設けて遮光板を軽量化し、それにより指針を軽量化して、より小型のムーブメントにより所定の応答性が得られるようにすれば、指針計器の体格増大、コスト増加を抑制することができる。

本発明の請求項６に記載の指針計器は、遮光キャップおよび遮光板は手で容易に弾性変形可能に形成され且つ基部および支持部のシャフト側の面に係止する係止部を備え、係止部が基部および支持部のシャフト側の面に係止することにより遮光キャップおよび遮光板が指針に固定される構成とした。

この場合、遮光キャップと一体化された遮光板を指針に被せて、シャフトの軸方向に押込むことにより容易に遮光板を指針に確実に固定することができる。さらに、遮光板が指針に装着後において、遮光板が指針から外れることを確実に防止できる。

以下、本発明の一実施形態による指針計器を、自動車に搭載されるコンビネーションメータ１に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の部分断面図である。図１において、上方が運転席側であり、コンビネーションメータ１は、図１における上方向から運転者により視認される。

図２は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における指針２の正面図であり、図１中のＩＩ矢視図である。

図３は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における指針２の断面図であり、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図４は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の指針２の断面図であり、図１中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図５は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の指針２の断面図であり、図１中のＶ−Ｖ線断面図である。

コンビネーションメータ１は、当該自動車の車室内の運転席前方に設けられ、当該自動車の作動状態（走行速度、エンジン回転数等）を指針２の回動により運転者が視認可能に表示するものである。指針２は発光表示されるので、良好な視認性が得られる。

コンビネーションメータ１は、図１に示すように、目盛および数字等（図示せず）が設けられている文字板１０と、文字板１０の表側（図１の上側）に配設され文字板１０の表面に沿って回動する指針２と、文字板１０の裏側（図１の下側）に配置され指針２を回動させるムーブメント６と、指針２を照明するための光源である発光ダイオード７等から構成されている。

文字板１０は、たとえば、透光性を有する樹脂の薄板で形成され、その表面（図１の右側表面）には、目盛および数字（図示せず）が設けられている。目盛および数字（図示せず）は、文字板２の表面に目盛および数字（図示せず）を除いて遮光性皮膜を塗装あるいは印刷により施して形成されている。したがって、目盛および数字（図示せず）は、文字板１０の裏側（図１の下側）に配置されるたとえば発光ダイオードよりなる光源（図示せず）の光により透過照明される。また、文字板１０の略中央部には、後述するシャフト６ａを挿通させるための貫通孔１０ａが設けられている。

指針２は、図１に示すように、透光性材料から形成される指針部３と、遮光性を有する材質から形成される遮光カバー４と、バランサ５とから構成されている。

指針部３は、たとえば透明なアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂等からなり、図３に示すように、指針２を駆動するシャフト６ａに固定される基部３１と、棒状のポインタ３３と、基部３１から延出されてポインタ３３の端部に接続する支持部３２を備えている。ポインタ３３は、図１に示すように、シャフト６ａの軸線と交差する平面上にあり、且つ図３に示すように、ポインタ３３の軸線３３ｃがシャフト６ａの軸線と所定の距離Ｄだけ隔てるように配置されている。すなわち、指針部３は、略く字状に屈曲した形状になっている。これにより、シャフト６ａの回転によるポインタ３３の動きに、回転運動に加えて平行運動を伴うようなダイナミックな運動軌跡を付与することができる。したがって、斬新な見映えのコンビネーションメータ１を実現することができる。基部３１には、図１、図３に示すように、シャフト６ａと嵌合固定されるボス部３１ａが設けられている。支持部３２には、支持部３２に入射した後述する光源である発光ダイオード７からの光を支持部３２の先端に向けて（図３において、右方向に）反射する第１反射面３２ａ、および第１反射面３２ａからの反射光をポインタ３３の先端に向けて（図３において、右斜め上方に）反射する第２反射面３２ｂを備えている。また、ポインタ３３の下面３３ａ（図１において下側面）には、ポインタ３３内を進行する光を反射してポインタ３３から視認方向（図１において上方）に出射させるための拡散反射層（図示せず）が設けられている。本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、拡散反射層として赤色着色層をホットスタンプにより施しているが、これに限定する必要はなく、他の拡散反射層、たとえば着色印刷層、シボ面、網点印刷層等を形成してもよい。

遮光カバー４は、遮光性を有する材質、たとえば黒色等に着色された樹脂材料から形成されている。本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、遮光カバー４は、柔軟な材質、すなわち手で容易に弾性変形させることが可能な材料が採用されている。遮光カバー４は、図３に示すように、支持部３２の第２反射面３２ｂおよびそれに隣接する面である３３ｂの一部を覆うように形成される遮光板４ａと、図１に示すように、基部３１や支持部３２の一部を覆い、発光ダイオード７からの光が直接運転者方向（図１の上方）に出射することを阻止するための遮光キャップ４ｂとを備えている。つまり、遮光板４ａと遮光キャップ４ｂとは一体部品として形成されている。

また、遮光カバー４の支持部３２の視認側、つまり図１における上面側には、図１、図２に示すように、開口孔４ｃが設けられている。これらの開口孔４ｃは、発光ダイオード７からの光が直接運転者方向（図１の上方）に出射することを阻止する機能に影響を及ぼさないような位置に設けられている。開口孔４ｃを設けることにより、遮光カバー４の重量、すなわち指針２の重量を低減して、指針２を回動させる動力源であるムーブメント６の駆動負荷を低減することができる。なお、運転者の視認方向において、指針２の回動範囲の全域に亘って遮光カバー４を運転者の視線から遮るカバー（図示せず）が設けられている。すなわち、運転者からは、ポインタ３３だけが視認される。したがって、遮光カバー４の開口孔４ｃからわずかな漏光が生じた場合でも、上述のカバー（図示せず）により運転者により視認されることを阻止できるので、コンビネーションメータ１の良好な視認性が確保されている。

また、遮光カバー４には、図４、図５に示すように係止部である係止爪４ｄが設けられている。指針２の組付け工程においては、遮光カバー４を、予めバランサ５が組み付けられた指針部３の上方から（図１において上方から）指針部３に被せ、係止爪４ｄを弾性変形させながら遮光カバー４を図１の下方へ押込み、係止爪４ｄを指針部３のシャフト６ａ側の面である下面３ａ（図１における下面）に係止させることにより、遮光カバー４が指針部３に装着される。つまり、手で遮光カバー４を指針部３に被せて押込むという容易な作業により、指針２の組付けが完了する。

バランサ５は、シャフト６ａに関する指針２の不釣合い重量をほぼなくしてシャフト６ａを滑らかに回転させるとともに、シャフト６ａに作用する曲げモーメントをほぼ０として、シャフト６ａの軸受け部（図示せず）の摩耗を防止するためのものである。バランサ５は、比重量が指針部３を形成する樹脂材料よりも大きい材質、たとえば金属、あるいは高比重樹脂等から形成されている。

文字板１０の裏側（図１の下側）には、プリント基板９が配置されている。プリント基板９は、たとえばガラスエポキシ基板等から形成され、コンビネーションメータ１の電気回路部を形成している。プリント基板９には、指針２を駆動するシャフト６ａを回転させる駆動装置としてのムーブメント６が実装、固定されている。さらに、プリント基板９には、指針２を照明するための光源である発光ダイオード７が実装されている。

ムーブメント６は、たとえば交差コイル式駆動装置あるいはステッピングモータ等からなり、外部からの電気信号、コンビネーションメータ１上において指示する物理量の検出信号に対応した角度だけシャフト６ａを回動させる。シャフト６ａは、文字板１０の貫通孔１０ａを通り文字板１０の表面側（図１の上側）に延出されている。そして、シャフト６ａの先端が基部３１のボス３１ａに嵌合固定されることにより、シャフト６ａに指針２が固定されている。

指針２を照明するための光源である発光ダイオード７は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、白色光を発する白色発光ダイオードが用いられている。発光ダイオード７はプリント基板９上に実装されており、さらに、プリント基板９上には、図１に示すように、発光ダイオード７が発する光を指針部３の第１反射面３２ａに入射するように導くための導光体８が配設されている。

導光体８は、たとえば、透明なアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂等で形成されている。導光体８は、シャフト６ａを軸とする円筒形状または少なくとも指針２の回動角度範囲をカバーする部分円筒形状に形成されている。この導光体８は、その一端が光源７に、他端が支持部３２に、それぞれ対向しており、これにより、指針２の回動位置がどこであっても、常に発光ダイオード７からの光を指針部３の第１反射面３２ａに入射させてポインタ３３を発光ダイオード表示することができる。なお、この導光体８は、コンビネーションメータ１のケース（図示せず）に固定されている。

次に、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の特徴である、指針２の遮光板４ａの作用効果、特に指針２の視認性に関する作用効果について説明する。

発光ダイオード７から発せられた光は、図１中において矢印で示すように、導光体８に導かれ、導光体８内を反射面８ａ、８ｂで反射しながら進行し、指針部３の第１反射面３２ａに入射し反射する。この、第１反射面３２ａでの反射光は、図３中において矢印Ｓで示す光路上を進行し、第２反射面３２ｂに入射する。そして、第２反射面３２ｂでポインタ３３に向かって反射し、ポインタ３３内で反射を繰返しながらポインタ３３の先端に向かって進行する。このとき、ポインタ３３内を進行する光がポインタ３３裏面３３ａに施された拡散反射層（図示せず）で反射しポインタ３３の外へ出射して視認される。

ここで、発光ダイオード７からは放射状に光が発せられるので、その一部は、図３中において矢印Ｐで示す光路上を進行して第２反射面３２ｂに入射する。すなわち、入射角が、指針部３の材質の全反射角（たとえば、アクリル樹脂の場合、約４２度）よりも大きい角度で入射する。さらに、発光ダイオード７から発せられ光の一部は、図３中において矢印Ｑで示す光路上を進行して、ポインタ３３の第２反射面３２ｂとの隣接面である側面３３ｂに全反射角よりも大きい角度で入射する。

従来の計器用表示装置、すなわち略く字状に屈曲した指針を備える計器用表示装置においては、光源からの光が直接運転者方向に出射することを阻止するための遮光キャップは備えているものの、本発明の一実施形態における遮光板４ａは備えていない。したがって、入射角が全反射角より大きい光は、図３中において破線矢印Ｐ１、Ｑ１で示す光路上を進行して、第２反射面３２ｂ、側面３３ｂから指針２の外方へ出射する。この光は、文字板に沿って文字板の外周へ向かって進み、文字板の外縁部あるいは見返し板等を照射する。このため、文字板の外縁部あるいは見返し板等が部分的に明るく視認され、計器用表示装置の見映えが低下してしまうという問題がある。

これに対して、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、遮光板４ａを設けて、第２反射面３２ｂおよびそれに隣接する側面３３ｂの一部を覆っている。これにより、第１反射面３２ａからの反射光が第２反射面３２ｂおよびそれに隣接する側面３３ｂに全反射角よりも小さい角度で入射した場合でも、その光が第２反射面３２ｂおよびそれに隣接する側面３３ｂから外部へ出射することを確実に阻止することができる。したがって、略く字状に屈曲した指針２による斬新な見映えを維持しつつ指針２からの文字板１０の外縁方向への漏光を防止可能なコンビネーションメータ１を実現することができる。

また、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、遮光板４ａを、発光ダイオード７からの光が直接運転者方向に出射することを阻止するための遮光キャップ４ｂと一体化して遮光カバー４を形成している。

これにより、部品点数を低減するとともに、指針２の組付け工数を低減して、コンビネーションメータ１のコスト上昇を抑えることができる。

また、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、遮光カバー４の支持部３２の視認側、つまり図１における上面側に開口孔４ｃを設けている。

これにより、遮光カバー４の重量、すなわち指針２の重量を低減して、指針２を回動させる動力源であるムーブメント６の駆動負荷を低減することができる。すなわち、所定の応答性である指針２の回転速度を得るために必要なムーブメント６の発生トルクを低くできる。言い換えるとムーブメント６の体格をより小さくすることができるので、コンビネーションメータ１内におけるムーブメント６の占めるスペースを小さくして、コンビネーションメータ１の設計自由度を向上できる。

また、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、遮光カバー４の指針部３への固定を、遮光カバー４に設けた係止爪４ｄを指針部３の下面３ａに係止させることによって行っている。

これにより、指針２の組付け作業を容易化することができる。

なお、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１では、開口孔４ｃを設けているが、開口孔４ｃを必ず設ける必要は無く省略してもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１では、遮光カバー４を指針部３に固定するための係止爪４ｄを４個設けているが、４個に限定する必要はなく、両者が確実に固定されるならば何個設けてもよい。さらに、遮光カバー４と指針部３との固定手段を遮光カバー４に形成した係止爪４ｄに限定する必要は無く、他の手段、たとえば、指針部３側に係止爪を設ける、または接着等によってもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１では、指針２にバランサ５を装着しているが、バランサ５を必ず装着する必要は無く省略してもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１では、光源として発光ダイオード７を用いているが、他の光源、たとえば電球、放電管、ＥＬパネル等を用いてもよい。

本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の部分断面図であり、図２中のＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における指針２の正面図であり、図１中のＩＩ矢視図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における指針２の断面図であり、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の指針２の断面図であり、図１中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の指針２の断面図であり、図１中のＶ−Ｖ線断面図である。

符号の説明

１ コンビネーションメータ（指針計器）
２ 指針
３ 指針部
３ａ 下面（シャフト側の面）
３１ 基部
３１ａ ボス部
３２ 支持部
３２ａ 第１反射面
３２ｂ 第２反射面
３３ ポインタ
３３ａ 裏面
３３ｂ 側面（隣接面）
３３ｃ 軸線
４ 遮光カバー
４ａ 遮光板（遮光部材）
４ｂ 遮光キャップ
４ｃ 開口孔
４ｄ 係止爪（係止部）
５ バランサ
６ ムーブメント（駆動装置）
６ａ シャフト
７ 発光ダイオード（光源）
８ 導光体
８ａ 反射面
８ｂ 反射面
９ プリント基板
１０ 文字板
１０ａ 貫通孔
Ｄ 距離
Ｐ 光路
Ｐ１ 光路
Ｑ 光路
Ｑ１ 光路
Ｓ 光路

Claims (6)

1. 光源と、
   文字板と、
   前記文字板の表側に配設され前記文字板の表面に沿って回動するとともに、透光性材料からなり前記光源からの光が入射されて発光表示される指針と、
   前記指針を駆動するシャフトを有する駆動装置と、を備える指針計器であって、
   前記指針は、棒状のポインタと、前記シャフトに固定される基部と、前記基部から延出されて先端が前記ポインタの一端に接続され前記光源からの光を入射させる支持部とから構成され、
   前記ポインタは、前記シャフトの軸線と交差する平面上且つ前記ポインタの軸線と前記シャフトの軸線とが所定の距離を隔てるように配置され、
   前記支持部は、前記支持部に入射した前記光源からの光を前記支持部の前記先端に向けて反射させる第１反射面と、該第1反射面からの反射光を前記ポインタの先端に向けて反射させる第２反射面とを備え、
   前記第２反射面の外側全体を覆う遮光手段を有することを特徴とする指針計器。
2. 前記遮光手段は、前記ポインタの前記第２反射面との隣接面側に延長されることを特徴とする請求項１に記載の指針計器。
3. 前記遮光手段は遮光性を有する材質から板状に形成された遮光板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の指針計器。
4. 前記基部の前記シャフトと反対側を覆う遮光キャップを備え、
   前記遮光板は前記遮光キャップと一体的に形成されることを特徴とする請求項３に記載の指針計器。
5. 前記遮光板は前記支持部の視認側の面に対応する部分に開口部を備えることを特徴とする請求項４に記載の指針計器。
6. 前記遮光キャップおよび前記遮光板は弾性変形可能に形成され且つ前記基部および前記支持部の前記シャフト側の面に係止する係止部を備え、
   前記係止部が前記基部および前記支持部の前記シャフト側の面に係止することにより前記遮光キャップおよび前記遮光板が前記指針に固定されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の指針計器。

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