JP4894429B2 - 指針計器 - Google Patents

Description

本発明は、指針計器に関するものであり、自動車などに用いて好適である。

図４に示すように、指針２００と指針２００を回転駆動するための回動子用シャフト５００を導光部材で成し、基板４００に実装されている光源６００からの光をこの回動子用シャフト５００にて指針２００へ導き、指針２００を発光させる指針計器が知られている（特許文献１参照）。
特開平９−２２９７２５号公報

上記従来の指針計器は、回動子用シャフト５００を導光部材で成しているので、回動子用シャフト５００の周囲に光源６００からの光を指針２００に導く導光体を別途必要とせず、文字板１００に形成する穴１１０の径を可能な限り小さくすることができる。このため、指針２００の基部２１０に設けられる、この穴１１０から漏れる光を遮光するボス３００の径も小さくすることができ、指針２００のデザイン自由度を向上させることができる。

ところが、この回動子用シャフト５００に光を照射する光源６００は、このシャフト５００の下端面に対向する位置に実装されているため、光源６００の実装個数が限られる（実質１個）。このため、上記従来の指針計器には、指針２００を高輝度発光させることができないという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デザイン自由度を向上させるとともに、指針の高輝度発光が可能な指針計器を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、基板と、回転中心を有する基部、及び該基部から径方向に延出する指針部を有する指針と、基板上に支持され、指針を回転駆動する回転軸を有するムーブメントと、基板上に実装され、指針に光を照射する光源と、光源からの光を指針に導く導光体とを備える指針計器であって、
光源は、回転軸の周囲に複数個、基板上に実装されており、導光体は、一端にムーブメントの回転軸に支持される支持部、回転軸よりも径方向に突出し光源の光を入射する入射部、及び、他端に基部を支持するとともに基部の回転中心近傍に入射部に入射された光を出射する出射部を有しており、導光体の外側には、導光体の側面を覆うカバーが設けられており、カバーの内壁面と、導光体との間には、隙間が形成され、カバーは、導光体とともに一体に回転することすることを特徴としている。

この構成によれば、光源は回転軸の周囲に複数個、基板上に実装されており、支持部によってムーブメントの回転軸に支持される導光体は、複数の光源からの光が入射可能な入射部と、指針の基部を支持するとともに入射された光を基部の回転中心近傍に出射する出射部とを有しているので、指針と基板との間に文字板を備える計器にこの指針計器を用いる場合、文字板に設けられる穴の径を可能な限り小さくすることができ、ひいては、この穴から漏れる光を遮光するボスの径も小さくすることができる。この結果、指針のデザイン自由度を向上させることができる。

更に、導光体の入射部は、ムーブメントの回転軸よりも径方向に突出しているので、回転軸の周囲に複数の光源を実装することができ、複数の光源の光を指針の基部に導くことができる。これにより、指針の高輝度発光が可能となる。また、導光体の側面を覆うカバーが設けられるので、導光体の側面から放射される光をこのカバーにて反射し、再び導光体に導くことができる。このため、導光体内を進む光の光量の減衰を抑制することができる。さらに、カバーの内壁面と、導光体との間には、隙間が形成されているので、導光体内を進む光が境界面にて乱反射しない。よって、乱反射に伴う光量の減衰を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、基部は、基部の回転中心軸上に反射部を有することを特徴としている。この構成によれば、指針の基部から延出する指針部へ光を効果的に導くことができる。

請求項３に記載の発明によれば、複数個の光源は、回転軸の周囲に円環状に実装され、導光体の入射部は、複数個の光源に対向する円環状の面を有することを特徴としている。この構成によれば、指針の基部が、ムーブメントにより基部の回転中心を中心として回転しても、入射部は、複数の光源に対向する円環状の面を有しているため、常に複数個の光源からの光を入射することができ、導光体は、安定した光量を指針に出射することができる。

請求項４に記載の発明によれば、カバーの内壁面は白色であることを特徴としている。この構成によれば、導光体の側面から放射される光をカバーにて反射し、再び導光体に導く際のカバーでの光の反射率を高めることができ、よりいっそう導光体内を進む光の光量の減衰を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、基板には、貫通穴が設けられており、ムーブメントは、回転軸を貫通穴に貫通させるように基板の裏面に支持され、光源は、ムーブメントが支持される面とは反対側の面である基板の表面に実装されることを特徴としている。

この構成によれば、ムーブメントは、基板の裏面に支持させ、複数の光源を基板の表面に実装しているので、複数の光源をムーブメントの回転軸に可能な限り近づけて実装することができ、径方向に突出する入射部の突出量を比較的小さくすることができる。このため、導光体の体格を小さくすることができ、入射部から出射部までの光路を比較的短くすることができるので、光量の減衰を抑制することができる。

以下、本発明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に組み込まれたスピードメータ２に適用した場合を図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示すように、スピードメータ２は、その表面に目盛１１、及び文字１２が形成される板状の文字板１０と、文字板１０上を回転駆動することにより、自動車の走行速度を指示する指針２０とを備える。なお、指針２０は、文字板１０の裏側に設けられる回転駆動機構により回転駆動されるとともに、文字板１０の裏側に設けられる発光機構により発光する。回転駆動機構及び発光機構については、後述する。

次に、文字板１０、指針２０、回転駆動機構、及び発光機構について図２及び図３に基づいて詳細に説明する。

文字板１０は、上述したように表面には、目盛１１、及び文字１２が形成されており、更に、略中央には、貫通穴１３が形成されている。この貫通穴１３は、指針２０を回転駆動する回転駆動機構の一部が貫通する程度の穴径Ｄとなっている。

指針２０は、回転駆動機構に支持される略円筒状の基部２１と、基部２１から径方向に延出する指針部２６を備え、透光性のあるアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂で一体的に成形されている。基部２１は、回転駆動機構にて回転駆動される際、回転の中心となる回転中心２２と、後述する発光機構からの光を反射し、指針部２６に光を導く反射部２７とを有している。指針部２６は、基部２１が上記回転中心２２を中心として回転すると文字板１０上に形成されている目盛１１上を移動し、自動車の走行速度を指し示す。

また、指針２０の基部２１の上部には、上記回転駆動機構と上記貫通穴１３との隙間から漏れる光を遮光する有底円筒状のボス３０が被さっている。

図３に示すように、このボス３０の内壁面には、２つの爪３１が形成されており、指針２０の基部２１には、ボス３０を基部２１に被せたとき、上記爪３１と係合するフランジ２３が形成されている。これにより、基部２１をボス３０に固定することができる。

回転駆動機構は、基部２１を自動車の走行速度に応じて回転駆動するものであって、文字板１０の裏面側に設けられる。回転駆動機構は、基部２１に支持され、基部２１とともに回転する導光体７０と、導光体７０を支持し自動車の走行速度に応じて導光体７０及び基部２１を回転駆動するムーブメント５０とを備えている。

このムーブメント５０は、図示しない制御装置から車速に応じた信号を受信すると、その信号に応じた角度だけシャフト５１を回転させるステッピングモータ等からなっている。このシャフト５１が請求項に記載の回転軸に相当する。

図２に示すように、ムーブメント５０は、シャフト５１のみが基板４０に設けられた貫通穴４１を貫通し、基板４０の表面に突き出るように、基板４０の裏面に支持されている。

このシャフト５１は、導光体７０を支持しており、シャフト５１が所定角度回転することにより、導光体７０及び基部２１は、シャフト５１の回転角度と同じ角度だけ回転する。なお、導光体７０については、後ほど詳細に説明する。

発光機構は、指針２０に光を照射し指針２０自体を発光するものであって、請求項に記載の光源としてのＬＥＤ６０、及びＬＥＤ６０からの光を指針２０の基部２１の回転中心２２近傍に導く導光体７０を備えている。なお、回転駆動機構における導光体７０と発光機構における導光体７０は、同じものであり、回転駆動機構としての機能と発光機構としての機能を兼ね備えている。

ＬＥＤ６０は、図３に示すようにシャフト５１の周りを取り囲むようにして、基板４０の表面に複数個、実装されている。具体的には、８つのＬＥＤ６０がシャフト５１の周りを取り囲むように円環状に実装されている。

導光体７０は、シャフト５１に支持された状態で、８つのＬＥＤ６０からの光を入射することが可能であり、入射した光を指針２０の基部２１の回転中心２２近傍に出射することができるような形状となっている。このため、導光体７０は、指針２０がどの回転角度にあってもＬＥＤ６０からの光を指針２０に導くことができ、指針２０自体を常に発光させることができる。

次に、導光体７０について更に詳細に説明する。導光体７０は、一端側にシャフト５１を支持する支持部７１、及びムーブメント５０のシャフト５１よりも径方向に突出し、複数のＬＥＤ６０からの光を入射する入射部７２と、他端側に基部２１を支持するとともに入射部７２で入射した光を基部２１の回転中心２２近傍に出射する出射部７３とを有し、透光性のあるアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂で一体的に成形されている。

支持部７１と出射部７３は、略円柱状となっており、シャフト５１の軸方向に並んで配置されている。

入射部７２は、外形が円錐状となっており、支持部７１と出射部７３との間からＬＥＤ６０が実装されている基板４０に向かって径が拡大するような形状となっている。この入射部７２の下端は、ＬＥＤ６０に対向する面を有しており、その面は、円環状の面となっている。

これにより、導光体７０がどの回転角度にあっても、複数のＬＥＤ６０からの光を導光体７０に入射させることができるので、導光体７０を介して指針２０に導く光の光量を安定させることができる。

なお、入射部７２の傾斜面の角度は、入射部７２内を通る光が入射部７２の側面にて可能な限り全反射できるような角度となっている。これによれば、入射部７２にて入射した光の減衰を抑制することができる。この角度は、導光体７０の材質により適宜変更する必要があるので、それに合わせて、ＬＥＤ６０の基板４０上の実装位置も変更する必要がある。

導光体７０は上述のように構成されているので、入射部７２にて入射した光を効率よく出射部７３に導くことができる。

図３に示すように、出射部７３の側面には、出射部７３と指針２０の基部２１とを嵌め合わせる際、出射部７３と基部２１との位置合わせを行うキー部７４が形成されている。一方、指針２０の基部２１には、上記キー部７４を挿入可能なキー溝２４が形成されている。これにより、出射部７３に基部２１を嵌め合わせる際、常に決まった方向に基部２１を嵌め合わせることができ、かつ、導光体７０と基部２１との回転方向のずれを抑制することができる。

また、図３に示すように、出射部７３の側面には、凸部７５が形成され、基部２１の内壁面には、凹部２５が形成されている。これにより、出射部７３に基部２１を挿入することにより、凸部７５と凹部２５とが嵌合し、基部２１が出射部７３から抜けるのを抑制することができる。

図２、図３に示すように、導光体７０の外側には、導光体７０の側面を覆うＡＢＳ樹脂等で成形されるカバー８０が設けられている。このカバー８０は、導光体７０の側面とカバー８０の内壁面との間に微小の隙間を有するように設けられている。更に、少なくともカバー８０の内壁面は、白色となっている。

この構成によれば、導光体７０の側面から外部に放射された光を、カバー８０の内壁面で反射させ、再び導光体７０に入射させることができる。また、カバー８０の内壁面は、白色となっているので、放射された光の反射率が向上し、導光体７０内を進む光の光量の減衰を抑制することができる。

導光体７０の側面にカバー８０等の他の物体を密着させると、導光体７０の側面にて全反射するような光もカバー８０にて乱反射することが一般的に知られている。導光体７０内で全反射するような光もカバー８０にて乱反射すると、出射部７３に至る光の量が大幅に減衰してしまう恐れがある。

これに対し、本実施形態では、導光体７０の側面とカバー８０の内壁面との間に微小の隙間を設けているので、上述したような問題を抑制することができる。

また、指針２０の基部２１の上部に設けられるボス３０の内壁面も、図２に示すように指針２０の側面との間に微小の隙間を有するような形状とし、更に、内壁面を白色とすることにより、上述した導光体７０とカバー８０との関係において述べた作用効果と同じ作用効果を得ることができ、基部２１に入射された光の量を大幅に減衰させることなく指針部２６に導くことができる。

次に、スピードメータ２の作動について説明する。運転者によってイグニッションスイッチがオンされ、自動車が所定の速度で走行すると、図示しない車速センサからの車速に応じた信号が図示しないムーブメント５０を制御する制御装置に入力される。この制御装置は、入力された信号に基づきムーブメント５０のシャフト５１の回転角度を算出し、その回転角度に応じた信号をムーブメント５０に送信する。

すると、ムーブメント５０は、上記回転角度に応じた信号を受信し、シャフト５１を上記回転角度だけ回転させる。シャフト５１は、上述したように導光体７０の支持部７１を支持しているため、導光体７０は、シャフト５１の回転角度と同じ角度だけ回転する。このとき、指針２０の基部２１も導光体７０の出射部７３に支持されているため、指針２０の基部２１もシャフト５１の回転角度と同じ角度だけ回転する。

更に、基部２１には、指針部２６が形成されているため、指針部２６は、文字板１０の目盛１１上を移動し、所定の位置（自動車の走行速度に応じた速度が表示されている位置）で停止する。これにより、運転者は自動車の走行速度を知ることができる。

また、上記制御装置は、ムーブメント５０を制御するとともにＬＥＤ６０の点灯、消灯を制御する。制御装置がＬＥＤ６０を点灯すると、ＬＥＤ６０からの光は、導光体７０の入射部７２に入射される。入射された光は、導光体７０内を通って出射部７３から出射し、指針２０の基部２１へ入射される。基部２１に入射された光は、基部２１に設けられている反射部２７で反射して、指針部２６へ導かれ、指針部２６自体が発光する。これにより、運転者は、自動車の走行速度をより明確に認識することができる。

本実施形態では、複数のＬＥＤ６０をムーブメント５０のシャフト５１を取り囲むように、基板４０上に実装し、支持部７１によってシャフト５１に支持される導光体７０は、上記複数のＬＥＤ６０からの光が入射可能な入射部７２と、指針２０の基部２１を支持するとともに入射された光を基部２１の回転中心２２近傍に出射する出射部７３とを備えているので、ＬＥＤ６０からの光を指針２０へ導くための導光体をシャフト５１の周囲に設ける必要が無くなり、文字板１０の貫通穴１３の穴径Ｄを可能な限り小さくすることができる。

上記貫通穴１３の穴径Ｄを小さくすることができれば、基部２１の上部に被せるボス３０の外径Ｂも当然ながら小さくすることができる。その結果、文字板１０上に露出している指針２０及びボス３０のデザイン自由度を向上させることができる。

また、導光体７０は、シャフト５１よりもＬＥＤ６０に向かって径方向に突出する入射部７２を有しているので、シャフト５１の周囲に複数のＬＥＤ６０を実装することができ、複数のＬＥＤ６０の光を指針２０の基部２１に導くことできる。これにより、指針２０の高輝度発光が可能となる。

したがって、本実施形態では、上述の２つの機能、すなわち、指針２０のデザイン自由度の向上と、指針２０の高輝度発光を高度に両立させることができる。

特に、文字板１０を保護する透光性を有するカバーを備えるコンビネーションメータ１の場合、カバーの光の透過率が比較的低くても（例えば、透過率２０〜５０％）、指針２０を高輝度発光させることができるので、指針２０の視認性が損なわれることを抑制することができる。

また、本実施形態では、上述したようにムーブメント５０を基板４０の裏面に支持させ、複数のＬＥＤ６０を基板４０の表面に実装するようにしている。このため、複数のＬＥＤ６０をシャフト５１に可能な限り近づけて実装することができ、径方向に突出する入射部７２の突出量を比較的小さくすることができる。よって、導光体７０の体格を小さくすることができる。また、導光体７０の体格を小さくすることができるので、入射部７２から出射部７３までの距離を比較的短くすることができ、導光体７０内を光が進むことによる光量の減衰を抑制することができる。

また、入射部７２の径方向への突出量を小さくすることができれば、導光体７０の慣性モーメントを小さくすることができるので、ムーブメント５０への負荷が軽減され、指針２０を精度良く回転させることができる。

なお、本実施形態では、本発明による指針計器をスピードメータに適用した例について説明したが、指針によって機器の状態を表示することができる計器、例えば、車両のタコメータ、燃料計、又は水温計等の計器に適用してもよい。

本発明の一実施形態によるスピードメータを備えたコンビネーションメータの部分正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線部分断面図である。 本発明の一実施形態によるスピードメータの分解斜視図である。 従来技術による指針計器の部分断面図である。

符号の説明

１ コンビネーションメータ
２ スピードメータ
１０ 文字板
１１ 目盛
１２ 文字
１３ 貫通穴
２０ 指針
２１ 基部
２２ 回転中心
２３ フランジ
２４ キー溝
２５ 凹部
２６ 指針部
２７ 反射部
３０ ボス
３１ 爪
４０ 基板
４１ 貫通穴
５０ ムーブメント
５１ シャフト（回転軸）
６０ ＬＥＤ（光源）
７０ 導光体
７１ 支持部
７２ 入射部
７３ 出射部
７４ キー部
７５ 凸部
８０ カバー
１００ 文字板
１１０ 穴
２００ 指針
２１０ 基部
３００ ボス
４００ 基板
５００ 回動子シャフト
６００ 光源

Claims (5)

1. 基板と、
   回転中心を有する基部、及び該基部から径方向に延出する指針部を有する指針と、
   前記基板上に支持され、前記指針を回転駆動する回転軸を有するムーブメントと、
   前記基板上に実装され、前記指針に光を照射する光源と、
   前記光源からの光を前記指針に導く導光体とを備える指針計器であって、
   前記光源は、前記回転軸の周囲に複数個、前記基板上に実装されており、
   前記導光体は、一端に前記ムーブメントの前記回転軸に支持される支持部、前記回転軸よりも径方向に突出し前記光源の光を入射する入射部、及び、他端に前記基部を支持するとともに前記基部の前記回転中心近傍に前記入射部に入射された光を出射する出射部を有しており、
   前記導光体の外側には、前記導光体の側面を覆うカバーが設けられており、
   前記カバーの内壁面と、前記導光体との間には、隙間が形成され、
   前記カバーは、前記導光体とともに一体に回転することを特徴とする指針計器。
2. 前記基部は、前記基部の前記回転中心軸上に反射部を有することを特徴とする請求項１に記載の指針計器。
3. 前記複数個の光源は、回転軸の周囲に円環状に実装され、
   前記導光体の前記入射部は、前記複数個の光源に対向する円環状の面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の指針計器。
4. 前記カバーの内壁面は白色であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の指針計器。
5. 前記基板には、貫通穴が設けられており、
   前記ムーブメントは、前記回転軸を前記貫通穴に貫通させるように基板の裏面に支持され、
   前記光源は、前記ムーブメントが支持される面とは反対側の面である前記基板の表面に実装されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の指針計器。

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