JP5130102B2 - 発光指針計器 - Google Patents

Description

本発明は、光源を用いて指針を発光させる発光指針計器に係り、特に視認性に優れ、車両用に用いて好適な発光指針計器に関する。

例えば、自動車用のスピードメータ等のように指針によって表示を行なう指示計器では、指針を文字盤と共に照明するものだけでなく、発光素子等の光源の光を指針に対して別途に導入することによって、指針を発光させるようにしたものがある。こうした発光指針を備えた計器として、図６〜図８に示すようなものがある。

図６は従来の発光指針計器の正面図、図７（ａ）は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図、図７（ｂ）は指針だけを取り出して示す平面図、図８は指針内での光の進む様子を示す平面図である。

図６〜図８に示すように、この指針発光計器は、ケース２の表面に固定された文字盤１と、文字盤１の裏面に沿って配設された配線基板３と、文字盤１の表面に沿って回転し、基部１２から先端に向けて延出された指示部１０Ａで文字盤１の目盛を指示する導光材料製の指針１０と、指針１０の基部１２の配線基板３側に突設されたボス部１１と、ボス部１１を含む指針１０の基部１２に、文字盤１と垂直な上下方向に貫通して形成された回転軸圧入用の円孔よりなる貫通孔１１３と、配線基板３に固定され、貫通孔１１３の配線基板３側に位置する下半部分に回転軸５が圧入されることで指針１０と結合され、それにより指針１０を回転させるムーブメント４と、指針１０の基部１２の、貫通孔１１３に対して指示部１０Ａと反対側（貫通孔１１３の後側）に位置する配線基板３側の面に設けられた入光面１４と、配線基板３に固定され、入光面１４に指針１０を照明するための照明光を入射させる指針照明用のＬＥＤ等の光源６と、指針１０の基部１２の入光面１４と対向する面に設けられ、光源６から発せられて入光面１４より指針１０の基部１２内に入射された照明光を、貫通孔１１３の上半部分の存在する箇所を横切って指針１０の先端へ向けて反射する反射面１５と、を有している。

なお、この場合、貫通孔１１３の後側（指示部１０Ａと反対側）に反射面１５を確保しているのは、貫通孔１１３の前側に反射面を確保するのと比べて、大きな反射面を設計上無理なく確保できるからである。また、ムーブメント４の回転軸５を圧入する指針１０の圧入孔を貫通孔とするのは、圧入孔の成形上、精度を上げるには、貫通孔にしないと型抜きができないからである。

また、指針１０の基部１２の後端部には、指針１０のバランスをとるためのバランサ２０が設けられ、指針１０の基部１２の上面には、指針１０の基部１２の固定孔１９を用いて、遮光性の指針キャップ１８が被せられている。

この発光指針計器では、配線基板３上の光源６から発せられた照明光が、指針１０の基部１２の入光面１４に入射されて、指針１０の基部１２内に進入し、反射面１５で反射されて、指針１０の先端へ導かれる。その際、その光路の途中に存在する断面円形の貫通孔１１３を横切りながら、光は指針１０の先端の指示部１０Ａへと進み、指針１０の先端部を照明する。

ところで、この発光指針計器では、ムーブメント４の回転軸５を圧入するための貫通孔１１３が断面円形の円孔で構成されているので、一部の光が貫通孔１１３の内壁を透過する際に屈折したり反射したりして分散し、指針１０の先端まで十分な光量が届かないという問題があった。また、途中で光が屈折したりするので、指針１０内を進む光にむらが生じて、均一な光を指針１０の先端側に届かせられないという問題があった。

また、特許文献１には、ムーブメントの回転軸と指針との間に指針とは別体のボス部材を介在させ、そのボス部材にムーブメントの回転軸を圧入すると共に、そのボス部材の外周円筒面を、指針の基部に形成した角形の軸孔部に圧入する形式の指針発光計器が開示されている。ただし、この指針発光計器の場合、指針を照明する照明光を、軸孔部の前側で反射して、指針の先端側へ導くようにしている。
特開平１０−３３２７４２号公報

上述したように、図６〜図８に示した従来の指針発光計器においては、指針の基部に形成した貫通孔が円孔で構成されていたので、貫通孔を横切って、貫通孔の後側から照明光を指針の先端側に導入する際に、十分な光量を先端側まで届けられず、また、先端に届く照明光にむらが生じやすいという問題があった。

また、前記特許文献１に記載の指針発光装置の場合、指針の軸孔部を角孔で構成しているものの、軸孔部の前側で照明光を指針の先端側に反射するようにしているので、軸孔部の形状の影響が照明光に出ない。しかし、軸孔部の前側で反射面を確保する必要があるので、指針の設計上、あまり大きな反射面を確保することができず、そのため、指針の先端側へ導く光量をあまり多くできないという問題がある。

本発明は、上記事情を考慮し、指針の先端側に十分で均一な照明光を導くことのできる指針発光計器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、文字盤と、該文字盤の裏面に沿って配設された配線基板と、前記文字盤の表面に沿って回転し、基部から先端に向けて延出された指示部で前記文字盤の目盛を指示する導光材料製の指針と、該指針の基部に前記文字盤と垂直な方向に形成された回転軸圧入用の貫通孔と、前記配線基板に固定され、前記貫通孔の前記配線基板側に位置する下半部分に回転軸が圧入されることで指針と結合され、前記指針を回転させるムーブメントと、前記指針の基部の、前記貫通孔に対して前記指示部と反対側に位置する前記配線基板側の面に設けられた第１入光面と、前記配線基板に固定され、前記第１入光面に前記指針を照明するための照明光を入射させる指針照明用の第１の光源と、前記指針の基部の前記第１入光面と対向する面に設けられ、前記光源から発せられて前記第１入光面より前記指針の基部内に入射された照明光を、前記貫通孔の上半部分の存在する箇所を横切って、前記指針の先端へ向けて反射する第１反射面と、を有する発光指針計器において、前記貫通孔の少なくとも、前記第１反射面から前記指示部へ向かう照明光の光路中に位置する上半部分を、２対の対向辺を有し、そのうちの１対の対向辺を前記指示部の延在方向と平行な向きに配置すると共に、残る１対の対向辺を前記指示部の延在方向と垂直な向きに配置した断面四角形の角孔で構成したことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発光指針計器であって、前記指針の基部の、前記貫通孔に対して前記指示部と同じ側に位置する前記配線基板側の面に第２入光面が設けられ、前記配線基板に、前記第２入光面に前記指針を照明するための照明光を入射させる指針照明用の第２の光源が設けられ、前記指針の基部の前記第２入光面と対向する面に、前記第２の光源から発せられて前記第２入光面より前記指針の基部内に入射された照明光を、前記指針の先端へ向けて反射する第２反射面が設けられていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発光指針計器であって、前記貫通孔の、前記第１反射面から前記指示部へ向かう照明光の光路中に位置する上半部分を、前記角孔で構成すると共に、前記貫通孔の、前記ムーブメントの回転軸を圧入する下半部分を、円孔で構成したことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１または２に記載の発光指針計器であって、前記貫通孔の、前記第１反射面から前記指示部へ向かう照明光の光路中に位置する上半部分を、前記角孔で構成すると共に、前記貫通孔の、前記ムーブメントの回転軸を圧入する下半部分を、四角形以上の多角形断面の角孔で構成したことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ムーブメントの回転軸を圧入するために指針の基部に設けた貫通孔のうち、少なくとも照明光の横切る部分を角孔で構成しているので、貫通孔の存在する部分を照明光が通過する際に、円孔で構成した場合に比べて、乱反射が起こりにくくなる。即ち、光がその進行方向と垂直な角孔の内壁面を透過することになるため、貫通孔の内壁面（導光材料と空気との界面）を通過する際に光の屈折が起こりにくくなる。従って、屈折による光の分散が起こりにくくなり、先端の指示部まで送られる光の量が増えて、指針を十分な光で照明することができる。また、貫通孔のある部分で乱反射が起こりにくくなるため、むらのない均一な照明光を指針の先端側に誘導することができ、指針照明の品質の向上を図ることができる。

請求項２の発明によれば、貫通孔の後側（指示部と反対側）と前側（指示部と同じ側）の両方に入光面と反射面を設けているので、指示部へ導入する光の量を多くすることができ、指示部を明るく照らすことができる。

請求項３の発明によれば、ムーブメントの回転軸を圧入する貫通孔の下半部分を円孔で構成したので、その部分までを角孔にした場合と違って、回転軸の外周面と貫通孔の内周面との間に隙間ができなくなり、回転軸と貫通孔の接触面を増やすことができる。従って、圧入による摩擦力を大きくとることができて、回転軸と指針が相対回転を起こすのを防止することができる。

請求項４の発明によれば、ムーブメントの回転軸を圧入する貫通孔の下半部分を、四角形以上の多角形（四角形、五角形、六角形、八角形など）で構成したので、角数に応じて、ムーブメントの回転軸と貫通孔の内壁との間の隙間の大きさを調整することができ、それにより、ムーブメントの回転軸を圧入する際の圧入荷重を調整することができる。従って、指針とムーブメントの組付性の向上が図れる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図５を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態の構成図で、図１（ａ）は指針発光計器の断面図、図１（ｂ）は指針だけを取り出して指針内での光の進む様子を示す正面図、図２（ａ）は実施形態の角孔よりなる貫通孔を光が横切る際の光の進む様子を示す図、図２（ｂ）は比較例として従来の円孔よりなる貫通孔を光が横切る際の光の進む様子を示す図である。

図１に示すように、この指針発光計器は、ケース２の表面に固定された文字盤１と、文字盤１の裏面に沿って配設された配線基板３と、文字盤１の表面に沿って回転し、基部１２から先端に向けて延出された指示部１０Ａで文字盤１の目盛を指示する導光材料製の指針１０と、指針１０の基部１２の配線基板３側に突設されたボス部１１と、ボス部１１を含む指針１０の基部１２に、文字盤１と垂直な上下方向に貫通して形成された回転軸圧入用の貫通孔１３と、配線基板３に固定され、貫通孔１３の配線基板３側に位置する下半部分に回転軸５が圧入されることで指針１０と結合され、それにより指針１０を回転させるムーブメント４と、指針１０の基部１２の、貫通孔１３に対して指示部１０Ａと反対側（貫通孔１３の後側）に位置する配線基板３側の面に設けられた入光面１４と、配線基板３に固定され、入光面１４に指針１０を照明するための照明光を入射させる指針照明用のＬＥＤ等の光源６と、指針１０の基部１２の入光面１４と対向する面に設けられ、光源６から発せられて入光面１４より指針１０の基部１２内に入射された照明光を、貫通孔１３の上半部分の存在する箇所を横切って指針１０の先端へ向けて反射する反射面１５と、を有している。

そして、この指針発光計器では、その特徴として、ムーブメント４の回転軸５を圧入するための指針１０の基部１２に設けられた貫通孔１３の少なくとも、反射面１４から指示部１０Ａへ向かう照明光の光路Ｋ中に位置する上半部分１３Ａが、２対の対向辺を有し、そのうちの１対の対向辺を指示部１０Ａの延在方向と平行な向きに配置すると共に、残る１対の対向辺を指示部１０Ａの延在方向と垂直な向きに配置した断面四角形の角孔で構成されている。

このように、貫通孔１３の上半部分が角孔で構成されている場合、図２（ａ）に示すように、貫通孔１３の存在する部分を照明光が通過する際に、円孔で構成した（ｂ）の場合に比べて、乱反射が起こりにくくなる。

以下に、貫通孔１３が円孔より角孔の方が良い理由を説明する。

種類の違う物質に光が入射するとき、その入射角度が物質の境界面に垂直でない場合、物質の境界面で屈折が起こる。光が屈折するとき、屈折率は光の波長に依存するため、光の分散が起こる。ただし、光の屈折は、境界面に垂直に光が入射するときには起こらず、光は直進する。

図２（ｂ）のように、貫通孔１３が円孔の場合は、光の進路と境界面が垂直になる部分が、貫通孔１３の断面の中心を通る部分のみであり、大部分の光が屈折したり、境界面で反射したりして、分散してしまい、それだけロスが多くなる。

一方、図２（ａ）のように、貫通孔１３が四角形（長方形）の場合、光の進路と境界面が垂直になる部分が大部分を占めるため、大部分が屈折せず、直進する。従って、円孔より角孔の方が分散しにくい。

このように、本実施形態の場合、光がその進行方向と垂直な角孔の内壁面を透過することになるため、貫通孔１３の内壁面（導光材料と空気との界面）を通過する際に光の屈折が起こりにくくなる。従って、屈折による光の分散が起こりにくくなり、先端の指示部１０Ａまで送られる光の量が増えて、指針１０を十分な光で照明することができる。また、貫通孔１３のある部分で乱反射が起こりにくくなるため、むらのない均一な照明光を指針１０の先端側に誘導することができ、指針照明の品質の向上を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図３は本発明の第２実施形態の構成図で、図３（ａ）は指針発光計器の断面図、図３（ｂ）は指針だけを取り出して指針内での光の進む様子を示す正面図である。

この実施形態では、第１実施形態における貫通孔１３の後側に位置する入光面１４および反射面１５を、第１入光面１４および第１反射面１５とすると、それとは別に、貫通孔１３の前側に第２入光面１６と第２反射面１７が設けられている。

即ち、指針１０の基部１２の、貫通孔１３に対して指示部１０Ａと同じ側に位置する配線基板３側の面に第２入光面１６が設けられ、配線基板３に、第２入光面１６に指針１０を照明するための照明光を入射させる指針照明用の光源（第２の光源）６が設けられ、指針１０の基部１２の第２入光面１６と対向する面に、光源６から発せられて第２入光面１６より指針１０の基部１２内に入射された照明光を、指針１０の先端へ向けて反射する第２反射面１７が設けられている。

このように、貫通孔１３の後側（指示部１０Ａと反対側）と前側（指示部１０Ａと同じ側）の両方に入光面１４、１６と反射面１５、１７を設けている場合、指示部１０Ａへ導入する光の量を多くすることができるので、指示部１０Ａをより明るく照らすことができる。

＜第３実施形態＞
図４は本発明の第３実施形態の指針発光計器の断面図、図５は指針の基部の貫通孔とムーブメントの回転軸との嵌合部の断面図であり、図５（ａ）は貫通孔の下半部分が円孔で構成されている本実施形態の場合の断面図、図５（ｂ）は貫通孔の下半部分が四角孔で構成されている比較例の場合の断面図である。

本実施形態の指針発光計器では、第１実施形態における貫通孔１３の下半部分１３Ｂを、円孔で構成したことを特徴としている。即ち、貫通孔１３の軸方向の全長のうち、反射面１４から指示部１０Ａへ向かう照明光の光路中に位置する図中Ａの範囲の上半部分１３Ａが、角孔で構成されていると共に、貫通孔１３の、ムーブメント４の回転軸５を圧入する図中Ｂの範囲の下半部分１３Ｂが、円孔で構成されている。

このように、図２（ａ）のムーブメント４の回転軸５を圧入する貫通孔１３の下半部分１３Ｂを円孔で構成した場合、（ｂ）のように、その部分（下半部分１３Ｂ）までを角孔にした場合と違って、回転軸５の外周面と貫通孔１３Ｂの内周面との間に隙間Ｓができなくなり、回転軸５と貫通孔１３（１３Ｂ）の接触面を増やすことができる。従って、圧入による摩擦力を大きくとることができて、回転軸５と指針１０が相対回転を起こすのを防止することができる。

なお、貫通孔１３の下半部分１３Ｂを、四角形以上の多角形（（四角形、五角形、六角形、八角形など）の断面の角孔で構成した場合は、別の利点がある。即ち、角数に応じて、ムーブメントの回転軸５と貫通孔１３の内壁との間の隙間Ｓの大きさを調整することができるので、それにより、ムーブメントの回転軸５を圧入する際の圧入荷重を調整することができる。従って、指針とムーブメントの組付性の向上が図れる。

本発明の第１実施形態の構成図で、（ａ）は指針発光計器の断面図、（ｂ）は指針だけを取り出して指針内での光の進む様子を示す正面図である。 （ａ）は実施形態の角孔よりなる貫通孔を光が横切る際の光の進む様子を示す図、（ｂ）は比較例として従来の円孔よりなる貫通孔を光が横切る際の光の進む様子を示す図である。 本発明の第２実施形態の構成図で、（ａ）は指針発光計器の断面図、（ｂ）は指針だけを取り出して指針内での光の進む様子を示す正面図である。 本発明の第３実施形態の指針発光計器の断面図である。 指針の基部の貫通孔とムーブメントの回転軸との嵌合部の断面図であり、（ａ）は貫通孔の下半部分が円孔で構成されている本実施形態の場合の断面図、（ｂ）は貫通孔の下半部分が四角孔で構成されている比較例の場合の断面図である。 従来の発光指針計器の正面図である。 （ａ）は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図、（ｂ）は指針だけを取り出して示す平面図である。 指針内での光の進む様子を示す平面図である。

符号の説明

１ 文字盤
２ ケース
３ 配線基板
４ ムーブメント
５ 回転軸
６ 光源
１０ 指針
１０Ａ 指示部
１２ 基部
１３ 貫通孔
１３Ａ 上半部分
１３Ｂ 下半部分
１４ 入光面（第１入光面）
１５ 反射面（第１反射面）
１６ 第２入光面
１７ 第２反射面

Claims (4)

1. 文字盤と、該文字盤の裏面に沿って配設された配線基板と、前記文字盤の表面に沿って回転し、基部から先端に向けて延出された指示部で前記文字盤の目盛を指示する導光材料製の指針と、該指針の基部に前記文字盤と垂直な方向に形成された回転軸圧入用の貫通孔と、前記配線基板に固定され、前記貫通孔の前記配線基板側に位置する下半部分に回転軸が圧入されることで指針と結合され、前記指針を回転させるムーブメントと、前記指針の基部の、前記貫通孔に対して前記指示部と反対側に位置する前記配線基板側の面に設けられた第１入光面と、前記配線基板に固定され、前記第１入光面に前記指針を照明するための照明光を入射させる指針照明用の第１の光源と、前記指針の基部の前記第１入光面と対向する面に設けられ、前記光源から発せられて前記第１入光面より前記指針の基部内に入射された照明光を、前記貫通孔の上半部分の存在する箇所を横切って、前記指針の先端へ向けて反射する第１反射面と、を有する発光指針計器において、
   前記貫通孔の少なくとも、前記第１反射面から前記指示部へ向かう照明光の光路中に位置する上半部分を、２対の対向辺を有し、そのうちの１対の対向辺を前記指示部の延在方向と平行な向きに配置すると共に、残る１対の対向辺を前記指示部の延在方向と垂直な向きに配置した断面四角形の角孔で構成したことを特徴とする発光指針計器。
2. 請求項１に記載の発光指針計器であって、
   前記指針の基部の、前記貫通孔に対して前記指示部と同じ側に位置する前記配線基板側の面に第２入光面が設けられ、前記配線基板に、前記第２入光面に前記指針を照明するための照明光を入射させる指針照明用の第２の光源が設けられ、前記指針の基部の前記第２入光面と対向する面に、前記第２の光源から発せられて前記第２入光面より前記指針の基部内に入射された照明光を、前記指針の先端へ向けて反射する第２反射面が設けられていることを特徴とする発光指針計器。
3. 請求項１または２に記載の発光指針計器であって、
   前記貫通孔の、前記第１反射面から前記指示部へ向かう照明光の光路中に位置する上半部分を、前記角孔で構成すると共に、前記貫通孔の、前記ムーブメントの回転軸を圧入する下半部分を、円孔で構成したことを特徴とする発光指針計器。
4. 請求項１または２に記載の発光指針計器であって、
   前記貫通孔の、前記第１反射面から前記指示部へ向かう照明光の光路中に位置する上半部分を、前記角孔で構成すると共に、前記貫通孔の、前記ムーブメントの回転軸を圧入する下半部分を、四角形以上の多角形断面の角孔で構成したことを特徴とする発光指針計器。

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