JP5586949B2 - 計器盤指針モジュール - Google Patents

Description

本発明は計器盤用のアナログ計器の分野に関し、より詳細には、自動車の計器盤指針モジュールの分野に関する。

そのような指針モジュールは、アクチュエータまたはモータ（たいていの場合は電磁モータ）で構成され、該アクチュエータまたはモータは、針またはポインタと呼ばれる指針を回転させる。

一般的な方法では、そのようなモジュールは、中空体または（透明な）光伝導体とすることができる回転シャフトの経路に光を送るエレクトロルミネセンスダイオードを使用することが非常に多い、照明機能を統合する。そのようなモジュールは、一般に針を十分に照らすことができるが、夜間使用時において指針を照らす場合に問題がある。したがって、照明の質は、カンデラ／ｍ^２にて表される、所定の方向における光源の光強度を該光源の同じ方向における表面積で割ることにより得られる輝度から推定することができる。

しかしながら、自動車の計器盤の昼間照明についての増大する要求がある。この場合、針における輝度は、従来技術のモジュールでは十分ではない。（通常、昼間条件下で要求される輝度値は、仕様により異なるが、５０〜１５０ｃｄ／ｍ^２である。）
特許文献１では、中空シャフトの上部に配置される指針と関連付けられた中空シャフトモータを提供している。光源は、エレクトロルミネセンスダイオードの形態で中空シャフトおよびガイドベアリングの内部に配置される。このような構成においては、ダイオードが発する光の大半は、中空シャフトの壁に反射されて吸収されるため、指針の照明のために使用できない。この結果、ポインタのレベルにおいて輝度の重大な損失が生じる。昼間条件下では、得られる光度が低い。

特許文献２では、透明シャフトモータを提供している。そのような透明シャフトおよびモータによって駆動されるメインホイールは、透明な又は光伝導性の材料で具体化される単一の同じ部品で構成される。シャフトに光を送るエレクトロルミネセンスダイオードは、光伝導路に向くように配置される。このモータでは、メインホイールおよびシャフトが同じ部品であるため、ホイールに光の重大な損失があり、昼間条件下においては、得られる照明は指針のレベルでは低い。

さらに、文字盤の中央において動くための従来のＬ字形に代えて、文字盤の周辺部において針の動きを可能にする特殊な針の形状についての増大する要求が存在する。
この場合も、輝度の重大な損失を引き起こし得る物理的媒体における光反射面の多さと変化により、このような針の製造に必要となる様々な部品が、指針の正確な照明の妨げとなる。

このため、従来技術のモジュールでは、昼間使用において指針の正しい視認性を得るために十分なレベルの照明を行うことができない。
欧州特許出願公開第００６７９８７１号明細書 国際特許出願公開第ＷＯ００／１３８１２０号

したがって、本発明は、指針の寸法の変更を要することなく、周辺光において、指針の端部を正しく視認できるようにするために最適化されたモジュールを提案することにより、上述した欠点に対処することを目的とする。

この目的のために、本発明は、角度αにて光を拡散させる光源に接続された光伝導路を有する指針の動きを制御する中空出力シャフトと減速ギヤ装置とを具備する回転アクチュエータを備える計器盤指針モジュールであって、伝導路の外径Ｄが２．６〜５．５ｍｍであり、光源が中空シャフトの下方に配置されることを特徴とする計器盤指針モジュールに関する。

このタイプの指針においては珍しい上記値範囲における伝導路の直径の選択は、適切な機械的品質を保証する一方で、針における光量の損失に対する解決方法を提供する。
好ましくは、シャフトの最適照明を保証するように、光源とシャフト底部との間の距離（Ｈで表される）は、最大でＤ／２ｔａｎ（α／２）に等しいと定義される。

昼間条件下で十分な照明を得るための明白な解決方法は、シャフトの直径を増大させることである。しかしながら、従来技術の計器盤指針モジュールでは、２．５ｍｍを超える外径を有する光伝導路を有することができない。実際のところ、従来技術のモジュールにおいてシャフト径を増大させることは、比例して光の損失を必然的に伴うことになる（中空シャフトの壁および／またはモータによって駆動される出力ホイールにおいてより多くの光が反射される）。最終的に、光の損失は余りに重要である。針において十分な輝度を得られるようにシャフト径を大幅に増大させることは考慮することができず、また、径を増大させることにより、出力シャフトの軸とハンドルの軸間の距離を変更する必要が生じる。すると、同じ減速ギヤ装置を配置できるようにするために、モータの全体寸法を変更しなければならず、これは、経済的な産業化という目的からするに望ましいことではない。

同様に、より高い輝度を得るためにより高出力のダイオードを使用することは可能であるが、そのようなダイオードにかかる追加費用は、自動車用途などにおいては検討できないことが多い。さらに、そのようなより高出力のダイオードは、より高出力の電源を必要とする。これは、より大きなジュール動力の消失を意味するため、自動車用途において好ましくない。

このため、本発明の目的の１つは、標準の寸法を有する指針モジュールおよび制限された径方向の厚さを有するベアリングを提供することにあり、中空シャフトを受容するベアリングの内径に対する中空シャフトの内径の比が０．９より大きいことを特徴とする。

好ましい実施形態では、光源は、指針の光伝導路の後方に配置され、アクチュエータを制御するプリント回路に直接溶接される、封入されていないエレクトロルミネセンスダイオードで構成される。

別の実施形態では、光源は、指針の伝導路の後方において中空シャフト内に配置される尖ったアーチ形状(ogivale) を有するエレクトロルミネセンスダイオードで構成される。
好ましい実施形態では、指針は単一材料で成形された単一の部品で構成され、アクチュエータの中空シャフトに連結するためのシャフトを形成する第１の部分と、これにほぼ直交して延び、文字盤縁を通すための空間を形成する湾曲部によって延長される、または延長されない第２の部分とを有する。

したがって、一方では光が指針内で移動する間、物理的媒体を改変することがなく、光の損失を生じさせず、他方では湾曲部によって反射面を回避でき、よって光の損失を制限することができる。

本発明の別の目的は、光源から指針へ光を最適に伝えることができる一方で、簡素化された経済的な指針構造を有するモジュールを提案することにある。
この目的を達成するために、第２の実施形態において、本発明は、カバーを有さない指針を提供し、指針として使用される単一の部品が、２つの連続的な部品の向きが変わる高さにおいて、反射傾斜領域を有することを特徴とする。

本発明の別の目的は、中空シャフトの内側と接触するように意図される垂直部分に肩部を有する指針経路を提供することにある。したがって、ＬＥＤと指針の下端との間の最適な距離が保証され、よって、最適の光度が保証される。

本発明は、添付の図面を参照する以下の説明を読むことにより、より理解されるであろう。

図１は、通常本発明の指針モジュールで使用される第１の実施形態におけるアクチュエータ２を示す。アクチュエータ２は、電磁モータ１８、減速ギヤ装置１０、および電磁モータ１８によって駆動されると回転可能なホイール又は中空出力シャフト５とを収容する、一般的にプラスチックから形成される本体１７を備える。アクチュエータ２はまた、図示しない針３を案内するベアリングとして使用される突出部１９も備え、突出部１９は、対応する形状を有することで中空シャフト５に連結される。そのようなアクチュエータ２は、電気接続ラグ２０ならびに機械的保持部および案内要素２１を介してプリント回路４に接続されるよう意図されている。

図２は、電気アクチュエータ２および針または指針３で構成される計器盤用指針モジュール１を示す。このようなモジュール１は、通常、これを支持するプリント回路４に溶接され、この組立体は、自動車の計器盤に配置されて、自動車の種々の状態を示すように（燃料計、速度計、回転計など）意図されている。アクチュエータ２は、そのような用途のための標準的な形状および標準的な寸法を有する。モジュール１は、Ｃ字形状の光伝導材料で形成される針３を有し、針３は、アクチュエータの中空シャフトに連結するためのシャフトを形成する第１の部分７と、これに対してほぼ直交して延び、文字盤縁が通ることのできる空間を形成する湾曲部によって延長される第２の部分８とを有する。そのような針は、針３の様々な部分の向きが変化する個所で光の損失を制限することができる単一の部品を形成する。

図３は、図２に示されるモジュール１の内部をより詳細に示している。針３は、中空シャフト５のアクチュエータ２に連結される第１の部分７を有する。円筒型部分７の直径Ｄは、２．６〜５．５ｍｍであり、よって、針３の第１の部分７の下端から距離Ｈ（最大値はＤ／２ｔａｎ（α／２））だけ離れて配置されるエレクトロルミネセンスダイオード６が発する光を最適の方法で集めることを可能にする。そのような数値については、図４において説明される。そのようなＣＭＳタイプの構成要素は、封入されないで、プリント回路４上に溶接され、中空シャフト５の直下に配置される。プリント回路４上に尖ったアーチ形状を有する、非ＣＭＳタイプの封入されたダイオード６を配置することについても企図することができる。したがって、針３の第１の部分７は、ダイオード６が発する光を最適に集めるために２．６〜５．５ｍｍの断面を有する集光面を有する。アクチュエータ２は、当技術分野において知られているように、このようなタイプのアクチュエータ２における従来の数値である軸間の距離９を有する。シャフト５を受容するベアリングの内径に対する中空シャフト５の内径の比は０．９より大きく、これにより、軸３のより大きな直径が、相当平歯車を軸間の距離９内に位置決めされて固定されるように配置する妨げとならないよう保証することができる。有利な、しかし非限定的な方法で、中空シャフト５の内側に光線が当たることによって生じ得る光の消失を制限するように、強力な反射力を有する塗料又は堆積物で中空シャフト５の内径を被覆してもよい。

図４は、本発明で説明される指針モジュール１の断面図であり、より詳細にはプリント回路４上に配置される光源６と、針３の第１の部分７とを示す別の図である。光源は角度αにて放射を放ち、針３の下部は所定の直径Ｄを有する。そして、光源６が発した最適な光は、部分７から光源６までの距離Ｈ（最大でＤ／２ｔａｎ（α／２））を進んで部分７に入る。

図５は、図１の実施形態によるアクチュエータ２を備えたモジュール１の断面図を示す。
単一のブロック針は、その第１の部分７が、アクチュエータ２の上部に配置される突出部１９を介して中空シャフト５内に配置される。第１の部分７は、２．６〜５．５ｍｍの直径を有する円筒タイプの部分であり、その端部２２は、好適には半球形または凸状をなすが、これ以外の形状を有していてもよい。そのような特定の形状は、ＬＥＤ６による光の放射が第１の部分７の軸と平行になるように焦点が合った状態に保つことができ、よって、シャフトの照明に何ら寄与しない中空シャフトの内側にあたる光放射の数を制限する。

図６は、第３の実施形態におけるアクチュエータ２の外観を示しており、カバー１２は、封入された、かつカバー１２内においてこの目的のために設けられた凹部１３に直接溶接される尖ったアーチ形状のダイオードを備える。

アクチュエータ２は、アクチュエータ２の機械的保持を行うために、プリント回路４上に固定可能に設けられる固定ラグ１４を備える。この実施形態では、アクチュエータ２は、後方から取り付けられる。すなわち、針３はアクチュエータ２の下面から突出する。

図７は、この実施形態のアクチュエータ２の内部をより詳細に示す。エレクトロルミネセンスダイオード６は、針３の最適照明のために、中空シャフト５の直下に配置される封入されたダイオードである。そのような実施形態では、連結された針３は、従来どおりプラスチック材料で形成されたキャップ１５を有する。

図８および９は、光伝導材料で形成される単一の部品を有する針３を示し、針３は、アクチュエータ２の中空シャフト５内で連結されるように意図されている第１の部分７と、第１の部分７に直交して延びる第２の部分８とで構成される。図８では、この単一の部品で形成される針３はキャップを有さないが、使用者の視認の妨げとならないように、かつ屈折による光損失を最小限にするように、両部分７，８の接続部に黒色被膜が配置される。

光度の重大な損失を生じることなく、両部分７，８間の光の通過を最適にするために、重要な屈折特性を有する何らかの材料（塗料またはコーティングタイプなど）を堆積させることにより、または表面１６を図９に示すようにエッチングすることにより、屈折面１６を設けることができる。

図１０および１１に示される本発明の有利な実施形態によれば、肩部２３は垂直軸上に配置される。図１０は、垂直部分７にそのような肩部２３を有する針３の下部を示した別の図である。そのような肩部は、中空シャフト５内のモータに取り付けられると、針３の正確な位置決めが行なわれるように構成される。図１１に見ることができるように、肩部は、中空シャフトの内側に当接し、中空シャフトは、肩部を受容するための溝を有する。したがって、ＬＥＤと針３の第１の部分７の下端との間の距離が保証され、最適輝度を得ることができる。

本発明において説明される計器盤指針モジュールで使用されるモータを示す図。 本発明の第１の実施形態による指針モジュールを示す図。 図２の指針モジュールの断面図。 本発明によって説明されるモジュールの断面図。 図１のモータを備える、本発明の第２の実施形態による指針モジュールの断面図。 第３の実施形態による、針のない状態の指針モジュールを示す図。 針を有する状態の図６に示される指針モジュールの断面図。 本発明の第１の実施形態における、針を別に示した図。 本発明の第２の実施形態における、針を別に示した図。 本発明の有利な実施形態による、肩部を有する針の下部を示す図。 本発明の有利な実施形態による、指針モジュールの断面図。

Claims (12)

1. ベアリング（１９）と、光源（６）と、その下部が外径Ｄを有し且つ端部にて終端する光伝導軸（７）を具備する指針（３）と、指針（３）の動きを制御する中空出力シャフト（５）および減速ギヤ装置（１０）を具備する回転アクチュエータ（２）とを備え、前記ベアリング（１９）は、前記中空出力シャフト（５）を受承するとともに内径を有し、前記光源（６）は、前記光伝導軸（７）の端部の直下に配置されるとともに放射角度αをなして該光伝導軸（７）の方向に光を放出する計器盤指針モジュールであって、
   前記中空出力シャフト（５）は、内側反射面を有し、
   前記光伝導軸（７）の下部の外径Ｄが２．６〜５．５ｍｍであり、
   前記ベアリング（１９）の内径に対する前記中空出力シャフト（５）の内径の比は０．９より大きく、
   前記光源（６）は、前記光伝導軸（７）の端部から最大でＤ／２ｔａｎ（α／２）と等しい距離Ｈの位置に配置されることを特徴とする計器盤指針モジュール。
2. 前記光伝導軸（７）が前記中空出力シャフト（５）の上部に接触する肩部（２３）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の計器盤指針モジュール。
3. 前記指針（３）が、単一材料で成形される単一部品で構成され、アクチュエータを中空シャフトに連結するための前記光伝導軸（７）を形成する第１の部分（７）と、これに直交して延びる第２の部分（８）とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の計器盤指針モジュール。
4. 前記光伝導軸（７）の端部が凸状の半球形表面を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の計器盤指針モジュール。
5. 前記光源（６）が、エレクトロルミネセンスダイオードからなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計器盤指針モジュール。
6. 前記エレクトロルミネセンスダイオードが、ＣＭＳタイプの方法によりアクチュエータ（２）を制御するプリント回路上に直接溶接される、封入されていないダイオードであることを特徴とする、請求項５に記載の計器盤指針モジュール。
7. 前記光源（６）が、前記中空出力シャフト（５）内に配置される尖ったアーチ形状のエレクトロルミネセンスダイオードからなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計器盤指針モジュール。
8. 前記エレクトロルミネセンスダイオードは、前記モジュールのモータのカバー内に配置される封入されたダイオードであることを特徴とする、請求項７に記載の計器盤指針モジュール。
9. 前記指針（３）の前記第２の部分（８）は、文字盤縁が通ることができる空間を形成する湾曲部によって延長されることを特徴とする、請求項３に記載の計器盤指針モジュール。
10. 前記指針（３）が、前記第１および第２の部分（７，８）の間に配置される部分であって、向きが変化する部分を少なくとも１つ有するとともに、前記向きが変化する部分のそれぞれにおいて、光反射傾斜領域を有することを特徴とする、請求項３に記載の計器盤指針モジュール。
11. 前記光反射傾斜領域が前記指針（３）の表面をエッチングすることにより得られることを特徴とする、請求項１０に記載の計器盤指針モジュール。
12. 前記光反射傾斜領域が何らかの物質の堆積により得られることを特徴とする、請求項１０に記載の計器盤指針モジュール。

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