JP5909330B2

JP5909330B2 - 指針装置

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Publication number: JP5909330B2
Application number: JP2011140763A
Authority: JP
Inventors: 厚介須藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: JP2013007659A

Description

本発明は、自動車用計器や船舶用計器、航空機用計器など各種乗物用の計器として用いる指針装置に関するものである。

従来、各種計器類に用いる指針装置には、モータ及びこのモータからの回転力を回転軸に伝達させるギアなどを計器ユニットのケース内部に収容するとともに、そのギアからの回転力が伝達されて回転する回転軸及びこれに一体の指針を計器ユニットのケースに対して回転自在に設けたものが多用されている。

このような指針装置には、例えば特許文献１に記載のようなものが知られている。
即ち、この指針装置１００では、図７に示すように、計器用ムーブメント１１０の収容ケース１１０Ａ、１１０Ｂに、ロータ１１１を含んだモータ、中間ギア１１２を含んだ回転駆動機構、及び、出力ギア１１３等を収容している。

このうち、回転駆動機構は、計測量に基づいた回転を出力ギア１１３に伝達し、この出力ギア１１３を介して、軸受け部１１４に支持された指針体１２０を回転させる。軸受け部１１４には、計器用ムーブメント１１０の収容ケース１１０Ａから突出する出力ギア１１３の突出部分と一体をなすように、指針体１２０の軸部１２１を回転可能に支持している。指針体１２０は、軸部１２１を中心とした回転により指針１２２が計測値を指示するようになっている。なお、計器用ムーブメント１１０において、収容ケース１１０Ａ下部の軸受け部１１４の直下には光源１３０を配置するので、軸受け部１１４は光源１３０からの光を透過可能な材料で形成される。

また、この種の計器用の指針装置として、軽量であって指針の視認性がよく、しかも、指針の輝度が均一であるものも提案されている（例えば特許文献２参照）。図８に示すように、この指針装置２００は、計器ムーブメント２１０の他に、透光性の樹脂からなる指針本体２２１と、非透光性の樹脂からなる指針キャップ２２２と、この指針キャップ２２２で覆われた指針バランサ２２３とを有するとともに、指針本体２２１の基部には指針袴２２４が垂設されている。

このうち、指針バランサ２２３は、指針キャップ２２２内の、指針袴２２４に関し指針本体２２１の指示部２２１Ａとは反対側に位置するように設けられている。指針袴２２４には、計器ムーブメント２１０から突出して回転する指針軸２２５が圧入されてこれと一体に回転する。なお、同図中、符号２３０は光源、２４０は光源２３０からの照明光が案内される導光板、２５０は文字板を示す。

特開２０１０−２５８３７号公報特開平８−１５９８２２号公報

ところで、このような構成の計器ユニットにあっては、計器用指針のバランサを、指針内部を透過する照明光に影響のない場所で、キャップに組付けることが必要である。

ところが、上述した指針バランサ２２３を有する指針装置２００では、指針キャップ２２２は指針袴２２４を伝搬して進行してくる照明光が通り抜けて視認者の目に直接差し込まぬようにするための遮光用としてのほかに、文字板の孔隠しとしての機能も必要となるものである。

しかも、この指針キャップ２２２は、指針バランサ２２３を内側に収容させることができる大きさが必要でもある。つまり、この指針キャップ２２２は、計器ユニットの中でも存在感のある、大きな形状を有するものとなってしまうので、計器ユニットをデザインするうえで大きな制約が課せられている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バランサを備えるタイプのものであっても、指針などのデザインの自由度を高めることが可能となるようにした指針装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る指針装置は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１）モータの回転力で回転する回転軸を設けたムーブメントと、
前記ムーブメントから先端部が突出する前記回転軸の回転力が指針軸に伝達されて一体に回転する指針と、
前記回転軸の基端部から入射して前記指針に向けて指針内部を伝搬する照明光を出射する光源と、
前記指針と前記ムーブメントとの間に配設した文字板と、
を備えた指針装置であって、
前記指針に垂設された指針軸の基端部と、前記回転軸の先端部と、を一体に組付けて接続するボトムキャップと、
前記ボトムキャップに取り付けられた、前記指針とのバランス調整を図るバランサと、
をさらに備え、
前記ボトムキャップは、
略円盤形状を有する本体部と、
前記本体部の表裏両面から互いに反対方向に突出する上円筒軸部及び下円筒軸部と、
前記上円筒軸部及び下円筒軸部の孔を繋ぐ中空状部分と、
前記本体部に設けた、前記バランサを取り付けるための孔と、
を有し、
前記上円筒軸部の孔には前記指針軸の基端部が圧入されているとともに、前記下円筒軸部の孔には前記回転軸の先端部が圧入されており、
前記光源から前記回転軸に入射した前記照明光が、前記回転軸の先端部に達した後、前記ボトムキャップの前記中空状部分を進行し、その後、前記指針軸の端面から入射して前記指針に向けて指針内部を進行する、
こと。
（２）上記（１）の構成の指針装置であって、
前記指針及び前記ボトムキャップのうちの少なくとも一つは、該指針と該ボトムキャップ内の前記バランサとの取り付け位置を決定する位置決め手段を有する、
こと。
（３）上記（１）または（２）の構成の指針装置であって、
前記指針には、前記回転軸を伝搬してきた照明光が入射する前記指針軸の基端部の端面と該指針の発光領域とを除く、該指針の表面の少なくとも一部に遮光処理が施されている、
こと。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つの構成の指針装置であって、
前記指針と前記ボトムキャップとの間に配設した装飾板をさらに備え、
前記ボトムキャップは、前記装飾板と前記文字板との間に配設され、前記指針側から視た際に前記装飾板によって覆われている
こと。

上記（１）の構成の指針装置によれば、バランサを設置するための専用のボトムキャップをアッパキャップとは別に設けており、指針自体の形状についてバランサの収容部分を考慮することが必要なくなるので、その分、指針のデザインの自由度を高めることが可能となる。
上記（２）の構成の指針装置によれば、指針とボトムキャップ内のバランサとの取り付け位置を一意に決定させる位置決め手段を有するので、このボトムキャップに指針の指針軸を圧入する際に、バランサの位置を考慮しなくてもよく簡単に組み付けることが可能となる。
上記（３）の構成の指針装置によれば、発光領域以外からの照明光の漏出が防止され、指針における発光効率を高めることができる。
上記（４）の構成の指針装置によれば、装飾板によってボトムキャップの目隠しを行うだけでなく、装飾板自身の形状や素材によって装飾性を高めることができるようになる。

本発明の指針装置によれば、バランサを設置するための専用のボトムキャップをアッパキャップとは別に設けており、指針自体の形状についてバランサの収容部分を考慮することが必要なくなる。従って、その分、指針のデザインの自由度を高めることが可能となるので、小型でシンプルな指針などが実現可能となる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の実施形態に係る指針装置を示す平面図である。図１に示す指針装置のＩＩ−ＩＩ線の矢視断面図である。図２に示す指針装置の斜視図である。本発明の実施形態に係る指針装置の指針及びボトムキャップの組付状態を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る指針装置の指針をボトムキャップに組付けるときの状態を示す断面図である。本発明の実施形態に係る指針装置の指針を示す図であり、図６（Ａ）斜視図であり、図６（Ｂ）は上面図である。従来の指針装置の要部を示す断面図である。従来の他の指針装置の要部を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明の実施形態に係る指針装置１を示すものである。

指針装置１は、基板１５上に実装された光源１２と、この光源１２が搭載された領域を含む基板１５上の所定場所に取付けられた計器ムーブメント１０と、後に詳述するボトムキャップ２及びアッパキャップ４と、計器ムーブメント１０の上部に設置された、数字、文字、記号など、車自体或いは車周辺の環境などに関する必要情報を表示する文字板１３及び装飾板１４と、文字板１３の数字、文字、記号など指し示す指針３と、バランサ６と、を有する。なお図１中、符号６０は、トリップメータやオドメータなどを表示させるＬＣＤによる表示部を示す。

ボトムキャップ２は、後述する指針３の基部３２（図４参照）に垂設された指針軸３１と回転軸５とを物理的に一体に接続させるのと同時に、光源１２から出射され回転軸５を伝搬してきた照明光を指針軸３１へ伝搬させるように光学的な接続を図るものである。

本実施形態のボトムキャップ２は、図４に示すように、略円盤形状を有する本体部２１と、本体部２１の表裏両面から互いに反対方向に突出する上円筒軸部２２及び下円筒軸部２３と、本体部２１の裏面に設けた、バランサ６を取り付けるための略円弧状の孔２４と、を有している。このうち、上円筒軸部２２には指針軸３１の基端部が圧入されるとともに、下円筒軸部２３には回転軸５の先端部が圧入される。尚、孔２４を本体部２１の裏面に設けた構造について以後説明するが、孔２４を本体部２１の表面に設けた構造であっても構わない。

指針３は、前述したように、回転軸５を伝搬してきた照明光を伝搬させるために透光性を有する指針軸３１が基部３２に垂設されている。また、この指針３には、指針軸３１の直上である基部３２及びバランサ６と対応する尾部３５（図６参照）側を覆うアッパキャップ４を備える。さらに、この指針３には、図４に示すように、本体部３３の先端側の下面から出射する照明光を拡散するための溝３４が多数微細加工されている。この溝３４は先端に行くほど加工間隔を狭めることで、拡散機能を高められている。また、本体部３３の上面は発光領域（図６（Ｂ）の斜線部分）として機能する。

指針軸３１の基端部は、回転軸５を伝搬してきた照明光が入射する受光部を構成する端面３１Ａが半円球状若しくはこれに近い形状に形成されており、回転軸５を伝搬してきた照明光が入射する際に指針軸３１のできるだけ軸芯方向に平行に集光するように構成している。これにより、回転軸５を伝搬してきた照明光が指針軸３１内部を進行する際にできるだけ指針軸３１内部の外界との界面で全反射するようにして外部へ漏れ出すのを防止する。

さらに、この指針３の発光領域である本体部３３の発光領域を除く表面、溝３４を除く裏面α_１、両側面α_２と、指針軸３１の端面３１Ａを除く表面βと、には遮光処理を施してあり、これらの領域から照明光が漏れぬようになっている。なお、この遮光処理としては、例えば、塗装、めっき、蒸着、２色成形などが適用可能である。

また、ボトムキャップ２及び指針３には、この指針３とボトムキャップ２内のバランサとの取り付け位置を一意に決定させるため、つまり圧入深さ及び圧入方位をガイドするための位置決め手段５０を有する。

本実施形態の位置決め手段５０は、図５に示すように、指針３の指針軸３１の背面に設けたステップからなる段差部３６と、ボトムキャップ２の指針軸３１の基端部が圧入される上円筒軸部２２内部背面側に設けた段差部２５と、を設けている。さらにまた、この位置決め手段５０の一部として、この指針軸３１の背面部分に、図６に示すように、尾部３５から段差部３６に至るまで、軸線方向に沿った溝状の溝部３７が形成されている。

一方、図５において、ボトムキャップ２の上円筒軸部２２内にも、位置決め手段５０の一部として、指針軸３１の溝部３７に対応してこれに嵌合させるように同様の溝状の溝部２６が、上円筒軸部２２の開口部分から段差部２５に至るまで形成されている。

このような構成の位置決め手段５０により、指針軸３１をボトムキャップ２の上円筒軸部２２内に設けた溝部２６、３７に係合させながら、指針軸３１の段差部３６がボトムキャップ２の段差部２５に当接するまで圧入させることができる。これにより、挿入させる深さと挿入させるときの方位、つまり姿勢を簡単に調整しながら、容易に圧入させることができるわけである。

アッパキャップ４は、遮光性を有する適宜材料で形成されており、指針軸３１内部を上方に伝搬してきた照明光が指針軸３１の取り付け部位である指針３の基部３２からそのまま上方へ漏れ出して視認者の目に入射するのを防止する。アッパキャップ４は、主に指針３の尾部３５の上面、及び指針軸３１の端部を覆う。

計器ムーブメント１０には、このムーブメントのケース１１内部に、図示外のステップモータ、減速ギア列、及び回転軸５などのムーブメント部品が収容されている。

計器ムーブメント１０を備える本実施形態の指針装置１は、コンビネーションメータの一部を構成しており、文字板１３が速度計の全面に亘って嵌め込まれている。また、文字板１３には、計器ムーブメント１０を含む各種計器類を設置するための孔や各種表示窓を開口させており、コンビネーションメータケースと一体化されている。更に、この文字板１３は、見返し１７を介して黒色系などの透明な図示外のカバーガラスで上部が覆われている。

なお、計器ムーブメント１０を備える指針装置１は、例えば本実施形態の場合には、速度計を構成している。この場合、図示しないセンサによって検出された現在速度に対応したセンサ信号に基づき、後述の指針を所定角度だけ回動させ、図示外の文字板に形成された特定の数字を指し示すことによって現在速度をアナログ表示する。

本実施形態の光源１２は、所定波長（λ）の可視光を出射する例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）で構成されており、後述する回転軸５の下側の端面５Ａに正対するような状態でその直下の基板１５に実装されている。本実施形態の光源１２であるＬＥＤは、光軸が基板１５の上面に対して垂直なＺ方向に設定されており、このＬＥＤからの主要な大部分の光が直上の回転軸５の下側の端面に向けて出射される。

なお、詳細は省略するが、この回転軸５の下側の端面５Ａから入射した照明光は、上ケース１１Ｂの上部から突出した回転軸５の上側の上端面５Ｂまで案内された後、後述するボトムキャップ２の中空状の内部を進行する。そして、この照明光は、ボトムキャップ２を介して回転軸５と一体に接続された指針軸３１の端面３１Ａから入射してその内部を上方へ進行し、指針３が発光照明されるように構成されている。

ケース１１は、基板１５に固設される下ケース１１Ａと、この下ケース１１Ａに重ねられる上ケース１１Ｂとで構成されており、内部に所定の各種部品を組付けた後、双方のケースを嵌合させ一体化させることで、ケース１１が形成される。

下ケース１１Ａは、上方が開口された略箱型形状を呈している。また、この下ケース１１Ａには、その側面に、下方（−Ｚ方向）に向けて突出する柱状に分岐した固定爪を左右両側面に設けており、これらの固定爪が基板１５上に開口された固定孔にそれぞれ嵌入されている。また、下ケース１１Ａの内部には、図２に示すように、内面、即ち下面から上ケース１１Ｂに向けて膨出するように形成された凸部１１Ｃを設けている。また、凸部１１Ｃを構成する下ケース１１Ａの中央部下面と基板１５との間の空間を利用して、光源１２が基板１５に実装される。

一方、上ケース１１Ｂには、回転軸５の下部側での軸受けとして機能する軸受１１Ｄ（図２参照）を有するとともに、この軸受１１Ｄには軸孔１１Ｅを穿設している。この軸孔１１Ｅには、回転軸５の上側の端部が回転可能な状態で貫通している。

また、下ケース１１Ａと上ケース１１Ｂとが積層されて一体化されたケース１１の内部には、簡略して述べるが、図示外のステップモータと、図示外の中間ギアと、出力ギア１６と、この出力ギア１６と一体の回転軸（但し、上側の先端は除く）５と、を収容している。

このうち、ステップモータは、指針３を回動させるためのものであり、減速ギア列、即ち中間ギア及び出力ギア１６（特にこれらのギア列ではなく、単一のギアで減速させる構成でもよい）を介して減速させながら回転軸５を回動させる。そして、この回転軸５を回動させることにより、これと一体の指針３を文字板１３及び装飾板１４の表面に沿って回動させ、必要な各種情報を指し示すようになっている。

出力ギア１６は、中間ギアからの回転力を回転軸５に伝達するため、回転軸５の中間部付近においてこの回転軸５と一体に固設されている。なお、本実施形態の出力ギア１６は、適宜の透明樹脂材料により、後述する回転軸５と一体成形されている。

回転軸５は、指針３の回転動作を行わせるための手段であるのと同時に、光源１２からの照明光を指針３へ案内するための導光手段を兼ねている。そのため、本実施形態の回転軸５は、導光性に優れた適宜の透光性の樹脂材料で出力ギア１６と一体に成形されている。この回転軸５は、光源１２からの照明光を指針３まで案内するために略円柱形状を有しているとともに、上側の先端部分は、ケース１１の外部に突出しており、その先端部分がボトムキャップ２に圧入された状態で嵌合されている。

そして、回転軸５は、前述したように、この下側が下ケース１１Ａに設けた凸部１１Ｃ（図２参照）に回転自在に軸支されているとともに、上側が上ケース１１Ｂ側の軸受１１Ｄに軸支されている。

また、回転軸５は、前述したように下側の端面（つまり、下端面）５Ａが光源１２の直上に設置されて正対しているが、本実施形態では、できるだけ全反射させながら上側の端面まで伝搬させるため、下端面５Ａは、下方に向けて凸状に突出した略半球面若しくはそれに近い曲面形状に形成されている。従って、光源１２からの照明光がこの下端面５Ａに入射すると、その照明光の大部分が回転軸５の内部の外周面との界面部分で全反射を繰り返しながら案内され、上側の端面（つまり、上端面）５Ｂへ向けて伝搬していく。なお、上端面５Ｂについては、本実施形態の場合、回転軸５の軸線（Ｚ）方向に対して直交するＸ方向に平行な平坦面で構成されている。

バランサ６は、指針３の本体部３３とのバランスを図るためのものであり、本実施形態では略円弧状に形成されており、高比重材料の材質や基材である樹脂材料の種類、或いはこれらの混練率を適宜に変更させることで、バランス調整が自由にかつ簡易に行える。

文字板１３は、前述したように、指針３が指し示すべき数字、文字、記号などの各種シンボルが記載されており、ボトムキャップ２の本体部２１直下に設置されている。

一方、装飾板１４は、指針３とボトムキャップ２との間に配設される。また、ボトムキャップ２は、装飾板１４と文字板１３との間に配設されている。装飾板１４は、図２に示すように、ボトムキャップ２の上方で指針３の下方に設置されており、文字板１３に対して装飾性を付与するだけでなくボトムキャップ２が視認されることを防ぐ機能を兼用している。そのため、この装飾板１４は、ボトムキャップ２を指針３側から視た際に、ボトムキャップ２を上から覆い隠すことができる程度の大きさ及び形状を有するものである。図１では、装飾板１４は、文字板１３に記載の各種シンボル及び表示部６０を視認する際の障害とならない形状に形成されている。

次に本実施形態に係る指針装置１の作用について説明する。
光源１２から出射する照明光は、回転軸５の下端面５Ａから入射し、上ケース１１Ｂの上部から突出した回転軸５の上端面５Ｂまで案内された後、後述するボトムキャップ２の中空状の内部を進行する。その後、この照明光は、ボトムキャップ２を介して回転軸５と一体に接続された指針軸３１の端面３１Ａから入射してその内部を上方へ進行し、指針３の発光領域から出射することで、指針３が発光照明される。

このような指針３での発光照明は、回動停止中であっても、またどの方位を指針３が回動動作中であっても、まったく同じように行われる。即ち、光源１２からの照明光が、回転軸５、ボトムキャップ２、指針軸３１、指針３（これらを回動部材とよぶ）に至るまで伝搬するときの伝搬現象は、これら回動部材が回動している間、回動部材の回動角速度や回動位置に拘わらず同じように行われ、同じように発光照明される。

ところで、従来はバランサを設置する分の大きさを有するために大きな存在感のあるキャップが必要であったという事情から、指針についても、デザインの設計自由度が大きく制限されていた。一方、本実施形態によれば、バランサ６を設置するための専用のボトムキャップ２をアッパキャップ４とは別に設けており、指針３の尾部３５（図６参照）に取り付けるアッパキャップ４には、バランサ６を設置する分の大きさが不要となる。このため、従来のバランサを備えたキャップに比べてアッパキャップ４の大きさは小さくて済む。従って、本発明では、指針３及びアッパキャップ４などのデザインについても、設計自由度が大いに高められる。

しかも、本実施形態によれば、指針３とボトムキャップ２内のバランサとの取り付け位置を一意に決定させる位置決め手段５０を有する。そのため、このボトムキャップ２に指針３の指針軸３１を圧入する際には、バランサの位置を考慮しなくてもよく簡単に組み付けることが可能となる。

また、ボトムキャップ２を新たに設置することで、外部からこのボトムキャップ２が目視されることが考えられる。しかし、新たに設置した装飾板１４によって、ボトムキャップ２を覆い隠すことができるのと同時に、この装飾板１４で指針装置１の装飾性を高めることも可能となる。

さらに、本実施形態によれば、回転軸５を伝搬してきた照明光が入射する指針軸３１の端面３１Ａと指針３の発光領域とを除く指針３表面には遮光処理を施してあるので、無駄な漏光が回避でき、指針３の発光領域での発光効率を高めることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

例えば、ボトムキャップ２及び指針３の位置決め手段５０としては本実施形態のものに限定されるものではなく、同様の効果を有するものであればそれでもよい。

また、本発明の指針装置としては、例えば、燃料計部、タコメータ部、スピードメータ部、及び水温計等の各種計器類などの指針装置への適用が可能である。

１指針装置
１０計器ムーブメント（ムーブメント）
１１ケース
１２光源
１３文字板
１４装飾板
１５基板
２ボトムキャップ
２１本体部
２２上円筒軸部
２３下円筒軸部
２４孔
２５段差部
２６溝部
３指針
３１指針軸
３１Ａ端面
３２基部
３３本体
３４溝
３５尾部
３６段差部
３７溝部
４アッパキャップ
５回転軸
５Ａ下端面（基端部）
５Ｂ上端面（先端部）
５０位置決め手段
６バランサ
６０表示部
α_１裏面（遮光処理）
α_２両側面（遮光処理）
β 表面（遮光処理）

Claims

モータの回転力で回転する回転軸を設けたムーブメントと、
前記ムーブメントから先端部が突出する前記回転軸の回転力が指針軸に伝達されて一体に回転する指針と、
前記回転軸の基端部から入射して前記指針に向けて指針内部を伝搬する照明光を出射する光源と、
前記指針と前記ムーブメントとの間に配設した文字板と、
を備えた指針装置であって、
前記指針に垂設された指針軸の基端部と、前記回転軸の先端部と、を一体に組付けて接続するボトムキャップと、
前記ボトムキャップに取り付けられた、前記指針とのバランス調整を図るバランサと、
をさらに備え、
前記ボトムキャップは、
略円盤形状を有する本体部と、
前記本体部の表裏両面から互いに反対方向に突出する上円筒軸部及び下円筒軸部と、
前記上円筒軸部及び下円筒軸部の孔を繋ぐ中空状部分と、
前記本体部に設けた、前記バランサを取り付けるための孔と、
を有し、
前記上円筒軸部の孔には前記指針軸の基端部が圧入されているとともに、前記下円筒軸部の孔には前記回転軸の先端部が圧入されており、
前記光源から前記回転軸に入射した前記照明光が、前記回転軸の先端部に達した後、前記ボトムキャップの前記中空状部分を進行し、その後、前記指針軸の端面から入射して前記指針に向けて指針内部を進行する、
ことを特徴とする指針装置。
前記指針及び前記ボトムキャップのうちの少なくとも一つは、該指針と該ボトムキャップ内の前記バランサとの取り付け位置を決定する位置決め手段を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の指針装置。
前記指針には、前記回転軸を伝搬してきた照明光が入射する前記指針軸の基端部の端面と該指針の発光領域とを除く、該指針の表面の少なくとも一部に遮光処理が施されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の指針装置。
前記指針と前記ボトムキャップとの間に配設した装飾板をさらに備え、
前記ボトムキャップは、前記装飾板と前記文字板との間に配設され、前記指針側から視た際に前記装飾板によって覆われている、
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装置。