Brevet FR2811424A1 — publié le 20020111

Z APPAREIL DE MESURE COMPORTANT UNE AIGUILLE ECLAIREE La présente invention concerne un appareil de mesure entraîné par une unité d'entraînement ayant un moteur pas à pas, l'appareil de mesure incluant une aiguille éclairée. Un appareil de mesure pour utilisation dans un panneau d'instrument pour automobiles comportant une aiguille éclairée est décrit dans le document JP - A - 9 - 21655. Cet appareil de mesure comprend une plaque graduée, une plaque de guidage de lumière disposée derrière la pla- que graduée en parallèle avec celle-ci, une carte de câ- blage disposée derrière la plaque de guidage de lumière en parallèle avec celle-ci et une unité d'entraînement fixée à la surface arrière de la carte de câblage. Une aiguille tournant à l'avant de la surface supérieure de la plaque graduée est connectée à l'unité d'entraînement via un arbre d'aiguilles s'étendant à travers des trous ménagés dans la plaque graduée, dans la plaque de guidage de lumière et dans la carte de câblage. De multiples diodes à l'émission de lumière (LED) disposées sur la surface supérieure de la carte de câblage au voisinage de l'arbre de l'aiguille émettent la lumière vers la plaque de guidage de lumière et l'aiguille. 92 2811424 Habituellement, l'unité d'entraînement comprend un mo- teur pas à pas ayant un rotor à aimant et une carcasse de stator avec des unités de bobines. Les extrémités de bobi- nes des unités de bobines sont électriquement connectées à la carte de câblage autour de l'arbre de l'aiguille. Puis- que les diodes à émission de lumière sont également posi- tionnées au voisinage de l'arbre de l'aiguille, la carte de câblage autour de l'arbre de l'aiguille est encombré avec à la fois les connections électriques pour les extrémités des bobines et les diodes à émission de lumière. Si les extré- mités des bobines sont positionnées au voisinage de l'arbre de l'aiguille prioritairement, l'emplacement des diodes à émission de lumière est limité et la lumière ne peut pas être émise uniformément à travers un trou destiné à l'arbre de l'aiguille. La présente invention a été réalisée aux vues du pro- blème précédemment mentionné et un but de la présente in- vention est de proposer un appareil de mesure amélioré dans lequel les extrémités des bobines sont électriquement con- nectées à la carte de câblage à des positions espacées de l'arbre de l'aiguille, autour duquel les sources de lumière d'éclairement sont positionnées, pour éviter l'encombrement du câblage autour de l'arbre de l'aiguille. Dans un appareil de mesure, tel qu'un appareil de me- sure pour utilisation dans un panneau d'instruments pour automobile, une aiguille est entraînée par une unité d'entraînement disposée derrière une plaque graduée. Une carte de câblage est placée entre la plaque graduée et l'unité d'entraînement. De multiples sources de lumière telles que des diodes à émission de lumière pour éclairer l'aiguille sont positionnées sur la carte de câblage au voisinage de l'arbre de l'aiguille. L'unité d'entraînement comprend un moteur pas à pas ayant des unités de bobines et un rotor à aimant. Des broches à bornes pour délivrer le courant électri- que aux unités de bobines sont disposées sur la carte de câblage et soudées à un circuit d'alimentation en courant formé sur la carte de câblage. Les broches à bornes sont placées espacées des sources de lumière positionnées autour de l'arbre de l'aiguille pour éviter un encombrement de câ- blage au voisinage de l'arbre de l'aiguille. L'unité d'entraînement comprend un train d'engrenage de réduction pour réduire la vitesse de rotation du moteur pas à pas et pour transférer sa force de rotation à l'arbre de l'aiguille. En variante, l'arbre de l'aiguille peut être directement entraîné par le moteur pas à pas. Une plaque de guidage de la lumière peut être disposée derrière la plaque graduée, de sorte que la lumière émise depuis les sources de lumière éclairent non seulement l'aiguille mais égale- ment la plaque graduée. Dans le cas o la plaque graduée est éclairée, la plaque graduée est constituée d'un maté- riau transparent. Puisque les broches à bornes pour délivrer le courant électrique aux unités de bobines du moteur pas à pas sont positionnées sur la carte de câblage espacées des sources de lumière, les sources de lumière peuvent être position- nées correctement autour de l'arbre de l'aiguille à son voisinage. En conséquence, la lumière issue des sources de lumière est uniformément distribuée autour de l'arbre de l'aiguille avec une luminosité élevée. D'autres buts et caractéristiques de la présente in- vention deviendront plus facilement apparents à partir d'une meilleure compréhension des modes de réalisation pré- férés décrits ci-dessous en se référant aux dessins suit annexé. La figure 1 est une vue en coupe montrant une partie d'un appareil de mesure comme premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en plan montrant une unité d'entraînement de l'appareil de mesure représentée à la fi- gure 1; la figure 3 est une vue en coupe montrant une partie d'un appareil de mesure comme second mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 est une vue en perspective montrant à une échelle agrandie une bobine utilisée dans l'unité d'entraînement représentée à la figure 2; et la figure 5 est une vue en perspective montrant à une échelle agrandie une bobine modifiée représentée à la fi- gure 4. (Premier mode de réalisation) Un premier mode de réalisation de la présente inven- tion sera décrit en se référant aux figures 1 et 2. Comme il est représenté à la figure 1, l'appareil de mesure com- prend une plaque graduée 10, une carte de câblage 20 dispo- sée derrière la plaque graduée 10 en parallèle avec celle- ci et une unité d'entraînement 30 fixée à la surface ar- rière à la carte de câblage 20. L'unité d'entraînement 30 comprend un mécanisme d'entraînement 30a, qui est représen- té en détail à la figure 2 et un arbre d'aiguille 30b con- necté à une base d'aiguille 41 d'une aiguille 40. L'arbre d'aiguille 30b s'étend vers le haut depuis le mécanisme d'entraînement 30a à travers un trou traversant 21 ménagé dans la carte de câblage 20 et un autre trou traversant 11 ménagé dans la plaque graduée 10. Le mécanisme d'entraînement 30a est contenu dans un boîtier 31 et une ouverture 31a du boîtier 31 est fixée à la surface arrière de la carte de câblage 20. Comme cela est représenté à la figure 2, le mécanisme d'entraînement 30a est constitué d'un moteur pas à pas M et d'un train d'engrenage de réduction G, tous les deux conte- nus dans le boîtier 31. Le moteur pas à pas M comprend un stator 30d et un rotor à aimant 30c. Le stator 30d est constitué d'une carcasse circulaire 32 fixée à la paroi in- férieure du boîtier 31 et d'une paire d'unité de bobines Ca, Cb disposée dans la carcasse 32. Les parties de car- casse sensiblement en forme de U 32a, 32b et 32c sont con- nectées unitairement pour former la carcasse circulaire 32. Deux unités de bobines Ca, Cb de forme pleine sensiblement rectangulaire sont disposées de manière fixe dans les par- ties de carcasse 32b, 32c, respectivement. L'unité de bobi- nes Ca est constituée d'une bobine 3B et d'une bobine d'électro-aimant 34 enroulée autour de la bobine 33. La bo- bine 33 est constituée d'une résine isolante comporte une partie cylindrique ayant une section transversale rectangu- laire et une paire de rebords 33a, 33b formée aux deux ex- trémités de la partie cylindrique. Une broche à bornes 33c fixée au rebord 33a à une position " a " (représentée à la figure 2) s'étend vers le haut à travers un trou traversant 22 ménagé dans la carte de câblage 20, comme cela est re- présenté à la figure 1. Une broche à bornes 33d fixée au rebord 33b à la position " b " s'étend vers le haut à tra- vers un trou traversant 23 ménagé dans la carte de câblage , comme cela est représenté à la figure 1. Une première extrémité 34a de la bobine est enroulée autour de la broche à bornes 33c, tandis que l'autre extrémité de la bobine 34b est enroulée autour de la broche à bornes 33d. Les deux broches à bornes 33c, 33d sont soudées sur la face supé- rieure de la carte de câblage 20 en même temps que les ex- trémités des bobines 34a, 34b enroulées autour des broches à bornes respectives 33c, 33d. Ainsi, les deux extrémités des bobines 34a, 34b sont électriquement connectées au cir- cuit formé sur la surface supérieure de la carte de câblage 20. La connexion électrique peut être faite par d'autres procédés que le soudage tel que le brasage. De manière si- milaire, l'unité de bobines Cb est constituée d'une bobine et d'un enroulement d'électro-aimant 36 enroulé autour de la bobine 35. La bobine 35 constituée d'une résine iso- lante comporte une partie cylindrique ayant une section transversale rectangulaire et une paire de rebords 35a, 35b, formée aux deux extrémités de la partie cylindrique. Une broche à bornes a une position " c " représentée figure 2 s'étend vers le haut à travers un trou traversant (non représenté) ménagé dans la carte de câblage 20. Une broche à bornes 35d fixée au rebord 35b a une position "d" s'étend vers le haut à travers un trou traversant (non représenté) formé dans la carte de câblage 20. Une extrémité 36a de la bobine est enroulée autour de la broche à bornes 35c, tan- dis que l'autre extrémité de la bobine 36b est enroulée au- tour de la broche à bornes 35d. Les deux broches à bornes 35c, 35d sont soudées sur la surface supérieure de la carte de câblage 20 en même temps que les extrémités de bobines 36a, 36b enroulées autour des broches à bornes respectives c, 35d. Ainsi, les deux extrémités de bobines 36a, 36b sont électriquement connectées à un circuit formé sur la surface supérieure de la carte de câblage 20. La connexion électrique peut être effectuée par d'autres procédés que la soudure, tel que le brasage. Les deux unités de bobines Ca, Cb sont positionnées symétriquement par rapport à la ligne X-X connectant un ar- bre du rotor à aimant 37 et un-arbre de l'aiguille 30b, et les deux axes centraux des unités de bobines Ca, Cb se cou- pent mutuellement perpendiculairement au niveau de l'arbre du rotor à aimant 37. L'unité de bobines CB est au regard d'une périphérie externe du rotor à aimant 30c au niveau de son rebord 33b, tandis que l'unité de bobines Cb est en re- gard de la périphérie externe du rotor à aimant 30c au ni- veau de son rebord 35b. Le rotor à aimant 30c est supporté par l'arbre du rotor à aimant 37 associé à une roue dentée d'entrée 38a à l'intérieur de la partie de carcasse 32a. La périphérie externe du rotor à aimant 30c est en regard de pôles formés par la partie de carcasse 32a. Ainsi, le rotor à aimant 30c, les deux unités de bobi- nes Ca, Cb et la carcasse 32 forment un circuit magnétique. Le rotor à aimant 30c tourne lorsque les deux unités de bo- bines Ca, Cb sont excitées par l'intermédiaire d'un circuit formé sur la carte de câblage 20. L'arbre du rotor à aimant 37 est supporté avec faculté de rotation entre la paroi in- férieure du boîtier 31 et la carte de câblage 20. Comme cela est représenté à la figure 2, le train d'engrenage de réduction G est constitué de la roue dentée d'entrée 38a, de deux roues dentées intermédiaires 38b, 38c et d'une roue dentée de sortie 38d. Les roues dentées in- termédiaires 38b, 38c positionnées entre l'arbre du rotor à aimant 37 et l'arbre de l'aiguille 30b sont supportées en commun par un arbre 39. L'arbre 39 est supporté avec facul- té de rotation entre la paroi inférieure du boîtier 31 et la carte du câblage 20. La roue dentée intermédiaire 38b s'engrène avec la roue dentée d'entrée 38a et la roue den- tée intermédiaire 38c s'engrène avec la roue dentée de sor- tie 38d fixée à l'arbre de l'aiguille 30b. Ainsi, la force de rotation du rotor à aimant 30c est transférée à l'arbre de l'aiguille 30b par l'intermédiaire du train d'engrenage de réduction G avec sa vitesse de rotation réduite. Les roues dentées 38a à 38d formant le train d'engrenage G de réduction sont constituées d'un matériau tel que de la ré- sine pour supprimer les bruits produits dans le train d'engrenage de réduction G. Comme cela est représenté à la figure 1, la base de l'aiguille 41 est fixée à l'arbre de l'aiguille 30b 8 2811424 s'étendant depuis le mécanisme d'entraînement 30a et une aiguille lumineuse 40 est connectée à la base de l'aiguille 41. L'aiguille lumineuse 40 tourne à l'avant de la plaque graduée 10. De multiples sources de lumière 50 constituées de diodes à émission de lumière sont positionnées sur la carte de câblage 20 autour de l'arbre de l'aiguille 30b à son voisinage et sont électriquement connectées par soudure à un circuit formé sur la carte de câblage 20. La lumière émise depuis des sources de lumière 50 est conduite vers la base de l'aiguille 41 à travers le trou traversant 1l ména- gé dans la plaque graduée 10. Ainsi, l'aiguille 40 est éclairée par la lumière émise depuis les sources de lumière 50. Les sources de lumière 50 ne sont pas limitées aux dio- des à émission de lumière, mais d'autres sources de lumière comme des lampes à incandescence peuvent être utilisées. Dans le premier mode de réalisation, comme on le dé- crit ci-dessus, les broches à bornes 33c, 33d, de l'unité de bobines Ca sont positionnées aux positions "'a" et "b", respectivement qui sont plus éloignées de l'arbre de l'aiguille 30b. De manière similaire, les broches à bornes c, 35d de l'unité de bobines Cb sont positionnées aux po- sitions "c" et "d", respectivement, qui sont les plus dis- tantes de l'arbre de l'aiguille 30b. Ces broches à bornes 33c, 33d, 35c, 35d sont soudées sur la carte de câblage 20 à des positions distantes de l'arbre de l'aiguille 30b. En conséquence, les sources de lumière 50 peuvent être posi- tionnées et soudées sur la carte de câblage 20 au voisinage de l'arbre de l'aiguille 30b sans interférer avec les bro- ches à bornes des unités de bobines. En outre, les sources de lumière 50 peuvent être positionnées uniformément autour de l'arbre de l'aiguille 30b. Ainsi, la lumière peut être uniformément incidente sur la base de l'aiguille 41 avec une luminosité élevée et l'aiguille 40 est correctement éclairée. 9 2811424 (Second mode de réalisation) Un second mode de réalisation de la présente invention sera décrit en se référant à la figure 3. Le second mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation, sauf qu'une plaque de guidage de la lumière 60 est fixée de plus à la surface arrière de la plaque graduée 10. La pla- que de guidage de la lumière 60 fixée à la plaque graduée est courbée vers le bas à la carte de câblage 20 au ni- veau de son ouverture circulaire 61 formée autour de l'arbre de l'aiguille 30b. L'ouverture circulaire 61 est positionnée pour être en regard des sources de lumière 50 de sorte que la lumière émise des sources de lumière 50 est conduite non seulement vers la base de l'aiguille 41 mais également vers la plaque graduée 10. La lumière conduite vers la plaque graduée 10 éclaire la plaque graduée et la lumière conduite vers la base de l'aiguille 41 éclaire l'aiguille 40. La plaque graduée 10 de ce mode de réalisa- tion est transparente. Puisque les broches à bornes 33c, 33d, 35c, 35d des deux unités de bobines Ca, Cb sont soudées sur la carte de câblage 20 à des positions distantes de l'arbre de l'aiguille 30b dans ce mode de réalisation, de même, les sources de lumière 50 peuvent être uniformément position- nées autour de l'arbre de l'aiguille 30b à son voisinage. En conséquence, on obtient aussi les mêmes avantages dans ce mode de réalisation que ceux que l'on a obtenus dans le premier mode de réalisation. L'aiguille lumineuse 40 du se- cond mode de réalisation peut être remplacée par une ai- guille habituelle et la lumière émise depuis les sources de lumière peut seulement être utilisée pour éclairer la pla- que graduée 10. Donc la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédents et elle peut être modifiée de di- verses manières. Par exemple, les broches à bornes 33c, 33d l o 2811424 utilisées dans les modes de réalisation précédents (la bo- bine 33 comportant les broches à bornes 33c, 33d qui est représentée à la figure 4 à une échelle agrandie) peuvent être modifiées à la forme représentée à la figure 5. Les broches à bornes 33c, 33d sont courbées, de sorte qu'elles peuvent être positionnées encore plus loin des sources de lumière 50 lorsque l'unité d'entraînement 30 est fixée à la carte de câblage 20. L'arbre de l'aiguille 30b peut être directement entraîné par le rotor à aimant 30c sans utili- ser le train d'engrenage de réduction G. Dans ce cas, la broche à bornes 33d de l'unité de bobine Ca est placée à une position opposée à la position " a " lorsque la broche à bornes 33c est positionnée. De manière similaire, la bro- che à bornes 35d de l'unité de bobine Cb est positionnée à la position opposée " c " lorsque la broche à bornes 35c est positionnée. De cette manière, toutes les broches à bornes 33c, 33d, 35c, 35d peuvent être soudées sur la carte - de câblage 20 à des positions distantes de l'arbre de l'aiguille 30b. Les sources de lumière 50 sont librement placées au voisinage de l'arbre de l'aiguille sans interfé- rer avec les broches à bornes. Bien qu'une carcasse 32 formée solidairement est uti- lisée dans les modes de réalisation précédents, elle peut être divisée en deux parties, une pour l'unité de bobine Ca et l'autre pour l'unité de bobine Cb. L'appareil de mesure en conformité avec la présente invention peut être utilisé de manière appropriée comme appareil de mesure pour de nom- breux véhicules automobiles, tels que cars de passagers, bus, camions, motocyclettes. Bien que la présente invention a été représentée et décrite en se référant à ses modes de réalisation préférés, il sera apparent à l'homme de l'art que des changements dans la forme et les détails peuvent être effectués dans celle-ci sans sortir de la portée de l'invention telle que définie dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure comprenant: une plaque graduée (10); une carte de câblage (20) disposée derrière la plaque graduée en parallèle à la plaque graduée; une aiguille (40) disposée à l'avant de la plaque gra- duée; une pluralité de source de lumière (50), disposée sur la face avant de la carte de câblage, pour éclairer l'aiguille; une unité d'entraînement (30), fixée à la surface ar- rière de la carte de câblage, pour entraîner l'aiguille, l'unité d'entraînement comprenant un moteur pas à pas (M) constitué d'une paire d'unités de bobines (Ca, Cb) compor- tant des broches à bornes (33c, 33d, 35c, 35d) pour déli- vrer la puissance électrique aux unités de bobines et un rotor à aimant (30c) conçu pour être mis en rotation en ex- citant la paire des unités de bobines; et un arbre d'aiguille (30b) connecté entre l'aiguille et l'unité d'entraînement à travers la plaque graduée de la carte de câblage, dans lequel: la pluralité des sources de lumière (50) sont posi- tionnées autour de l'arbre de l'aiguille (30b) à son voisi- nage et sont électriquement connectées à la carte de câ- blage (20); et les broches à bornes (33c, 33d, 35c, 35d) sont posi- tionnées à distance de l'arbre de l'aiguille (30b) et élec- triquement connectées à la carte de câblage. 2. Appareil de mesure selon la revendication 1, ca- ractérisant ce que: l'unité d'entraînement (30) comprend, en outre, un train d'engrenage de réduction (G) connecté entre le rotor à aimant (30c) et l'arbre de l'aiguille (30b), de sorte que l'arbre de l'aiguille est entraîné par le rotor à aimant par l'intermédiaire du train d'engrenage de réduction avec une vitesse de rotation réduite. 3. Appareil de mesure selon la revendication 1, ca- ractérisant ce que: l'appareil de mesure comprend, en outre, une plaque de guidage de la lumière (60) disposée derrière la plaque gra- duée (10), la plaque de guidage de lumière ayant une ouver- ture (61) en regard de la pluralité des sources de lumière (50) pour guider la lumière vers la plaque graduée (10) et l'aiguille (40); et la plaque graduée est une plaque transparente. 4. Appareil de mesure selon la revendication 2, ca- ractérisant en ce que: l'appareil de mesure comprend, en outre, une plaque de guidage de la lumière (60) disposée derrière la plaque gra- duée (10), la plaque de guidage de lumière comportant une ouverture (61) en regard de la pluralité des sources de lu- mière (50) pour guider la lumière vers la plaque graduée (10) et l'aiguille (40); et la plaque graduée est une plaque transparente. 5. Appareil de mesure selon la revendication 1, ca- ractérisant ce que: les broches à bornes (33c, 33d, 35c, 35d) sont soudées sur une surface avant de la carte de câblage (20). 6. Appareil de mesure selon la revendication 1, ca- ractérisant ce que: les broches à bornes (33c, 33d, 35c, 35d) sont soudées sur une surface arrière de la carte de câblage (20). 7. Appareil de mesure selon la revendication 1, ca- ractérisant ce que: l'arbre de l'aiguille (30b) est directement connecté au rotor à aimant (30c) de l'unité d'entraînement (30).