(57)【要約】【課題】簡易な構造で指針への負荷を軽減すると共に、指針照明の輝度を高くした指針式計器を提供する。【解決手段】指針式計器１は、指針２０と光源５０とを有する。指針２０は、回転することにより状態値を表す指標１１，１２を指示する。光源５０は、指針２０と共に回転し、指針２０を照明する。指針式計器１は、指針２０と共に回転し、光源５０へ給電する二次モジュール７０と、二次モジュール７０へ無線送電する一次モジュール８０とを備える。【選択図】図２
2014085334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することにより、状態値を表す指標（１１、１２）を指示する指針（２０）と、
前記指針と共に回転し、前記指針を照明する光源（５０、２５０）と、
前記指針と共に回転し、前記光源へ給電する光源給電部（７０）と、
前記光源給電部へ無線送電する無線送電部（８０）と、を備えることを特徴とする指針式計器。
【請求項２】
前記光源給電部と前記無線送電部は、前記指針の回転中心周りに連続する環状に延びる形状に構成されると共に、互いに回転中心方向に重なって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の指針式計器。
【請求項３】
前記光源給電部が実装される第一回路基板（５１）と、
前記無線送電部が実装される第二回路基板（８１）と、を備え、
前記第一回路基板と第二回路基板とは、互いに対向するように配置されており、
前記光源給電部は、前記第一回路基板に対して前記無線送電部の側に実装され、
前記無線送電部は、前記第二回路基板に対して前記光源給電部の側に実装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の指針式計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された発明は、指針式計器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転することにより車両状態値を表す指標を指示する指針を備える指針式計器が、知られている。このような指針式計器では、例えば特許文献１に開示されるように、指針を照明する光源が設けられ、光源は、指針と一体となって回転する。指針の入射面に入射した光は、指針の先端部へ導かれて指針を照明する。この構成によれば、指針とは別体の回路基板に光源が実装される場合よりも、光源から指針の入射面までの距離が短くなるため、指針照明の輝度を高くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，０８２，２８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示の指針式計器では、光源と回路基板とは指針の回転軸周りに配置された渦巻き状のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）にて電気的に接続されることにより、指針と共に回転する光源への電力供給が行われている。そのため、指針の回転軸周りの構造が複雑なものになってしまう。また、指針とＦＰＣが接続されているため、指針の回転に伴ってＦＰＣに力が加わり、その反力により指針は負荷を受けてしまう。そのため、指針を確実に回転させるためには、高いトルクを出力可能な駆動源が必要となってしまう。また、指針への負荷により指針の指示精度が低下してしまう恐れがある。
【０００５】
発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構造で指針に電力を供給することができる指針式計器を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、指針に電力を供給するための部品数を減らすことができる指針式計器を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、電磁気的な結合によって指針に電力を高効率に供給できる指針式計器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の指針式計器は、回転することにより、状態値を表す指標を指示する指針と、指針と共に回転し、指針を照明する光源と、指針と共に回転し、光源へ給電する光源給電部と、光源給電部へ無線送電する無線送電部と、を備える。発明によると、指針式計器は、指標を指示する指針を照明する光源を備え、光源は指針と共に回転する。そのため、指針と共には回転しない回路基板に光源が実装される場合よりも、光源から指針までの距離を短くして、指針照明の輝度を高くすることができる。さらに、発明では、指針を照明する光源への給電は、無線送電部から無線送電される光源給電部により行われる。光源給電部は、指針と共に回転するが、無線送電部とは接続されていないため、指針の回転に対する負荷は、ＦＰＣを用いて光源への給電を行う場合よりも、軽減される。
【０００９】
また、無線送電部から光源給電部への無線送電を行うことで、指針の回転軸周りの構造を簡易なものとすることができ、簡易な構造により指針への負荷を軽減すると共に、指針照明の輝度を高くした指針式計器の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態による指針式計器を示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態を示すブロック図である。
【図４】図２の本発明の第二実施形態及び他の実施形態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。
【００１２】
（第一実施形態）
図１〜３に示す本発明の第一実施形態による指針式計器１は、車両において車両前後方向のうち運転席から見て前方のインストルメントパネルに設置される。この実施形態では、運転者または同乗者は、指針式計器１を視認する視認者である。指針式計器１は、視認者に面する前面をもつ。指針式計器１の前面は、車両の後方に向けられている。以後の説明において、指針式計器１から視認者に向かう方法は、前方向と称される。
【００１３】
指針式計器１は、表示板１０、指針２０、電子回路部３０、駆動源４０、光源５０、ケース６０、および電磁式電力供給装置７０、８０のような構成部品をもつ。電磁式電力供給装置は非接触で電力を供給する装置を提供する。電磁式電力供給装置は、一次モジュール８０および二次モジュール７０を有する。
【００１４】
一次モジュール８０は、高周波の電磁界を生成する。一次モジュール８０は、静止している送電モジュールを提供する。二次モジュール７０は、一次モジュール８０によって生成された高周波電磁界を受け取ることにより、電力を誘導する。二次モジュール７０は、可動の受電モジュールを提供する。一次モジュール８０は無線給電モジュールとも呼ばれる。二次モジュール７０は光源給電モジュールとも呼ばれる。
【００１５】
二次モジュール７０は、指針２０と共に回転し、光源５０へ給電する。二次モジュール７０は、光源給電部７０とも呼ばれる。一次モジュ−ル８０は、光源給電部７０へ無線送電する。一次モジュール８０は、無線送電部８０とも呼ばれる。
【００１６】
表示板１０は、樹脂により平板状に形成されている。表示板１０には、目盛部１１及び数字部１２が設けられている。ここで目盛部１１及び数字部１２は、車両状態値としての車速を指針２０により指示するための指標１１、１２である。さらに、表示板１０において、これら複数の指標１１、１２が並ぶ円周の中心部には、円形の周縁部を有する開口部１３が形成されている。表示板１０は例えばポリカーボネートあるいはアクリル等から形成されている。
【００１７】
指針２０は、樹脂により形成され、基端部２０ａから先端部２０ｂへ向かって延伸する細長針状を呈している。先端部２０ｂは、基端部２０ａより細い。指針２０は、回転位置に応じて先端部２０ｂにより指標１１、１２のいずれかを指示することで車速を表示する。指針２０は、表示板１０の視認者側に配置され、表示板１０に沿って回転可能に設けられている。指針２０の基端部２０ａは、駆動源４０と連結されている。
【００１８】
電子回路部３０は、回路基板３１及び制御回路３２を有している。回路基板３１は、ガラスエポキシ基板等から形成されている。制御回路３２は、マイクロコンピュータ等からなり、回路基板３１に実装され、駆動源４０及び光源５０を制御する。電子回路部３０は、ケース６０に表示板１０と回路基板３１を装着することで表示板１０の反視認者側に配設されている。
【００１９】
駆動源４０は、指針２０を支持するシャフト４１を有している。シャフト４１は、指針２０の基端部２０ａに接続されるブラケットに挿入されている。駆動源４０は、通電されることによりシャフト４１及びブラケット２１を指針２０と共に回転駆動する。ブラケット２１は、円筒状に形成されており、その一端には二次モジュール７０が設けられている。駆動源４０は、回路基板３１に実装されている。駆動源４０は、シャフト４１を除いて回路基板３１の反視認者側に配置されている。駆動源４０は、例えばステップモータに減速歯車機構（図示しない）を組み合わせてなる。
【００２０】
ケース６０は、樹脂により皿状に形成され、表示板１０の反視認者側において回路基板３１及び制御回路３２を覆うように設けられている。ケース６０は、例えばポリプロピレン等から形成されている。
【００２１】
以下、第一実施形態の指針２０及び指針２０の回転中心Ｏ周りの構成を詳細に説明する。指針２０は、回転中心軸Ｏの周りを回転可能である。指針式計器１は、中心軸Ｏの周りに電磁的な電力供給装置を備える。中心軸Ｏは、指針式計器１の前後方向に沿って延びている。指針２０の基端部２０ａは、黒色等の遮光性塗料により着色され、有底筒状を呈している。基端部２０ａの開口部１３は、開口部１３の一部から先端部２０ｂへ向かって延伸する延伸部２０ｃ、及びブラケット２１と接続されている。基端部２０ａは、基端部２０ａの内部に設けられて光を発する光源５０を覆っており、光源５０からの光が基端部２０ａの外へ漏れることを抑制している。先端部２０ｂ及び先端部２０ｂへ向かって延びる延伸部２０ｃは、透光性塗料により着色され光を透過し、延伸部２０ｃへ入射した光源５０からの光は、先端部２０ｂまで導かれる。
【００２２】
光源５０は、チップタイプの発光ダイオードからなり、基端部２０ａの内部で後述するブラケット２１に固定される第一回路基板５１に実装されている。光源５０は、指針２０の回転中心Ｏに設けられて、指針２０の延伸部２０ｃ端面２０ｄと向き合っている。光源５０は、回路基板５１に実装された二次モジュール７０と電気的に接続されており、当該二次モジュール７０から給電されることで当該端面２０ｄに向かって白色光等を投射する。光源５０は、指向性を有し、端面２０ｄに向かって集中して光を投射する。その結果、端面２０ｄへの入射光が延伸部２０ｃの内部を先端部２０ｂへ向かって導光されて、指針２０が発光することになる。このようにして、光源５０は指針２０を照明する。
【００２３】
ブラケット２１は、樹脂等により細長い有底筒状に形成されている。ブラケット２１の開口部２１ａにはシャフト４１が挿入されている。ブラケット２１の底部２１ｂの外側には、基端部２０ａ、延伸部２０ｃ及び、第一回路基板５１と互いに対向するように配置されている第二回路基板８１が熱かしめにより固定されている。ブラケット２１は、表示板１０に設けられる開口部１３を反視認者側から視認者側に貫通して、指針２０を支持している。ブラケット２１はシャフト４１の回転を指針２０へ伝達する。
【００２４】
また、ブラケット２１に固定された第二回路基板８１には光源５０が実装され、指針２０は光源５０と共に回転する。二次モジュール７０は、平板状の渦巻き型コイルを給電コイル７２として有し、指針２０の回転中心Ｏ周りに連続して環状に延びる形状に構成されて、基端部２０ａ内部の第一回路基板５１の視認者側に実装されている。給電コイル７２の中心は指針２０の回転中心Ｏと一致し、給電コイル７２は、当該回転中心Ｏ周りに巻き回されている。二次モジュール７０は、数ｍｍ程度の間隔をあけて後述する一次モジュール８０と回転中心Ｏ方向に重なって配置されている。二次モジュール７０は、一次モジュール８０から非接触で送電されると共に、第一回路基板５１上の指針２０の回転中心Ｏに設けられる光源５０への給電を行う。
【００２５】
一次モジュール８０は、給電コイル７２の直径よりやや大きい直径の平板状の渦巻き型コイルを送電コイル８２として有し、指針２０の回転中心Ｏ周りに連続して環状に延びる形状に構成されている。送電コイル８２の中心は指針２０の回転中心Ｏと一致し、送電コイル８２は、当該回転中心Ｏ周りに巻き回されている。給電コイル７２と送電コイル８２とは、互いに対向している。一次モジュール８０は、回転中心Ｏ方向に数ｍｍ程度の間隔をあけて二次モジュール７０と互いに重なって配置されている。
【００２６】
一次モジュール８０は、回路基板３１上に設けられた筒状のサポ−ト樹脂９１により支持されている。サポート樹脂９１は、支持部材とも呼ぶことができる。一次モジュール８０は、サポ−ト樹脂９１の表示板１０側に固定された第二回路基板８１に実装されている。第二回路基板８１は、表示板１０に近いサポート樹脂９１の側面に設けられている。
【００２７】
一次モジュール８０は、回路基板３１に実装されるイグニッションオン電源１００と端子９０により電気的に接続され、イグニッションオン電源１００から供給された電力を表示板１０の開口部１３を通じて二次モジュール７０へ無線送電する。端子９０は、サポート樹脂９１に埋設されている。一次モジュール８０は、電力端子としてのイグニッションオン電源１００と制御装置３２とに接続されている。イグニッションオン電源１００は、車両の電源スイッチまたはイグニッションスイッチがオン状態に操作されているときに、車両のバッテリから電力が供給される。端子９０は、一次モジュール８０をサポートするサポ−ト樹脂９１により周囲と絶縁されている。
【００２８】
制御回路３２は、駆動源４０を制御すると共に、一次モジュール８０へ送電する電力の電圧制御を行う。また、一次モジュール８０への送電のオン・オフの切替を行う。制御回路３２による送電のオン・オフの切替に応じて、送電コイル８２に流れる電流により磁界が発生し、給電コイル７２には、その磁界により電流が流れることになる。一次モジュール８０は、制御回路３２の管理の下で高周波励磁電流を生成する。一次モジュール８０は、一次コイル８２を励磁するために一次コイル８２に高周波励磁電流を供給する。一次コイル８２は、二次コイル７２を通り抜ける高周波磁界を生成する。高周波磁界は、二次コイル７２中に電流を誘導する。二次モジュール７０は誘導された電流を直流に変換する。二次モジュール７０は光源５０に直流電力を供給する。このようにして、一次モジュール８０は、二次モジュール７０へ無線送電を行う。
【００２９】
基端部２０ａは、視認者から開口部１３を覆うように形成される。基端部２０ａは、二次コイル７２および二次モジュール７０をカバーするためにそれらの直径より大きな直径を有する。一次モジュール８０および二次モジュール７０は環状かつ平板状に形成され、ブラケット２１のまわりに配置される。一次コイル８２および二次コイル７２はブラケット２１の径方向外側に配置される。したがって、ブラケット２１はコイル８２および７２を電磁的に結合するための磁気的な経路を提供する。内部に空洞をもつ円筒状に形成されたブラケット２１の一部は、磁気的な経路を提供する。コイル８２および７２は、表示板１０の両側にそれぞれ配置されている。少なくともコイル８２および７２の内径は、開口部１３の内径より小さい。
【００３０】
サポート樹脂９１は、ブラケット２１に沿って伸びる少なくとも１本の脚、および一次モジュール８０および回路基板８１が固定される支持台を有する。サポート樹脂９１は、回路基板３１から表示板１０の近傍にまで延びている。支持台は表示板１０と平行である。支持台は、一次モジュール８０および回路基板８１を適切な位置に、安定して支持する。
【００３１】
ここまで説明した第一実施形態によると、指針式計器１は、指標１１，１２を指示する指針２０を照明する光源５０を備え、光源５０は指針２０と共に回転する。そのため、光源５０が回路基板３１に実装される場合よりも、光源５０から指針２０までの距離を短くして、指針照明の輝度を高くすることができる。
【００３２】
ここで、第一実施形態では、指針２０を照明する光源５０への給電は、一次モジュール８０から無線送電される二次モジュール７０により行われる。二次モジュール７０は、指針２０と共に回転するが、一次モジュール８０とは接続されていないため、指針２０の回転に対する負荷は、ＦＰＣを用いて光源５０への給電を行う場合よりも、軽減される。また、一次モジュール８０から二次モジュール７０への無線送電を行うことで、指針２０の回転中心Ｏ周りの構造を簡易なものとすることができ、簡易な構造により指針２０への負荷を軽減すると共に、指針照明の輝度を高くした指針式計器１の実現が可能となる。
【００３３】
また、第一実施形態によると、指針２０と共に回転する二次モジュール７０は、いかなる形状であっても指針２０の回転により回転中心Ｏ周りに延びる環状の軌跡をたどる。そのため、二次モジュール７０へ無線送電する一次モジュール８０は、環状に構成されていることが望ましい。そこで、第一実施形態では、一次モジュール８０が指針２０の回転中心Ｏ周りに連続する環状に延びる形状に構成されると共に、二次モジュール７０も当該回転中心Ｏ周りに連続する環状に延びる形状となっている。そのため、二次モジュール７０は、いずれの回転角度であっても一次モジュール８０と互いに重なり、二次モジュール７０は、一次モジュール８０から効率よく無線送電されることになる。
【００３４】
さらに、第一実施形態によると、指針２０の回転中心Ｏに光源５０が設けられている。そのため、指針２０のうち回転中心Ｏから延びる延伸部２０ｃに光源５０を設ける場合と比較して、二次モジュール７０の近傍に光源５０は設けられることになる。そのため、二次モジュール７０から光源５０への配線を短いものとすることができる。その結果、指針２０を照明する光源５０周りの構成が簡素なものとなり、見栄えのよい指針式計器１を実現することができる。
【００３５】
（第二実施形態）
図４に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の指針式計器２では、二次モジュール７０は、第一回路基板５１に対して一次モジュール８０の側に実装されている。二次モジュール７０の環状の形状がこのような配置を可能とする。また、一次モジュール８０は、第二回路基板８１に対して二次モジュール７０の側に実装されている。
【００３６】
先行する実施形態では、指針２０は光源５０から光を受け入れるための端面２０ｄを有する。これに代えて、図４に図示される延在部分２２０ｃをもつ指針２２０を採用することができる。延在部分２２０ｃは、中心軸Ｏの延長線上にも位置している。延在部分２２０ｃは、その中間部分に切欠部を有する。切欠部は、凹部でもある。切欠部は、その中に光源２５０を位置付けるように形成されている。加えて、光源２５０は、図４に図示されるように、その光源２５０が回転軸Ｏからずれるように配置されている。光源２５０は、回転軸Ｏ上から、先端２０ｂに近づくようにずれている。
【００３７】
以上説明した第二実施形態によると、二次モジュール７０を、第一回路基板５１に対して一次モジュール８０と反対側に実装した場合に比べて、指針式計器２は、二次モジュール７０と一次モジュール８０との離間距離Ｌを短くでき、無線送電の効率を向上できる。
【００３８】
また、二次モジュール７０と一次モジュール８０の間に第一回路基板５１が存在しないようになるので、指針式計器２は、第一回路基板５１が無線送電の効率低下を招くことを回避できる。
【００３９】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００４０】
具体的には、第一実施形態及び第二実施形態において二次モジュール７０と一次モジュール８０はそれぞれ環状の形状に構成されるとしたが、環状に限定せず別の形状に構成されていてもよい。
【００４１】
また、第一実施形態及び第二実施形態において基端部２０ａの一部から先端部２０ｂに向かって延伸する延伸部２０ｃが基端部２０ａに接続され、光源５０は延伸部２０ｃの端面２０ｄと向き合っているとしたが、図４に示すように延伸部２２０ｃの途中に光源２５０は配置されているとしてもよい。
【００４２】
加えて、第一実施形態及び第二実施形態において指針２０の回転中心Ｏに光源５０は設けられているとしたが、図４に示すように回転中心Ｏからずれて光源２５０は設けられていてもよい。
【００４３】
さらに、第一実施形態及び第二実施形態において基端部２０ａは遮光性塗料により着色されているとしたが、光を透過する透光性塗料等により着色されているとしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１、２  指針式計器、１０  表示板、１１、１２  指標、１３  開口部、
２０  指針、２０ａ  基端部、２０ｂ  先端部、２０ｃ  延伸部、２０ｄ  端面、
２１  ブラケット、  ２１ａ  開口部、  ２１ｂ  底部、
３０  電子回路部、  ３１  回路基板、  ３２  制御回路、
４０  駆動源、  ４１  シャフト、  ５０  光源、５１  第一回路基板、
６０  ケース、  ７０  二次モジュール、  ７２  コイル、
８０  一次モジュール、  ８１  第１回路基板、  ８２  コイル、
９１  サポート樹脂、
２２０  指針、  ２２０ｃ  延在部分、  ２５０  光源。
【図１】
2014085334.tif 000003
【図２】
2014085334.tif 000004
【図３】
2014085334.tif 000005
【図４】
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