(57)【要約】【課題】ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることを可能にする渦巻状可撓性プリント配線板及びこれを用いた計器を提供する。【解決手段】指針側に電気的に接続される電極１２ａが形成された配線板中心部１２０は、指針の基端部１４１に取付られて指針と一体的に回転する。この配線板中心部１２０から外側に向かって互いに逆の巻回方向の渦巻状になる２本の配線板渦巻部１２１、１２２が形成されている。また、これら２本の配線板渦巻部１２１、１２２それぞれの一部には、ステッピングモータ１０側の所定部位に固定される固定部１２１ａ、１２２ｂが形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指針軸を中心に回転する指針に実装された発光素子に給電するためのリード線として機能すると共に、前記指針を回転させるステッピングモータの回転トルクと釣り合ってこの指針を所定の指示位置に静止させるためのバネ性を有する渦巻状可撓性プリント配線板であって、
前記指針の基端部が取付けられて指針と一体的に回転すると共に、前記指針側に電気的に接続される電極が形成された配線板中心部と、
前記配線板中心部から外側に向かって互いに逆の巻回方向になるように渦巻状に形成された２本の配線板渦巻部と、
前記２本の配線板渦巻部それぞれの一部であって、前記ステッピングモータ側の所定部位に固定される固定部と、
を有することを特徴とする渦巻状可撓性プリント配線板。
【請求項２】
請求項１記載の渦巻状可撓性プリント配線板において、
前記２本の配線板渦巻部は、一本のリボン状の可撓性プリント配線板を二股にして、一方を右巻方向に渦巻状にし、他方を左巻方向に渦巻状にして形成される、
ことを特徴とする渦巻状可撓性プリント配線板。
【請求項３】
請求項２記載の渦巻状可撓性プリント配線板において、
前記配線板中心部は、前記一本のリボン状の可撓性プリント配線板の端部近傍を略円筒状に巻回して形成されており、
前記配線板中心部の内側面には、前記発光素子に対応した前記電極が形成されている、
ことを特徴とする渦巻状可撓性プリント配線板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の渦巻状可撓性プリント配線板を用いた計器であって、
この配線板の固定部は、前記ステッピングモータ側の所定部位に固定されており、
発光素子が実装されて指針軸を中心に回転し、その基端部が前記配線板中心部に取り付けられた指針と、
前記発光素子と前記渦巻状可撓性プリント配線板とを電気的に接続する電気接続部材と、
前記配線板中心部を収容する円筒状の電極ホルダと、
を有することを特徴とする計器。
【請求項５】
請求項４記載の計器において、
前記電気接続部材は、前記指針の基端部に下方に延びるように取付けられて、前記発光素子に電気接続されると共に、外側に向かうバネ性を利用して前記電極に接触する接続ピンである、
をことを特徴とする計器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦巻状可撓性プリント配線板及びこれを用いた計器に関し、特に、指針に実装された発光素子に給電するためのリード線として機能すると共に、指針を回転させるステッピングモータの回転トルクと釣り合ってこの指針を所定の指示位置に静止させるためのバネ性を有する渦巻状可撓性プリント配線板及びこれを用いた計器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の渦巻状可撓性プリント配線板（以下、可撓性プリント配線板を単にＦＰＣとよぶ）及びこれを用いた計器は、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された渦巻状ＦＰＣは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が実装された指針指示部と一体形成されており、指針軸の外周部に左巻きの渦巻状に巻回されている。この渦巻状ＦＰＣは、ＬＥＤに給電するためのリード線として機能すると共に、モータの駆動トルクに対する制動トルクを発生させるためのバネ性を有している。
【０００３】
このような構成において、図示しない計器制御基盤側からの所定の駆動信号に応答してモータが駆動し、この駆動によるトルクと渦巻状ＦＰＣの制動力との均衡点で指針の角度が安定して所定の指示が行われる。これと共に、図示しない電源回路から渦巻状ＦＰＣを介して指針に実装された所定のＬＥＤに給電が行われ、当該ＬＥＤが点灯することにより指針が光輝する。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−６６６０１号公報（図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような従来の渦巻状ＦＰＣでは、渦巻状の導電部は一方向のみに巻回されているものである。このように、リボン状のＦＰＣ全体を一方向のみに巻回した場合、渦巻状の導電部のバネ性、すなわち、ヤング率は大きくなりがちである。このため、ステッピングモータに対する負荷が大きくなり、脱調が発生して指示値が狂いやすくなる。渦巻状の導電部のバネ性を小さくするには、渦巻状ＦＰＣの幅を細くすればよいのだが、渦巻状ＦＰＣは複数のＬＥＤにそれぞれ独立的に給電するためのリード線としても機能するため、安易に細くすることができない。
【０００６】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、プリント配線板の全幅は維持したまま、バネ性を小さくして、ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることを可能にする渦巻状可撓性プリント配線板及びこれを用いた計器を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の渦巻状可撓性プリント配線板は、指針軸を中心に回転する指針に実装された発光素子に給電するためのリード線として機能すると共に、前記指針を回転させるステッピングモータの回転トルクと釣り合ってこの指針を所定の指示位置に静止させるためのバネ性を有する渦巻状可撓性プリント配線板であって、前記指針の基端部が取付けられて指針と一体的に回転すると共に、前記指針側に電気的に接続される電極が形成された配線板中心部と、前記配線板中心部から外側に向かって互いに逆の巻回方向になるように渦巻状に形成された２本の配線板渦巻部と、前記２本の配線板渦巻部それぞれの一部であって、前記ステッピングモータ側の所定部位に固定される固定部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、指針側に電気的に接続される電極が形成された配線板中心部は、指針の基端部に取付られて指針と一体的に回転する。この配線板中心部から外側に向かって互いに逆の巻回方向の渦巻状になる２本の配線板渦巻部が形成されている。また、これら２本の配線板渦巻部それぞれの一部には、ステッピングモータ側の所定部位に固定される固定部が形成されている。このような互いに逆の巻回方向の２本の配線板渦巻部により、プリント配線板の全幅は維持したまま、両方向に対してバネ性を小さくすることができる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の渦巻状可撓性プリント配線板は、請求項１記載の渦巻状可撓性プリント配線板において、前記２本の配線板渦巻部は、一本のリボン状の可撓性プリント配線板を二股にして、一方を右巻方向に渦巻状にし、他方を左巻方向に渦巻状にして形成される、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、２本の配線板渦巻部は一本のリボン状の可撓性プリント配線板が二股にして形成されるので、製造が容易である。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の渦巻状可撓性プリント配線板は、請求項２記載の渦巻状可撓性プリント配線板において、前記配線板中心部は、前記一本のリボン状の可撓性プリント配線板の端部近傍を略円筒状に巻回して形成されており、前記配線板中心部の内側面には、前記発光素子に対応した前記電極が形成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、指針が取り付けられる配線板中心部も一本のリボン状の可撓性プリント配線板から形成されるので、製造が容易でる。また、配線板中心部の内側面に電極が形成されているので、指針側との電気的接続も容易である。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の計器は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の渦巻状可撓性プリント配線板を用いた計器であって、この配線板の固定部は、前記ステッピングモータ側の所定部位に固定されており、発光素子が実装されて指針軸を中心に回転し、その基端部が前記配線板中心部に取り付けられた指針と、前記発光素子と前記渦巻状可撓性プリント配線板とを電気的に接続する電気接続部材と、前記配線板中心部を収容する円筒状のホルダ部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、上述のような２本の配線板渦巻部を有する渦巻状可撓性プリント配線板を、ステッピングモータ側の所定部位に固定してその配線板中心部に指針を取り付けることにより、ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることができる計器を提供できる。また、モータの保持トルクを減らせるため、小型のステッピングモータも適用可能になる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の計器は、請求項４記載の計器において、前記電気接続部材は、前記指針の基端部に下方に延びるように取付けられて、前記発光素子に電気接続されると共に、外側に向かうバネ性を利用して前記電極に接触する接続ピンである、をことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、指針の基端部に下方に延びるように取付けられて外側に向かうバネ性を有する接続ピンにより、指針側と渦巻状可撓性プリント配線板側との電気的接続を容易かつ確実になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の渦巻状可撓性プリント配線板を用いた計器の一部を示す分解斜視図である。図２は、図１の渦巻状可撓性プリント配線板を巻回する前の状態を示す斜視図である。図３は、図１の渦巻状可撓性プリント配線板の正面図である。なお、図１においては、本発明の要旨に係る部材のみが示され、文字板、導光体、電子部品が実装されたプリント基盤、指針カバー、ケース等は省略されている。
【００１８】
渦巻状ＦＰＣ１２は、リボン状をした可撓性を有するプリント配線板であり、例えば、図１に示すようなスピードメータ等の計器１に利用される。渦巻状ＦＰＣ１２は、樹脂製のベースフィルム上に銅箔等の導電パターンを形成し、配線板中心部１２０の内側面に形成された電極１２ａや２本の配線板渦巻部１２１、１２２の端部の固定部１２１ａ、１２２ａに形成された電極パターン（不図示）を除き、絶縁膜をその上に被覆して一体形成されたものである。この渦巻状ＦＰＣ１２は、指針に実装された発光素子に給電するためのリード線として機能すると共に、指針を回転させるステッピングモータ１０の回転トルクと釣り合ってこの指針を所定の指示位置に静止させるためのバネ性を有する。なお、渦巻状ＦＰＣ１２の材質自体は周知である。
【００１９】
渦巻状ＦＰＣ１２の外形は、図１〜図３に示すように、指針ハード基盤１４の基端部１４１が取付けられて指針と一体的に回転すると共に、指針側に電気的に接続される複数の電極１２ａが形成された配線板中心部１２０と、この配線板中心部１２０から外側に向かって互いに逆の巻回方向になるように渦巻状に形成されて、同等のバネ性を有する２本の配線板渦巻部１２１及び１２２と、２本の配線板渦巻部１２１及び１２２それぞれの先端部であって、ステッピングモータ側の所定部位に固定される固定部１２１ａ及び１２２ａと、から構成される。
【００２０】
補足すると、２本の配線板渦巻部１２１及び１２２は、一本のリボン状のＦＰＣを二股にして、一方を右巻方向に渦巻状にし、他方を左巻方向に渦巻状にして形成される。配線板中心部１２０もまた、一本のリボン状のＦＰＣの端部近傍（二股化されてない側）を略円筒状に巻回して形成されている。このように、渦巻状ＦＰＣ１２は、一本のリボン状のＦＰＣの一部を二股化して形成されるので、製造が容易であり低コスト化を促進できる。
【００２１】
配線板中心部１２０の内側面には、指針に実装される複数の発光素子に対応した複数の電極１２ａが形成されている。複数の電極１２ａはそれぞれ、リード線として機能する２本の配線板渦巻部１２１及び１２２を介して、固定部１２１ａ、１２２ａに形成された電極パターン（不図示）に電気的に接続されている。
【００２２】
また、配線板中心部１２０は、この中心部１２０の外径よりもやや大きな内径を有する円筒状の電極ホルダ１１（請求項中のホルダ部に対応）に収容される。電極ホルダ１１は、例えば、樹脂製であり、２本の配線板渦巻部１２１及び１２２の分岐箇所近辺が嵌挿されるスリット１１１を有する。配線板中心部１２０に電極ホルダ１１が取り付けられた渦巻状ＦＰＣ１２は、２本の配線板渦巻部１２１及び１２２の先端部の固定部１２１ａ及び１２２ａが、図示しないプリント基盤のおもて面に電気的、機械的に固定される。プリント基盤には、この計器に係る電子部品が実装される。
【００２３】
ステッピングモータ１０は、プリント基盤上に実装された計器制御部から送信されてくる、例えば、車速に応じて生成された駆動信号に応答して、回転軸１０２を所定角度だけ回転させる周知のデバイスである。補足すると、駆動信号は複数の駆動ステップから構成され、各駆動ステップに応じてステッピングモータ１０の回転軸１０２が回転する。ステッピングモータ１０は高精度の指針制御が可能である反面、各駆動ステップと回転軸１０２の回転角度との同期が正常状態からずれる、いわゆる、脱調が発生しやすいという特質もある。このステッピングモータ１０は、上記プリント基盤或いは計器筐体に固定するときに利用される係止爪１０１を有している。ここでは、ステッピングモータ１０は、プリント基盤の背面に係止爪１０１を利用して取付けられるものとする。
【００２４】
一方、指針は、指針ハード基盤１４、並びに、図示しない拡散導光体及び指針カバー等を含んで構成される。指針ハード基盤１４は、下方に延びる図示しない指針軸が設けられた円盤状の基端部１４１とこの基端部１４１の縁部から指針軸に対して略鉛直方向に延びる細長状の指示部１４２とから構成される。指示部１４２には、この指示部１４２の長手方向に沿ってそれぞれ均等間隔にアレイ状に、複数の発光素子、例えば、ＬＥＤが実装されている。基端部１４１には、指針軸を周回するように、複数の発光素子にそれぞれ電気接続される複数の孔が設けられている。これら複数の孔には、外側に向かうバネ性を有する複数本の接続ピン１３（請求項中の電気接続部材に対応）が挿通される。
【００２５】
複数本の接続ピン１３は、基端部１４１に設けられた上記複数の孔に下方に延びるように取付けられて、複数の発光素子に電気接続されると共に、上記渦巻状ＦＰＣ１２の配線板中心部１２０の内側面に形成された複数の電極１２ａに接触する。すなわち、外側に向かうバネ性により、複数本の接続ピン１３はそれぞれ、複数の電極１２ａに確実に接触する。また、指針の取付時には、複数本の接続ピン１３を、複数の電極１２ａに対応させて、上方から挿入するようにするだけでよい。図示しないが、基端部１４１の下面及び電極ホルダの円筒上面には、両者を固着するためのロック爪や孔等の固着手段が形成されている。これにより、ステッピングモータ１０の回転軸１０２の回転トルクを、指針及び渦巻状ＦＰＣ１２に正確に伝えることができる。
【００２６】
なお、指針ハード基盤１４の上には、複数の発光素子からの光を導光し拡散させる拡散導光体が覆設され、更にその上には、指針ハード基盤よりやや大きく、複数の発光素子に沿ったスリットを有する指針キャップが覆設される。このスリットを介して、点灯している発光素子からの光が上方に向かいドライバ等により視認される。
【００２７】
このような構成の計器に用いられている上記渦巻状ＦＰＣ１２の作用について、図３を用いて説明する。図中、固定部１２１ａ及び１２１ｂは、上記プリント基盤（請求項中のステッピングモータ側に対応）に固定されているものとする。上述したように、二股化された２本の配線板渦巻部１２１及び１２２は、同等のバネ性、すなわち、ヤング率を有するので、ステッピングモータ１０の回転軸１０２が未だ回転してない状態においては、２本の配線板渦巻部１２１及び１２２のバネ性１２１ｆ及び１２２ｆが釣り合って、図３に示すような状態で安定している。例えば、この状態を車速ゼロに合わせる。
【００２８】
この状態から、増速してステッピングモータ１０の回転軸１０２が例えば図中右周りに回転し始めると、この回転トルク１０２ｒと順方向にバネ性１２２ｆが作用し、逆方向にバネ性１２１ｆが作用し、これらが釣り合った状態で安定する。ここで、渦巻部１２１のバネ性１２１ｆと渦巻部１２２のバネ性１２２ｆとは互いに同等で異なる方向に作用しているので、ステッピングモータ１０からみた渦巻状ＦＰＣ１２のバネ性は半減していることがわかる。
【００２９】
逆に、釣り合った状態から、減速してステッピングモータ１０の回転軸１０２が例えば左周りに回転し始めると、上記と逆の作用により、ステッピングモータ１０の回転トルクと渦巻状ＦＰＣ１２のバネ性とが釣り合った状態で安定する。この場合にも、渦巻部１２１のバネ性１２１ｆと渦巻部１２２のバネ性１２２ｆとは互いに異なる方向に作用しているので、ステッピングモータ１０からみた渦巻状ＦＰＣ１２のバネ性は半減していることがわかる。
【００３０】
このように、渦巻状ＦＰＣ１２の全幅は維持されたまま、渦巻状ＦＰＣ１２のバネ性を小さくすることができる。したがって、ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることが可能になる。また、ステッピングモータの保持トルクを減らせるため、モータの小型化及び低コスト化に貢献できる。更に、指針は、２本の配線板渦巻部の両方で支えられるので、回動安定性も向上する。
【００３１】
なお、電源回路から給電信号は、プリント基盤から上記固定部１２１ａ、１２２ａの複数の電極に入り、リード線としても機能する２本の配線板渦巻部１２１、１２２を伝わって複数の電極１２ａに至る。そして、これら複数の電極１２ａに接触している複数本の接続ピン１３を介して、指針ハード基盤１４の指示部１４２に実装される複数の発光素子に給電されて、複数の発光素子が点灯する。勿論、発光素子は全部点灯する場合もあり、一個だけ点灯する場合もある。
【００３２】
このように、本発明の実施形態によれば、互いに逆の巻回方向の渦巻状で同等のバネ性を有する２本の配線板渦巻部により、プリント配線板の全幅は維持したまま、両巻回方向に対してバネ性を小さくすることができる。したがって、ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることが可能になる。また、ステッピングモータの保持トルクを減らせるため、モータの小型化及び低コスト化に貢献できる。
【００３３】
なお、本発明は、車両用計器のみならず、種々の計器にも適用可能である。また、スピードメータである必要もない。本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で変更されたものも含むものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、指針側に電気的に接続される電極が形成された配線板中心部は、指針の基端部に取付られて指針と一体的に回転する。この配線板中心部から外側に向かって互いに逆の巻回方向の渦巻状になる２本の配線板渦巻部が形成されている。また、これら２本の配線板渦巻部それぞれの一部には、ステッピングモータ側の所定部位に固定される固定部が形成されている。このような互いに逆の巻回方向の２本の配線板渦巻部により、プリント配線板の全幅は維持したまま、両方向に対してバネ性を小さくすることができる。したがって、ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることが可能になる。また、ステッピングモータの保持トルクを減らせるため、モータの小型化及び低コスト化に貢献できる。更に、指針は、２本の配線板渦巻部の両方で支えられるので、回動安定性も向上する。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、２本の配線板渦巻部は一本のリボン状の可撓性プリント配線板が二股にして形成されるので、製造が容易であり低コスト化を促進できる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、指針が取り付けられる配線板中心部も一本のリボン状の可撓性プリント配線板から形成されるので、製造が容易であり低コスト化を促進できる。また、配線板中心部の内側面に電極が形成されているので、指針側との電気的接続も容易になる。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、上述のような２本の配線板渦巻部を有する渦巻状可撓性プリント配線板を、ステッピングモータ側の所定部位に固定してその配線板中心部に指針を取り付けることにより、ステッピングモータの脱調を防止して正確な指示を行わせることができる計器を提供できる。また、モータの保持トルクを減らせるため、小型のステッピングモータも適用可能になり計器の低コスト化にも貢献できる。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、指針の基端部に下方に延びるように取付けられて外側に向かうバネ性を有する接続ピンにより、指針側と渦巻状可撓性プリント配線板側との電気的接続を容易かつ確実に行うことができるようになる。すなわち、計器の組立性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の渦巻状可撓性プリント配線板を用いた計器の一部を示す分解斜視図である。
【図２】図１の渦巻状可撓性プリント配線板を巻回する前の状態を示す斜視図である。
【図３】図１の渦巻状可撓性プリント配線板の正面図である。
【符号の説明】
１  計器
１０  ステッピングモータ
１１  電極ホルダ
１２  渦巻状ＦＰＣ
１２ａ  電極
１２０  配線板中心部
１２１、１２２  配線板渦巻部
【図１】
2005032806.tif 000003
【図２】
2005032806.tif 000004
【図３】
2005032806.tif 000005