特許 6244314 計器盤のための改善された裏面搭載型計器モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6244314

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】計器盤のための改善された裏面搭載型計器モジュール

(51)【国際特許分類】

   G01D 11/28 20060101AFI20171127BHJP

   G01D 13/22 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   G01D11/28 P

   G01D13/22 Z

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-558181(P2014-558181)

(86)(22)【出願日】2013年2月19日

(65)【公表番号】特表2015-508172(P2015-508172A)

(43)【公表日】2015年3月16日

(86)【国際出願番号】FR2013050341

(87)【国際公開番号】WO2013124580

(87)【国際公開日】20130829

【審査請求日】2016年1月13日

(31)【優先権主張番号】1251634

(32)【優先日】2012年2月23日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】509300393

【氏名又は名称】ソンセボ オートモーティブ エスアー

【氏名又は名称原語表記】ＳＯＮＣＥＢＯＺ ＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ ＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100092897

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 正悟

(72)【発明者】

【氏名】アンリッシュ，セバスティアン

(72)【発明者】

【氏名】ストラーム，マルタン

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２５８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３９４４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ １１／２８

Ｇ０１Ｄ １３／２２，１３／２８

Ｂ６０Ｋ ３５／００−３７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計器盤のための指針モジュール（３４）であって、
電気モータと、
機械的減速ユニットと、
出力軸（１１）と、
ハウジング（５）と、
光源（４）と、を備え、
前記電気モータが機械的および電気的に回路基板（３）の第１の表面（３７）に接続されて、前記機械的減速ユニット、および前記回路基板（３）を貫通している前記出力軸（１１）を介して光学的指針（１）を回転軸（３６）の周りに駆動し、前記光学的指針（１）が前記回路基板（３）の第２の表面（３８）側において光学的情報を提供するように構成されており、
前記光源（４）は、光束を前記回転軸（３６）の方向に送るために前記回路基板（３）の前記第１の表面（３７）または前記第２の表面（３８）に設置されており、
前記光学的指針（１）は前記光源（４）からの光束を回折する表面を有し、
前記回路基板（３）の前記第１の表面（３７）に設置される前記ハウジング（５）は照明容器（８）を有し、
前記照明容器（８）は、前記回路基板（３）の前記第１の表面（３７）から前記第２の表面（３８）側に延びて、前記光学的指針（１）の底部を囲むように、前記光学的指針（１）の前記回転軸（３６）の周りに形成されていることを特徴とする、計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項2】

前記出力軸（１１）は雌型の機械的結合部を有した中空軸であり、前記光学的指針（１）は、前記出力軸（１１）の前記雌型の接合部に一致する雄型の機械的接合部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項3】

前記照明容器（８）は、前記光源（４）に向かい合った反射面を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項4】

前記照明容器（８）は、前記光源（４）に向かい合った開口を有していることを特徴と
する請求項３に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項5】

照明ガイド（３５）が前記照明容器（８）および前記光源（４）の周りに設置されていることを特徴とする請求項４に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項6】

前記照明容器（８）は、前記光学的指針（１）をガイドするベアリングの形態を局部的に有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項7】

前記光源（４）は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【請求項8】

前記光学的指針（１）の一端は表示器の画面（３０）の上方で前記回路基板（３）に平行に動く針部（２）の形状を有しており、および、前記光学的指針（１）は前記針部（２）に向かって前記光学的指針（１）の回転軸（３６）から垂直に光束を反射するプリズム（７）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の計器盤のための指針モジュール（３４）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通常３６０度未満の角度位置に従った要素の正確な位置決めのための電気ステッピングモーター（stepper motors）の分野に関する。本発明は、より具体的には計器盤（dashboard）のためのいわゆる「裏面」指針モジュール、すなわち、設置される要素が回路基板の表面に情報を提供する一方で、その要素が回路基板の裏面に設置されていることを意味する指針（indicator）モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

計器盤のための電気ステッピングモーターは、特開2010−197275号公報によって既に良く知られている。この文献は、発光ダイオードによって照明される出力軸を制御する機械的減速ユニットを有する電気モータを備えるモジュールを記述している。

【0003】

先行技術におけるこのようなデバイスは、また、特開2009−192290号公報、米国特許出願公開第2006／243191号公報、特開2010−276592号公報または欧州特許公報第1519159号からも知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

先行技術のこれらの文献は、裏面搭載型指針モジュールを照明するための解決策を提供しているが、これら全てが、照明される指針、または照明される指針の出力軸ベアリングの慣性のかなりの増大を引き起こすという主要な欠点を露呈する。この慣性の増大は、針部（needle）の反応時間の増大のためのみならず、出力軸または照明される指針のガイド領域のオーバハングの増大のために、モジュールの適切な使用に対して弊害をもたらす。これらの欠点は、出力軸を支持しているベアリングの領域により大きな機械的拘束を引き起こす。

【0005】

加えて、先行技術の解決策の光学的収率は最適化されていないので、発光ダイオードと指針との間のインターフェースで光の損失をもたらす。

【0006】

本発明の目的は、指針の針部の良好な明るさ、および先行技術の解決策と比べて慣性が最小化された指針、を維持しながら、指針のヘッドの近くにハウジングされる指針の光タイプの追加の光学的情報要素を許容する、計器盤のための裏面搭載型指針モジュールを提示することにある。

【0007】

本発明の別の目的は、電気的接続の観点から簡単な解決策を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

より具体的には、本発明は、電気モータと、機械的減速ユニットと、出力軸と、ハウジングと、光源と、を備える計器盤のための指針モジュールに関するものであり、光学的指針（visual indicator）が前記回路基板の第２の表面の向こう側に光学的情報を提供するように、前記電気モータが機械的および電気的に回路基板の第１の表面に接続されており、前記機械的減速ユニット、および回路基板を貫通している出力軸を介して、前記光学的指針を回転軸の周りに駆動している。本発明において、前記光源は回転軸に垂直な発光方向に従った光束を送るために、前記回路基板３の前記第１の表面または前記第２の表面に設置されており、これによって、前記指針は回転軸の方向に前記光束の少なくとも一部を伝送することができることを特徴とする。また、回路基板の第２の表面の向こう側に延びて前記光学的指針の回転軸の周りに形成されている照明容器をハウジングが備えている。この照明容器の機能は指針の外への光束の損失を限定することである。

【0009】

好ましい１実施形態においては、ハウジングは電気モータおよび機械的減速ユニットを含み、光源は回路基板の第２の表面に設置されており、回路基板の第２の表面の向こう側に延びて光学的指針の回転軸の周りに形成されている照明容器をハウジングが備えている。

【0010】

出力軸は、好ましくは、雌型の機械的結合部を有した中空軸であり、指針は前記出力軸の前記雌型の接合部に一致する雄型の機械的接合部を備えている。

【0011】

指針は、好ましくは、指針の針部に向かって光を反射するために前記光源に向かい合った光を回折する表面を有している。

【0012】

好ましくは、出力軸は、前記光源に向かい合った反射面を有している。

【0013】

照明容器は、好ましくは、光源に向かい合った開口を有している。

【0014】

別の実施形態においては、照明ガイドが、照明容器から流出する少量の光を集める目的およびハロー（halo）を避ける目的で照明容器および光源の周りに設置されている。

【0015】

好ましくは、照明容器は、光学的指針をガイドするベアリングの形態を局部的に有している。

【0016】

光源は、好ましくは発光ダイオードである。しかし、当業者が使用できる別の手段でもよい。

【0017】

優先的な実施形態においては、光学的指針の一端は、表示器の画面の上方で回路基板に平行に動く針（pointer）の形状を有しており、そのため、前記指針は、前記針に向かって指針の回転軸から垂直に光束を反射するプリズムを有する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明の特徴および利点は、下記の添付図面を参照して詳細な実施形態を読むことにより、明瞭になるであろう。

【図1a】先行技術の実施形態による計器盤の断面図である。

【図1b】先行技術の実施形態による計器盤の正面図である。

【図2a】本発明の好ましい実施形態による２つの指針モジュールを用いた計器盤の断面図である。

【図2b】本発明の好ましい実施形態による２つの指針モジュールを用いた計器盤の正面図である。

【図3】第１の実施形態の指針モジュールの側面図である。

【図4】第１の実施形態の指針モジュールを斜め前から見た図である

【図5】第１の実施形態の指針モジュールの断面図である。

【図6】図５を詳細に説明する図である。

【図7】第１の実施形態の展開図である。

【図8】指針の出力ホイールの詳細な図である。

【図9】第２の実施形態の指針モジュールの側面図である。

【図10a】第３の実施形態を説明する図である。

【図10b】第３の実施形態を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図面の説明において、我々は、光源は例えば参照コードＡ６７ＦでＯＳＲＡＭ社によって生産されたＣＭＳタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）４の形態であると考える。本発明は、しかしながら、この種のＬＥＤの使用だけに限定してはいなく、いかなる同種の光源をも本発明の思想に影響することなく検討してもよい。

【0020】

図１ａおよび１ｂは、回路基板３の前面に取り付けられた、２つの指針モジュール３４を用いた、先行技術による計器盤３２の実施形態を示す。

【0021】

モジュール３４が表示画面３０と回路基板３との間の全領域を占めるので、光学的情報の他の情報源の設置は不可能である。従って、モジュール３４の最大の寸法によって決定される体積２８が、表示画面３０の表面に他のいかなる追加的な表示をも有することができない大きな領域３１を決定する。

【0022】

裏面搭載型モータを用いた指針モジュールによって、図２ａおよび２ｂに示すように、計器盤３２のより良い統合が可能になる。

【0023】

モジュール３４が回路基板３の裏側に搭載されていれば、それは、より大きな体積を自由にし、指針１のヘッド３３の幅によって決定される体積２９のみが光学的情報の他の追加的な情報源の設置を妨害する。表示画面３０の表面において、追加表示を有することができない領域３１は小さく、指針１のヘッド３３の幅を越えて延びることはない。

【0024】

図３は、本発明および好ましい実施形態による計器盤のための指針モジュールを示す。それは光学的指針１を備えており、光学的指針の一端は、運転者が見ることができて照明することを望む針部２の形態を取っており、回路基板３の第２の表面３８、即ちこの図３の上方の表面、を越えて延びている。この指針１は、ハウジング５に入っている電気モータによって制御される出力軸（図示せず）に機械的に接続されている。このハウジング５は、この場合下面である回路基板３の第１の表面３７に設置されており、ハウジング５に含まれている電気モータが、回路基板３を貫通している指針１を回転軸３６に従って駆動する。回路基板３の第２の表面３８には、この場合発光ダイオード（ＬＥＤ）４の形態を取る光源が設置されている。光源は、回路基板３に平行な発光の方向３９に従った光束を指針１に伝送する。発光ダイオード４によって発光された光束を指針１に到達させることを許容する開口を有する照明容器８によって、ハウジング５は回路基板３を貫通して第２の表面３８の向こう側に延びている。

【0025】

照明容器８は、指針１の軸の底面を囲んでいる不透明なスリーブである。この照明容器８は反射面を有しており、発光ダイオード４に通じている側面の窓を有している。このスリーブは、一体的に成型することを許容するためにハウジングに延びている。

【0026】

照明容器８の機能は、従って、指針１の外側への光束の損失を制限することである。発光ダイオード４の光束は、回転軸３６に従って指針の上端に向かって、指針１の針部２の方向へ反射される。

【0027】

ハウジング５に含まれているモータは、回路基板３に接触する接続タブ９によって回路基板３と電気的に接続されており、回路基板と接続タブとの接触は、はんだ付けによって、または、はんだ付けでない接続によって実現されている。

【0028】

図４は、この同じモジュールを斜め前から見た図に従って示している。この図により、回路基板３に穴あけするように協働している変形可能な接続要素６によって実現されているハウジングの機械的接続を見ることができる。照明容器８の開口２５は、また、開口２５を通して指針１の中にその光束を送信する発光ダイオード４に可視的に対向している。

【0029】

図５は、モジュールの好ましい実施形態をさらに示すが、既に説明されている要素およびハウジングの内側が見れるように断面図で示す。これらの要素は、ハウジング５の内側の詳細な断面図を示す対向図６に詳細に描写されている。

【0030】

モータは、指針１の雄型の結合と結合する追加的な雌型の中空の出力軸１１を有する。この出力軸１１は、指針１の滑らかな動きをもたらす一定の抵抗の発生を許容するために、摩擦アーム（friction arms）２０を有するホイール２３と一体化している。指針の端部はハウジング５に一体化している軸停止１２と接触している低端部１３によって形成されている。

【0031】

回路基板３の第２の表面３８の端部において回路基板３を越えて、発光ダイオード４が、その光束を照明容器８の開口２５を通して指針１の中に伝送する。この指針１は、回路基板３の表面に対して４５度に近い角を形成する不透明な形態をしている偏向器１０を備えている。主に回路基板３に平行な方向におけるその光束を伝送している発光ダイオード４を有して、発光方向３９において、光束の主要な部分は、回転軸３６に従って針部２の方向における指針１の上部に到達するように偏向器１０によって回折される。

【0032】

発光ダイオードは、標準的な製品では約１２０度の立体角で発光するので、指針１によって集められる光束を更に最適化するために、指針１の周りの光の損失を避けるため、および指針１の中に直接的ではなく集められるこの光束の主要な部分を反射するために、照明容器８を使用することは有益である。この目的を達成するために、照明容器８は、好ましくは、指針１の上部に向かって光を反射する目的で、内表面に回路基板３の表面に対して４５度の角を形成する不透明な形態の偏向器２２を備えている。照明容器８の偏向器２２は、その反射力を最大化するために、理想的には鏡面研磨仕上げである。

【0033】

指針１への案内を最適化するために、後者（照明容器）は、出力軸１１によって回路基板３の第１の表面の向こう側に案内されており、すなわち、ハウジング５でそれ自身が案内されており、加えて、照明容器８によって回路基板３の第２の表面３８の向こう側、つまり、指針１と摺動接触をしているベアリング２６を形成している上端へ案内されている。このベアリング２６は、理想的には、延長されている照明容器８に一体化されている。

【0034】

出力軸１１および出力ホイール２３の大きさを制限するために、指針１は、その下部の出力軸１１と接触する領域において直径を最小化している。その一方で、指針は、光束の集合の領域および照明容器８のベアリング２６の領域において直径の増大を示している。しかしながら、指針１の慣性が過剰に増大するのを避けるために、この増大された直径は、最大化されてはいない。

【0035】

典型的には、出力軸１１の領域における指針１のより小さな直径は２ｍｍ程度であり、ベアリング２６の領域のより大きな直径は６ｍｍ程度であるが、これらの値は、機能的な制約を構成するものではない。

【0036】

図７は、好ましい実施形態において見ることができる展開図を示す。要素は、既に説明していることに加えて、巻線型固定子１６を含む電気モータ、巻線型固定子１６によって発生された磁束の働きによって回転駆動される多極リングの形態をしている磁石１５、中間ホイール１４および出力ホイール２３の形をしている機械的減速ユニットから構成されている。ハウジング５は、照明容器８によって延ばされている第１のカバー１７、および第１のカバー１７に固定されている第２のカバー１８を備えている。

【0037】

図８は、出力ホイール２３の詳細な図を示す。この場合、出力ホイールは出力軸１１に一体化していると共に、一方では第１のカバー１７における行路２７を擦るアーム２０を有し、他方では第１のカバー１７に一体化している角停止１９に接触する停止２４を有する。

【0038】

図９は、モジュールの別の実施形態を示す。これは、発光ダイオード４がハウジング５として回路基板３の同じ側に、つまり回路基板３の第１の表面３７に配置されている。好ましい実施形態に対して示したと同様なハウジングを保つために、ハウジング５を回路基板３に柱状物２１を用いて配置させることが考慮されてもよい。巻線型固定子１６は、電気的接続タブ９の伸張によって回路基板に接続されている。

【0039】

第１のカバー１７または第２のカバー１８のうちの少なくとも１つの変更が必要ではあるが、ハウジング５の内側に発光ダイオード４を配置させることも可能である。

【0040】

図１０ａおよび１０ｂは、照明ガイド３５が照明容器８を囲んで追加されており、光学的指針１の後側におけるあらゆるハロー（halo）問題を避けるために照明容器８から逃れる少量の光を集めることができる。

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】