JP6053473B2 - 指針構造 - Google Patents

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Description

本発明は、指針構造に関する。
車両用の指針装置としては、回転指針用の文字板の中央部分に液晶ディスプレ（ＬＣＤ）などの表示器を配置したものが知られている。そして、通常の回転指針用の文字板の表面側に表示器を配置すれば、指針によって表示器の視認が邪魔されることなく、文字板の中央部に表示器を配置することができる。
しかしながら、文字板が例えば車速などの重要な情報を表示し、表示器が現在時刻などの比較的重要でない情報を表示する場合などは、文字板を表示器の正面側に配置して、文字板の視認性をより高めたいという要望があった。
そこで、図５に示すような指針装置では、例えば車速を示す指標が形成された文字板６００の裏面側にＬＣＤ６１０を設け、文字板６００の中央部に穿設した開口６０１から裏面側に設けられたＬＣＤ６１０が露出されている。さらに、指針装置は、文字板６００に設けられた指標を指示する指針６２０と、電子部品を搭載した基板６３０と、該基板６３０に搭載されて指針６２０を回転駆動する内機６４０とを有している（例えば、特許文献１参照）。
上記指針６２０は、内機６４０からＬＣＤ６１０の背面、ＬＣＤ６１０の外側面、ＬＣＤ６１０と文字板６００との間、文字板６００の内縁側及び表面側の順に沿って設けられている。つまり、指針６２０は、文字板６００とＬＣＤ６１０との間で折りかえされる略Ｓ字状の形状となっている。この構成によれば、文字板６００の裏面側にＬＣＤ６１０を配置しても、指針６２０によってＬＣＤ６１０の視認が邪魔されることがない。
ところで、上記の指針６２０には、より視認性を高めるために自発光させたいという要望があった。この場合、例えば、上記基板６３０に内機６４０の回転軸を囲むように複数のＬＥＤ光源が設けられると共に指針６２０の指針本体が導光部材で構成され、内機６４０側から受光した光源からの光が指針本体の先端側の指針視認部に導かれるように構成することが考えられる。更に、このような自発光式指針装置に使われる指針本体の指針屈曲部には、内部反射するための反射面が設けられる。
図６は指針本体の指針屈曲部に反射面が設けられる自発光式指針の参考例を示す要部側面図である。
図６（ａ）に示した指針本体５０１は、上述したように略Ｓ字状の形状に形成されているため、複数の指針屈曲部５０３ａ〜５０３ｄを有する。例えば、光源に最も近い指針基端側の指針屈曲部５０３ａは、図６（ｂ）に示すように、光源側導光部５０５と視認部側導光部５０７との間に設けられている。指針屈曲部５０３ａの出隅側には、光源光が入射する約４５度に傾斜する外側反射面５１１が形成されている。また、指針屈曲部５０３ａの内隅側には、外側反射面５１１と平行な内側反射面５１３が形成されている。従って、外側反射面５１１の外側反射面法線５１５と内側反射面５１３の内側反射面法線５１７とは平行となる。そして、光源側導光部５０５の軸線Ｘと平行な光源光の直線光５０９は、外側反射面５１１に入射して反射光５２１となって視認部側導光部５０７へと伝搬する。
特開２００５−１８１３０１号公報
しかしながら、図６に示した参考例の指針構造は、指針屈曲部５０３ａにおいて、外側反射面５１１と内側反射面５１３とが平行に形成されるため、光源側導光部５０５からの光源光の斜め光５２３が指針本体５０１の外側へ漏れやすくなるという問題があった。
即ち、光源側導光部５０５を伝搬する斜め光５２３は、外側反射面５１１に入射すると、外側反射面法線５１５とのなす入射角と同じ反射角で反射して第１反射光５２５となって内側反射面５１３に入射する。内側反射面５１３に入射した第１反射光５２５は、内側反射面法線５１７となす入射角と同じ反射角で反射して第２反射光５２７となって視認部側導光部５０７を伝搬する。ここで、外側反射面５１１と内側反射面５１３とが平行であると、指針本体５０１の境界面５２９に入射する第２反射光５２７は、境界面５２９に対する入射角が小さく、全反射せずに指針本体５０１の外側へ漏れやすくなる。その結果、指針屈曲部５０３ａに平行な外側反射面５１１と内側反射面５１３とを有する指針構造では、光ロスが生じ、十分な指針照明輝度が得られない可能性があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、指針本体における指針屈曲部の光ロスを低減して、光利用効率の良い指針構造を提供することにある。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 導光部材により構成されて光源側導光部と視認部側導光部とが指針屈曲部を介して接続された指針本体と、
前記指針屈曲部の出隅側に形成されて光源光が入射する外側反射面と、
前記指針屈曲部の内隅側に形成されて前記外側反射面の外側反射面法線と交わる内側反射面法線を有し、光り入射側において前記内側反射面法線が１８０度よりも小さく９０度よりも大きい挟角で前記外側反射面法線と交わる内側反射面と、
を備え、
前記光源側導光部は、前記外側反射面及び前記内側反射面と接続すると共に互いに平行に対向する一対の第１境界面を有し、
前記視認部側導光部は、前記外側反射面及び前記内側反射面と接続すると共に互いに平行に対向する一対の第２境界面であって前記一対の第１境界面と交差する方向に延びる一対の第２境界面を有し、
前記光源側導光部内にて前記第１境界面と平行に伝播する前記光源光の直線光は、前記外側反射面に入射すると、前記外側反射面で反射されて前記視認部側導光部内にて前記第２境界面と平行に伝播し、
前記光源側導光部内にて前記第１境界面に対して傾斜して伝播する前記光源光の斜め光は、前記外側反射面に入射すると、前記外側反射面で反射されて第１反射光となって前記内側反射面に入射し、前記内側反射面に入射した前記第１反射光は、前記内側反射面で反射されて第２反射光となって前記視認部側導光部内にて前記第２境界面に対して傾斜して伝播して前記外側反射面と接続する前記第２境界面で反射されることを特徴とする指針構造。
上記（１）の構成の指針構造によれば、光源側導光部を伝搬する光源光の斜め光は、指針屈曲部の出隅側に形成された外側反射面に入射すると、外側反射面法線とのなす入射角と同じ反射角で反射されて第１反射光となって内側反射面に入射する。指針屈曲部の内隅側に形成された内側反射面に入射した第１反射光は、内側反射面法線となす入射角と同じ反射角で反射されて第２反射光となって視認部側導光部へと伝搬する。ここで、内側反射面は、内側反射面法線が外側反射面法線に対して光り伝搬方向へ傾いている。そのため、第２反射光は、外側反射面と内側反射面とが平行な構造に比べ、指針本体の境界面に大きな入射角で入射し、その境界面で全反射され易くなる。従って、このような光源側導光部からの斜め光による第２反射光を指針本体の外側へ漏れにくくして、光ロスを低減できる。
（２） 導光部材により構成されて光源側導光部と視認部側導光部とが指針屈曲部を介して接続された指針本体と、
前記指針屈曲部の出隅側に形成されて光源光が入射する外側反射面と、
前記指針屈曲部の内隅側に形成されて前記外側反射面の外側反射面法線と交わる内側反射面法線を有し、光り入射側において前記内側反射面法線が１８０度よりも小さく９０度よりも大きい挟角で前記外側反射面法線と交わる内側反射面と、
を備え、
前記指針本体が複数の前記指針屈曲部を有し、
少なくとも光源に最も近い前記指針屈曲部が前記外側反射面及び前記内側反射面を有することを特徴とする指針構造。
上記（２）の構成の指針構造によれば、複数の指針屈曲部が存在する場合、光源から指針本体に入射した光源光は、多くの指針屈曲部を通るほど光ロスにより光強度が低下する。このため、光源に最も近い指針屈曲部において光強度の大きい光の光ロスを低減することで、高い改善効率によって光ロスが抑止可能となる。
本発明に係る指針構造によれば、指針本体における指針屈曲部の光ロスを低減して、光利用効率の良い指針構造とすることができる。
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（以下、「実施形態」という。）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。
本発明の一実施形態に係る指針構造を備える自発光式指針が設けられたコンビネーションメータの正面図である。の要部分解斜視図である。 図１に示したコンビネーションメータの縦断面図である。 図２に示した自発光式指針の全体斜視図である。 （ａ）は図３に示した指針本体の要部側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部における拡大図である。指針の斜視図である。 （Ａ）は従来の指針装置の一例を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す指針装置の部分断面図である。 （ａ）は指針本体の参考例を示す要部側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部における拡大図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る指針構造は、コンビネーションメータ１１の自発光式指針１３に好適に用いることができる。コンビネーションメータ１１は、例えば車両の図示しないインストルメントパネルに取り付けられる。コンビネーションメータ１１には、車両の速度を指示する速度計１５と、表示器であるＬＣＤ１７を用いたマルチ表示部１９と、ターンＬ表示部２１と、ターンＲ表示部２３と、燃料残量を指示する燃料計２５と、水温を指示する水温計２７と、シートベルト非着用やヘッドランプ消し忘れ用のウォーニング２９と、が設けられている。
図２に示すように、これら速度計１５、マルチ表示部１９、ターンＬ表示部２１、ターンＲ表示部２３、燃料計２５、水温計２７、ウォーニング２９は、コンビネーションメータ１１のケーシング３１に収容されている。ケーシング３１の正面には見返し３３（図１参照）が取り付けられ、見返し３３はケーシング３１に収容された配線基板３５や駆動部３７などを隠す。また、ケーシング３１の正面側には表ガラス３９が取り付けられている。
速度計１５は、自発光式指針装置４１を備える。自発光式指針装置４１は、自発光式指針１３、文字板４３、ＬＣＤ１７の背面に配置された駆動部３７、この駆動部３７により回転する回転軸４５、駆動部３７の実装される配線基板３５、配線基板３５を車体側ワイヤーハーネスと接続する外部接続用コネクタ４７を備える。文字板４３は、中央に略円形の穴４９が設けられた正面視ドーナツ状（円環状）に形成され、その外周に沿って速度目盛５１が形成されている。ＬＣＤ１７は、文字板４３の背面に配置され、文字板４３の穴４９を通じて、正面から視認可能となっている。つまり、ＬＣＤ１７が、文字板４３の内縁部５３によって囲まれた形となっている。
本実施形態に係る指針構造を備えた自発光式指針１３は、図３に示すように、指針本体５５と、指針主カバー５７と、指針副カバー５９と、指針バランス部６１を有した指針支え６３と、を有する。指針本体５５の指針基端側には光導入部６５が形成される。指針本体５５は、図示しない光源からの光を入光させ、内部での伝搬を可能とする導光部材である透明な樹脂材からなる。樹脂材料としては、特に限定されないが、透過率や成形性の面からＰＭＭＡ（ポリメタクリ酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）などを用いることができる。指針主カバー５７及び指針副カバー５９は、遮光性を有する材料や遮光膜を形成することにより、後述する窓部８５以外からの文字板４３の表面側への光の出射を遮蔽している。
本実施形態の指針本体５５は、指針先端側の指針視認部８３が文字板４３の表面６９に沿って配置される。図４に示すように、指針本体５５は、指針視認部８３に指針屈曲部７５ｄを介して接続されて文字板４３の内縁部５３から文字板４３の裏側へ延設された指針首部７３を有する。指針首部７３の指針基端側には更に３つの指針屈曲部７５ａ〜７５ｃを有するコ字形状曲部７７が接続されることで、指針本体５５の先端側は略Ｓ字状の形状となっている。これにより、駆動部３７がＬＣＤ１７の背面側にあった場合でも、指針視認部８３がＬＣＤ１７より正面側に配置された文字板４３上の速度目盛５１を指示することができ、意匠性の向上を図ることができる。
指針主カバー５７は、第１側壁７９と底壁（不図示）を介して接続されて対峙する第２側壁８１とで指針首部７３より指針基端側の指針本体５５を挟む樋状に形成されている。図３に示したように、指針主カバー５７は、指針本体５５の先端側となるＳ字形状部位のみに装着される。
指針副カバー５９は、指針視認部８３を表出する窓部８５が穿設され、指針視認部８３の視認部両側面、指針屈曲部７５ｄの出隅側、及び指針首部７３の首部両側面を覆うＬ字状カバー部８７を有し、首部両側面の一方を覆うＬ字状カバー側壁には第１側壁７９と第２側壁８１との離間開口部を閉鎖する指針蓋部８９が接続されている。
離間開口部を閉鎖する指針蓋部８９は、第１側壁７９及び第２側壁８１と指針蓋部８９との間に設けられる爪係合構造によって離間開口部に固定される。
次に、本実施形態に係る指針本体５５の特徴である指針屈曲部７５ａ〜７５ｄについて説明する。なお、各指針屈曲部７５ａ〜７５ｄは略同様の構成であるので、図４を参照しながら、指針屈曲部７５ａを例に説明する。
指針本体５５の指針屈曲部７５ａは、図４に示すように、光源側導光部９１と視認部側導光部９３とを接続している。指針屈曲部７５ａの出隅側には、光源光(直線光９５及び斜め光１０７)が入射する外側反射面９７が形成される。指針屈曲部７５ａの内隅側には、外側反射面９７と対面し、外側反射面９７からの第１反射光１０９が入射可能となる内側反射面９９が形成される。内側反射面９９は、外側反射面９７の外側反射面法線１０１と交わる内側反射面法線１０３を有し、光り入射側において内側反射面法線１０３が１８０度よりも小さく９０度よりも大きい挟角θで外側反射面法線１０１と交わる傾斜面で形成されている。
なお、内側反射面９９は、光り入射側において、内側反射面法線１０３が１８０度よりも小さく１３５度よりも大きい挟角θで外側反射面法線１０１と交わる傾斜面で形成されることがより好ましい。指針屈曲部７５ａにおける導光路断面積を小さくしないためである。
本実施形態に係る指針本体５５は複数の指針屈曲部７５ａ〜７５ｂを有するが、全ての指針屈曲部７５ａ〜７５ｂが外側反射面９７及び内側反射面９９を有しても良く、少なくとも光源に最も近い指針屈曲部７５ａのみが外側反射面９７及び内側反射面９９を有するものであってもよい。
次に、上記構成を有する指針構造の作用を説明する。
上記実施形態に係る指針構造では、光源側導光部９１の軸線Ｘと平行な光源光の直線光９５は、指針屈曲部７５ａの出隅側に形成された外側反射面９７に入射すると、外側反射面法線１０１とのなす入射角と同じ反射角で反射されて反射光１０５となって視認部側導光部９３へと伝搬する。
光源側導光部９１を伝搬する光源光の斜め光１０７は、外側反射面９７入射すると、外側反射面法線１０１とのなす入射角と同じ反射角で反射されて第１反射光１０９となって内側反射面９９に入射する。指針屈曲部７５ａの内隅側に形成された内側反射面９９に入射した第１反射光１０９は、内側反射面法線１０３となす入射角と同じ反射角で反射されて第２反射光１１１となって視認部側導光部９３へと伝搬する。
ここで、内側反射面９９は、内側反射面法線１０３が外側反射面法線１０１に対して光り伝搬方向へ傾いている。そのため、第２反射光１１１は、外側反射面９７と内側反射面９９とが平行な構造に比べ、指針本体５５の境界面１１３に大きな入射角で入射し、その境界面１１３で全反射され易くなる。従って、このような光源側導光部９１からの斜め光１０７による第２反射光１１１を指針本体５５の外側へ漏れにくくして、光ロスを低減できる。
また、本実施形態の指針構造において、複数の指針屈曲部７５ａ〜７５ｄが存在する場合、光源から指針本体５５に入射した光源光は、多くの指針屈曲部７５ａ〜７５ｄを通るほど光ロスにより光強度が低下する。このため、少なくとも光源に最も近い指針屈曲部７５ａに外側反射面９７及び内側反射面９９を設ければ、光源に最も近い指針屈曲部７５ａにおいて光強度の大きい光の光ロスを低減することで、高い改善効率によって光ロスが抑止可能となる。
従って、本実施形態に係る指針構造によれば、指針本体５５における指針屈曲部７５ａの光ロスを低減して、光利用効率の良い指針構造とすることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、上記実施形態の自発光式指針１３における指針本体５５は、指針視認部８３に指針屈曲部７５ｄを介して接続されて文字板４３の内縁部５３から文字板４３の裏側へ延設された指針首部７３を有し、指針首部７３の指針基端側には更にコ字形状曲部７７が接続されることで、先端側が略Ｓ字状に形成されて４つの指針屈曲部７５ａ〜７５ｄを備えた構造とされたが、本発明の指針構造はこれに限定されるものではない。即ち、指針視認部に指針屈曲部を介して接続されて文字板の外縁部から文字板の裏側へ延設された指針首部を有し、指針首部の指針基端側に直線状延設部が接続されることで、先端側が略Ｊ字状に形成されて２つの指針屈曲部を備えた指針本体を構成することもできる。
１３…自発光式指針
４３…文字板
５５…指針本体
７５ａ〜７５ｄ…指針屈曲部
９１…光源側導光部
９３…視認部側導光部
９５…直線光
９７…外側反射面
９９…内側反射面
１０１…外側反射面法線
１０３…内側反射面法線
１０５…反射光
１０７…斜め光

Claims (2)

  1. 導光部材により構成されて光源側導光部と視認部側導光部とが指針屈曲部を介して接続された指針本体と、
    前記指針屈曲部の出隅側に形成されて光源光が入射する外側反射面と、
    前記指針屈曲部の内隅側に形成されて前記外側反射面の外側反射面法線と交わる内側反射面法線を有し、光り入射側において前記内側反射面法線が１８０度よりも小さく９０度よりも大きい挟角で前記外側反射面法線と交わる内側反射面と、
    を備え、
    前記光源側導光部は、前記外側反射面及び前記内側反射面と接続すると共に互いに平行に対向する一対の第１境界面を有し、
    前記視認部側導光部は、前記外側反射面及び前記内側反射面と接続すると共に互いに平行に対向する一対の第２境界面であって前記一対の第１境界面と交差する方向に延びる一対の第２境界面を有し、
    前記光源側導光部内にて前記第１境界面と平行に伝播する前記光源光の直線光は、前記外側反射面に入射すると、前記外側反射面で反射されて前記視認部側導光部内にて前記第２境界面と平行に伝播し、
    前記光源側導光部内にて前記第１境界面に対して傾斜して伝播する前記光源光の斜め光は、前記外側反射面に入射すると、前記外側反射面で反射されて第１反射光となって前記内側反射面に入射し、前記内側反射面に入射した前記第１反射光は、前記内側反射面で反射されて第２反射光となって前記視認部側導光部内にて前記第２境界面に対して傾斜して伝播して前記外側反射面と接続する前記第２境界面で反射されることを特徴とする指針構造。
  2. 導光部材により構成されて光源側導光部と視認部側導光部とが指針屈曲部を介して接続された指針本体と、
    前記指針屈曲部の出隅側に形成されて光源光が入射する外側反射面と、
    前記指針屈曲部の内隅側に形成されて前記外側反射面の外側反射面法線と交わる内側反射面法線を有し、光り入射側において前記内側反射面法線が１８０度よりも小さく９０度よりも大きい挟角で前記外側反射面法線と交わる内側反射面と、
    を備え、
    前記指針本体が複数の前記指針屈曲部を有し、
    少なくとも光源に最も近い前記指針屈曲部が前記外側反射面及び前記内側反射面を有することを特徴とする指針構造。
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