KR20020005428A - 조명 포인터를 구비한 계기 - Google Patents

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KR20020005428A
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Abstract

계기의 포인터는 눈금판 이면측(裏面側)에 배치된 구동 유닛에 의해서 구동된다. 구동 유닛에 포함된 스테핑(stepping) 모터에 전류를 공급하는 배선판은 눈금판(scale plate)과 구동 유닛의 사이에 배치된다. 포인터를 조명하는 복수의 광원이 포인터 축 부근의 배선판에 배치된다. 스테핑 모터에 전류를 공급하는 단자 핀이 배선판 위에 광원으로부터 떨어져서 배치되어서, 포인터 축 주위에서의 배선 혼잡을 제거한다. 광원은 포인터 축 주위에 자유롭게 배치되므로, 광원으로부터의 광은 포인터 축 주위에 높은 조도로써 균일하게 분포될 수 있다.

Description

조명 포인터를 구비한 계기{METER HAVING ILLUMINATED POINTER}
(관련 출원에 대한 상호 참조)
본 출원은 2000년 7월 10일 출원된 일본국 특허 출원 제2000-208833호의 우선권에 의거한 것이고 또한 그 것에 대한 권리를 요구하며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
본 발명은 스테핑(stepping) 모터를 구비한 구동 유닛에 의해서 구동되는 계기로서, 조명 포인터(pointer)를 포함하는 계기에 관한 것이다.
조명 포인터를 구비한 자동차 계기 패널에서 사용하는 계기는 JP-A-9-21655호에 개시되어 있다. 계기는 눈금판(scale plate), 눈금판 이면측(裏面側)에 함께 평행으로 배열된 도광판(導光板), 도광판 이면측에 함께 평행으로 배열된 배선판, 및 배선판의 이면에 부착된 구동 유닛을 포함한다. 눈금판의 상부 면 앞에서 회전하는 포인터는 눈금판, 도광판 및 배선판에 형성된 구멍을 통하여 연장되는 포인터 축을 거쳐서 구동 유닛에 연결된다. 포인터 축 부근의 배선판 상측면에 배치된 복수의 발광 다이오드(LED)는 도광판 및 포인터를 향하여 광을 방출한다.
통상적으로, 구동 유닛은 자석 로터(rotor) 및 코일 소자를 갖춘 스테이터 요크(yoke)를 구비한 스테핑 모터를 포함한다. 코일 소자의 코일 단부(端部)는 포인터 축 주위의 배선판에 전기적으로 접속된다. 포인터 축 부근에 LED가 또한 위치하고 있기 때문에, 포인터 축 주위의 배선판은 코일 단부 및 LED에 대한 전기적 접속 모두로써 가득채워져 있다. 코일 단부가 포인터 축 부근에 우선적으로 위치하면, LED의 위치는 제한되고, 광은 포인터 축 구멍을 통하여 균일하게 방출될 수 없다.
본 발명은 상기 과제의 관점에서 이루어졌고, 본 발명의 목적은 조명 광원이 주위에 배치된 포인터 축으로부터 떨어져 있는, 배선판의 위치에 코일 단부가 전기적으로 접속되어서, 포인터 축 주위의 배선 혼잡을 회피하는 개선된 계기를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예로서의 계기부를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 나타낸 계기의 구동 유닛을 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예로서의 계기부를 나타내는 단면도.
도 4는 도 2에 나타낸 구동 유닛에서 사용되는 코일 보빈(bobbin)을 확대된 축척으로써 나타내는 사시도.
도 5는 도 4에 나타낸 변형 코일 보빈을 확대된 축척으로써 나타내는 사시도.
* 부호의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 눈금판 20 : 배선판
30 : 구동 유닛 30a : 구동 메커니즘
30b : 포인터 축 30c : 자석 로터(magnet rotor)
32 : 요크(yoke) 33, 35 : 보빈
34, 36 : 코일 37 : 자석 로터 축
38a : 입력 기어 38b, 38c : 중간 기어
38d : 출력 기어 40 : 포인터(pointer)
41 : 포인터 베이스 50 : 광원
60 : 도광판 Ca, Cb : 코일 소자
G : 감속 기어 열(列) M : 스테핑 모터(stepping motor)
자동차 계기 패널에서 사용하는 계기 등의 계기에서, 포인터는 눈금판 이면측에 배치된 구동 유닛에 의해서 구동된다. 배선판은 눈금판과 구동 유닛의 사이에 배치된다. 포인터를 조명하는 발광 다이오드 등의 복수의 광원이 포인터 축 부근의 배선판에 위치되어 있다. 구동 유닛은 코일 소자와 자석 로터를 갖춘 스테핑 모터를 포함한다.
코일 소자에 전류를 공급하는 단자 핀이 배선판에 배치되어서, 배선판에 형성된 전류공급회로에 납땜되어 있다. 단자 핀은 포인터 축 주위에 배치된 광원으로부터 떨어져 있어서 포인터 축 부근에서의 배선 혼잡을 제거한다.
구동 유닛은 스테핑 모터의 회전 속도를 감소시키고 또한 회전력을 포인터축에 전달하는 감속 기어 열(列)을 포함한다. 또 다른 방법으로는, 포인터 축은 스테핑 모터에 의해서 직접 구동될 수도 있다. 도광판이 눈금판 이면측에 설치되어서, 광원으로부터 방출된 광이 포인터 및 눈금판을 조명할 수도 있다. 눈금판이 조명되는 경우에, 눈금판은 투명 재료로써 제조한다.
스테핑 모터 코일 소자에 전류를 공급하는 단자 핀은 광원으로부터 떨어져 있는 배선판 위에 위치하므로, 광원은 그 부근의 포인터 축 주위에 적절하게 배치될 수 있다. 따라서, 광원으로부터의 광은 포인터 축 주위에 높은 조도로써 균일하게 분포된다.
본 발명의 기타의 목적 및 특징은 이하의 도면을 참조로 하여 하기의 바람직한 실시예를 더욱 잘 이해함으로써 더욱 분명하게 될 것이다.
(제1실시예)
본 발명의 제1실시예를 도 1 및 도 2를 참조로 하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 계기는 눈금판(10), 눈금판(10) 이면측에 함께 평행으로 배열된 배선판(20), 및 배선판(20)의 이면에 부착된 구동 유닛(30)을 포함한다. 구동 유닛 (30)은, 도 2에 상세하게 나타낸, 구동 메커니즘(30a), 및 포인터(40)의 포인터 베이스(pointer base)(41)에 연결된 포인터 축(30b)을 포함한다. 포인터 축(30b)은 배선판(20)에 형성된 관통 구멍(21) 및 눈금판(10)에 형성된 또 하나의 관통 구멍 (11)을 통하여 구동 메커니즘(30a)으로부터 상방향으로 연장된다. 구동 메커니즘 (30a)은 케이싱(31) 내에 포함되고, 케이싱(31)의 개구(31a)는 배선판(20)의 이면에 고정된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 구동 메커니즘(30a)은 케이싱(31) 내에 모두 수용되어 있는, 스테핑 모터(M)와 감속 기어 열(G)로 구성되어 있다. 스테핑 모터(M)는 스테이터(30d) 및 자석 로터(30c)를 포함한다. 스테이터(30d)는 케이싱(31)의 저부 (底部) 벽에 고정된 원형 요크(32), 및 요크(32)에 설치된 1쌍의 코일 소자(Ca, Cb)로 구성되어 있다. 대체로 U 형상의 요크 부분(32a, 32b 및 32c)은 일체로 연결되어서 원형 요크(32)를 형성한다. 대체적으로 구형(矩形)의 고체 형상인 양 코일 소자(Ca, Cb)는 요크부(32b, 32c)에 각각 고정적으로 배치되어 있다.
코일 소자(Ca)는 보빈(33), 및 보빈(33) 주위에 감겨진 솔레노이드 코일(34)로 구성된다. 절연 수지로 제조된 보빈(33)은 구형(矩形) 단면을 갖는 원통형 부분, 및 원통형 부분의 양단에 형성된 1쌍의 플랜지(flange)(33a, 33b)를 구비하고 있다. 플랜지(33a)의 위치 "a"(도 2에 나타낸)에 고정된 단자 핀(33c)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배선판(20)에 형성된 관통구멍(22)을 통하여 상방향으로 연장된다. 플랜지(33b)의 위치 "b"(도 2에 나타낸)에 고정된 단자 핀(33d)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배선판(20)에 형성된 관통구멍(23)을 통하여 상방향으로 연장된다. 하나의 코일 단부(34a)가 단자 핀(33c) 주위에 감겨지고, 또 하나의 코일 단부(34b)는 단자 핀(33d) 주위에 감겨진다. 양 단자 핀(33c, 33d)은, 각각의 단자 핀(33c, 33d) 주위에 감겨진 코일 단부(34a, 34b)와 함께 배선판(20)의 상면에 납땜된다. 따라서, 양 코일 단부(34a, 34b)는 배선판(20)의 상면에 형성된 회로에 전기적으로 접속된다. 전기 접속은, 용접 등, 납땜 이외의 기타 방법으로써 이루어질 수도 있다.
유사하게, 코일 소자(Cb)는 보빈(35), 및 보빈(35) 주위에 감겨진 솔레노이드 코일(36)로 구성된다. 절연 수지로 제조된 보빈(35)은 구형(矩形) 단면을 갖는 원통형 부분, 및 원통형 부분의 양단에 형성된 1쌍의 플랜지(35a, 35b)를 구비하고 있다. 플랜지(35a)의 위치 "c"(도 2에 나타낸)에 고정된 단자 핀(35c)은, 배선판 (20)에 형성된 관통구멍(도면에 나타내지 않음)을 통하여 상방향으로 연장된다. 플랜지(35b)의 위치 "d"에 고정된 단자 핀(35d)은, 배선판(20)에 형성된 관통구멍(도면에 나타내지 않음)을 통하여 상방향으로 연장된다. 하나의 코일 단부(36a)가 단자 핀(35c) 주위에 감겨지고, 또 하나의 코일 단부(36b)는 단자 핀(35d) 주위에 감겨진다. 양 단자 핀(35c, 35d)은, 각각의 단자 핀(35c, 35d) 주위에 감겨진 코일 단부(36a, 36b)와 함께 배선판(20)의 상면에 납땜된다. 따라서, 양 코일 단부(36a, 36b)는 배선판(20)의 상면에 형성된 회로에 전기적으로 접속된다. 전기 접속은, 용접 등, 납땜 이외의 기타 방법으로써 이루어질 수도 있다.
양 코일 소자(Ca, Cb)는, 자석 로터 축(37)과 포인터 축(30b)을 연결하는 선분 X-X에 대하여 대칭으로 배치되고, 코일 소자(Ca, Cb)의 양 중심축은 자석 로터 축(37)에서 서로 서로 수직으로 교차한다. 코일 소자(Ca)는 자체의 플랜지(33b)에서 자석 로터(30c)의 외주부(外周部)에 직면하고, 코일 소자(Cb)는 자체의 플랜지 (35b)에서 자석 로터(30c)의 외주부에 직면한다. 자석 로터(30c)는 요크부(32a) 내의 입력 기어(38a)와 함께 자석 로터 축(37)에 의해서 지지되어 있다. 자석 로터 (30c)의 외주부는 요크부(32a)에 형성된 자극(磁極)에 직면해 있다. 따라서, 자석 로터(30c), 양 코일 소자(Ca, Cb), 및 요크(32)는 자기회로를 형성한다. 배선판(20)에 형성된 회로를 통하여 양 코일 소자(Ca, Cb)에 전압이 공급되면, 자석 로터(30c)가 회전한다. 자석 로터 축(37)은 케이싱(31)의 저부 벽과 배선판(20)과의 사이에 회전할 수 있게 지지되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 감속 기어 열(G)은 입력 기어(38a), 2개의 중간 기어(38b, 38c), 및 출력 기어(38d)로 구성된다. 자석 로터 축(37)과 포인터 축 (30b)과의 사이에 위치한 중간 기어(38b, 38c)는 축(39)에 의해서 공통으로 지지된다. 축(39)은 케이싱(31)의 저부 벽과 배선판(20)과의 사이에 회전할 수 있게 지지되어 있다. 중간 기어(38b)는 입력 기어(38a)와 맞물리고, 중간 기어(38c)는, 포인터 축(30b)에 고정된 출력 기어(38d)와 맞물린다. 따라서, 자석 로터(30c)의 회전력은 감속 기어 열(G)을 통해서 회전속도가 감소되어서 포인터 축(30b)에 전달된다. 감속 기어 열(G)을 구성하는 기어(38a-38d)는, 감속 기어 열(G)에서 발생되는 잡음을 억압하는 수지 등의 재료로써 제조한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 포인터 베이스(41)는 구동 메커니즘(30a)으로부터 연장되는 포인터 축(30b)에 고정되고, 조명(照明) 포인터(40)는 포인터 베이스(41)에 연결된다. 조명 포인터(40)는 눈금판(10) 전면에서 회전한다. LED로 구성된 복수의 광원(50)은 포인터 축(30b) 부근 주위의 배선판(20) 위에 배치되고, 배선판 (20)에 형성된 회로에 납땜에 의해서 전기적으로 접속된다. 광원(50)으로부터 방출되는 광은 눈금판(10)에 형성된 관통구멍(11)을 통하여 포인터 베이스(41)에 인도된다. 따라서 포인터(40)는 광원(50)으로부터 방출되는 광에 의해서 조명된다. 광원(50)은 LED에 한정되지 않으며, 백열 램프 등 기타 광원도 사용될 수 있다.
상기와 같이, 제1실시예에서, 코일 소자(Ca)의 단자 핀(33c, 33d)은 포인터 축(30b)으로부터 가장 멀리 있는 위치 "a" 및 "b"에 각각 위치한다. 유사하게, 코일 소자(Cb)의 단자 핀(35c, 35d)은 포인터 축(30b)으로부터 가장 멀리 있는 위치 "c" 및 "d"에 각각 위치한다. 이 단자 핀(33c, 33d, 35c, 35d)은 배선판(20) 위의, 포인터 축(30b)으로부터 멀리 있는 위치에 납땜된다. 그러므로, 광원(50)은 코일 소자의 단자 핀을 방해함이 없이 포인터 축(30b) 부근의 배선판(20)에 위치되어 납땜될 수 있다. 또한, 광원(50)은 포인터 축(30b) 주위에 균일하게 배치될 수 있다. 따라서, 광은 포인터 베이스(41)에 높은 조도로써 균일하게 입사되고, 포인터(40)는 적절하게 조명된다.
(제2실시예)
본 발명의 제2실시예를 도 3을 참조로 하여 설명한다. 제2실시예는, 눈금판 (10)의 이면측에 도광판(60)이 추가로 부착되는 것을 제외하고는, 제1실시예에 유사하다. 눈금판(10)에 부착된 도광판(60)은, 포인터 축(30b) 주위에 형성된 도광판의 원형 개구(61)에서 배선판(20)을 향하여 하방향으로 굽어져 있다. 원형 개구 (31)는 광원(50)에 직면하도록 위치되어서, 광원으로부터 방출된 광은 포인터 베이스(41)뿐만 아니라, 눈금판(10)에도 인도된다. 눈금판(10)에 인도된 광은 눈금판을 밝게 하고, 포인터 베이스(41)에 인도된 광은 포인터(40)를 밝게 한다. 본 실시예의 눈금판(10)은 투명하게 되어 있다.
본 실시예에서, 양 코일 소자(Ca, Cb)의 단자 핀(33c, 33d, 35c, 35d)은, 배선판(20) 위의, 포인터 축(30b)으로부터 멀리 있는 위치에 또한 납땜되므로, 광원(50)은 포인터 축(30b) 부근 주위에 균일하게 배치될 수 있다. 따라서, 제1실시예에서와 같은 동일한 이점을 본 실시예에서도 또한 취득할 수 있다. 제2실시예의 조명 포인터(40)는 통상적인 포인터로써 대체될 수도 있고, 광원으로부터 방출되는 광은 눈금판(10)을 조명하는 데에만 사용될 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 여러가지로 변형될 수도 있다. 예로서, 상기 실시예에서 사용된 단자 핀(33c, 33d)(단자 핀(33c, 33d)을 갖춘 보빈(33)은 도 4에 확대된 축척으로서 도시되어 있다)은 도 5에 나타낸 형상으로 변형될 수도 있다. 단자 핀(33c, 33d)은, 구동 유닛(30)이 배선판(20)에 고정될 때 광원(50)으로부터 더욱 멀리 위치하도록 굽어져 있다. 포인터 축(30b)은 감속 기어 열(G)을 사용하지 않고 자석 로터(30c)에 의해서 직접 구동될 수도 있다. 이 경우에, 코일 소자(Ca)의 단자 핀(33d)은, 단자 핀(33c)이 설치된 위치 "a"에 대향하는 위치로 이동된다. 유사하게, 코일 소자(Cb)의 단자 핀(35d)은, 단자 핀(35c)이 설치된 위치 "c"에 대향하여 위치된다. 이러한 방법으로, 모든 단자 핀(33c, 33d, 35c, 35d)은 배선판(20) 위의, 포인터 축(30b)으로부터 멀리 있는 위치에 납땜될 수 있다. 광원(50)은 단자 핀을 방해함이 없이 포인터 축 부근에 자유롭게 설치될 수 있다.
상기 실시예에서, 일체로 형성된 요크(32)가 사용되지만, 요크는 코일 소자 (Ca)용과 코일 소자(Cb)용의 두 부분으로 분할될 수도 있다. 본 발명에 의한 계기는 승용차, 버스, 트럭, 자전거 등 각종 차량용의 계기로서 적절하게 사용될 수도 있다.
본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 참조로 하여 도시하고 설명하였지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세의 변경이 이루어질 수도 있다는 것은 당업자에게는 명백하다.
본 발명에 의해서, 조명 광원이 주위에 배치된 포인터 축으로부터 떨어져 있는, 배선판의 위치에 코일 단부가 전기적으로 접속되어서, 포인터 축 주위의 배선 혼잡을 회피하는 개선된 계기가 제공된다.

Claims (7)

  1. 눈금판과,
    눈금판의 이면측에 눈금판에 평행으로 설치된 배선판과,
    배선판의 전면에 설치되어서, 포인터를 조명하는 복수의 광원과,
    배선판의 이면에 고정되어서, 포인터를 구동하는 구동 유닛으로서, 코일 소자에 전력을 공급하는 단자 핀을 구비한 한 쌍의 코일 소자와, 코일 소자 쌍에 전력을 공급함으로써 회전하도록 된 자석 로터로 구성되는 스테핑 모터를 포함하는 구동 유닛과,
    눈금판과 배선판을 통과하여, 포인터와 구동 유닛과의 사이에 연결된 포인터 축을 포함하는 계기에 있어서,
    복수의 광원은 포인터 축 부근 주위에 설치되어 배선판에 전기적으로 접속되고, 또한
    단자 핀은 포인터 축으로부터 멀리 떨어져서 설치되는 것을 특징으로 하는 계기.
  2. 제1항에 있어서,
    구동 유닛은 또한 자석 로터와 포인터 축과의 사이에 연결되는 감속 기어 열을 포함하여, 포인터 축은 자석 로터에 의해서 감속 기어 열을 통하여 감소된 회전속도로써 구동되는 것을 특징으로 하는 계기.
  3. 제1항에 있어서,
    계기는, 눈금판 이면측에 설치된 도광판으로서, 눈금판 및 포인터를 향하여 광을 인도하는, 복수의 광원에 직면하는 개구를 구비한 도광판을 또한 포함하고, 눈금판은 투명판인 것을 특징으로 하는 계기.
  4. 제2항에 있어서,
    계기는, 눈금판 이면측에 설치된 도광판으로서, 눈금판 및 포인터를 향하여 광을 인도하는, 복수의 광원에 직면하는 개구를 구비한 도광판을 또한 포함하고, 눈금판은 투명판인 것을 특징으로 하는 계기.
  5. 제1항에 있어서,
    단자 핀은 배선판의 전면에 납땜되는 것을 특징으로 하는 계기.
  6. 제1항에 있어서,
    단자 핀은 배선판의 이면에 납땜되는 것을 특징으로 하는 계기.
  7. 제1항에 있어서,
    포인터 축은 구동 유닛의 자석 로터에 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 계기.
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