JP5360998B2 - メータ装置の指針組付構造 - Google Patents

Description

本発明は、計器類の文字板の数字などを指し示す指針を照明するメータ装置に係り、特に指針照明用の光源からの光の漏れを効果的に防止させて指針へ導光させることができるメータ装置の指針組付構造に関するものである。

車両等に搭載されるこの種のメータ装置にあっては、一般に、文字、数字、及び目盛り等が設けられた文字板を照明したり、文字板の文字や数字などを指し示す指針を裏面側から専用の光源などで照明するようになっており、このようなメータ装置としては、例えば特許文献１乃至特許文献２に記載のものなどが知られている。

このうち、図５に示すように、特許文献１に記載のメータ装置１００には、パネル１０１と、透明材料で形成され、パネル１０１の表面１０１Ａに沿って回動可能な指針１０２と、何れも透明材料で形成され、指針１０２を先端に一体に組付けた指針軸１０３及びこれを一体に嵌合させた回転軸１０４と、回転軸１０４をギア列１０５を介して回転駆動させるモータ１０６と、ギア列１０５及びモータ１０６を収容するハウジング１０７と、このハウジング１０７を取付けた背面板を構成するプリント基板１０８と、このプリント基板１０８に取付けたソケット１０９に取付けた光源１１０と、を備えている。また、図５（Ｂ）に示すように、指針１０２は、基端部側に円筒状の孔１０２Ａを設けたハブ１０２Ｂが形成されて指針軸１０３に嵌合させるようになっているとともに、その基端部にはフランジ１０２Ｃに当接するように不透明なキャップ（又はシールド）１１１が被せられている。

また、図６に示すように、特許文献２に記載のメータ装置２００は、透明材料で形成された指針２０１と、透明材料で形成され、指針２０１の基端部に設けたボス２０１Ａの孔２０１Ｂに嵌合された指針軸２０２と、この指針軸２０２の基部に設けた円板状の平板２０３と、指針軸２０２を回転駆動する駆動装置２０４と、平板２０３の一面２０３Ａに向けて光を入射させる光源２０５と、を備えている。

米国特許第５６０３２８３号明細書 独国特許出願公開第３６２６９５７号明細書

ところでこのようなメータ装置にあっては、光源から出射された光が、指針が嵌合されている指針軸等から指針へ導光される際に、その一部が漏光して指針での効率的な発光が行われない場合がある。
例えば、第１の特許文献に記載のメータ装置では、図５（Ｂ）において、指針１０２のハブ１０２Ｂの嵌合孔１０２Ａの最上端面Ｌ１に対して指針１０２の裏面Ｌ２の方が上方に位置した構造となっているので、孔１０２Ａに嵌合される指針軸１０３（同図（Ａ）参照）の上端面はせいぜい孔１０２Ａの最上端面Ｌ１までの高さまでしか達しない。
ところが一方、指針１０２のハブ１０２Ｂの孔１０２Ａへの指針軸１０３の嵌合量、つまり圧入すべき深さは、文字板を設けてあるパネル面からの指針の突出量を調整するために、指針軸１０３を指針１０２のハブ１０２Ｂの孔１０２Ａの最奥部まで嵌入させないときには、指針軸１０３の上端面が孔１０２Ａの最上端面Ｌ１に密着しない。このため、孔１０２Ａ最上端面Ｌ１付近には隙間、つまり空気層が形成される。

ところで、例えば図７に示すように、指針軸ａの上端面ａ１が嵌合孔ｂの最上端面ｂ１に密着せずに隙間（空気層ｃ）が形成されている場合には、同図（Ｂ）、（Ｃ）に示すように指針軸ａ内部を斜め上方に伝搬してきた光源からの光の一部は、指針軸ａと空気層ｃとの屈折率が異なることにより、空気層ｃとの界面部分での屈折現象を起こす。これにより、光の進行する光路がさらに斜め方向に偏向される。その結果、例えば同図（Ｃ）に示すように、指針軸ａの上端面ａ１での出射時の角度によっては、指針ｄのハブｅに入射後にこのハブｅを透過して、指針ｄの裏面ｄ１より下方の外部へ漏光するような光路を辿るものが無視できない程度の割合で発生する虞がある。

このような現象は、特許文献２に記載のメータ装置でも同様に発生する虞がある。このため、係る漏光現象の発生を防止して、指針軸を透過してきた光源からの照明光が効率よく指針発光できるようにした構造の開発が求められている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸を透過してきた光源からの照明光が漏光することなく効率よく指針発光できるようにしたメータ装置の指針組付構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るメータ装置の指針組付構造は、下記（１）を特徴としている。
（１） 導光性を有する回転軸と、
導光性を有し、前記回転軸の先端に組付けられる指針と、
前記回転軸を内部に収容するモータケースが配設される基板上に配置され、前記回転軸を介して導光されて前記指針が発光照明される光を出射する光源と、
を備え、
前記指針の基端部のボスに設けた嵌合孔に、前記回転軸の先端部を嵌合させることで前記指針と回転軸とが一体に組付けられる、メータ装置の指針組付構造であって、
前記ボスに設けた嵌合孔の深さ（Ｄ）と前記指針の裏面からのボスの突出長さ（Ｈ）とは、次式
Ｄ＞Ｈ
の関係を満たし、かつ、
前記回転軸の前記嵌合孔内部に圧入された部分の長さ（Ｒ）と前記ボスの突出長さ（Ｈ）とは、次式
Ｒ≧Ｈ
の関係を満たすこと。

上記（１）に記載のメータ装置の指針組付構造によれば、回転軸の先端部に向けて進行してきた光源からの光は、指針の裏面よりも外部方向へ向かおうとする（漏光する）ことを回避できる。即ち、この指針組付構造では上述の両式を満たす構成なので、回転軸を透過してきた光源からの照明光の大部分については、回転軸の上端部側において、嵌合孔より外側の（柱状の）ボス内部を透過してボスの（根元側の）外周面から外部へ進行する、つまり指針の裏面よりも外部（外側）へ逃げ出すような光路が形成されるのを回避できる。換言すれば、回転軸を透過してきた光源からの照明光の大部分については、指針の裏面とは逆の表面の方向に設定できるので、指針の裏面の外部（外側）へ進行して漏光するのを効果的に抑制できる。これにより、光源からの光を効果的に指針まで導光させて、指針を効率よく発光照明させることができる。

本発明のメータ装置の指針組付構造は、ボスに設けた嵌合孔の深さ（Ｄ）と指針の裏面からのボスの突出長さ（Ｈ）とは、Ｄ＞Ｈの関係を満たし、かつ、回転軸の嵌合孔内部に圧入された部分の長さ（Ｒ）とボスの突出長さ（Ｈ）とは、Ｒ≧Ｈの関係を満たす構成であり、回転軸を透過してきた光源からの照明光の大部分については、回転軸の上端部側において、嵌合孔より外側のボス内部を透過してボスの（根元側の）外周面から外部へ進行する、つまり指針の裏面よりも外部（外側）へ逃げ出すような光路が形成されるのを回避できる。換言すれば、回転軸を透過してきた光源からの照明光の光路が指針の裏面とは逆の表面方向に向かうように設定できるので、指針の裏面の外部（外側）へ進行して漏光するのを効果的に抑制することができる。これにより、光源からの光を効果的に指針まで導光させて指針を発効率よく光照明させることができる、といった利点がある。

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。

本発明の実施形態に係る指針組付構造が適用されたメータ装置を示す分解斜視図である。 そのメータ装置の断面図である。 図２に示すメータ装置におけるＩＩＩ部分を示す拡大断面図である。 図３における光源からの照明光の進行状態の一部を示す光路図である。 （Ａ）は従来例のメータ装置の構造を示す断面図、（Ｂ）はその指針部分の断面図である。 従来の他のメータ装置における構造及び光路の様子を示す説明図である。 （Ａ）から（Ｃ）は従来のメータ装置の指針部分での照明光の進行する光路を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明のメータ装置の指針組付構造が適用されたモータケース４を備えたメータ装置１を示すものである。
このメータ装置１は、基板２上に実装された光源３と、この光源３が搭載された領域を含む基板２の上の所定場所に取付けられた（後述する、モータ５、減速ギア列、及び回転軸８などの部品を内設する）モータケース４と、このモータケース４の上部に設置された、数字、文字、記号など、車自体或いは車周辺の環境などに関する必要情報を表示する図示外の表示板と、を有する。

本実施形態のメータ装置１は、図示外のコンビネーションメータの一部を構成しており、表面側を形成する表示板が全面に亘って嵌め込まれて見返し板を構成している。また、この表示板には、メータ装置１を含む各種計器類を設置するための各種表示窓を開口させており、側面及び背面側を構成するコンビネーションメータケースと一体化されている。更に、この表示板は、黒色系などの透明な図示外のカバーガラスで上部が覆われている。

なお、本実施形態のメータ装置１は、速度計を構成しており、図示しないセンサによって検出された現在速度に対応したセンサ信号に基づき、後述の指針９を所定角度だけ回動させ、図示外の表示板に形成された特定の数字を指し示すことによって現在速度をアナログ表示する。

本実施形態の光源３は、所定波長（λ）の可視光を出射する例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）で構成されており、後述する回転軸８の基端（以下、「下端」とよぶ）の端面に正対するような状態でその直下の基板２に実装されている。なお、本実施形態の光源３であるＬＥＤは、光軸が基板２の上面に対して垂直なＺ方向に設定されており、このＬＥＤからの主要な大部分の光（以下、照明光とよぶ）が直上の回転軸８の下端の端面８Ｄに向けて出射される。

モータケース４は、基板２に固設された下ケース４Ａと、この下ケース４Ａに嵌合された上ケース４Ｂとで構成されている。このモータケース４の内部には、モータ５と、中間ギア６と、出力ギア７が一体に形成された回転軸８と、を備えているとともに、このモータケース４の外部に一部突出している回転軸８の先端（以下、「上端」とよぶ）には、指針９が圧入され嵌合されている。なお、回転軸８には、制動ばね１１が介装されている。

下ケース４Ａは、上方が開口された略箱型形状を呈している。また、下ケース４Ａには、下面から突出する固定ピンＰ１（図２参照）及び左右両側方から下方（−Ｚ方向）に向けて突出する円筒突起Ｐ２，Ｐ３（図１参照）を設けており、これらが基板２上に開口された各固定孔にそれぞれ嵌入されるように構成されている。

また、下ケース４Ａの内部には、下面に形成された凹部４１に対応して、この凹部４１とは反対に上ケース４Ｂ方向に向けて円筒状に突出する軸受け８Ａが形成されている。さらに、この下ケース４Ａの内面には、それぞれ、上ケース４Ｂ方向に向けて僅かに円筒状に突出した軸受け５２Ｂ、軸受け６Ｂが形成されている。

また、本実施形態の下ケース４Ａには、図１に示すように、上ケース４Ｂと簡易に一体化させるために、爪４４Ａが側面の複数箇所に形成されており、上ケース４Ｂに設けた係止孔４４Ｂに係止させることで一体に嵌合される。

一方、上ケース４Ｂには、下ケース４Ａの凹部４１（図２参照）の中心部に設けた軸受け８Ａに対応してその直上部分に外方（上方）に向けて円筒状に突出する、回転軸８の上部側での軸受け８Ｂを設けており、この中心部に穿設した軸孔４５には回転軸８の上部側が回転可能な状態に貫通している。さらに、この上ケース４Ｂには、下ケース４Ａの軸受け５２Ｂ、軸受け６Ｂに対応してその直上部分の内方（下方）に、軸受け５２Ｄ、軸受け６Ｃが形成されている。

モータ５は、指針９を回動させるためのものであり、減速ギア列、即ち中間ギア６及び出力ギア７（特にこれらのギア列ではなく、単一のギアで減速させる構成でもよい）を介して減速させながら回転軸８を回動させることにより、これと一体の指針９を表示板の表面に沿って回動させ、必要な各種情報を指し示すようになっている。本実施形態のモータ５は、図１に示すように、適宜の導電性材料で形成されたステータ５１と、このステータ５１の開口された中央部のロータ軸５２Ａに取り付けられたロータ５２と、を備えており、ステップモータを構成している。

ステータ５１は、下ケース４Ａに固定されているとともに開口された内部に磁極となる磁芯が突設されており、この磁芯にはボビンに巻装されたコイル５１Ａが装着されている。

ロータ５２は、適宜の磁性材料で略円筒形状に形成されてステータ５１の開口された中央部に回転自在に設置されており、上部には歯数の少ない小径のロータギア５３が同芯状に固設されているとともに外周面にはマグネット５２Ｃ（図２参照）を複数固着させている。なお、ロータ５２を取付けたロータ軸５２Ａは、図２に示すように、下ケース４Ａに設けた軸受け５２Ｂ及び上ケース４Ｂに設けた軸受け５２Ｄの間に回転自在に軸支されている。

中間ギア６は、支軸６Ａに固着されており、この支軸６Ａが下ケース４Ａに設けた軸受け６Ｂ及び上ケース４Ｂに設けた軸受け６Ｃの間に回転自在に軸支されている。この中間ギア６は、外周に設けた歯数の多い大歯６１が、ロータ５２の上部に固着した小歯のロータギア５３に噛合しており、ロータ５２からの回転速度が減速されて伝達される。また、この中間ギア６の上部には、歯数の少ない小径のピニオン６２が支軸６Ａと一体に同軸的に固着されている。

出力ギア７は、中間ギア６のピニオン６２からの回転力を回転軸８に伝達させるため、回転軸８の中間付近においてこれと一体に形成されている。このため、この出力ギア７は、後述する回転軸８と同一材料の導光性に優れた適宜の樹脂材料で成形されている。

また、この出力ギア７は、外周に設けた歯数の多い大歯７１が、中間ギア６の上部に設けたピニオン６２に噛合しており、中間ギア６の回転速度がさらに減速されて伝達され、回転する。このため、この出力ギア７と一体に形成された回転軸８は、大幅に減速された出力ギア７と同一角速度で一体に回動することができる。

回転軸８は、導光性に優れた適宜の透光性樹脂材料で中間ギア７と一体成形された略円柱形状を有する。また、この回転軸８は、上述したように、上端部側が上ケース４Ｂの軸孔４５からケース４の外部に突出しており、表示板の表面に突出する。この回転軸８は、上端部に指針９が組付けられているとともに、上端側及び下端側が上ケース４Ｂ及び下ケース４Ａにそれぞれ設けた軸受け８Ｂ及び軸受け８Ａに回転自在に軸支されている。

また、前述したように、この回転軸８は、下端部の端面８Ｄの部分が光源３の直上で正対するように設けられており、光源３からの照明光がこの端面８Ｄ部分に入射すると、この照明光の大部分が回転軸８の内部の外周面との界面部分で反射（例えば、正反射或いは全反射等）を繰り返しながら導光され、上端部へ向けて伝搬していく。

また、この回転軸８は、指針９への圧入量を調整することで、文字板面である表示板からの指針９の高さを調整させるようになっている。しかも、本発明の回転軸８は、詳細は後述するが、図３において、指針９の嵌合孔９３への圧入すべき量（又は嵌合量；Ｄ_０）が、少なくとも指針９の裏面９Ａからのボス９２の突出長さ（Ｈ）と同じになるか、それよりも大きくなるように圧入させている。
つまり、表示板からの指針９の高さを調整させる際に、次式
Ｄ_０≧Ｈ ・・・（１）
の関係（これを、漏光防止のための第１条件式、以下「第１条件式」とよぶ）を満たすようにして、回転軸８と指針９との嵌合（圧入）を行うようにようになっている。このように構成するのは、表示板からの指針９の高さを調整させる目的の他に、後述する漏光防止のための、「第２条件式」とを同時に満たすように構成することで、ボス９２の（特に根元側の）外周面からの照明光の漏光を防止するためである。
但し、本実施形態では、指針９の嵌合孔９３と回転軸８との嵌合量（Ｄ_０）との関係が、第１条件式における等号を満たすような構成としたものであって、回転軸８との嵌合量（Ｄ_０）が、指針９の裏面９Ａからのボス９２の突出長さ（Ｈ）とほぼ一致するように構成してある。

指針９は、導光性を有する適宜の樹脂材料で形成されている。図２に示すように、この指針９は、回転軸８の直上部分に対応する基端部に偏向面９１が形成されており、回転軸８から導光されてきた照明光が指針９の偏向面９１で光路を９０度偏向されて右方の先端側へ導光されるようになっている。また、この指針９には、後に詳細に説明する不透明なキャップ１０が偏向面９１に上から覆い被さるような状態で装着されている。

さらに、この指針９には、図２及び図３に示すように、裏面９Ａ（図３では下面がこれに対応する）の基端部側に回転軸８を圧入・嵌合させて組付けるための円柱状のボス９２が突設されている。このボス９２には、先端面（以下、下端面９２Ａとよぶ）の開口９３Ａから最奥部（以下、天井面９３Ｂとよぶ）までの深さがＤの嵌合孔９３が穿設されており、この嵌合孔９３に回転軸８の上端側が圧入されている。

図３に示すように、嵌合孔９３は、この深さＤが、少なくとも、指針９の裏面９Ａからボス９２の下端面９２Ａまでの突出長さ（高さ）Ｈよりも大きい、即ち、
Ｄ＞Ｈ ・・・（２）
の関係（これを、漏光防止のための第２条件式、以下「第２条件式」とよぶ）が成立するように、穿設されている。

これにより、つまり、第１条件式及び第２条件式を満たすことで、光源３からの照明光が、所要深さまで圧入されている回転軸８の内部を上端部側へ進行するときに、図４に示すような指針９の裏面９Ａよりも外部（下方）へ抜けて出して漏光していくのを回避させている。換言すれば、図７（Ｃ）のような光路を辿って、嵌合孔９３より外側のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ進行する、つまり指針９の裏面９Ａよりも外部（外側）へ逃げ出すような光路が形成されるのを回避できるように構成されているわけである。

また、このボス９２には、図３に示す嵌合孔９３の内部において、下端面９２Ａから所定深さの部分を起点９４Ａとして、これから天井面９３Ｂまでの間に、縮径部９４が形成されている。本実施形態の縮径部９４は、裏面９Ａから下端面９２Ａまでのボス９２の突出量（長さ）Ｈに相当する、嵌合孔９３の開口９３Ａからの深さＲ_１（つまりＨ＝Ｒ_１）のところに起点９４Ａが設定されている。換言すれば、指針９の裏面９Ａと同一レベルＬ位置に起点９４Ａが設定されているわけである。なお、この起点９４Ａのレベルは、つまり、嵌合孔９３における起点９４Ａの設定部位（ボス９２の下端面９２Ａからの深さＲ_１）は、裏面９Ａからのボス９２の突出量（高さ）Ｈに対して、次式
Ｒ_１≧Ｈ ・・・（３）
の関係を満たすような構成となっている。

本実施形態のボスの嵌合孔９３では、このように起点９４Ａを設定させることで、下端面９２Ａから深さＨ_０までの領域Ｒ_１が内径寸法が同一のストレート部９５と、それから先の天井面９３Ｂに至るまでの奥部領域Ｒ_２に縮径部９４と、の２種の領域を有する構成となっている。

特に、この縮径部９４には、天井面９３Ｂに向けて次第に窄んで行くテーパ面９３Ｃが形成されている。この結果、下端面９２Ａの開口９３Ａから圧入させていく回転軸８にあっては、この上面８Ｃがストレート部９５を通過中には殆ど変化のないほぼ一定の圧入力で圧入動作を行うことができるが、起点９４Ａを越えて縮径部９４へ突入すると圧入動作に要する圧入力を逓増させることが必要な構造となっている。なお、実際の圧入動作では、回転軸８に対してボス９２の方が圧入されていくが、相対動作として考えると実質上は同等であるので、ここでは便宜上説明を分かりやすくするため、大部分は実際とは逆に回転軸８の方を圧入させていくような説明を行っていく。

なお、ここで、回転軸８の圧入量にもよるが、指針９の嵌合孔９３の最奥部である天井面９３Ｂに達するまで回転軸８の上面８Ｃを深く圧入させていかない限り、回転軸８の上面８Ｃと嵌合孔９３の最奥部である天井面９３Ｂまでの間には空間、つまり、空気層Ｓが形成されるものであって、本実施形態でも専ら空気層Ｓが形成された態様での説明を行う。

また、本実施形態では、指針９が透明材料で形成されているので、側方などから目で直接視認（以下、これを「側視」とよぶ）することで回転軸８の圧入状態を確認することができるものの、上述の（３）式を満たすように指針９の裏面９Ａと起点９４Ａとが同一レベルに設定されていることと、縮径部９４が形成されていることで、回転軸８の上面８Ｃが現在どの付近まで嵌合孔９３に圧入されているのかを、側視ではなく圧入力の大きさの変化から間接的に検知できる。その結果、車両に設置してある回転軸８に対して指針９を直上から圧入していく作業等のような側視できない状況であっても、指針９の打ち込み量（圧入深さ）が確実に確認できる。これにより、嵌合孔９３より外側のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ進行する、つまり指針９の裏面９Ａの下方へ潜り込むようなような照明光の漏出を防止する組付作業を確実に行えるように構成されている。

キャップ１０は、光源３からの光が視認者の目に直接入射するのを回避させるものであり、指針９に入射する照明光がそのまま上方へ透過して上部のキャップ１０に入射してもここで吸収させることで、直接上方のキャップ外部へ進行していくのを防止する。なお、回転軸８から指針９へ入射する照明光の大部分は、キャップ１０に入射することなく光路が偏向面９１で９０度偏向されるので、指針９の先端方向に向けて効率的に進行できるようになっている。

次に、本実施形態に係るメータ装置の指針組付構造の組付け方法、特に指針９の圧入方法について説明する。なお、ここでの説明では、車体の計器盤として設置する表示板（文字板面）の裏面（内側面）に（回転軸８を設けた）モータケース４が予め設置されており、このモータケース４の上部から突出する回転軸８の上部がさらに表示板の孔から表面に突出しているものとし、この回転軸８の上部に対して指針９を圧入させる状態での指針９の圧入方法について説明するが、特に、この態様に限定されるものではない。また、ここでは、嵌合孔９３の上部に空気層Ｓが形成されている場合について説明するが、空気層Ｓが形成されずに、回転軸８の上面８Ｃと嵌合孔９３の最奥部の天井面９３Ｂとが密着した状態であっても、本願発明での本質的な部分に関しては、以下の説明において特に変わりはない。

指針９のボス９２の嵌合孔９３の開口９３Ａを回転軸８の上面８Ｃに位置合わせしてから、指針９を押し込んで圧入させていく。この場合、指針９の圧入開始時の押し込力をほぼ一定に維持して（或いはこれより若干強弱を調整しながら）嵌合孔９３へ圧入させていくと、所定の深さまで押し込んでいったところで、急に圧入速度が遅くなる（或いは圧入動作が進行しなくなる）こと、つまり、回転軸８の上面が起点９４Ａに到達したことを確認できる。

従って、これ以降の圧入動作をより高い圧入力（逓増圧入力）で行うことで、下方を覗き込んで圧入深さを目視で伺うことができない現在の側視不可の状況下にあっても、回転軸８の上面８Ｃが指針９の裏面９Ａよりも深く圧入されていくことが判断できる。換言すれば、これ以降の圧入作業によって、光源からの照明光が回転軸８の上部、特に上面８Ｃから出射した後、嵌合孔９３より外側の円柱状のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ進行するのを効果的に抑止できる。つまり、指針９の裏面９Ａの下方へ潜り込むようなような照明光の漏出を防止できるわけである。

次に、本実施形態の動作について、初めにメータ装置としての一般的な動作、即ち、指針９による表示動作から説明する。なお、ここでのメータ装置１の説明は、各計器類のうちスピードメータを例に挙げてその作用を説明するが、特にこれに限定されるものではない。また、ここでの動作については、他のアナログタイプのメータ装置の場合でも同様である。

メータ装置１のモータケース４の内部に設けたステップモータを構成するモータ５が、図示しないセンサによって検出された現在速度に対応するセンサ信号に基づいて回転駆動し、指針９を所定角度だけ回動し、図示外の表示板に形成された特定の数字を指示する。
即ち、本実施形態のメータ装置１は、図示しないセンサによって検出された速度に対応したセンサ信号が、図１に示すステータ５１側のコイル５１Ａを流れることで各磁極となる磁芯に磁力が発生し、この磁力によりロータ５２が回転する。

これにより、図２に示すように、ロータ５２と一体のロータギア５３から中間ギア６の大歯６１に回転力が減速されて伝達し、中間ギア６及びこれを軸支する支軸６Ａが所定の角速度で回転する。そして、回転する中間ギア６のピニオン６２から出力ギア７及び回転軸８に回転力がさらに減速されて伝達され、出力ギア７及びこれと一体の回転軸８が所定の角速度で回転する。これによって、回転軸８の上端部に取付けた指針９が所定角度だけ回動され、指針９のポインタ部９２の先端部で表示板上の特定数字を指し示す。これによって、現在速度を運転者などにアナログ表示させて知らせることができる。

次に、光源３からの照明光の、回転軸８及び指針９の内部での伝搬動作について説明する。
上述のような速度表示を行うメータ装置１にあっては、光源３から出射した照明光が、図２に示すように、光源３の直上に配置する回転軸８の下端部の端面８Ｄである入射面から入射する。そして、この入射面から回転軸８の内部に入射した照明光の大部分は、回転軸８の内部の外周面との界面部分において反射を繰り返しながら、回転軸８内部の上方へ向けて進行していく。なお、この回転軸８内部での照明光の伝搬作用は、勿論、回転軸８が回動動作中であっても、その光路が上方に向けて螺旋状に回転していく以外、静止状態の場合と何らの変わりなく行われる。

回転軸８の内部を透過する照明光は、その多くが回転軸８の上面８Ｃから出射して空気層Ｓへ入射するが、この空気層Ｓへ入射した光源３からの照明光のうち、図４において、回転軸８の軸線（Ｚ）方向へ直進する光路に沿った光線（α）以外は、紙面に平行なＸ−Ｚ（面）方向或いは、紙面に垂直なＹ−Ｚ（面）方向に屈折していく。

そして、例えば紙面に平行なＸ−Ｚ（面）方向に屈折していく照明光は、図４に示すように空気層Ｓで右方又は左方へ屈折したのち（但し、この図４では右方へ屈折するものだけを示す）、空気層Ｓを進行し、嵌合孔９３の天井面９３Ｂ又はテーパ面９３Ｃに入射するとともに屈折する。ここで、特に本実施形態の指針組付構造では、第１条件式及び第２条件式を満たす構造であるので、テーパ面９３Ｃに入射する照明光については、嵌合孔９３より外側の円柱状のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ進行するのを効果的に抑止できる。つまり、指針９の裏面９Ａの下方へ潜り込むようなような照明光の漏出を防止できるわけである。

従って、その後の照明光は、指針９の裏面９Ａの下方へ潜り込むように進行することなく、指針９の内部を進行して表面（上面）或いは側面などから外部へ出射することとなる（但し、指針９内部の表面（上面）との界面で反射して指針９の裏面（下面）９Ａへ向かう、その後の照明光の場合については、その裏面９Ａから外部へ出射するものも一部存在する）。

なお、ここでは、紙面に平行なＸ−Ｚ（面）方向に屈折していく照明光に対して、ここでの光路を説明する図４では指針９の内部を右方へ進行する光線（β）のみを説明したが、指針９の内部を左方へ進行する光線についてはその大部分が、キャップ１０が被せられた偏向面９１で右方へ反射していく。従って、その後は、前述した右方へ進行する光線と同様の光路を辿ることとなる。

また、ここでは、紙面に垂直なＹ−Ｚ（面）方向に屈折していく照明光についての説明を省略したが、このような照明光については、空気層Ｓで屈折後に指針９へ入射して屈折後、その光線の大部分が偏向面９１で反射して紙面に垂直なＹ−Ｚ（面）方向において反射前とは反対方向で、かつ、紙面に垂直なＹ−Ｚ（面）方向に進行する。そして、同様に、指針９の表面（上面）や側面から外部へ出射することとなる。

さらに、ここでは、指針９の嵌合孔９３と回転軸８との間に空気層Ｓである隙間が形成されている状態の場合について説明してきたが、打ち込み高さの調整のために指針９の圧入量を最大とした場合には空気層Ｓが形成されない状態もある。

この場合には、回転軸８の上面と嵌合孔９３の天井面９３Ｂとが当接することとなるが、回転軸８と指針９の屈折率が異なる場合には、これらの界面部分で屈折現象を起こし、スネルの法則を満たすような方向へ屈折しながら指針９の内部へ進行する。但し、この場合でも、第１条件式及び第２条件式を満たす構造である。従って、少なくとも、この屈折により指針９内部へ進行した直後には、嵌合孔９３の外側の円柱状のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ進行するのを効果的に抑止できる。つまり、この場合でも、指針９の裏面９Ａの下方へ潜り込むようなような照明光の漏出を防止できるわけである。

また、回転軸８と指針９の双方の屈折率が同じ場合には、双方の界面で屈折現象を起こすことなくそのまま指針９の内部へ直進していくので、同様に、嵌合孔９３の外側の円柱状のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ進行する漏光現象を回避できる。従って、空気層Ｓの存在の有無に関わらず、回転軸８の上面８Ｃを透過した光源３からの照明光が指針９の裏面９Ａの下方へ潜り込むようにして外部へ進行する漏洩光の発生を効果的に防止でき、効率よく指針発光できる。

従って、本実施形態によれば、光源３からの照明光は、回転軸８内部の外周面との界面部分で同様の反射を起こしながら上方へ進行する伝搬現象を繰り返し、最終的に回転軸８の上端部（主に上面８Ｃ）から空気層Ｓへ入射して屈折する。そして、空気層Ｓを進行後、指針９へ入射して屈折し、この内部を進行する。このとき、第１条件式及び第２条件式を満たす限り、指針９の内部では、嵌合孔９３の外側の円柱状のボス９２内部を透過してボス９２の（根元側の）外周面から外部へ照明光が進行するのが抑制される。

このようにして、指針９へ入射した照明光のうちの一部は、偏向面９１に向かうことなくそのまま指針９の内部を進行し、やがて上面や側面及びその近傍を発光照明させることができる。また、指針９へ入射した照明光のうちの一部は、偏向面９１で光路が偏向されてから指針９の内部を進行し、その後は同様に、表面（上面）や側面から外部へ出射して指針９の先端部やその周辺を発光照明させる。
従って、本実施形態によれば、回転軸を透過してきた光源からの照明光が漏光することなく効率よく指針発光できるわけである。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。即ち、本発明の指針取付構造が適用された回転軸を備えたメータ装置としては、例えば、燃料計部、タコメータ部、スピードメータ部、及び水温計等の各種計器類に適用可能である。

１ メータ装置
２ 基板
３ 光源
４ モータケース
５ モータ（ステップモータ）
５１ ステータ
５２ ロータ
７ 出力ギア（減速ギア列）
８ 回転軸（出力軸）
８Ｃ 上面
８Ｄ 端面
９ 指針
９Ａ 裏面（下面）
９１ 偏向面
９２ ボス
９２Ａ 下端面（先端面）
９３ 嵌合孔
９３Ａ 開口
９３Ｂ 天井面
９３Ｃ テーパ面
９４Ａ 起点
９５ ストレート部
１０ キャップ
Ｄ 嵌合孔の深さ
Ｄ_０ 指針の嵌合孔への圧入深さ
Ｈ 指針裏面からボス下端面までの高さ
Ｌ 指針の裏面設置レベル
Ｒ_１ 回転軸の嵌合孔内部に圧入された部分長さ（Ｒ）
Ｓ 空気層

Claims (1)

1. 導光性を有する回転軸と、
   導光性を有し、前記回転軸の先端に組付けられる指針と、
   前記回転軸を内部に収容するモータケースが配設される基板上に配置され、前記回転軸を介して導光されて前記指針が発光照明される光を出射する光源と、
   を備え、
   前記指針の基端部のボスに設けた嵌合孔に、前記回転軸の先端部を嵌合させることで前記指針と回転軸とが一体に組付けられる、メータ装置の指針組付構造であって、
   前記ボスに設けた嵌合孔の深さ（Ｄ）と前記指針の裏面からのボスの突出長さ（Ｈ）とは、次式
   Ｄ＞Ｈ
   の関係を満たし、かつ、
   前記回転軸の前記嵌合孔内部に圧入された部分の長さ（Ｒ）と前記ボスの突出長さ（Ｈ）とは、次式
   Ｒ≧Ｈ
   の関係を満たす、ことを特徴とするメータ装置の指針組付構造。

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