用于可旋轉的且可被照明的指針的馬達的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種設計為用于安裝在電路板（303）上的馬達，電路板（303）具有指針側（305）和后側（307）。該馬達能夠用于使被照明的指針旋轉。該馬達包括從電路板（303）的后側（307）通過電路板（303）突出到電路板（303）的指針側（305）的光傳遞指針軸（103）。該指針軸（103）被設置成將光傳遞到指針。該馬達還包括光導（113），用于將光從安裝于電路板（303）上的光源（301）傳遞到指針軸（103）的后端，該指針軸（103）的后端處于電路板（303）的后側（307）上。因此，該馬達能夠有利地安裝在電路板（303）的后側。
【專利說明】用于可旋轉的且可被照明的指針的馬達
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于可旋轉的且可被照明的指針的馬達。該馬達可以特別是例如用于汽車儀表的應用的微型步進馬達。本發明還涉及包括該馬達的組件。
【背景技術】
[0002]諸如微型步進馬達等的馬達被廣泛用于例如汽車工業中。現今，汽車工業需要最新科技的產品，人們也需要更大的成本效益。在汽車的儀表集群(instrument cluster,儀表組)中，每個儀表的指針必須被充分照明。這些指針在速度計、轉數表、燃料液面指示器、溫度指示器等等中能夠沿兩個方向旋轉。位于刻度盤之上的每個指針將指示當前值，在白天，該當前值對于駕駛員將是完全可見的。在夜間，這些指針必須被照明。
[0003]大指針通常需要三個發光二極管(LED)，每個發光二極管在指針的300°回轉半徑上為指針照明。指針通常由步進馬達操作，上述步進馬達具有使指針旋轉的指針軸。可選地，馬達是無軸的，在這種情況下，指針具有能夠連接至馬達的軸。步進馬達(或步進電機)是能夠將完整旋轉分成許多步的無刷同步電動馬達。只要馬達的型號嚴格適合這種應用，就能夠精確控制馬達的位置而無需任何反饋機構。
[0004]無軸的或具有透明軸的新一代馬達引導安裝LED的單個印制電路板(PCB)的光通過塑料軸的中心。因為光源處于旋轉指針的中心，所以在旋轉期間的光分配保持恒定。因此，無軸的解決方案或透明軸馬達在整個旋轉范圍上提供恒定的照明，這還節約了兩個LED的成本。這個構思只有在馬達被安裝在PCB的前側才可實施，因此安裝LED的單個PCB通過馬達的底部照亮指針。由此，為確保指針在整個行進范圍上的均勻照明，優選地，透明軸僅使用一個居中的LED。整個群集刻度盤能夠由位于各種PCB位置的若干LED照明。所有的照明被設計為使得駕駛員的視野和儀表的判讀盡可能清楚。
[0005]然而，由于空間限制和新的群集技術，需要將馬達安裝在PCB的后側。然而，這樣做就不再具有對LED的機械支撐或電力。這意味著指針通常不再能夠通過導致指針的不均勻照明的軸來照明。
[0006]本發明的目的是克服關于將馬達安裝在PCB的后側的問題。
【發明內容】
[0007]根據本發明的第一方案，提供一種如權利要求1所述的用于可旋轉的且可被照明的指針的馬達。
[0008]因此，根據本發明的馬達能夠安裝到PCB的后部。光導的結構使其也可以將光源安裝在PCB上。光源能夠安裝在PCB的后側或PCB的前側，在這種情況下，PCB中將有一個孔，光可通過該孔傳播到光導中。因此，本發明解決了當馬達被安裝到PCB的后面時關于光源的機械和電氣安裝的所有問題。由于光源位于PCB上，所以能夠由PCB供電。此外，光源能夠由用戶自己選擇并安裝在PCB上，而代替讓馬達生產商完成。這樣的優點是現在用戶能夠選擇發出完全相同類型的光與強度的LED，并且人們能夠使這些LED相對于其群集安裝，使得群集中的所有指針以完全相同的方式被照明。
[0009]本發明提供了無軸的或透明軸的馬達的所有益處，但是很大的一個益處是馬達能夠適配在PCB的后側。
[0010]根據本發明的第二方案，提供如權利要求13所述的組件。
[0011]本發明的其它方案在所附的從屬權利要求中描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]參照附圖，從以下描述的非限制性的示例性實施例，本發明的其它特征和優點將變得明顯，其中:
[0013]圖1是根據本發明的實施例的步進馬達的剖視圖；
[0014]圖2是根據本發明的實施例的光導的立體圖；
[0015]圖3是根據本發明的第一變型的組件的剖視圖；
[0016]圖4是根據本發明的第一變型的組件的立體圖；
[0017]圖5是根據本發明的第二變型的組件的剖視圖；
[0018]圖6是根據本發明的第二變型的組件的立體圖；
[0019]圖7是根據本發明的第二變型的組件的剖視圖，但是其是從與圖5的剖視圖的反方向觀察的；
[0020]圖8是根據本發明的第二變型的組件的立體圖，但是其是從與圖6的立體圖的反方向觀察的。
【具體實施方式】
[0021]在下文中將參照附圖更詳細地描述本發明的實施例。本發明的實施例以步進馬達為背景描述，但是本發明并不局限于步進馬達。
[0022]本發明涉及設置成通過指針軸使指針旋轉的馬達。本發明提供即便當馬達安裝在PCB上時也將光導入軸中的新的且創造性的方法。
[0023]圖1是根據本發明的步進馬達101的剖視圖。馬達101包括指針軸103，指針(圖中未示)能夠插到指針軸103上。透明或半透明的指針軸103至少部分地裝入被設置成減少任何雜散光或阻擋任何雜散光的管或者包圍元件105中，由此不會干擾群集照明。這里還示出在指針軸103上方模制的驅動輪107。驅動輪107被設置成與步進馬達101的另一個輪嚙合，以便使指針軸103繞軸線109旋轉。還示出保護馬達101的內部部件的殼體111。
[0024]這里還示出有光導113(也在圖2中示出)，其目的是將光從例如LED的光源引導至指針軸103。光源303例如在圖3-圖6中示出。在所示出的示例中，光導113被設置成大體上以180°來改變光的傳播方向。這使光源可以直接連接到PCB(圖3-圖6中所示)。光導113能夠由塑料制成，例如聚碳酸酯樹脂熱塑性塑料并且更具體地為透明的Makrolon?材料，并且光導被設置成充當光的反射棱鏡。光導113被設置成承受在100°C范圍內的較大的溫度改變。如圖2中所示，光導還具有如夾子的連接裝置201，以將光導附接到馬達101的一些其它元件，并由此使光導113保持在適當的位置。
[0025]在面對板的表面，馬達具有用于將馬達101引導至PCB的導向桿115。這些導向桿115從面對板的表面突出。在本示例中，馬達101具有兩個導向桿115，但是馬達當然能夠具有任何其它數量的導向桿。這些桿115用來將適配器引導至PCB，并且不允許相反的附接。當相對于PCB組裝不同部件時，這些導向桿115允許自動選擇和放置定位。在本示例中，導向桿115具有由塑料制成的肋117，并且能夠在將馬達放置到PCB上時變形。這樣，在馬達101的定位階段期間，馬達101能夠相對于PCB被牢固地保持。
[0026]圖3是根據本發明的第一變型的組件的剖視圖。該組件包括馬達101、光源301(在本示例中是LED)以及具有前側(指針側)305和后側307的PCB303。在本變型中，LED301安裝在PCB301的頂部(前側305)，它的光通過PCB中的孔照進光導113。圖4示出相同的構造，但是以立體圖示出。在本示例中，光導113被設置成一直穿過馬達101延伸到LED301。因此，光導113穿過PCB303直到PCB的頂表面。然而，還可以具有更短的光導113，并在光導113與LED301之間插入透鏡(圖中未示)以聚集來自LED303的光，并將來自LED的光引導至光導113。在光導113與指針軸103之間也可以插入其它的透鏡。
[0027]圖5示出根據本發明的第二變型的組件。該組件同樣包括馬達101、PCB303和光源301。與第一變型相比，在本變型中，LED301適配到PCB303的后側307，并適配到馬達101中的凹部501內。LED301發出的光行進通過光導113并向上通過透明軸而進入端部的指針內。
[0028]圖7和圖8還示出了用于將馬達101電連接以及機械連接到PCB303的連接器701。在本示例中，這些連接器701被焊接到PCB303。代替這些類型的連接器，當然可以使用任何其它類型的合適的連接器，例如壓配合的連接器。在此情況下，也能夠有利地包括主動桿(active pegs)。主動桿是塑料桿,其在插入并推進PCB中時打開并機械地鎖定/保持馬達的位置。還可以使用一個特別設計的馬達適配器來使馬達101連接到PCB303。在此情況下，如果必要的話，馬達101能夠很容易地從適配器去除。
[0029]雖然附圖和前面的描述已經具體地示出和描述了本發明，但是這樣的說明和描述被認為是說明性的或示例性的而非限制性的，本發明不限于公開的實施例。基于附圖、本發明和隨附權利要求書的研究，本領域技術人員在實施所主張的發明時，理解并能夠獲得其它實施例和變型。例如，光導113能被設置成以大于180°的角度改變光的傳播方向。如果光源301在PCB上但不發射與軸線109平行的光，這將是有利的。
[0030]在權利要求書中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，不定冠詞“一個”或“一”不排除多個。相互不同的從屬權利要求中描述的不同特征的純粹事實并不表示這些特征的結合不能被有利地使用。權利要求書中的任何附圖標記不應解釋為限制本發明的范圍。
【權利要求】
1.一種安裝在電路板(303)上的馬達(101)，所述電路板(303)具有指針側(305)和后側(307)，所述馬達(101)用于使被照明的指針旋轉，所述馬達(101)包括: 傳遞光的指針軸(103)，從所述電路板(303)的后側(307)穿過所述電路板(303)突出到所述電路板(303)的指針側(305)，所述指針軸(103)被設置成將光傳遞到指針；以及 光導(113)，將光從安裝于所述電路板(303)上的光源(301)傳遞到所述指針軸(103)的后端，所述指針軸(103)的后端處于所述電路板(303)的后側(307)。
2.根據權利要求1所述的馬達(101)，其中所述光導(113)由塑料制成。
3.根據權利要求2所述的馬達(101)，其中所述塑料是聚碳酸酯樹脂熱塑性塑料。
4.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述光導(113)充當反射棱鏡。
5.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述光導具有用于將所述光導(113)附接到所述馬達(101)中的某結構的裝置。
6.根據權利要求5所述的馬達(101)，其中用于附接的所述裝置是夾子。
7.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述馬達(101)能安裝在所述電路板(303)的后側(307)。
8.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述馬達(101)具有面對電路板的表面，并且所述馬達的面對電路板的表面上具有用于容置所述光源(301)的凹部(501)。
9.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述光導(113)設置成以至少180度來改變光的傳播方向。
10.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述馬達(101)還包括在所述光導(113)與所述光源(301)之間的第一透鏡。
11.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述馬達(101)還包括在所述光導(113)與所述指針軸(103 )之間的第二透鏡。
12.根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)，其中所述指針軸(103)被縱向包圍在包圍元件(105)中。
13.一種包括根據前述權利要求中任一項所述的馬達(101)的組件，所述組件還包括光源(301)和電路板(303 )，其中所述馬達(101)安裝在所述電路板(303 )的后側(307 )。
14.根據權利要求13所述的組件，其中所述光源(301)安裝在所述電路板(303)的后側(307)。
15.根據權利要求13所述的組件，其中所述光源(301)安裝在所述電路板(303)的指針側(305)。
【文檔編號】G01D13/26GK103597324SQ201180070257
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2011年4月18日 優先權日:2011年4月18日
【發明者】魯道夫·埃斯波西托, 尼古拉·戈貝利, 魯菲諾·萊昂 申請人:尤克恩瑞士科技股份有限公司