JP3754595B2 - 指示計器及び該指示計器の組み立て方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示計器、特にステッピングモータを用いた指示計器及び該指示計器の組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両、各種ＯＡ機器、家電製品等の分野における指示計器として、ステッピングモータを用いた指示計器が利用されている。例えば、車両には車両速度及びエンジン回転数等の計測値を表示する車両用指示計器が搭載されており、この車両用指示計器においては、文字板の前面に配置される指針を駆動する内機としてステッピングモータが用いられている。
【０００３】
図７は、従来のステッピングモータを用いた車両用指示計器の構造例を示す断面図である。図７において、車両用指示計器は、ステッピングモータ５０と、ステッピングモータ５０の出力軸としての指針軸５７に取り付けられた指針２０と、ステッピングモータ５０と指針２０の間に配置された文字板６０とからなる。
【０００４】
ステッピングモータ５０は、車両用指示計器用の配線板４０に取り付けられる取付面５２ｃを有するケース部材を有している。このケース部材は、合成樹脂製の上部ケース５１と下部ケース５２から構成されており、下部ケース５２の底面が取付面５２ｃに相当している。また、ケース部材内には、中間ギア５８を介して指針軸（出力軸）５７を駆動するための動力源となるロータ５６と、ステータ５４に固定されてロータ５６を励磁する励磁コイル５５と、ステータ５４に固定され、ロータ５６の停止時の誘導電圧を検出するための検出コイル６３とが収容されている。
【０００５】
ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されている。
【０００６】
励磁コイル５５は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン５５ａと、コイルボビン５５ａに巻回された銅線等からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。
【０００７】
同様に、検出コイル６３は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン６３ａと、コイルボビン６３ａに巻回された銅線等からなるコイル線６３ｂと、コイルボビン６３ａに圧入され、それぞれコイル線６３ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子（図７では、一方の端子６３ｃのみ示されている）とから構成されている。
【０００８】
励磁コイル５５及び検出コイル６３は、それぞれの端子を、下部ケース５２の取付面５２ｃから突出させ、配線板４０に設けられた貫通孔４１から貫通させることで、ステッピングモータ５０を配線板４０に取り付けている。
【０００９】
ロータ５６は、ステッピングモータ５０の駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネット（例えば、１０極）によって形成しており、下部ケース５２に固定されたロータ用軸部材５３ａが貫通する貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通孔を有するロータギア５６ａが装着されている。
【００１０】
指針軸５７は、金属部材によって形成されており、その一端は、上部ケース５１の凸部５１ｃから突出し、他端を下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合している。そして、文字板６０の中心穴６０ａから突出させた指針軸５７の先端に指針２０が取り付けられると共に、その中ほどに例えばプラスチックで形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着されている。
【００１１】
中間ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、下部ケース５２に固定されたギア用軸部材５３ｃが貫通する貫通孔（図示しない）を有し、ロータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギアとを一体的に形成している。
【００１２】
ステッピングモータ５０と指針２０の間に配置された文字板６０には、指示量のゼロ点に相当する位置にストッパ６０ａが立設されており、指針２０がゼロ点に戻ったときに、指針２０を当接させて停止させる。
【００１３】
指針２０は、圧入により、ステッピングモータ５０の指針軸５７の先端に、取り付けられている。
【００１４】
上述の構造を有する車両用指示計器では、指針２０が文字板６０上のゼロ点、すなわちストッパ６０ａの位置に戻ったことを、検出コイル５８に発生する誘導電圧を測定することにより検知することができる。
【００１５】
図８は、従来のステッピングモータを用いた車両用指示計器の他の構造例を示す断面図である。図８の車両用指示計器の構造は、ほぼ図７の構造と同一であるが、ゼロ点検出のための構成を、文字板６０のストッパ６０ａに代えて、下部ケース５２において指示量のゼロ点に相当する位置に立設したストッパ５９に指針ギア５７ａの底面から一体的に突出形成された突起５７ａ１を当てるようにした点が異なっている。
【００１６】
図８の構造を有する車両用指示計器でも、指針２０が文字板６０上のゼロ点に達したこと、すなわち、指針ギア５７ａの突起５７ａ１がストッパ５９の位置に戻って当たったことを、検出コイル５８に発生する誘導電圧を測定することにより検知することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような構造では、駆動源であるロータ５６から出力軸５７を駆動するためにギア（すなわち、ロータギア５６ａ、中間ギア５８、指針ギア５７ａ）が介在しているため、図７のようにステッピングモータ５０の外部にストッパ６０ａがある場合は、指針２０を指針軸５７に圧入する際の位置ズレにより、検出コイル６３とロータ５６におけるマグネットの磁極との位置がずれて、ゼロ点検出時の誘導電圧の検出波形が一定でなくなり位相ズレを起こして、測定ミスを起こすおそれがある。
【００１８】
同様の理由で、図８のようにステッピングモータ５０の内部にストッパ５９がある場合も、指針２０を指針軸５７に圧入する際の位置ズレにより、検出コイル６３とロータ５６におけるマグネットの磁極との位置がずれて、ゼロ点検出時の誘導電圧の検出波形が一定でなくなり位相ズレを起こして、測定ミスを起こすおそれがある。
【００１９】
そこで、本発明は、上述した指針圧入時のロータと検出コイルの位置ズレによる不具合を解消することができ、ゼロ点検知を正確に行うことができる構造を有する指示計器及び該指示計器の組み立て方法を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明によりなされた請求項１記載の指示計器は、
ロータギアを備えたロータと、ステータと、上記ステータに取り付けられる励磁コイルと、上記ステータに取り付けられる検出コイルと、指針ギアを備えた出力軸と、上記ロータギアの回転を上記指針に伝達する中間ギアと、上記ロータ、上記ステータ、上記励磁コイル、上記検出コイル及び上記出力軸を収容するケース部材とを備えたステッピングモータと、上記出力軸の先端に取り付けられた指針と、上記ステッピングモータと上記指針の間に配置された文字板とからなる指示計器であって、
上記ケース部材は、その一部に立設されたストッパを備え、
上記指針ギアは、上記ストッパに当接する突起を備え、
上記ロータは、上記検出コイルと一定の位置関係にあることを識別する第１の識別手段
上記中間ギア及び指針ギアは、それぞれ、上記ロータ、中間ギア及び指針ギヤが相互に一定の位置関係にあることを識別する第２及び第３の識別手段を備えている
ことを特徴とする。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、指示計器は、ステッピングモータと、指針と、文字板とからなる。ステッピングモータは、ロータギアを備えたロータと、ステータと、ステータに取り付けられる励磁コイルと、ステータに取り付けられる検出コイルと、指針ギアを備えた出力軸と、ロータギアの回転を指針ギアに伝達する中間ギアと、ロータ、ステータ、励磁コイル、検出コイル及び出力軸を収容するケース部材とを備えている。指針は、出力軸の先端に取り付けられている。文字板は、ステッピングモータと指針の間に配置されている。ケース部材は、その一部に立設されたストッパを備えている。指針ギアは、ストッパに当接する突起を備えている。ロータは、検出コイルと一定の位置関係にあることを識別する第１の識別手段を備えている。中間ギア及び指針ギアは、それぞれ、ロータ、中間ギア及び指針ギヤが相互に一定の位置関係にあることを識別する第２及び第３の識別手段を備えている。
【００２２】
それにより、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータと検出コイルの位置関係を一定に保つと共に、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の指示計器において、
前記第１、第２及び第３の識別手段は、点または線である
ことを特徴とする。
【００２６】
請求項２記載の発明によれば、第１、第２及び第３の識別手段は、点または線である。それにより、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００２７】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の指示計器において、
前記線は、前記ロータ、前記中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表し、前記ロータ、前記中間ギア及び前記指針ギアは、各線が一直線に整列する一定の位置関係になるように噛み合わせられる
ことを特徴とする。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、線は、ロータ、中間ギア及び指針ギアの各直径を表し、ロータ、中間ギア及び指針ギアは、各線が一直線に整列する一定の位置関係になるように噛み合わせられる。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００２９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の指示計器において、
前記第１の識別手段は、前記ロータに形成された第１の穴であり、
前記第２の識別手段は、前記中間ギアに形成された第２及び第３の穴であり、
前記第３の識別手段は、前記指針ギアに形成された第４の穴であり、
前記ロータが前記検出コイルと一定の位置関係にあるとき、前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアは、上記第１の穴と上記第２の穴が整列しかつ上記第３の穴と上記第４の穴が整列するように噛み合わせられている
ことを特徴とする。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、第１の識別手段は、ロータに形成された第１の穴であり、第２の識別手段は、中間ギアに形成された第２及び第３の穴であり、第３の識別手段は、前記指針ギアに形成された第４の穴である。ロータが検出コイルと一定の位置関係にあるとき、ロータギア、中間ギア及び指針ギアは、第１の穴と第２の穴が整列しかつ第３の穴と上記第４の穴が整列するように噛み合わせられている。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００３１】
また、請求項５記載の発明の指示計器の組み立て方法は、
請求項３記載の指示計器を組み立てる方法であって、
前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するように前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアを噛み合わせるステップと、
前記指針軸に指針を取り付けるステップと、
からなることを特徴とする。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の指示計器を組み立てる方法は、ロータギア、中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するようにロータギア、中間ギア及び指針ギアを噛み合わせるステップと、針軸に指針を取り付けるステップとからなる。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００３３】
また、請求項６記載の発明の指示計器の組み立て方法は、
請求項４記載の指示計器を組み立てる方法であって、
前記第１の穴と前記第２の穴に第１の固定棒を挿入するステップと、
前記第３の穴と前記第４の穴に第２の固定棒を挿入するステップと、
前記指針軸に指針を取り付けるステップと、
上記第１の固定棒を上記第１及び第２の穴から引き抜くステップと、
上記第２の固定棒を上記第３及び第４の穴から引き抜くステップと、
からなることを特徴とする。
【００３４】
請求項６記載の発明によれば、請求項４記載の指示計器を組み立てる方法は、第１の穴と第２の穴に第１の固定棒を挿入するステップと、第３の穴と第４の穴に第２の固定棒を挿入するステップと、指針軸に指針を取り付けるステップと、第１の固定棒を第１及び第２の穴から引き抜くステップと、第２の固定棒を第３及び第４の穴から引き抜くステップとからなる。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による指示計器の実施の形態を、図１〜図４の図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付して説明する。
【００３６】
図１は、本発明による指示計器に用いられるステッピングモータの外観を示す斜視図であり、図２は、図１のステッピングモータの分解斜視図であり、図３は、図１のステッピングモータを用いた本発明の指示計器の断面図である。
【００３７】
本発明による車両用指示計器は、図３に示すように、ステッピングモータ５０と、ステッピングモータ５０の出力軸としての指針軸５７に取り付けられた指針２０と、ステッピングモータ５０と指針２０の間に配置された文字板６０とからなる。
【００３８】
ステッピングモータ５０は、合成樹脂などで形成された上部ケース５１と下部ケース５２とを有して構成している。上部ケース５１と下部ケース５２は、上部ケース５１の一対の嵌合孔５１ａに、それぞれに対応する下部ケース５２の嵌合突起５２ａを嵌合して位置決めするとともに、上部ケース５１の一対の係合孔５１ｂを、下部ケース５２の外壁に設けている係合突起５２ｂに係合して固定している。
【００３９】
上部ケース５１の上面には、後述する指針軸（出力軸）５７が貫通する貫通孔を有する凸部５１ｃが設けられている。また、上部ケース５１の側壁には、アーム状のフック５１ｅが設けられており、フック５１ｅの端部には配線板４０を貫通してその表面と係合する係合部を有している。また、下部ケース５２を構成する底板の外面が、車両用計器装置の配線板４０に固定される取付面５２ｃになっており、この取付面５２ｃの裏側に位置する下部ケース５２の内面が第１の内面５２ｄとなっている。
【００４０】
下部ケース５２は、後述する指針軸５７を回転自在に嵌合する軸受部５２ｅと、ロータ用軸部材５３ａの一端が固定されるロータ用軸受部５２ｆと、位置決め部材５３ｂの一端が固定される軸受部５２ｇとを有している。なお、ロータ用軸部材５３ａ及び位置決め部材５３ｂの下部ケース５２に固定される部分をローレット加工することで、ロータ用軸部材５３ａ及び位置決め部材５３ｂが回転することを防止している。さらに、下部ケース５２には、ストッパ５９が一体形成にて立設されている。
【００４１】
ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されている。また、ステータ５４は、２つの励磁コイル５５を取り付けるために、フレーム内側に直交する位置関係に形成された２つの伸長部５４ａ，５４ｂを備えている。また、ステータ５４には、位置決め部材５３ｂに対応する位置に位置決め部材５３ｂを挿入するための位置決め用穴５４ｃが設けられている。さらに、ステータ５４は、検出コイル６３を取り付けるために、２つの伸長部５４ａ，５４ｂと対向する側に伸長部５４ｄを備えている。
【００４２】
励磁コイル５５は、合成樹脂等で形成され、コイルボビン５５ａと、コイルボビン５５に巻回された銅線等からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。端子５５ｃ、５５ｄの一端は、下部ケース５２に設けられた端子用貫通孔５２ｈを貫通して下部ケース５２の取付面５２ｄから突出している。
【００４３】
同様に、検出コイル６３は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン６３ａと、コイルボビン６３ａに巻回された銅線等からなるコイル線６３ｂと、コイルボビン６３ａに圧入され、それぞれコイル線６３ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子６３ｃ、６３ｄとから構成されている。
【００４４】
ロータ５６は、ステッピングモータ５０の駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネット（例えば、１０極）によって形成しており、ロータ用軸部材５３ａが貫通する貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通孔を有するロータギア５６ａが装着されている。
【００４５】
指針軸５７は、金属部材によって形成されており、その一端は、上部ケース５１の凸部５１ｃから突出し、他端を下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合している。また、指針軸５７の中ほどには、例えばプラスチックで形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着されている。指針ギア５７ａの底面には、突起５７ａ１が一体的に突出形成されている。
【００４６】
中間ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、ロータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギアを一体的に形成している。
【００４７】
次に、ステッピングモータ５０を用いた指示計器の組み立て方法について説明する。
【００４８】
まず、ステータ５４の伸長部５４ａ、５４ｂに、それぞれ、励磁コイル５５を装着する。次に、ステータ５４の伸長部５４ｄに検出コイル６３を装着する。次に、下部ケース５２のロータ用軸受部５２ｆ及び軸受部５２ｇに、それぞれ、ロータ用軸部材５３ａの一端及びギア用軸部材５３ｂの一端を装着する。そして、この状態で、ギア用軸部材５３ｂにステータ５４の穴５４ａを貫通させかつステータ５４の外形の一部を周壁５２ｉの一部を切り欠いて形成された切り欠き部５２ｉ１に嵌合することにより、ステータ５４を位置決めしながら、励磁コイル５５の端子５５ｃ、５５ｄを下部ケース５２の端子用貫通孔５２ｈから貫通させると共に検出コイル６３の端子６３ｃ、６３ｄを下部ケース５２の端子用貫通孔（図示しない）から貫通させることにより、ステータ５４を下部ケース５２の周壁５２ｉ内に装着する。
【００４９】
次に、ロータ５６を、ロータ用軸部材５３ａに回転自在に嵌合するとともに、指針ギア５７ａが固着された指針軸５７を、回転自在に下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合する。そして、中間ギア５８の大ギアがロータ５６のロータギア５６ａと噛み合い、かつ小ギアが指針ギア５７ａと噛み合うように、中間ギア５８を位置決め部材５３ｂに回転自在に取り付ける。
【００５０】
このとき、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの噛み合いは、相互の位置関係が一定となり、かつロータ５６と検出コイル６３の位置関係が一定となるように取り付ける必要がある。そこで、本発明では、図４に示すように、ロータ５６の上面、すなわち、マグネット５６ｂの上面にあるプラスチック部分５６ａ１の上面とロータギア５６ａの上面とに、印刷、刻設、成型溝等の手段により、ロータ５６の直径を表す線５６ａ２を第１の識別手段として設けている。この線５６ａ２は、図４に示すように、マグネット５６ｂの磁極（例えば、１０極）を分割する垂直線に直交するように設けられ、ロータ５６、すなわちマグネット５６ｂの各磁極と検出コイル６３との一定の位置関係を示す。
【００５１】
同様に、印刷、刻設、成型溝等の手段により、中間ギア５８の上面にその直径を表す線５８ａを第２の識別手段として設け、指針ギア５７ａの上面にその直径を表す線５７ａ２を第３の識別手段として設けている。線５７ａ２は、指針ギア５７ａの底面に設けられた突起５７ａ１の真上またはその近傍の位置に設けられる。
【００５２】
そして、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａは、取り付け時、指針ギア５７ａを回転させて突起５７をストッパー５９に当てた状態を基準として、各線５６ａ２，５８ａ，５７ａ２が一直線に整列するような一定の位置関係になるように噛み合わせられる。
【００５３】
換言すれば、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａが噛み合わせられたとき、第１、第２及び第３の識別手段としての各線５６ａ２，５８ａ，５７ａ２が一直線に整列していれば、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａが、相互に一定の位置関係で取り付けられたことが識別できる。
【００５４】
次に、上述の位置関係を保ったまま、指針軸５７の先端を上部ケース５１の凸部５１ｃから突出させ、ロータ用軸部材５３ａの他端及び位置決め部材５３ｂの他端を、上部ケース５１の第２の内面に設けた軸支部（図示しない）に嵌合する。それと同時に、下部ケース５２の嵌合突起５２ａを上部ケース５１の嵌合孔５１ａに嵌合して位置決めし、上部ケース５１の係合孔５１ｂを下部ケース５２の係合突起５２ｂに係合させることにより、上部ケース５１と下部ケース５２とを合わせ固定する。
【００５５】
次に、突起５７ａ１のストッパ５９への当接と上述の各ギアの位置関係を維持しながら、指針軸５７の先端を文字板６０の中心穴６０ａから上方に突出させ、指針２０を、その指示方向を文字板６０上のゼロ点に一致させて、適当な圧入荷重（たとえば、１０ｋｇ）をかけて圧入する。以上のようにして、ステッピングモータ５０の指針軸５７に指針２０を取り付けた指示計器が完成する。
【００５６】
このように完成した指示計器では、突起５７がストッパー５に当たって停止するときは、常にロータ５６のマグネット５６ｂと検出コイル６３の位置関係が一定に保たれることになる。
【００５７】
次に、上述のようにして完成した指示計器の配線板４０への取り付けについて説明する。
【００５８】
上述のように組み立てられた指示計器の配線板４０への取り付けは、上部ケース５１の側壁に設けたフック５１ｅを配線板４０の取付孔（図示しない）に、かつ、下部ケース５１の取付面５２ｃから突出した端子５５ｃ、５５ｄのそれぞれの一端を配線板４０に設けられた貫通孔４１に貫通させて、配線板４０の表面とステッピングモータ５０の取付面５２ｃを接触させて固定する。そして、配線板４０の裏面から突出した端子５５ｃ、５５ｄを半田付けすることで、電気的に接続されることとなる。
【００５９】
配線板４０に取り付けられた指示計器は、配線板４０に設けられた配線パターンを通じて励磁コイル５５の端子５５ｃ、５５ｄへの電気信号の供給が可能となり、計測量に応じた電気信号を励磁コイル５５に供給させることで、計測量に応じたロータ５６の回転が中間ギア５８を介して指針軸５７に伝達され、この指針軸５７の先端に取り付けた指針を計測量に応じて駆動させることとなる。
【００６０】
また、ロータ５６の回転、停止を、検出コイル６３から得られる誘導電圧で検知することができる。図５に示すように、ステップ周期Ｔで２つの励磁コイル５５に位相の異なるステップ電圧が供給されて、ロータ５６が回転している時は、曲線Ａで示す誘導電圧が検出コイル６３から得られる。また、指針２０が文字板６０上のゼロ点に復帰し、指針ギア５７ａの突起５７ａ１がストッパー５９に当たって、ロータ５６が停止した時は、曲線Ａよりもレベルの低い曲線Ｂで示す誘導電圧が検出コイル６３から得られる。
【００６１】
そして、曲線ＡおよびＢにおける誘導電圧のピーク値の差ΔＶに基づいて、指示計器は、指針ギア５７ａの突起５７ａ１がストッパ５９に戻ったこと、すなわち、指針２０が文字板６０上のゼロ点に復帰したことを検知し、指示計器の制御を停止することができる。
【００６２】
また、上述のように、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａは、取り付け時、一定の位置関係になるように噛み合わせられているので、突起５７がストッパー５に当たって停止するときは、常にロータ５６のマグネット５６ｂと検出コイル６３の位置関係が一定に保たれ、その結果、検出コイル６３から得られる停止時の誘導電圧を正確に測定することができ、正確なゼロ点検知が可能となる。
【００６３】
したがって、上述のようにして組み立てられた指示計器はどれでも、正確なゼロ点検知が可能となり、器差が生じない。
【００６４】
以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００６５】
たとえば、上述の実施の形態では、各線５６ａ２，５８ａ，５７ａ２は、それぞれ、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの上面の直径を表す線としているが、これに限らず、各上面を中心以外の部分で横切る線分としても良く、この場合、各線分が一直線に整列するようにロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａを取り付ければ良い。
【００６６】
また、線に代えて、複数の点をロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの各上面に突起または穴で形成し、これらの点が一直線上に整列するようにロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａを取り付けても良い。
【００６７】
また、他の実施例として図６に示すように、第１の識別手段として、ロータ５６のプラスチック部分の上面に第１の穴５６ａ３を形成し、第２の識別手段として、中間ギア５８に、ロータ５６の第１の穴５６ａ３に対応する位置に第２の穴５８ｂを形成すると共にギア中心に対して第２の穴５８ｂと対向する位置に第３の穴５８ｃを形成し、第３の識別手段として、指針ギア５７ａに、中間ギア５８の第３の穴５８ｃに対応する位置に第４の穴５７ａ３を形成しても良い。
【００６８】
この場合、さらに、第１の穴５６ａ３及び第２の穴５８ｂに対応する位置に上部ケース５１の穴５１ｇを形成すると共に、第３の穴５８ｃ及び第４の穴５７ａ３に対応する位置に、上部ケース５１の穴５１ｆ及び／または下部ケース５２の穴５２ｊを形成する。
【００６９】
そこで、ステッピングモータ５０を組み立てる際、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの取り付け時、突起５７ａ１をストッパー５９に当てた状態で、穴５８ｂ及び穴５６ａ３に固定棒６２を挿入し、穴５８ｃと穴５７ａ３に固定棒６１を挿入する。そして、上部ケース５１と下部ケース５２を合わせるときに、固定棒６２を上部ケースの穴５１ｇから突出させ、固定棒６１を上部ケース５１の穴５１ｆ及び／または下部ケース５２の穴５２ｊから突出させる。そして、上部ケース５１と下部ケース５２とを合わせ固定した後、指針軸５７に指針２０を取り付け、固定棒６２を第１の穴５６ａ３、第２の穴５８ｂ、穴５１ｇから引き抜くと共に、固定棒６１を第３の穴５８ｃと、第４の穴５７ａ３と、穴５１ｆ及び／または穴５２ｊとから引き抜く。
【００７０】
以上のように、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａは、取り付け時、固定棒６１，６２で一定の位置関係に維持されるので、検出コイル６３からの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７１】
また、上述の実施の形態では、ステッピングモータ５０を配線板４０に取り付ける場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ステッピングモータ５０を取り付ける対象が車両用計器装置の文字板、導光板、ケース等でも良い。
【００７２】
さらに、上述した本実施の形態では、ステッピングモータ５０の取付面５２ｃを下部ケース５２に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、指針軸５７が突出した上部ケース５１に設けるようにすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータと検出コイルの位置関係を一定に保つと共に、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、ロータ、中間ギア及び指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するようにロータギア、中間ギア及び指針ギアを噛み合わせることができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による指示計器の実施の形態に用いられるステッピングモータの外観を示す斜視図である。
【図２】図１のステッピングモータの分解斜視図である。
【図３】図１のステッピングモータを用いた本発明による指示計器の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３の指示計器におけるロータ、中間ギア及び指針ギアの位置関係を示す略図である。
【図５】図３の指示計器の検出コイルから得られる誘導電圧の波形図である。
【図６】本発明による指示計器の他の実施例を示す部分断面図である。
【図７】従来の指示計器の構造例を示す断面図である。
【図８】従来の指示計器の他の構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 指針
５０ ステッピングモータ
５１ 上部ケース（ケース部材）
５２ 下部ケース（ケース部材）
５４ ステータ
５５ 励磁コイル
５６ ロータ
５６ａ２ 線（第１の識別手段）
５６ａ３ 第１の穴（第１の識別手段）
５７ 指針軸（出力軸）
５７ａ１ 突起
５７ａ２ 線（第３の識別手段）
５７ａ３ 第４の穴（第３の識別手段）
５８ 中間ギア
５８ａ 線（第２の識別手段）
５８ｂ 第２の穴（第２の識別手段）
５８ｃ 第３の穴（第２の識別手段）
５９ ストッパー
６０ 文字板
６３ 検出コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示計器、特にステッピングモータを用いた指示計器及び該指示計器の組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両、各種ＯＡ機器、家電製品等の分野における指示計器として、ステッピングモータを用いた指示計器が利用されている。例えば、車両には車両速度及びエンジン回転数等の計測値を表示する車両用指示計器が搭載されており、この車両用指示計器においては、文字板の前面に配置される指針を駆動する内機としてステッピングモータが用いられている。
【０００３】
図７は、従来のステッピングモータを用いた車両用指示計器の構造例を示す断面図である。図７において、車両用指示計器は、ステッピングモータ５０と、ステッピングモータ５０の出力軸としての指針軸５７に取り付けられた指針２０と、ステッピングモータ５０と指針２０の間に配置された文字板６０とからなる。
【０００４】
ステッピングモータ５０は、車両用指示計器用の配線板４０に取り付けられる取付面５２ｃを有するケース部材を有している。このケース部材は、合成樹脂製の上部ケース５１と下部ケース５２から構成されており、下部ケース５２の底面が取付面５２ｃに相当している。また、ケース部材内には、中間ギア５８を介して指針軸（出力軸）５７を駆動するための動力源となるロータ５６と、ステータ５４に固定されてロータ５６を励磁する励磁コイル５５と、ステータ５４に固定され、ロータ５６の停止時の誘導電圧を検出するための検出コイル６３とが収容されている。
【０００５】
ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されている。
【０００６】
励磁コイル５５は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン５５ａと、コイルボビン５５ａに巻回された銅線等からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。
【０００７】
同様に、検出コイル６３は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン６３ａと、コイルボビン６３ａに巻回された銅線等からなるコイル線６３ｂと、コイルボビン６３ａに圧入され、それぞれコイル線６３ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子（図７では、一方の端子６３ｃのみ示されている）とから構成されている。
【０００８】
励磁コイル５５及び検出コイル６３は、それぞれの端子を、下部ケース５２の取付面５２ｃから突出させ、配線板４０に設けられた貫通孔４１から貫通させることで、ステッピングモータ５０を配線板４０に取り付けている。
【０００９】
ロータ５６は、ステッピングモータ５０の駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネット（例えば、１０極）によって形成しており、下部ケース５２に固定されたロータ用軸部材５３ａが貫通する貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通孔を有するロータギア５６ａが装着されている。
【００１０】
指針軸５７は、金属部材によって形成されており、その一端は、上部ケース５１の凸部５１ｃから突出し、他端を下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合している。そして、文字板６０の中心穴６０ａから突出させた指針軸５７の先端に指針２０が取り付けられると共に、その中ほどに例えばプラスチックで形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着されている。
【００１１】
中間ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、下部ケース５２に固定されたギア用軸部材５３ｃが貫通する貫通孔（図示しない）を有し、ロータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギアとを一体的に形成している。
【００１２】
ステッピングモータ５０と指針２０の間に配置された文字板６０には、指示量のゼロ点に相当する位置にストッパ６０ａが立設されており、指針２０がゼロ点に戻ったときに、指針２０を当接させて停止させる。
【００１３】
指針２０は、圧入により、ステッピングモータ５０の指針軸５７の先端に、取り付けられている。
【００１４】
上述の構造を有する車両用指示計器では、指針２０が文字板６０上のゼロ点、すなわちストッパ６０ａの位置に戻ったことを、検出コイル５８に発生する誘導電圧を測定することにより検知することができる。
【００１５】
図８は、従来のステッピングモータを用いた車両用指示計器の他の構造例を示す断面図である。図８の車両用指示計器の構造は、ほぼ図７の構造と同一であるが、ゼロ点検出のための構成を、文字板６０のストッパ６０ａに代えて、下部ケース５２において指示量のゼロ点に相当する位置に立設したストッパ５９に指針ギア５７ａの底面から一体的に突出形成された突起５７ａ１を当てるようにした点が異なっている。
【００１６】
図８の構造を有する車両用指示計器でも、指針２０が文字板６０上のゼロ点に達したこと、すなわち、指針ギア５７ａの突起５７ａ１がストッパ５９の位置に戻って当たったことを、検出コイル５８に発生する誘導電圧を測定することにより検知することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような構造では、駆動源であるロータ５６から出力軸５７を駆動するためにギア（すなわち、ロータギア５６ａ、中間ギア５８、指針ギア５７ａ）が介在しているため、図７のようにステッピングモータ５０の外部にストッパ６０ａがある場合は、指針２０を指針軸５７に圧入する際の位置ズレにより、検出コイル６３とロータ５６におけるマグネットの磁極との位置がずれて、ゼロ点検出時の誘導電圧の検出波形が一定でなくなり位相ズレを起こして、測定ミスを起こすおそれがある。
【００１８】
同様の理由で、図８のようにステッピングモータ５０の内部にストッパ５９がある場合も、指針２０を指針軸５７に圧入する際の位置ズレにより、検出コイル６３とロータ５６におけるマグネットの磁極との位置がずれて、ゼロ点検出時の誘導電圧の検出波形が一定でなくなり位相ズレを起こして、測定ミスを起こすおそれがある。
【００１９】
そこで、本発明は、上述した指針圧入時のロータと検出コイルの位置ズレによる不具合を解消することができ、ゼロ点検知を正確に行うことができる構造を有する指示計器及び該指示計器の組み立て方法を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明によりなされた請求項１記載の指示計器は、
ロータギアを備えたロータと、ステータと、上記ステータに取り付けられる励磁コイルと、上記ステータに取り付けられる検出コイルと、指針ギアを備えた出力軸と、上記ロータギアの回転を上記指針に伝達する中間ギアと、上記ロータ、上記ステータ、上記励磁コイル、上記検出コイル及び上記出力軸を収容するケース部材とを備えたステッピングモータと、上記出力軸の先端に取り付けられた指針と、上記ステッピングモータと上記指針の間に配置された文字板とからなる指示計器であって、
上記ケース部材は、その一部に立設されたストッパを備え、
上記指針ギアは、上記ストッパに当接する突起を備え、
上記ロータは、上記検出コイルと一定の位置関係にあることを識別する第１の識別手段
上記中間ギア及び指針ギアは、それぞれ、上記ロータ、中間ギア及び指針ギヤが相互に一定の位置関係にあることを識別する第２及び第３の識別手段を備えている
ことを特徴とする。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、指示計器は、ステッピングモータと、指針と、文字板とからなる。ステッピングモータは、ロータギアを備えたロータと、ステータと、ステータに取り付けられる励磁コイルと、ステータに取り付けられる検出コイルと、指針ギアを備えた出力軸と、ロータギアの回転を指針ギアに伝達する中間ギアと、ロータ、ステータ、励磁コイル、検出コイル及び出力軸を収容するケース部材とを備えている。指針は、出力軸の先端に取り付けられている。文字板は、ステッピングモータと指針の間に配置されている。ケース部材は、その一部に立設されたストッパを備えている。指針ギアは、ストッパに当接する突起を備えている。ロータは、検出コイルと一定の位置関係にあることを識別する第１の識別手段を備えている。中間ギア及び指針ギアは、それぞれ、ロータ、中間ギア及び指針ギヤが相互に一定の位置関係にあることを識別する第２及び第３の識別手段を備えている。
【００２２】
それにより、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータと検出コイルの位置関係を一定に保つと共に、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の指示計器において、
前記第１、第２及び第３の識別手段は、点または線である
ことを特徴とする。
【００２６】
請求項２記載の発明によれば、第１、第２及び第３の識別手段は、点または線である。それにより、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００２７】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の指示計器において、
前記線は、前記ロータ、前記中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表し、前記ロータ、前記中間ギア及び前記指針ギアは、各線が一直線に整列する一定の位置関係になるように噛み合わせられる
ことを特徴とする。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、線は、ロータ、中間ギア及び指針ギアの各直径を表し、ロータ、中間ギア及び指針ギアは、各線が一直線に整列する一定の位置関係になるように噛み合わせられる。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００２９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の指示計器において、
前記第１の識別手段は、前記ロータに形成された第１の穴であり、
前記第２の識別手段は、前記中間ギアに形成された第２及び第３の穴であり、
前記第３の識別手段は、前記指針ギアに形成された第４の穴であり、
前記ロータが前記検出コイルと一定の位置関係にあるとき、前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアは、上記第１の穴と上記第２の穴が整列しかつ上記第３の穴と上記第４の穴が整列するように噛み合わせられている
ことを特徴とする。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、第１の識別手段は、ロータに形成された第１の穴であり、第２の識別手段は、中間ギアに形成された第２及び第３の穴であり、第３の識別手段は、前記指針ギアに形成された第４の穴である。ロータが検出コイルと一定の位置関係にあるとき、ロータギア、中間ギア及び指針ギアは、第１の穴と第２の穴が整列しかつ第３の穴と上記第４の穴が整列するように噛み合わせられている。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００３１】
また、請求項５記載の発明の指示計器の組み立て方法は、
請求項３記載の指示計器を組み立てる方法であって、
前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するように前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアを噛み合わせるステップと、
前記指針軸に指針を取り付けるステップと、
からなることを特徴とする。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の指示計器を組み立てる方法は、ロータギア、中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するようにロータギア、中間ギア及び指針ギアを噛み合わせるステップと、針軸に指針を取り付けるステップとからなる。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００３３】
また、請求項６記載の発明の指示計器の組み立て方法は、
請求項４記載の指示計器を組み立てる方法であって、
前記第１の穴と前記第２の穴に第１の固定棒を挿入するステップと、
前記第３の穴と前記第４の穴に第２の固定棒を挿入するステップと、
前記指針軸に指針を取り付けるステップと、
上記第１の固定棒を上記第１及び第２の穴から引き抜くステップと、
上記第２の固定棒を上記第３及び第４の穴から引き抜くステップと、
からなることを特徴とする。
【００３４】
請求項６記載の発明によれば、請求項４記載の指示計器を組み立てる方法は、第１の穴と第２の穴に第１の固定棒を挿入するステップと、第３の穴と第４の穴に第２の固定棒を挿入するステップと、指針軸に指針を取り付けるステップと、第１の固定棒を第１及び第２の穴から引き抜くステップと、第２の固定棒を第３及び第４の穴から引き抜くステップとからなる。それにより、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による指示計器の実施の形態を、図１〜図４の図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付して説明する。
【００３６】
図１は、本発明による指示計器に用いられるステッピングモータの外観を示す斜視図であり、図２は、図１のステッピングモータの分解斜視図であり、図３は、図１のステッピングモータを用いた本発明の指示計器の断面図である。
【００３７】
本発明による車両用指示計器は、図３に示すように、ステッピングモータ５０と、ステッピングモータ５０の出力軸としての指針軸５７に取り付けられた指針２０と、ステッピングモータ５０と指針２０の間に配置された文字板６０とからなる。
【００３８】
ステッピングモータ５０は、合成樹脂などで形成された上部ケース５１と下部ケース５２とを有して構成している。上部ケース５１と下部ケース５２は、上部ケース５１の一対の嵌合孔５１ａに、それぞれに対応する下部ケース５２の嵌合突起５２ａを嵌合して位置決めするとともに、上部ケース５１の一対の係合孔５１ｂを、下部ケース５２の外壁に設けている係合突起５２ｂに係合して固定している。
【００３９】
上部ケース５１の上面には、後述する指針軸（出力軸）５７が貫通する貫通孔を有する凸部５１ｃが設けられている。また、上部ケース５１の側壁には、アーム状のフック５１ｅが設けられており、フック５１ｅの端部には配線板４０を貫通してその表面と係合する係合部を有している。また、下部ケース５２を構成する底板の外面が、車両用計器装置の配線板４０に固定される取付面５２ｃになっており、この取付面５２ｃの裏側に位置する下部ケース５２の内面が第１の内面５２ｄとなっている。
【００４０】
下部ケース５２は、後述する指針軸５７を回転自在に嵌合する軸受部５２ｅと、ロータ用軸部材５３ａの一端が固定されるロータ用軸受部５２ｆと、位置決め部材５３ｂの一端が固定される軸受部５２ｇとを有している。なお、ロータ用軸部材５３ａ及び位置決め部材５３ｂの下部ケース５２に固定される部分をローレット加工することで、ロータ用軸部材５３ａ及び位置決め部材５３ｂが回転することを防止している。さらに、下部ケース５２には、ストッパ５９が一体形成にて立設されている。
【００４１】
ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されている。また、ステータ５４は、２つの励磁コイル５５を取り付けるために、フレーム内側に直交する位置関係に形成された２つの伸長部５４ａ，５４ｂを備えている。また、ステータ５４には、位置決め部材５３ｂに対応する位置に位置決め部材５３ｂを挿入するための位置決め用穴５４ｃが設けられている。さらに、ステータ５４は、検出コイル６３を取り付けるために、２つの伸長部５４ａ，５４ｂと対向する側に伸長部５４ｄを備えている。
【００４２】
励磁コイル５５は、合成樹脂等で形成され、コイルボビン５５ａと、コイルボビン５５に巻回された銅線等からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。端子５５ｃ、５５ｄの一端は、下部ケース５２に設けられた端子用貫通孔５２ｈを貫通して下部ケース５２の取付面５２ｄから突出している。
【００４３】
同様に、検出コイル６３は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン６３ａと、コイルボビン６３ａに巻回された銅線等からなるコイル線６３ｂと、コイルボビン６３ａに圧入され、それぞれコイル線６３ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子６３ｃ、６３ｄとから構成されている。
【００４４】
ロータ５６は、ステッピングモータ５０の駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネット（例えば、１０極）によって形成しており、ロータ用軸部材５３ａが貫通する貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通孔を有するロータギア５６ａが装着されている。
【００４５】
指針軸５７は、金属部材によって形成されており、その一端は、上部ケース５１の凸部５１ｃから突出し、他端を下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合している。また、指針軸５７の中ほどには、例えばプラスチックで形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着されている。指針ギア５７ａの底面には、突起５７ａ１が一体的に突出形成されている。
【００４６】
中間ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、ロータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギアを一体的に形成している。
【００４７】
次に、ステッピングモータ５０を用いた指示計器の組み立て方法について説明する。
【００４８】
まず、ステータ５４の伸長部５４ａ、５４ｂに、それぞれ、励磁コイル５５を装着する。次に、ステータ５４の伸長部５４ｄに検出コイル６３を装着する。次に、下部ケース５２のロータ用軸受部５２ｆ及び軸受部５２ｇに、それぞれ、ロータ用軸部材５３ａの一端及びギア用軸部材５３ｂの一端を装着する。そして、この状態で、ギア用軸部材５３ｂにステータ５４の穴５４ａを貫通させかつステータ５４の外形の一部を周壁５２ｉの一部を切り欠いて形成された切り欠き部５２ｉ１に嵌合することにより、ステータ５４を位置決めしながら、励磁コイル５５の端子５５ｃ、５５ｄを下部ケース５２の端子用貫通孔５２ｈから貫通させると共に検出コイル６３の端子６３ｃ、６３ｄを下部ケース５２の端子用貫通孔（図示しない）から貫通させることにより、ステータ５４を下部ケース５２の周壁５２ｉ内に装着する。
【００４９】
次に、ロータ５６を、ロータ用軸部材５３ａに回転自在に嵌合するとともに、指針ギア５７ａが固着された指針軸５７を、回転自在に下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合する。そして、中間ギア５８の大ギアがロータ５６のロータギア５６ａと噛み合い、かつ小ギアが指針ギア５７ａと噛み合うように、中間ギア５８を位置決め部材５３ｂに回転自在に取り付ける。
【００５０】
このとき、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの噛み合いは、相互の位置関係が一定となり、かつロータ５６と検出コイル６３の位置関係が一定となるように取り付ける必要がある。そこで、本発明では、図４に示すように、ロータ５６の上面、すなわち、マグネット５６ｂの上面にあるプラスチック部分５６ａ１の上面とロータギア５６ａの上面とに、印刷、刻設、成型溝等の手段により、ロータ５６の直径を表す線５６ａ２を第１の識別手段として設けている。この線５６ａ２は、図４に示すように、マグネット５６ｂの磁極（例えば、１０極）を分割する垂直線に直交するように設けられ、ロータ５６、すなわちマグネット５６ｂの各磁極と検出コイル６３との一定の位置関係を示す。
【００５１】
同様に、印刷、刻設、成型溝等の手段により、中間ギア５８の上面にその直径を表す線５８ａを第２の識別手段として設け、指針ギア５７ａの上面にその直径を表す線５７ａ２を第３の識別手段として設けている。線５７ａ２は、指針ギア５７ａの底面に設けられた突起５７ａ１の真上またはその近傍の位置に設けられる。
【００５２】
そして、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａは、取り付け時、指針ギア５７ａを回転させて突起５７をストッパー５９に当てた状態を基準として、各線５６ａ２，５８ａ，５７ａ２が一直線に整列するような一定の位置関係になるように噛み合わせられる。
【００５３】
換言すれば、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａが噛み合わせられたとき、第１、第２及び第３の識別手段としての各線５６ａ２，５８ａ，５７ａ２が一直線に整列していれば、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａが、相互に一定の位置関係で取り付けられたことが識別できる。
【００５４】
次に、上述の位置関係を保ったまま、指針軸５７の先端を上部ケース５１の凸部５１ｃから突出させ、ロータ用軸部材５３ａの他端及び位置決め部材５３ｂの他端を、上部ケース５１の第２の内面に設けた軸支部（図示しない）に嵌合する。それと同時に、下部ケース５２の嵌合突起５２ａを上部ケース５１の嵌合孔５１ａに嵌合して位置決めし、上部ケース５１の係合孔５１ｂを下部ケース５２の係合突起５２ｂに係合させることにより、上部ケース５１と下部ケース５２とを合わせ固定する。
【００５５】
次に、突起５７ａ１のストッパ５９への当接と上述の各ギアの位置関係を維持しながら、指針軸５７の先端を文字板６０の中心穴６０ａから上方に突出させ、指針２０を、その指示方向を文字板６０上のゼロ点に一致させて、適当な圧入荷重（たとえば、１０ｋｇ）をかけて圧入する。以上のようにして、ステッピングモータ５０の指針軸５７に指針２０を取り付けた指示計器が完成する。
【００５６】
このように完成した指示計器では、突起５７がストッパー５に当たって停止するときは、常にロータ５６のマグネット５６ｂと検出コイル６３の位置関係が一定に保たれることになる。
【００５７】
次に、上述のようにして完成した指示計器の配線板４０への取り付けについて説明する。
【００５８】
上述のように組み立てられた指示計器の配線板４０への取り付けは、上部ケース５１の側壁に設けたフック５１ｅを配線板４０の取付孔（図示しない）に、かつ、下部ケース５１の取付面５２ｃから突出した端子５５ｃ、５５ｄのそれぞれの一端を配線板４０に設けられた貫通孔４１に貫通させて、配線板４０の表面とステッピングモータ５０の取付面５２ｃを接触させて固定する。そして、配線板４０の裏面から突出した端子５５ｃ、５５ｄを半田付けすることで、電気的に接続されることとなる。
【００５９】
配線板４０に取り付けられた指示計器は、配線板４０に設けられた配線パターンを通じて励磁コイル５５の端子５５ｃ、５５ｄへの電気信号の供給が可能となり、計測量に応じた電気信号を励磁コイル５５に供給させることで、計測量に応じたロータ５６の回転が中間ギア５８を介して指針軸５７に伝達され、この指針軸５７の先端に取り付けた指針を計測量に応じて駆動させることとなる。
【００６０】
また、ロータ５６の回転、停止を、検出コイル６３から得られる誘導電圧で検知することができる。図５に示すように、ステップ周期Ｔで２つの励磁コイル５５に位相の異なるステップ電圧が供給されて、ロータ５６が回転している時は、曲線Ａで示す誘導電圧が検出コイル６３から得られる。また、指針２０が文字板６０上のゼロ点に復帰し、指針ギア５７ａの突起５７ａ１がストッパー５９に当たって、ロータ５６が停止した時は、曲線Ａよりもレベルの低い曲線Ｂで示す誘導電圧が検出コイル６３から得られる。
【００６１】
そして、曲線ＡおよびＢにおける誘導電圧のピーク値の差ΔＶに基づいて、指示計器は、指針ギア５７ａの突起５７ａ１がストッパ５９に戻ったこと、すなわち、指針２０が文字板６０上のゼロ点に復帰したことを検知し、指示計器の制御を停止することができる。
【００６２】
また、上述のように、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａは、取り付け時、一定の位置関係になるように噛み合わせられているので、突起５７がストッパー５に当たって停止するときは、常にロータ５６のマグネット５６ｂと検出コイル６３の位置関係が一定に保たれ、その結果、検出コイル６３から得られる停止時の誘導電圧を正確に測定することができ、正確なゼロ点検知が可能となる。
【００６３】
したがって、上述のようにして組み立てられた指示計器はどれでも、正確なゼロ点検知が可能となり、器差が生じない。
【００６４】
以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００６５】
たとえば、上述の実施の形態では、各線５６ａ２，５８ａ，５７ａ２は、それぞれ、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの上面の直径を表す線としているが、これに限らず、各上面を中心以外の部分で横切る線分としても良く、この場合、各線分が一直線に整列するようにロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａを取り付ければ良い。
【００６６】
また、線に代えて、複数の点をロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの各上面に突起または穴で形成し、これらの点が一直線上に整列するようにロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａを取り付けても良い。
【００６７】
また、他の実施例として図６に示すように、第１の識別手段として、ロータ５６のプラスチック部分の上面に第１の穴５６ａ３を形成し、第２の識別手段として、中間ギア５８に、ロータ５６の第１の穴５６ａ３に対応する位置に第２の穴５８ｂを形成すると共にギア中心に対して第２の穴５８ｂと対向する位置に第３の穴５８ｃを形成し、第３の識別手段として、指針ギア５７ａに、中間ギア５８の第３の穴５８ｃに対応する位置に第４の穴５７ａ３を形成しても良い。
【００６８】
この場合、さらに、第１の穴５６ａ３及び第２の穴５８ｂに対応する位置に上部ケース５１の穴５１ｇを形成すると共に、第３の穴５８ｃ及び第４の穴５７ａ３に対応する位置に、上部ケース５１の穴５１ｆ及び／または下部ケース５２の穴５２ｊを形成する。
【００６９】
そこで、ステッピングモータ５０を組み立てる際、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａの取り付け時、突起５７ａ１をストッパー５９に当てた状態で、穴５８ｂ及び穴５６ａ３に固定棒６２を挿入し、穴５８ｃと穴５７ａ３に固定棒６１を挿入する。そして、上部ケース５１と下部ケース５２を合わせるときに、固定棒６２を上部ケースの穴５１ｇから突出させ、固定棒６１を上部ケース５１の穴５１ｆ及び／または下部ケース５２の穴５２ｊから突出させる。そして、上部ケース５１と下部ケース５２とを合わせ固定した後、指針軸５７に指針２０を取り付け、固定棒６２を第１の穴５６ａ３、第２の穴５８ｂ、穴５１ｇから引き抜くと共に、固定棒６１を第３の穴５８ｃと、第４の穴５７ａ３と、穴５１ｆ及び／または穴５２ｊとから引き抜く。
【００７０】
以上のように、ロータ５６、中間ギア５８及び指針ギア５７ａは、取り付け時、固定棒６１，６２で一定の位置関係に維持されるので、検出コイル６３からの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７１】
また、上述の実施の形態では、ステッピングモータ５０を配線板４０に取り付ける場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ステッピングモータ５０を取り付ける対象が車両用計器装置の文字板、導光板、ケース等でも良い。
【００７２】
さらに、上述した本実施の形態では、ステッピングモータ５０の取付面５２ｃを下部ケース５２に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、指針軸５７が突出した上部ケース５１に設けるようにすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータと検出コイルの位置関係を一定に保つと共に、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、指針が文字板のゼロ点に合うように取り付けられるとき、ロータ、中間ギアおよび指針ギアの相互位置関係を一定に保つことができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、ロータ、中間ギア及び指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するようにロータギア、中間ギア及び指針ギアを噛み合わせることができ、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、検出コイルからの誘導電圧を位相がずれることなく正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による指示計器の実施の形態に用いられるステッピングモータの外観を示す斜視図である。
【図２】図１のステッピングモータの分解斜視図である。
【図３】図１のステッピングモータを用いた本発明による指示計器の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３の指示計器におけるロータ、中間ギア及び指針ギアの位置関係を示す略図である。
【図５】図３の指示計器の検出コイルから得られる誘導電圧の波形図である。
【図６】本発明による指示計器の他の実施例を示す部分断面図である。
【図７】従来の指示計器の構造例を示す断面図である。
【図８】従来の指示計器の他の構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 指針
５０ ステッピングモータ
５１ 上部ケース（ケース部材）
５２ 下部ケース（ケース部材）
５４ ステータ
５５ 励磁コイル
５６ ロータ
５６ａ２ 線（第１の識別手段）
５６ａ３ 第１の穴（第１の識別手段）
５７ 指針軸（出力軸）
５７ａ１ 突起
５７ａ２ 線（第３の識別手段）
５７ａ３ 第４の穴（第３の識別手段）
５８ 中間ギア
５８ａ 線（第２の識別手段）
５８ｂ 第２の穴（第２の識別手段）
５８ｃ 第３の穴（第２の識別手段）
５９ ストッパー
６０ 文字板
６３ 検出コイル
Claims (6)
- ロータギアを備えたロータと、ステータと、上記ステータに取り付けられる励磁コイルと、上記ステータに取り付けられる検出コイルと、指針ギアを備えた出力軸と、上記ロータギアの回転を上記指針ギアに伝達する中間ギアと、上記ロータ、上記ステータ、上記励磁コイル、上記検出コイル及び上記出力軸を収容するケース部材とを備えたステッピングモータと、上記出力軸５７の先端に取り付けられた指針と、上記ステッピングモータと上記指針の間に配置された文字板とからなる指示計器であって、
上記ケース部材は、その一部に立設されたストッパを備え、
上記指針ギアは、上記ストッパに当接する突起を備え、
上記ロータは、上記検出コイルと一定の位置関係にあることを識別する第１の識別手段を備え、
上記中間ギア及び指針ギアは、それぞれ、上記ロータ、中間ギア及び指針ギヤが相互に一定の位置関係にあることを識別する第２及び第３の識別手段を備えている
ことを特徴とする指示計器。 - 前記第１、第２及び第３の識別手段は、点または線である
ことを特徴とする請求項１記載の指示計器。 - 前記線は、前記ロータ、前記中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表し、前記ロータ、前記中間ギア及び前記指針ギアは、各線が一直線に整列する一定の位置関係になるように噛み合わせられる
ことを特徴とする請求項２記載の指示計器。 - 前記第１の識別手段は、前記ロータに形成された第１の穴であり、
前記第２の識別手段は、前記中間ギアに形成された第２及び第３の穴であり、
前記第３の識別手段は、前記指針ギアに形成された第４の穴であり、
前記ロータが前記検出コイルと一定の位置関係にあるとき、前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアは、上記第１の穴と上記第２の穴が整列しかつ上記第３の穴と上記第４の穴が整列するように噛み合わせられている
ことを特徴とする請求項１記載の指示計器。 - 請求項３記載の指示計器を組み立てる方法であって、
前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアの各直径を表す各線が一直線に整列するように前記ロータギア、前記中間ギア及び前記指針ギアを噛み合わせるステップと、
前記出力軸に指針を取り付けるステップと、
からなることを特徴とする指示計器の組み立て方法。 - 請求項４記載の指示計器を組み立てる方法であって、
前記第１の穴と前記第２の穴に第１の固定棒を挿入するステップと、
前記第３の穴と前記第４の穴に第２の固定棒を挿入するステップと、
前記出力軸に指針を取り付けるステップと、
上記第１の固定棒を上記第１及び第２の穴から引き抜くステップと、
上記第２の固定棒を上記第３及び第４の穴から引き抜くステップと、
からなることを特徴とする指示計器の組み立て方法。
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