JP5397702B2 - 計器用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、計器用駆動装置に関するもので、特に、ストッパ機構を内蔵した計器用駆動装置に関する

従来の計器用駆動装置としては、特許文献１に開示されるものが知られている。この計器用駆動装置は、多極着磁され駆動源となる磁石からなるロータと、このロータと噛合う少なくとも一つの減速歯車をケース内に内蔵し、前記減速歯車に装着され前記ケース外に突出する指針軸に指針を装着したものであった。前記計器用駆動装置は、０点位置を定めるための構造としては、前記ケースにストッパを備え、また、減速歯車に突起を備え、前記指針がゼロ点に戻ったときに、前記ストッパ部材と前記突起とを当接させた状態（０点位置）で、停止させるものであった。この時、前記ロータは、磁力によって図示しないステータなどの磁性部材に吸引されて移動しないように保持される。

特開２００１−３２７１４９号公報（特に、図３参照）

発明が解決しようとする課題について、図６〜８の模式図を用いて説明する。従来の計器用駆動装置は、振動や衝撃等で、前記指針や指針軸１０１に外力が作用して指針軸１０１が、その下端を中心として、角度θ１分矢印ａ方向に傾くと、減速歯車１０２も傾き、減速歯車１０２に設けた突起１０３も傾いて、突起１０３が、ストッパ２０１に重なるように変位量ｘ分矢印ｂ方向へ変位する。

突起１０３は、変位量ｘ分矢印ｂ方向へストッパ２０１を図７中左側から右側へ押し込もうとするが、ストッパ２０１は、前記ケースに設けられており不動であるため、反作用として、突起１０３が、図８中右側から左側へ、角度θ２だけ矢印ｃ方向へ、指針軸１０１を中心として回動する。

減速歯車１０２と前記ロータとは噛み合っており、前記ロータの回転は、減速されて減速歯車１０２に伝達されているので、逆に、減速歯車１０２の回転は、増速されて前記ロータに伝達される。よって、減速歯車１０２の角度θ２分の回転は、増速されて前記ロータに伝達される。

減速歯車１０２の回転に伴う前記ロータの回転する角度は、前記ロータが前記ステータに吸引されることによって安定的に保持されている状態を破綻させ、突起１０３が、ストッパ２０１に当接した位置から、突起１０３が、ストッパ２０１から離間し、前記ロータが、前記ステータに吸引され安定的に保持される状態、例えば、本来、突起１０３が、ストッパ２０１に当接することで、前記指針が、図示しない目盛の「０」を指示していた状態が、振動や衝撃等を受けたことによって、突起１０３が、ストッパ２０１から離間し、前記指針が、図示しない目盛の「０」とは違う位置を指示する、いわゆる脱調と呼ばれる状態になるという問題点があった。

そこで、本発明は前述した問題点に着目し、振動や衝撃等によって、脱調が発生することを抑えることができる計器用駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の計器用駆動装置は、回転する磁石と、前記磁石と同軸の駆動歯車と、前記磁石によって駆動される出力歯車と、前記出力歯車を回転可能に支持するとともに指針が装着される指針軸と、前記駆動歯車の回転を前記出力歯車に伝達する伝達歯車と、前記磁石、前記駆動歯車、前記出力歯車、前記伝達歯車及び前記指針軸の一部を収納するケースと、を備えた計器用駆動装置において、前記指針軸を回動可能に支持する軸受部とストッパとを前記ケースに設け、前記ストッパに当接する突起を前記出力歯車に設け、前記指針軸が接触する接触点を前記軸受部に設け、前記ストッパの前記突起側の端部と前記接触点とを前記指針軸の軸方向に対して同じ位置としたものである。

また、本発明は、前記接触点を備えた接触部は、前記軸受部の軸方向の断面形状が円形である。

また、本発明は、前記接触点を備えた接触部は、球面形状である。

また、本発明は、前記指針軸の端部は、前記指針軸の軸方向に対して垂直方向の平面を有するものである。

以上のように本発明によれば、振動や衝撃等によって、脱調が発生することを抑えることができる計器用駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の計器用駆動装置の上面図。 図１中のＡ−Ａ線の断面図。 同実施形態の上側のケースを取り外して一部を切り欠いた計器用駆動装置の上面図。 同実施形態の計器用駆動装置の要部を上面から見た模式図。 同実施形態の計器用駆動装置を用いた計器装置の正面図。 従来の計器用駆動装置の要部を側面から見た模式図。 従来の計器用駆動装置の要部を上面から見た模式図。 従来の計器用駆動装置の要部を上面から見た模式図。

本実施形態の計器用駆動装置１は、電動機の一種のステッピングモータであり、指針１４を備えた計器装置Ｍに用いられ、指針１４を回動させるものである。

本実施形態のステッピングモータ１は、磁石２と、磁石２と同軸の駆動歯車３と、駆動歯車３と噛み合う第１の歯車４ａとこの第１の歯車４ａと同軸上に設けられた第２の歯車４ｂとを有する伝達歯車４と、伝達歯車４の第２の歯車４ｂと噛み合う出力歯車５と、回転磁界を発生して磁石２に回転力を与える２つのコイル９と、磁石２の回転中心となる第１の回転軸１０と、伝達歯車４の回転中心となる第２の回転軸１１と、出力歯車５の回転中心となる指針軸６と、保持用磁石１８と、これら磁石２、駆動歯車３、伝達歯車４、出力歯車５、指針軸６、コイル９、第１の回転軸１０、第２の回転軸１１、保持用磁石１８を収容するケース１２とを有するものである。

磁石２は、いわゆるプラスチックマグネットと呼ばれる磁性材料を含んだ合成樹脂からなり、その形状は円形で、中心に貫通孔を備えたドーナツ形状である。この貫通孔を、駆動歯車３と第１の回転軸１０が貫通している。磁石２は、Ｎ極とＳ極を各々１つ以上備えていればよく、本実施形態では、Ｎ極が２つ、Ｓ極が２つの計４つの磁極を備えており、磁極は、磁石２の回転軸を中心として、放射方向に均等となるように設けられている。従って、第１の回転軸１０を中心の軸として、磁石２の外周面に回転方向に沿って多極着磁されている。

駆動歯車３は、磁性を備えていない合成樹脂からなり、磁石２に同軸上に設けられ、磁石２の回転に伴って回転する。また、第１の回転軸１０が駆動歯車３を貫通している。

伝達歯車４は、磁性を備えていない合成樹脂からなり、第１の歯車４ａと第２の歯車４ｂとを一体に備えている。第１の歯車４ａは、駆動歯車３と噛み合う。また、第２の歯車４ｂは、出力歯車５と噛み合う。また、伝達歯車４には、回転中心となる第２の回転軸１１が設けられている。

出力歯車５も、駆動歯車３、伝達歯車４と同様に、磁性を備えていない合成樹脂からなり、伝達歯車４の第２の歯車４ｂと噛み合う。出力歯車５には、回転中心となる指針軸６が設けられている。

図２中、出力歯車５の下側の面には、突起１５が、一体に設けられている。突起１５は、後述するケース１２に設けたストッパ１６と当接する接触部１５ａを備えており、ストッパ１６に当接することで、指針軸６の回転を所定の位置で止め、指針軸６の回動範囲を定めるものである。

本実施形態では、駆動歯車３、伝達歯車４及び出力歯車５からなる減速機構を備えており、磁石２の回転を減速させて出力歯車５に伝達するものである。

指針軸６は、ケース１２に回動自在に軸支され、その一部が外部に突出している。なお、指針軸６の端部６ａには、指針軸６の軸方向に対して垂直方向の平面を備えている。

コイル９は、銅などの導電性を有する金属線を、合成樹脂からなるボビン９ａに巻き付けたものである。コイル９は、ボビン９ａに設けた端子９ｂを介して、図示しない制御手段に接続されている。

ボビン９ａは、断面形状が長方形の貫通孔を備えた筒体である。そして、コイル９は、磁石２の周囲に配置され、ボビン９ａの前記貫通孔内に、磁石２の一部が入り込んだ状態で、磁石２の円盤面の一部と前記貫通孔の内周面が対向している。

そして、２つのコイル９には、前記制御手段から出力される駆動波形が、それぞれ入力されることによって、磁石２に回転磁界が発生し、磁石２に回転力を与え、磁石２の回転が、指針軸６に伝達されて、指針軸６を駆動するものである。

ケース１２は、磁性を備えていない合成樹脂からなり、上下に分割されている。各ケース１２に設けた係止爪１２ａを引っ掛けることで、上下に分割したケース１２を固定している。

ケース１２は、第１の回転軸１０、第２の回転軸１１及び指針軸６を回転可能に支持している。特に、ケース１２は、指針軸６を回転可能に支持するために、指針軸６の中程を指示する上軸受部１２ｂと、指針軸６の端部６ａを回転可能に支持する下軸受部１２ｃを備えている。

上軸受部１２ｂは、貫通孔であり、下軸受部１２ｃは、窪んだ凹部である。下軸受部１２ｃの底には、指針軸６と接触し、指針軸６が、傾斜する支点となる接触点１２ｄを備えた接触部１２ｅを備えている。

接触点１２ｄを備えた接触部１２ｅは、下軸受部１２ｃの軸方向の断面形状が、円形である。なお、本実施形態では、接触点１２ｄを備えた接触部１２ｅは、球面形状である。ケース１２は、出力歯車５に設けた突起１５に当接するストッパ１６が一体に設けられている。

ストッパ１６は、突出した立体物であり、突起１５に当接する接触部１６ａを備えている。本実施形態では、突起１５の接触部１５ａとストッパ１６の接触部１６ｂとで、接触する。

ストッパ１６の突起１５側の端部１６ｂ、すなわち、ストッパ１６の高さは、図２中の点線で示すように、接触点１２ｄと指針軸６の軸方向に対して同じ位置である。

保持用磁石１８は、いわゆるプラスチックマグネットと呼ばれる磁性材料を含んだ合成樹脂からなり、その形状は円柱形である。保持用磁石１８は、磁石２の外周の近傍に設けられている。保持用磁石１８は、磁石２が静止した時に、磁力を利用して、静止状態を保持するものである。本実施形態の計器用駆動装置１は、従来の計器用駆動装置のように、磁石２が静止した時に、磁石２の回転を抑えて保持する機能を果たす磁性材料からなるステータに替えて、保持用磁石１８を備えている。

本実施形態では、保持用磁石１８は、Ｎ極、Ｓ極をそれぞれ１つずつ備えている。本実施形態では、Ｓ極側を磁石２側に向くように配置してある。

本実施形態では、出力歯車５の突起１５が、ケース１２のストッパ１６に当接した状態で、磁石２と保持用磁石１８との関係は、磁石２のＳ極Ｓ１が、保持用磁石１８のＳ極と反発し、かつ、磁石２のＮ極Ｎ２が、保持用磁石１８のＳ極に吸引される状態である。このような状態で、磁石２には、矢印ｄ方向に回転する力が加わっている。磁石２に加わっている矢印ｄ方向に回転する力は、伝達歯車４に矢印ｅ方向の力が加わり、出力歯車５に矢印ｆ方向の力が加わり、出力歯車５の突起１５が、ストッパ１６に当接した状態で安定的に保持する。

以上のように構成したことによって、磁石２は、保持用磁石１８の磁力によって、静止した状態で安定して保持される。

図５は、ステッピングモータ１を計器装置Ｍに用いたものである。本実施形態の計器装置Ｍは、車両の速度を指針１４を用いて表示するものである。

指針１４は、指針軸６に装着されるものである。この指針１４の背後には、指針１４が指示する目盛や文字などの指標部１７ａを備えた表示板１７が設けられている。指針１４は、ステッピングモータ１に設けた突起１５とストッパ１６とによって、所定の位置、本実施形態では、車速の「０」を示す位置に留められている。

以上のように構成したことによって、指針１４や指針軸６に振動や衝撃等の外力が作用して指針軸６が、指針軸６の端部６ａを中心として傾いて、出力歯車５に設けた突起１５が傾いたとしても、軸受部１２ｃに設けた接触点１２ｄと、ストッパ１６の突起１５側の端部１６ｂとを、指針軸６の軸方向に対して同じ位置としたことによって、傾きによる突起１５の変位が、ストッパ１６に重なることがなくなり、ひいては、指針軸６を中心として回動することを抑えることができる。よって、振動や衝撃等による指針軸６の回動を抑制できるので、伝達歯車４などで連結されている磁石２が回転することを抑制でき、指針１４が、目盛の「０」とは違う位置を指示する、いわゆる脱調と呼ばれる状態の発生を抑えることができる。

本発明は、減速機構を備えた計器用駆動装置に利用可能である。

１ 計器用駆動装置（ステッピングモータ）
２ 磁石
３ 駆動歯車
４ 伝達歯車
５ 出力歯車
６ 指針軸
１２ ケース
１２ｃ 下軸受部
１２ｄ 接触点
１２ｅ 接触部
１４ 指針
１５ 突起
１５ａ 接触部
１６ ストッパ
１６ａ 接触部
１６ｂ 端部
１８ 保持用磁石
Ｍ 計器装置

Claims (4)

1. 回転する磁石と、前記磁石と同軸の駆動歯車と、前記磁石によって駆動される出力歯車と、前記出力歯車を回転可能に支持するとともに指針が装着される指針軸と、前記駆動歯車の回転を前記出力歯車に伝達する伝達歯車と、前記磁石、前記駆動歯車、前記出力歯車、前記伝達歯車及び前記指針軸の一部を収納するケースと、を備えた計器用駆動装置において、前記指針軸を回動可能に支持する軸受部とストッパとを前記ケースに設け、前記ストッパに当接する突起を前記出力歯車に設け、前記指針軸が接触する接触点を前記軸受部に設け、前記ストッパの前記突起側の端部と前記接触点とを前記指針軸の軸方向に対して同じ位置としたことを特徴とする計器用駆動装置。
2. 前記接触点を備えた接触部は、前記軸受部の軸方向の断面形状が円形であることを特徴とする請求項１に記載の計器用駆動装置。
3. 前記接触点を備えた接触部は、球面形状であることを特徴とする請求項１に記載の計器用駆動装置。
4. 前記指針軸の端部は、前記指針軸の軸方向に対して垂直方向の平面を有することを特徴とする請求項２または３に記載の計器用駆動装置。
   
   

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