DE102012215893A1

DE102012215893A1 - Instrumenteneinheit

Info

Publication number: DE102012215893A1
Application number: DE201210215893
Authority: DE
Inventors: Taisei Fukuda
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2032-09-08
Also published as: JP5788747B2; DE102012215893B4; US9003910B2; CN103001383A; US20130055837A1; JP2013057567A

Abstract

Eine Instrumenteneinheit beinhaltet: einen Schrittmotor; ein Getriebe, das beinhaltet: einen durch das Drehmoment des Schrittmotors gedrehten Getriebekörper, wobei der Getriebekörper eine erste mit einer Aussparung gebildete Oberfläche und eine zweite der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche aufweist; und eine Drehwelle, die von der ersten und zweiten Fläche des Getriebekörpers ragt; eine in der Aussparung untergebrachte Steuerfeder, durch deren Mitte die Drehwelle ragt, wobei die Steuerfeder Längen in Richtung einer langen Achse und in Richtung einer kurzen Achse hat, die orthogonal zueinander stehen, und in Bezug auf die Richtung der langen und der kurzen Achse eine liniensymmetrische Form hat; und ein Gehäuse, das den Schrittmotor, den Getriebekörper und die Steuerfeder aufnimmt, wobei eine Innenfläche des Gehäuses beinhaltet: einen ersten Teil, der die zweite Fläche lagert; und einen zweiten Teil, der die Steuerfeder in die Aussparung der ersten Fläche drückt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Instrumenteneinheit, die in einer Messvorrichtung zum drehbaren Lagern einer Drehwelle mit Zeiger, z. B. einem Kraftfahrzeuginstrument, einem Schiffsinstrument oder einem Flugzeuginstrument, verwendet wird.
Eine Messvorrichtung, bei der ein Motor und ein Getriebe zum Übertragen des Drehmomentes vom Motor auf eine Drehwelle in einem Gehäuse untergebracht sind und auch die durch das vom Getriebe übertragene Drehmoment gedrehte Drehwelle drehbar im Gehäuse gelagert ist, wird in verschiedenen Instrumenten und Ähnlichem verwendet. In einer solchen Messvorrichtung ist eine Harzfeder integral mit dem Getriebe ausgebildet, um ein geringes Schwingen während der Drehung Drehwelle zu vermindern.
Jedoch tritt bei der Harzfeder aufgrund einer mit der Zeit eintretenden Veränderung eine Setzung auf, so dass die langfristige Verwendung der Harzfeder eine Kraft verringert, durch die die Drehwelle in Wellenrichtung gedrückt wird, und ein geringes Schwingen der Drehwelle erhöht.
Daher wird eine Drehwellen-Lagerstruktur vorgeschlagen, die in der Lage ist, eine Zunahme des geringen Schwingens einer Drehwelle, das sich aus der Setzung aufgrund einer Veränderung über die Zeit ergibt, zu vermeiden (siehe z. B. JP-A-2005-253272 ).
Das heißt, in der Drehwellen-Lagerstruktur wird eine Schub-Blattfeder (im Folgenden als „Blattfeder” abgekürzt) 102 aus einem flachen, plattenförmigen Metall zwischen einem Getriebe 103 und einem Gehäuse 101 so platziert, dass sie sich innen im Gehäuse 101, das ein oberes Gehäuse 101A und ein unteres Gehäuse 101B beinhaltet und an einer Verdrahtungsplatine befestigt ist, krümmen kann, wie in 9 dargestellt. Als Ergebnis kann sich ein Zeiger (nicht dargestellt) oder eine Zeigerwelle 105, an der der Zeiger angebracht ist, ruhig drehen.
In der Drehwellen-Lagerstruktur ist eine Drehwelle 104, die sich integral von der Zeigerwelle 105 fortsetzt, in eine Öffnung 102B (siehe 11) der Mitte der Blattfeder 102 gesteckt, wie in 10 dargestellt. Außerdem wird ein an der Drehwelle 104 befestigter Ansatz 104A auf die Blattfeder 102 gedrückt und dadurch wird die Blattfeder 102 in einen gekrümmten Zustand gebogen und eine Gegenkraft von der Blattfeder 102 wird gleichzeitig als Last genutzt und somit wird eine Steuerkraft auf die Drehwelle 104 erzeugt.
Außerdem liegt in der Drehwellen-Lagerstruktur einer solchen Messvorrichtung eine Ausgestaltung vor, bei der Licht von einer Lichtquelle vom nahen Ende einer Drehwelle erfasst wird und das Licht ferner durch das Innere der Drehwelle zum entfernten Ende geführt wird und die Drehwelle aus einem transparenten Material mit guten Lichtführungseigenschaften gebildet ist, um einen Zeiger zu beleuchten, der am entfernten Ende der Drehwelle angebracht ist (im Folgenden „lichtführender kombinierter Typ”).
Im Übrigen ist in der Drehwellen-Lagerstruktur der Messvorrichtung mit der oben beschriebenen Ausgestaltung die Blattfeder 102 in Bezug auf das Zahnrad 103 nach unten gerichtet eingebaut (Seite des unteren Gehäuses 101B). Eine solche Struktur erfordert einen relativ großen Einbauraum in einer Dickenrichtung des Gehäuses 101 aufgrund der Umstände, unter denen es z. B. notwendig ist, den Ansatz 104A in Kontakt mit der Blattfeder 102 zu setzen, um die Blattfeder 102 einzubauen,
Insbesondere sind bei einer Struktur, in der verschiedene Zahnräder zum Übertragen des Drehmoments von einem Motor auf eine Drehwelle gemeinsam vertikal geschichtet statt horizontal nebeneinander angeordnet sind, diese Zahnräder zusätzlich zum oben beschriebenen Ansatz gestapelt, so dass eine Dicke des Gehäuses zunimmt. Eine solche Struktur ist besonders ungeeignet für Miniaturisierung und dünnere Gestaltung in den letzten Jahren, in denen die Ansprüche an Miniaturisierung und dünnere Gestaltung der Messvorrichtung steigen.
Außerdem befindet sich in der Drehwellen-Lagerstruktur der Messvorrichtung in der oben beschriebenen Ausgestaltung die durch eine elastische Kraft gedrückte Drehwelle 104 oder Zeigerwelle 105 ebenfalls in einem in Wellenrichtung weitgehend verschiebbaren Zustand, und die Position wird tendenziell instabil. Als Ergebnis fehlt einer Drehbewegung des Zeigers ebenfalls die Laufruhe und dies kann zu einer sehr instabilen Zeigerbewegung führen.
Übersicht
Die Erfindung bietet eine Instrumenteneinheit, die fähig ist, durch eine stabile Steuerbewegung einer Lastfeder eine stabile Drehbewegung einer Drehwelle und damit eine ruhige Drehbewegung eines Zeigers zu erreichen.
Ein Aspekt der Erfindung stellt eine Instrumenteneinheit bereit, die umfasst: einen Schrittmotor; ein Getriebe, das beinhaltet: einen Getriebekörper, der so ausgebildet ist, dass er durch das Drehmoment des Schrittmotors gedreht wird, wobei der Getriebekörper eine erste mit einer Aussparung gebildete Fläche und eine zweite der ersten Fläche gegenüber liegende Fläche aufweist; und eine Drehwelle, die von der ersten und zweiten Fläche des Getriebekörpers ragt; eine in der Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers untergebrachte Steuerfeder, durch deren Mitte die Drehwelle ragt, wobei die Steuerfeder Längen in Richtung einer langen Achse und in Richtung einer kurzen Achse, die orthogonal zueinander stehen, aufweist und eine in Bezug auf jede Richtung der langen und der kurzen Achse liniensymmetrische Form aufweist; und ein Gehäuse, das den Schrittmotor, den Getriebekörper und die Steuerfeder aufnimmt, wobei eine Innenfläche des Gehäuses beinhaltet: einen ersten Teil, der die zweite Fläche des Getriebekörpers lagert; und einen zweiten Teil, der so ausgebildet ist, dass er die Steuerfeder in die Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers drückt. Die Steuerfeder kann eine ovale Form oder eine elliptische Form haben, in der eine Öffnung, durch die eine Drehwelle ragt, gebildet ist, und der zweite Teil kann einen Federniederdrücker aufweisen, der von der Innenfläche des Gehäuses gegen die Steuerfeder ragt und dessen Stirnfläche so ausgebildet ist, dass sie Kontakt mit der Steuerfeder hat.
Die Steuerfeder kann eine Blattfeder sein, bei der: ein Querschnitt entlang der Richtung der langen Achse eine Form hat, die im Wesentlichen in einer U-Form gegen den ersten Teil der Innenfläche des Gehäuses gekrümmt ist; ein Querschnitt entlang der Richtung der kurzen Achse eine Form hat, die im Wesentlichen in einer U-Form gegen den zweiten Teil der Innenfläche des Gehäuses gekrümmt ist; und beide Endteile in Richtung der langen Achse geknickte Formen haben, die in einer von der Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers weg weisenden Richtung gebogen sind.
Die Innenfläche des Gehäuses kann ein Anschlagglied beinhalten, dessen eine Stirnfläche in Kontakt mit der ersten Fläche des Getriebekörpers sein kann. Ein Abstand zwischen der Stirnfläche des Anschlaggliedes und der ersten Fläche des Getriebekörpers kann geringer als ein Abstand zwischen der Stirnfläche des Federniederdrückers und einer Bodenfläche der Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers sein.
Der erste Teil der Innenfläche des Gehäuses kann ein Lager aufweisen, das die von der zweiten Fläche des Getriebekörpers ragende Drehwelle lagert, und der zweite Teil der Innenfläche des Gehäuses kann eine Wellenöffnung aufweisen, die die von der ersten Fläche des Getriebekörpers ragende Drehwelle lagert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine perspektivische Ansicht einer Instrumenteneinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und 1B ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Gehäuses der Instrumenteneinheit.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht von Komponenten der Instrumenteneinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Instrumenteneinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Abtriebszahnrad und eine Drehwelle darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in der Instrumenteneinheit beinhaltet sind.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem eine Steuerfeder gemäß der Ausführungsform der Erfindung im in der Instrumenteneinheit beinhalteten Abtriebszahnrad montiert ist.
6 ist eine Draufsicht, die die Steuerfeder darstellt, die gemäß der Ausführungsform der Erfindung in der Instrumenteneinheit beinhaltet ist.
7A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand natürlicher Länge der in der Instrumenteneinheit beinhalteten Steuerfeder gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt, und 7B ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die gemäß der Ausführungsform der Erfindung in der Instrumenteneinheit beinhaltete Feder gedrückt wird und in eine flache Richtung gebogen wird.
8A ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VIIIA-VIIIA in 7A, und 8B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VIIIB-VIIIB in 7A.
9 ist eine Schnittansicht, die eine Instrumenteneinheit mit einer Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik darstellt.
10 ist eine erläuternde Ansicht, die die Wirkung einer in der Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik verwendeten Blattfeder darstellt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Form der in der Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik verwendeten Blattfeder darstellt.
12 ist eine Schnittansicht einer als Vergleichsbeispiel dargestellten Instrumenteneinheit, die von der Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik abgeleitet werden kann.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
1A, 1B und 2 stellen eine Instrumenteneinheit 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung dar.
In der Instrumenteneinheit 1 sind Bewegungskomponenten wie ein Schrittmotor 5, ein Untersetzungsgetriebe und eine Drehwelle 8 in einem Motorgehäuse 4 untergebracht.
Eine Messvorrichtung, an der die Instrumenteneinheit 1 angebracht ist, beinhaltet eine auf ein Substrat 2 montierte Lichtquelle 3A, dargestellt in 3, die Instrumenteneinheit 1, die an einem vorbestimmten Ort am Substrat 2 einschließlich einer mit der Lichtquelle 3 ausgestatteten Zone angebracht ist, und eine Anzeigeplatte (nicht dargestellt), die über der Instrumenteneinheit 1 eingebaut ist und die die notwendigen Informationen über eine Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugumgebung mit numerischen Zeichen, Zeichen und Symbolen durch einen Zeiger (nicht dargestellt) anzeigt.
Die Messvorrichtung, an der die Instrumenteneinheit 1 der Ausführungsform angebracht ist, bildet einen Teil des Kombi-Instrumentes (nicht dargestellt), und bildet eine Frontplatte, wobei die über die gesamte Oberfläche angebrachte Anzeigeplatte die Vorderseite bildet. Außerdem sind verschiedene Anzeigefenster zum Einbau verschiedener Instrumente und Ähnlichem einschließlich der Instrumenteneinheit 1 in der Anzeigeplatte geöffnet, und die Anzeigeplatte ist mit einem Kombi-Instrumentengehäuse, das die seitlichen und rückwärtigen Flächen bildet, integriert. Weiterhin ist die Oberseite der Anzeigeplatte mit einem transparenten Deckglas (nicht dargestellt) einer schwarzen Farbe bedeckt.
Außerdem bildet die Messvorrichtung, in der die Instrumenteneinheit 1 angebracht ist, in der Ausführungsform z. B. einen Tachometer. In diesem Fall wird die momentane Geschwindigkeit analog angezeigt, indem ein unten beschriebener Zeiger anhand eines Sensorsignals, das der von einem Sensor (nicht dargestellt) erkannten momentanen Geschwindigkeit entspricht, um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird und auf ein auf der Anzeigeplatte (nicht dargestellt) gebildetes bestimmtes numerisches Zeichen weist.
Die Lichtquelle 3 der Ausführungsform beinhaltet z. B. eine LED (lichtemittierende Diode) zum Ausstrahlen sichtbaren Lichtes einer vorbestimmten Wellenlänge (λ) und ist auf das Substrat 2 direkt unter der Drehwelle 8 gegenüber einer Stirnfläche 8A der unteren Seite der unten beschriebenen Drehwelle 8 montiert. In der LED, die die Lichtquelle 3 der Ausführungsform ist, ist die optische Achse in einer Z-Richtung senkrecht zu einer oberen Fläche des Substrates 2 eingestellt und der Großteil des Lichtes (im Folgenden „Beleuchtungslicht” genannt) von der LED wird gegen die Stirnfläche 8A der unteren Seite der direkt über der LED befindlichen Drehwelle 8 ausgestrahlt. Zusätzlich ist sie so aufgebaut, dass das Beleuchtungslicht, das auf die Stirnfläche 8A der unteren Seite der Drehwelle 8 auftrifft, an das entfernte Ende der oberen Seite der aus dem oberen Teil des Motorgehäuses 4 ragenden Drehwelle 8 geführt wird und der in das obere Ende eingepresste Zeiger (nicht dargestellt) beleuchtet wird.
Das Motorgehäuse (im Folgenden Gehäuse genannt) 4 beinhaltet ein am Substrat 2 befestigtes unteres Gehäuse 4A und ein oberes Gehäuse 4B, das integral in einem auf dem unteren Gehäuse 4A gestapelten Zustand montiert ist. Der Schrittmotor 5, ein Zwischenzahnrad 6, ein Abtriebszahnrad 7 und die Drehwelle (aber unter Ausschluss des entfernten Endes der oberen Seite der Drehwelle) 8, die integral mit dem Abtriebszahnrad 7 vorgesehen ist, sind im Motorgehäuse 4 untergebracht.
Weiterhin ist im Motorgehäuse 4 eine weiter unten detailliert beschriebene Blattfeder (im Folgenden „Steuerfeder” genannt) 9 in einem zwischen dem Abtriebszahnrad 7 und dem oberen Gehäuse 4B montierten Zustand im Abtriebszahnrad 7 untergebracht. Konkret ist die Steuerfeder 9 in einer in der Mitte einer Fläche (im Folgenden „obere Fläche” genannt) 7A des Abtriebszahnrades 7 gebildeten Aussparung untergebracht, und dies wird unten detailliert beschrieben. Zusätzlich ragt das entfernte Ende der oberen Seite der Drehwelle 8 auf die Außenseite des Gehäuses 4 und der Zeiger (nicht dargestellt) ist in eine Stirnfläche der oberen Seite in einem eingepressten Zustand montiert.
Das untere Gehäuse 4A hat im Wesentlichen eine Kastenform, deren Oberseite geöffnet ist. Auch ist das untere Gehäuse mit zylindrischen Vorsprüngen P versehen, die gegen einen unteren Teil (-Z-Richtung) auf der rechten und linken Seitenfläche ragen, und die zylindrischen Vorsprünge P sind jeweils in im Substrat 2 geöffneten Befestigungslöchern (nicht dargestellt) eingepasst.
Ferner ist innen im unteren Gehäuse 4A ein Lager 42A gebildet, das von der Mitte einer in der unteren Fläche gebildeten Aussparung 41 (in 3 dargestellt) zylindrisch gegen einen oberen Teil (eine Richtung des oberen Gehäuses 4B) ragt, mit anderen Worten, von der Seite einer Innenfläche (einer Bodenfläche 4C) gegen eine Dachfläche 4D des oberen Gehäuses 4B ragt. Weiterhin sind ein zylindrisches Lager 42B und ein Lager 42C, die leicht gegen die Richtung des oberen Gehäuses 4B ragen, jeweils an vorbestimmten Stellen auf der Bodenfläche 4C des unteren Gehäuses 4A gebildet, wie in 2 dargestellt.
Das Lager 42A des unteren Gehäuses dient ebenfalls als Lagerungsmittel (d. h. ein unteres Lager) zum drehbaren Lagern der anderen Fläche (im Folgenden „untere Fläche” genannt) 7B, die eine der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7 gegenüber liegende Fläche ist. Außerdem ist es unnötig, das Lager 42A der Gehäusebodenflächenseite als Lagerungsmittel zum Lagern der unteren Fläche 7B des Abtriebszahnrades 7 zum schwenkbaren Lagern der unteren Seite der Drehwelle 8, wie in der Ausführungsform dargestellt, zu verwenden. Beispielsweise kann ein zylindrisches zweckbestimmtes Glied zum Lagern der unteren Fläche gegenüber der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 von der Seite der Bodenfläche 4C unabhängig errichtet werden.
Andererseits ist im oberen Gehäuse 4B eine Wellenöffnung 43 in ein Lager 43A des ganz oberen Teils des Lagers 42A in Entsprechung mit dem mit der Mitte der Aussparung 41 (siehe 3) des unteren Gehäuses 4A konzentrisch gebildeten Lager 42A gebohrt. Das Ende der Oberseite der Drehwelle 8 ist drehbar durch die Wellenöffnung 43 gesteckt. Weiterhin sind im oberen Gehäuse 4B Lager (nicht dargestellt) jeweils in der Innenfläche gebildet, d. h. die Dachfläche 4D direkt über dem Lager 42B und dem Lager 42C in Entsprechung zum Lager 42B und dem Lager 42C des unteren Gehäuses 4A.
Auch wird der Teil gegenüber der Aussparung 72 der Seite der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7 in der Dachfläche 4D des oberen Gehäuses 4B integral mit einem um eine vorbestimmte Länge von der Dachfläche 4D ragenden Federniederdrücker 44 vorgesehen, wie in 3 dargestellt.
Der Federniederdrücker 44 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, deren untere Endseite geöffnet ist. Dann drückt der Federniederdrücker 44 eine obere Fläche der Steuerfeder 9 nieder, wenn die Steuerfeder 9 in der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 untergebracht wird und das obere Gehäuse 4B schließlich integral an das untere Gehäuse 4A montiert wird.
Das heißt, der Federniederdrücker 44 drückt die Steuerfeder 9 nieder, bis die Steuerfeder 9 in der Aussparung 72 untergebracht ist, mit anderen Worten bis die Höhe der Steuerfeder 9 niedriger als die Tiefe der Aussparung 72 ist, und die Steuerfeder 9 zwischen dem Federniederdrücker 44 und der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 geklemmt ist. Dabei trifft mindestens ein Teil der Zone einer entfernten Stirnfläche (im Folgenden „untere Stirnfläche”) 44A des Federniederdrückers 44 immer auf die obere Fläche der Steuerfeder 9.
Weiterhin ist ein Anschlagglied 45 mit der Dachfläche 4D des oberen Gehäuses 4B integral gebildet, wie in 3 dargestellt. Das Anschlagglied 45 ist ein Mittel, um die Drehwelle 8 daran zu hindern, beim Herausziehen des an das entfernte Ende der Drehwelle 8 montierten Zeigers mit diesem zusammen hochgezogen zu werden, und ragt von einer Innenfläche des oberen Gehäuses 4B gegen eine obere Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7.
Das Anschlagglied 45 ist so vorgesehen, dass eine Lücke zwischen dem Anschlagglied 45 und der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7 um einen vorbestimmten Abstand b besteht, wenn sich die Drehwelle 8 im Gehäuse 4 befindet, und hindert das Abtriebszahnrad 7 und die Drehwelle 8 daran, sich weiter nach oben zu bewegen, indem es Kontakt zwischen der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7 und einer unteren Stirnfläche 45A des Anschlaggliedes 45 herstellt, wenn sie durch die Ausziehkraft des Zeigers beim Herausziehen des Zeigers zusammen hochgezogen werden.
Zusätzlich ist die Lücke b eine Lücke, um dem Abtriebszahnrad 7 zu ermöglichen, durch die vertikal verschiebbare Steuerfeder 9 innerhalb eines vorbestimmten Spielbereiches in einer Wellenrichtung der Drehwelle 8 zu schwingen. Diese Lücke b wird hergestellt, indem die untere Stirnfläche 45A des Anschlaggliedes 45 von der oberen Fläche des Abtriebszahnrades 7 durch einen vorbestimmten Abstand getrennt wird.
Im Anschlagglied 45 der Ausführungsform drückt eine entfernte Stirnfläche, nämlich die untere Stirnfläche 45A des Anschlaggliedes 45 auf die obere Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7, wenn es sich zum Maximum eines vorbestimmten Spielbereiches bewegt, wenn die Drehwelle 8 zusammen mit dem Zeiger über den vorbestimmten Spielbereich hinaus hochgezogen wird. Folglich wird die Drehwelle 8 daran gehindert, sich weiter nach oben zu bewegen.
Der Schrittmotor 5 ist ein Mittel zum Drehen des Zeigers (nicht dargestellt) und dreht die Drehwelle 8, während er durch das Untersetzungsgetriebe, d. h. das Zwischenzahnrad 6 und das Abtriebszahnrad 7, verlangsamt (er kann so ausgebildet sein, dass er anstatt durch ein Getriebe durch ein einzelnes Zahnrad verlangsamt). Dann wird der integral mit der Drehwelle 8 hergestellte Zeiger durch Drehen der Drehwelle 8 entlang einer Oberfläche der Anzeigeplatte gedreht, um verschiedene Werte der notwendigen Information anzuzeigen. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Schrittmotor 5 der Ausführungsform einen Stator 51 und einen Rotor 52, der an einer in der geöffneten Mitte des Stators 51 angeordneten Rotorwelle 52A angebracht ist.
Zusätzlich sind ein Rotorzahnrad 53, das das Übersetzungsgetriebe der Ausführungsform bildende Zwischenzahnrad 6 und das Abtriebszahnrad 7 in einem Zustand nebeneinander angeordnet, in dem ein Teil des Untersetzungsgetriebes so geschichtet ist, dass die benachbarten Zahnräder in Richtung einer Drehebene (X-Y) gestaffelt sind, und in einem Zustand, in dem ein Teil des Untersetzungsgetriebes geschichtet und von den benachbarten Zahnrädern durch eine geringe Lücke in Richtung der Dicke (Z) separat angeordnet ist. Deshalb kann der Einbauraum in der X-Y-Richtung verringert werden, da ein Teil des Untersetzungsgetriebes mehrschichtig und so angeordnet ist, dass es vertikal keinen Kontakt herstellt, auch wenn die Höhe der Z-Richtung nicht vergrößert wird. Als Ergebnis ist das Gehäuse 4 selbst ebenfalls für Miniaturisierung und dünnere Gestaltung geeignet.
Der Stator 51 ist am unteren Gehäuse 4A befestigt und außerdem ragen Magnetkerne 51B, die Magnetpole sind, gegen die geöffnete Mitte des Stators 51, und an den Magnetkernen 51B sind auf Spulen gewickelte Wicklungen 51A angebracht.
Der Rotor 52 ist aus einem geeigneten magnetischen Material in im Wesentlichen zylindrischer Form gebildet und drehbar in der geöffneten Mitte des Stators 51 eingebaut, und ein Kleindurchmesser-Rotorzahnrad 53 mit einer kleinen Anzahl Zähne ist konzentrisch oben befestigt und außerdem sind mehrere Magnete an der äußeren Umfangsfläche befestigt. Zusätzlich ist die Rotorwelle 52A, an der Rotor 52 angebracht ist, zwischen dem auf dem unteren Gehäuse gebildeten Lager 42B und dem auf dem oberen Gehäuse 4B gebildeten Lager (nicht dargestellt) drehbar gelagert, wie in 2 dargestellt.
Das Zwischenzahnrad 6 ist an einer Lagerwelle 6A befestigt, und die Lagerwelle 6A ist zwischen dem auf dem unteren Gehäuse gebildeten Lager 42C und dem auf dem oberen Gehäuse 4B gebildeten Lager drehbar gelagert. Bei diesem Zwischenzahnrad 6 verzahnt sich ein Hauptrad 61 mit einer am äußeren Umfang gebildeten großen Anzahl von Zähnen mit dem Rotorzahnrad 53 eines Ritzels, das oben am Rotor 52 befestigt ist, und eine Drehzahl vom Rotor 52 wird vermindert und übertragen. Außerdem ist an einer unteren Fläche des Zwischenzahnrades 6 ein Kleindurchmesser-Ritzel 62 mit einer kleinen Anzahl von Zähnen koaxial integral an der Lagerwelle 6A befestigt.
Das Abtriebszahnrad 7 ist nahe der Mitte der Drehwelle 8 mit der Drehwelle 8 integral vorgesehen, um das Drehmoment vom Ritzel 62 des Zwischenzahnrades 6 zur Drehwelle 8 zu übertragen. Außerdem ist das Abtriebszahnrad 7 der Ausführungsform mit der unten beschriebenen Drehwelle 8 aus einem geeigneten transparenten Harzwerkstoff integral geformt.
Beim Abtriebszahnrad 7 verzahnt sich ein Hauptrad 71 mit einer am äußeren Umfang gebildeten großen Anzahl von Zähnen mit dem an der unteren Fläche des Zwischenzahnrades 6 gebildeten Ritzel 62, und eine Drehzahl des Zwischenzahnrades 6 wird weiter vermindert und wird zum Abtriebszahnrad 7 übertragen und das Abtriebszahnrad 7 dreht sich. Wie in 3 dargestellt, ist die Drehwelle 8 auf dem Abtriebszahnrad 7 so ausgebildet, dass sie von der oberen Fläche und der unteren Fläche des Abtriebszahnrades 7 ragt, das einen scheibenförmigen Getriebekörper bildet, dessen Seitenfläche mit dem Hauptrad 71 versehen ist, so dass sie mit einer Getriebewelle des Abtriebszahnrades 7 fluchtet. Als Ergebnis kann sich die Drehwelle 8 integral mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie derjenigen des stark geminderten Abtriebszahnrades 7 drehen und den Zeiger (nicht dargestellt) mit hoher Genauigkeit drehen.
Außerdem ist, wie in 3 und 4 dargestellt, die Aussparung 72 zur Aufnahme der Steuerfeder 9, durch die sich die aus der Mitte der oberen Fläche des Abtriebszahnrades 7 ragende Drehwelle 8 fortsetzt, in der oberen Fläche des Abtriebszahnrades 7 so ausgebildet, dass sie die Drehwelle 8 umschließt. Die Aussparung 72 der Ausführungsform hat im Wesentlichen eine ovale Form gleich derjenigen der unten beschriebenen Steuerfeder 9, und hat eine etwas größere Form als eine äußere Form der Steuerfeder 9. Zusätzlich bezieht sich die „ovale Form” hier auf eine Form mit einem unterschiedlichen Verhältnis der Längen zweier (X, Y) Richtungen entlang der beiden orthogonalen Achsen, mit anderen Worten, im Wesentlichen eine rechteckige Form mit einer langen Seite und einer kurzen Seite, und insbesondere hat der Teil der kurzen Seite im Wesentlichen eine kreisförmige Bogenform und der Teil der langen Seite hat eine lineare Form.
Die Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 hat eine Tiefe, die geringfügig kleiner als eine Höhe c in einem natürlichen Zustand der in 7A und 7B dargestellten Steuerfeder 9 (oder dieser fast gleich) ist. Ferner ragt in dieser Aussparung 72 die Drehwelle 8 von der Mitte hoch, wie in 4 dargestellt, und vier Stellen nahe der die Drehwelle 8 umgebenden Ecken sind mit Sockeln versehen, die von einer Bodenfläche der Aussparung 72 um eine geringe Höhe h (wobei h << H) hochragen. Dann sind die Sockel 73 mit den kurzen Seiten der Steuerfeder 9 versehen, wie in 5 dargestellt.
Die Einzelheiten werden unten beschrieben, und die Drehwelle 8 ist beweglich innerhalb des oben beschriebenen vorbestimmten Spielbereiches entlang einer Richtung dieser Achsenlinie (Z) eingebaut, während sie durch eine elastische Kraft (Federkraft) der in der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 angeordneten Steuerfeder 9 nach unten gedrückt ist. Andererseits sind demgemäß, um das sich mit dem Hauptrad 71 des Abtriebszahnrades 7 verzahnende Ritzel 62 zu veranlassen, sich immer innerhalb des oben beschriebenen beweglichen Bereiches mit dem Hauptrad 71 des Abtriebszahnrades 7 zu verzahnen, die Zähne dieses Ritzels 62 entlang der Richtung der Achsenlinie (Z) länger ausgebildet.
Mit anderen Worten, das Ritzel 62 fungiert als Schiebemittel zum Bewegen des Abtriebszahnrades 7 und der Drehwelle 8 in Richtung der Achsenlinie (Z) innerhalb des Spielbereiches sowie als Mittel zum Übertragen des Drehmomentes auf das Hauptrad 71 des in Richtung der Achsenlinie verschiebbaren Abtriebszahnrades 7.
Im Übrigen sind das Abtriebszahnrad 7 und die Drehwelle 8 normalerweise durch die Steuerfeder 8 niedergedrückt und sind in der untersten Position stabil, so dass sich das Abtriebszahnrad 7 und die Drehwelle 8 innerhalb des Spielbereichs von der untersten Position nach oben bewegen können.
Die Drehwelle 8 fungiert als lichtführendes Mittel zum Führen von Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 3 zum Zeiger sowie als Mittel zum Drehen des Zeigers (nicht dargestellt). Als Ergebnis ist die Drehwelle 8 mit dem Abtriebszahnrad 7 aus einem geeigneten durchscheinenden Harzwerkstoff mit guten Lichtführungseigenschaften integral geformt, und insbesondere ist die Drehwelle 8 in einem Zustand integral geformt, in dem die Richtung der Achsenlinie in eine senkrecht zu einer Drehebene des Abtriebszahnrades 7 befindlichen Richtung gerichtet ist. Die Drehwelle 8 der Ausführungsform hat im Wesentlichen eine säulenartige Form, um das Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 3 zum Zeiger zu führen, und der Außendurchmesser ist dicker als derjenige einer Drehwelle ohne Lichtführungsfunktion, um eine notwendige Menge von Durchlicht sicherzustellen.
Ferner ragt die obere Seite der Drehwelle 8 von der Wellenöffnung 43 des oberen Gehäuses 4B auf die Außenseite des Gehäuses 4, wie oben beschrieben, und der Zeiger ist in das obere Ende eingepresst und ragt auf die Vorderseite der Anzeigeplatte und ist montiert. Wie oben beschrieben ist der obere Teil der Drehwelle 8 drehbar in die Wellenöffnung 43 der Seite des oberen Gehäuses 4B gesteckt und in dieser gelagert und ferner ist der untere Teil der Drehwelle 8 drehbar in das auf dem unteren Gehäuse 4A gebildete Lager 42A gesteckt und in diesem gelagert.
Wie oben beschrieben, ist die Stirnseite 8A des unteren Endes der Drehwelle 8 direkt über der Lichtquelle 3 eingebaut und liegt der Lichtquelle 3 gegenüber. Deshalb wird, wenn das Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 3 in die Stirnseite 8A eintritt, der Großteil dieses Beleuchtungslichtes bei wiederholender Reflexion (z. B. totale Reflexion oder regelmäßige Reflexion) an der Grenzfläche zu einer Umfangsfläche der Innenseite der Drehwelle 8 geführt und pflanzt sich gegen eine Stirnfläche der oberen Seite fort.
Da die Drehwelle 8 durch die unten beschriebene Steuerfeder 9 nach unten gedrängt wird, liegt die untere Fläche 7B des Abtriebszahnrades 7 normalerweise an einer oberen Fläche 42D des Lagers 42A an und die Drehwelle 8 ist in einem Zustand untergebracht, in dem sie in die unterste Position innerhalb des Spielbereiches absinkt, wie in 3 dargestellt. Deshalb kann sich das Hauptrad 71 des mit der Drehwelle 8 integral geformten Abtriebszahnrades 7 mit dem Ritzel 62 verzahnen, das in Wellenrichtung in einem entlang der Richtung der Achsenlinie verschiebbaren Zustand länger ausgebildet ist.
Wie in 6 dargestellt, ist die Steuerfeder 9 eine Feder, die durch Schneiden einer geeigneten, Flexibilität aufweisenden metallischen dünnen Platte in jede in Bezug auf die Richtung jeder Achse mit verschiedenen Längen der Richtungen der beiden orthogonalen Achsen (X, Y) liniensymmetrische besondere Form entsteht, insbesondere in im Wesentlichen ovaler Form (oder elliptischer Form) in der Ausführungsform. Die Steuerfeder 9 hat im Wesentlichen eine ovale Form mit biaxialer Symmetrie mit einer flachen Fläche 92, in der eine unten beschriebene Öffnung 91 in der Mitte ausgespart ist, Flügelteile 93, die sich von der flachen Fläche 92 in beide Richtungen der langen Achse in im Wesentlichen u-förmigem Querschnitt nach unten (-Z) fortsetzen, und zurückgeknickte Teile 94, bei denen die Enden in beiden Richtungen der langen Achse (±Y) über die Flügelteile 93 hinaus nach oben geknickt sind. Die Flügelteile 93 mit einer solchen Form erzeugen eine Federkraft (elastische Kraft) der Größe entsprechend dem Betrag des Weges Δc (= c-c'; siehe 7A und 7B) in Richtung der gekrümmten Dicke (Z).
Die Öffnung 91 der Steuerfeder 9 ist in mindestens vollkommener Kreisform mit einer Öffnungsabmessung, die etwas größer als die Abmessung eines Außendurchmessers der Drehwelle 8 ist, oder in einer etwas elliptischen Form ausgespart, um die Verschiebung der Steuerfeder 9 bewältigen zu können, und der Teil der oberen Seite der Drehwelle 8 ragt durch die Öffnung 91.
Außerdem haben die Flügelteile 93 der Steuerfeder 9 die Form einer gekrümmten Fläche, die sich, wie in 7A und 7B dargestellt, in einem natürlichem Zustand, in dem keine äußere Kraft angewandt wird, in im Wesentlichen u-förmigem Querschnitt gegen eine untere Fläche der Aussparung 72 wellt. Das heißt, wenn sich die Steuerfeder 9 im natürlichen Zustand befindet, wird eine Höhendifferenz (c) in Richtung der Dicke (Z) der Flügelteile 93 mit hügelförmigem Querschnitt entlang der langen Achse (Y) groß, und der mit der Auf- und Abwärtsbewegung des Abtriebszahnrades 7 verbundene Betrag des Weges der Steuerfeder 9 kann ausreichend sichergestellt werden. In gleicher Weise wird eine Kurventiefe (d) in Richtung der Dicke (Z) der Flügelteile 93 mit im Wesentlichen u-förmigem Querschnitt entlang der Richtung der kurzen Achse (X) groß (siehe 8B).
Außerdem ist die Steuerfeder 9 in einem Zustand eingesetzt, in dem die Flächen (im Folgenden „die untersten Flächen”) 9B der untersten Teile der Grenzen zwischen den Flügelteilen 93 und den zurückgeknickten Teilen 94 auf den Sockeln 73, die von der Bodenfläche der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 ragen, gelagert sind, wie in 5 dargestellt. Das heißt, die Steuerfeder 9 der Ausführungsform ist in einem Zustand untergebracht, in der die beiden untersten Flächen 9B mit den Sockeln 73, die nahe den vier Ecken der Bodenfläche der Aussparung 72 der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7 gebildet sind, Kontakt (Linienkontakt oder Flächenkontakt) haben.
Ferner haben beide Kanten in Richtung der kurzen Achsen der Flügelteile 93, nämlich ein Paar der Längsseitenteile 9A Kontakt mit der unteren Stirnfläche 44A des Niederhalters 44, der auf der Seite der Dachfläche 4D der Innenseite des oberen Gehäuses 4B gebildet ist, und mit einer Drehbewegung des Abtriebszahnrades 7 wird eine Gleitbewegung zwischen den Längsseitenteilen 9A und der unteren Stirnfläche 44A ausgeführt. Das heißt, eine Druckkraft wirkt vom Federniederdrücker 44, der an der Seite der Dachfläche 4D der Innenseite des oberen Gehäuses 4B gegen die Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 gebildet ist, auf die Längsseitenteile 9A beider der Öffnung 91 zugewandten Flügelteile 93 in Abwärtsrichtung (-Z), wie in 3 dargestellt. Als Ergebnis wird eine stabile Drehbewegung der Drehwelle 8 sichergestellt, indem eine elastische Kraft (Federkraft) gegen die Abwärtsrichtung (-X) vertikal zur Drehwelle 8 durch das Abtriebszahnrad 7 erzeugt wird.
Zusätzlich entspricht die Länge (in 6 dargestellte Breite w) in Richtung der kurzen Achse der Flügelteile 93 im Wesentlichen der Größe einer Breitenabmessung (in 5 dargestellte Breite w0 der kurzen Seite) der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7, und das Spiel der Steuerfeder 9 bei der Drehung des Abtriebszahnrades 7 wird vermindert, indem das Auftreten einer Lücke zwischen den Breiten w und w0 verhindert wird.
Der zurückgeknickte Teil 94 hat eine abgerundete oder abgefaste Form, bei der eine Stirnfläche keine Kante hat, und jedes Ende ist nach oben geknickt und dadurch wird verhindert, dass die Kante an einer Umfangswandfläche der Aussparung 72 oder den Sockeln 73 hängen bleibt. Ferner sind die zurückgeknickten Teile 94 so ausgebildet, dass sie ein Gleiten auf den unteren Flächen 9B erhöhen, indem sie eine geknickte Form haben und ruhig auf den Sockeln 73 gleiten, wenn die Steuerfeder 9 gebogen wird. Außerdem ist die Steuerfeder 9 vorzugsweise aus Metall hergestellt, um das Gewicht zu stabilisieren.
Hier in der Instrumenteneinheit 1 der Ausführungsform gilt in einem natürlichen Zustand der Steuerfeder 9 ein Verhältnis der folgenden Formel zwischen mindestens einem Abstand a (siehe 3) zwischen der unteren Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44 und den Sockeln 73 auf der Bodenfläche der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7, einem Abstand b (siehe 3) zwischen der entfernten Stirnfläche 45A des Anschlaggliedes 45 und der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7, und der maximalen Höhe (d. h. einer Höhendifferenz in natürlicher Länge) c (siehe 8A und 8B). c > a > b (1)
Außerdem sind die Gründe, weshalb sie in einem solchen Verhältnis ausgebildet ist, Folgende:
Das heißt, für das Ungleichungsverhältnis c > a wird die Größe einer Lücke in einer vertikalen Richtung zur Anordnung der Steuerfeder 9 als Bedingung mathematisch formuliert, um die Steuerfeder 9 in einem Zustand anzuordnen, in dem die Steuerfeder 9 eine notwendige elastische Kraft ausübt.
Andererseits ist für das Ungleichungsverhältnis a > b das Verhältnis eine Bedingung, damit die Steuerfeder 9 daran gehindert wird, in einen perfekten flachen Zustand zu wechseln, wenn die Drehwelle 8 beim Herausziehen des Zeigers aus der Drehwelle 8 mit diesem zusammen gezogen wird. Das heißt, die notwendige Mindestgröße, in der die Größe einer gequetschten Lücke nicht null wird, ist als Bedingung mathematisch formuliert.
Folglich kann das Auftreten einer Störung, bei dem die Steuerfeder 9 so stark zerdrückt wird, dass eine dauerhafte Verformung verursacht wird und dadurch die elastische Kraft der Steuerfeder 9 beeinträchtigt wird, vermieden werden. Als Ergebnis kann die Steuerfeder 9, wenn der Zeiger wieder angebracht und verwendet wird, wieder die notwendige elastische Kraft ausüben, so dass eine notwendige Steuerkraft (Federlast) wieder sichergestellt werden kann.
Wenn der Federniederdrücker 44 und das Anschlagglied 45 so konstruiert sind, dass sie der Formel (1) genügen, ist die untere Stirnfläche 45A des Anschlaggliedes 45 in der Aufwärtsrichtung vom Abtriebszahnrad 7 durch einen Abstand von weniger als der Tiefe der Aussparung 72 von der unteren Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44, das den Kontakt mit der Steuerfeder 9 herstellt, getrennt positioniert.
Hier wird die Wirkung der Steuerfeder 9 beschrieben. Wenn die Steuerfeder 9 und die integral mit dem Abtriebszahnrad 7 vorgesehene Drehwelle 8 zwischen dem unteren und oberen Gehäuse 4A und 4B montiert sind, drückt der von der Dachfläche 4D des oberen Gehäuses 4B hängende Federniederdrücker 44 die in der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 montierte Steuerfeder 9 nieder, wie in 3 dargestellt. Das heißt, die untere Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44 drückt von oben auf die Längsseitenteile 9A der Steuerfeder 9 in einem Linienkontaktzustand (in manchen Fällen einem Flächenkontaktzustand, wenn sich das Abtriebszahnrad 7 auf ein Maximum anhebt).
Die Flexibilität aufweisende Steuerfeder 9 verursacht eine elastische Verformung, die tendenziell wieder eine gekrümmte Form einnimmt, die ein natürlicher Zustand ist. Als Ergebnis werden das Abtriebszahnrad 7, in dem die Sockel 73 der Aussparung 72 in einem Flächenkontakt-(oder Linienkontakt-)zustand an den untersten Flächen 9B der Steuerfeder 9 anliegen, und die integral mit dem Abtriebszahnrad 7 vorgesehene Drehwelle 8 durch eine elastische Kraft in Abwärtsrichtung (-Z-Richtung) der Richtung der Achsenlinie der Drehwelle 8 gedrängt, wie in 3 dargestellt. Das heißt, die Drehwelle 8 wird immer durch die Steuerfeder 9 elastisch gesteuert.
Auf diese Weise kann eine geringes Schwingen der Drehwelle 8 durch die Steuerfeder 9 verhindert werden. Da die Drehwelle 8 gegen den unteren Teil einschließlich der Lichtquelle 3 gedrückt wird, wird ferner ein Näherungszustand immer in einem Abstand S (siehe 3) zwischen der Lichtquelle 3 und der Stirnfläche 8A der unteren Stirnseite der Drehwelle 8 gehalten. Als Ergebnis kann, während ein Entweichen des von der Lichtquelle 3 ausgestrahlten Beleuchtungslichtes nach außen minimiert wird, das Beleuchtungslicht von der Stirnfläche 8A der Drehwelle 8 erfasst werden, so dass sich die Lichtführungsleistung entsprechend verbessert.
Um die gute Lichtführungsleistung der Instrumenteneinheit 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform zu beschreiben, wird die Instrumenteneinheit 1 mit einer Instrumenteneinheit (einem Vergleichsbeispiel) verglichen, die von einer Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik abgeleitet werden kann. 12 ist eine Schnittansicht der Instrumenteneinheit, die von einer Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik abgeleitet werden kann. Außerdem sind bei der Instrumenteneinheit des in 12 dargestellten Vergleichsbeispiels die Glieder, denen dieselben Zahlen wie diejenigen der Instrumenteneinheit 1 gemäß der Ausführungsform zugeordnet sind, die schon beschriebenen Glieder, so dass die Beschreibung weggelassen wird.
Bei der Instrumenteneinheit, die wie oben beschrieben von einer Drehwellen-Lagerstruktur verwandter Technik abgeleitet werden kann, ist eine Steuerfeder 9' mit einer im Wesentlichen ähnlichen Funktion wie derjenigen der Steuerfeder 9 der Ausführungsform unter einem Abtriebszahnrad 7 eingebaut (Seite eines unteren Gehäuses 4A). Als Ergebnis wirkt eine elastische Kraft der Steuerfeder 9' nach oben auf das Abtriebszahnrad 7. Damit wird die Drehwelle 8 ebenfalls in Richtung des mit einem Zeiger versehenen entfernten Endes gedrängt, wenn die Drehwelle 8 integral mit dem Abtriebszahnrad 7 vorgesehen ist.
Deshalb ist beim lichtführenden kombinierten Typ wie oben beschrieben eine Stirnfläche 8A der unteren Seite der Drehwelle 8 tendenziell von einer dieser Stirnfläche 8A gegenüber liegenden Lichtquelle 3 entfernt (in 12 ist die Stirnfläche 8A der unteren Seite der Drehwelle 8 um einen Abstand S' von der Lichtquelle entfernt). Als Ergebnis entweicht durch den von der Lichtquelle entfernten Abstand das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht und eine effektive Lichtführung kann nicht ausgeübt werden, so dass dies zur einer Abnahme der Lichtführungseffizienz führt.
Andererseits wird bei der Instrumenteneinheit 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung die Drehwelle 8 in Richtung des unteren Teils einschließlich der Lichtquelle 3 niedergedrückt, so dass ein Näherungszustand immer in einem Abstand S zwischen der Lichtquelle 3 und der Stirnfläche 8A der unteren Endseite der Drehwelle 8 gehalten wird. Als Ergebnis kann, während ein Entweichen des von der Lichtquelle 3 ausgestrahlten Beleuchtungslichtes nach außen minimiert wird, das Beleuchtungslicht von der Stirnfläche 8A der Drehwelle 8 erfasst werden. Als Ergebnis verbessert sich die Lichtführungsleistung.
Zusätzlich liegt wie oben beschrieben dadurch, dass die Steuerfeder 9 in einem zwischen dem Federniederdrücker 44 und der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 geklemmten Zustand montiert ist, mindestens ein Teil der Zone der unteren Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44 an Teilen der oberen Fläche der Längsseitenteile 9A der Flügelteile 93 der Steuerfeder 9 an. Andererseits dreht sich die Steuerfeder 9 mit dem Abtriebszahnrad 7, während das Drehmoment vom Schrittmotor 5 übertragen wird und sich das Abtriebszahnrad 7 dreht. Zusätzlich kann, wenn eine statische Reibkraft zwischen den untersten Flächen 9B der Steuerfeder 9 und den oberen Flächen der Sockel 73 der Aussparung 72 größer ist als eine dynamische Reibkraft zwischen den oberen Flächen der Längsseitenteile 9A der Steuerfeder 9 und der unteren Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44, eine Situation, bei der die Steuerfeder 9 innerhalb der Aussparung 72 leicht gezogen wird und klappert, vermieden werden.
Deshalb gleiten, wenn sich die Steuerfeder 9 mit dem Abtriebszahnrad 7 dreht, zwei Zonen in jeder aller Richtungen auf der unteren Stirnfläche 44A des zylindrischen Federniederdrückers 44 auf den Längsseitenteilen 9A der oberen Fläche der Steuerfeder 9. Ferner lagert die obere Fläche 42D des Lagers 42A zum Lagern des Abtriebszahnrades 7 die untere Fläche 7B des Abtriebszahnrades 7 von der unteren Seite, so dass die obere Fläche des Lagers 42A ebenfalls immer auf der unteren Fläche 7B des Abtriebszahnrades 7 gleitet, sofern nicht das Abtriebszahnrad 7 nach oben verschoben wird, während sich das Abtriebszahnrad 7 dreht.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der Ausführungsform beschrieben. Selbst wenn beispielsweise ein geringes Schwingen im Schrittmotor 5 selbst oder ein Spiel in einem Lagerteil der Drehwelle 8 auftritt und die Drehwelle 8 Schwingungen verursacht, kann die Steuerfeder 9 mit einer stabilen Federlast dieses Schwingungen wirksam aufnehmen. Deshalb kann ein geringes Schwingen der Drehwelle 8 verhindert werden.
Ferner setzt sich beispielsweise, wenn beim Fahren ein Stoß auf die Fahrzeugkarosserie wirkt und dieser Stoß sich durch das Substrat 2 auch auf das untere Gehäuse 4A (genauso das obere Gehäuse 4B) des Motorgehäuses 4 mitteilt, seine Stoßkraft vom Lager 42A, das das untere Lager der Seite einer Innenfläche (Bodenfläche) des unteren Gehäuses 4A bildet, zum Abtriebszahnrad 7 und der in der Aussparung 72 des Abtriebszahnrads 7 untergebrachten Steuerfeder 9 fort.
Dann wird diese Steuerfeder 9 elastisch verformt und dadurch wird die Stoßkraft aufgenommen, um die Schwingung zu dämpfen. Ferner verschiebt sich nötigenfalls gemäß der elastischen Verschiebung das Abtriebszahnrad 7 in einer Wellenrichtung innerhalb eines notwendigen Spielbereiches in Bezug auf das Ritzel 62, das in einer Wellenrichtung des sich mit diesem Abtriebszahnrad verzahnenden Zwischenzahnrades 6 länger ausgebildet ist.
Auf diese Weise wird der Stoß wirksam daran gehindert, sich zur integral mit dem Abtriebszahnrad 7 vorgesehenen Drehwelle 8 fortzusetzen. Als Ergebnis können, selbst wenn der Stoß von außen auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, Schwanken und ein geringes Schwingen der Drehwelle 8 und des an der Oberseite dieser Drehwelle 8 angebrachten Zeigers sicher gehemmt werden.
Als Nächstes wird die Wirkung zu dem Zeitpunkt beschrieben, wenn der Zeiger (nicht dargestellt) der Instrumenteneinheit 1 gemäß der Ausführungsform nach oben in Aufwärtsrichtung (Z) gezogen wird und aus dem entfernten Ende der Drehwelle 8 herausgezogen wird.
Wenn der Zeiger in die Aufwärtsrichtung (Z) nach oben gezogen wird und aus dem entfernten Ende der Drehwelle 8 herausgezogen wird, kann die Drehwelle 8, in die der Zeiger eingepresst ist, mit ihm zusammen in die Aufwärtsrichtung gezogen werden. In diesem Fall wird der Teil der unteren Fläche 7B direkt unter der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 von der oberen Fläche 42D des Lagers 42A auf der Seite der Bodenfläche 4C des unteren Gehäuses 4A getrennt.
Ferner bewegt sich das Hauptrad 71 des Abtriebszahnrades 7 innerhalb des oben beschriebenen Spielbereiches nach oben, während es sich mit dem Ritzel 62 verzahnt. Das heißt, wenn der Zeiger aus der Drehwelle 8 herausgezogen wird, wird das integral mit der Drehwelle vorgesehene Abtriebszahnrad 7 zusammen mit diesem gezogen und bewegt sich tendenziell ein großes Stück nach oben. Als Ergebnis wird die Steuerfeder 9 durch den Federniederdrücker 44 und die Sockel 73 der Aussparung 72 in eine Richtung gedrückt, in der sie in einen flachen Zustand wechselt. Im äußersten Fall wird die Steuerfeder 9 zerdrückt. Jedoch ist bei der Ausführungsform das Anschlagglied 45 eingebaut, so dass das Abtriebszahnrad 7 daran gehindert wird, nach oben in eine Position bewegt zu werden, in der die Steuerfeder 9 in den flachen Zustand wechselt.
Das heißt, durch Einbauen des Anschlaggliedes 45 kann die Steuerfeder 9 daran gehindert werden, zwischen den Sockeln 73 der Bodenfläche der Aussparung 72 und der unteren Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44 stark geklemmt zu werden. Als Ergebnis kann eine Situation, in der eine mechanische Spannung größer oder gleich der elastischen Grenze auf die Steuerfeder 9 wirkt und die Steuerfeder 9 zerdrückt wird und plastisch verformt wird, vermieden werden. Das heißt, eine Störung, bei der die notwendigen elastischen Eigenschaften nicht aufrechterhalten werden können und die elastischen Eigenschaften sich ändern oder im äußersten Falle eine elastische Kraft verschwindet, vermieden werden. Folglich entfällt die Notwendigkeit für Arbeiten zum Ersetzen durch eine neue Steuerfeder 9, die mit einer mangelhaften Elastizität der Steuerfeder 9 verbunden sind. Im Übrigen kann gemäß der Ausführungsform, die eine gekrümmte Form der Steuerfeder 9 verwendet, eine Tätigkeit des Ergreifens der Steuerfeder 9 sicher durchgeführt werden, so dass es einfach wird, die Arbeit des Anordnens der Steuerfeder 9 in der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 auszuführen.
Deshalb sind gemäß der Ausführungsform der Schrittmotor 5, das Zwischenzahnrad 6, das Abtriebszahnrad 7, die integral mit dem Abtriebszahnrad 7 vorgesehene Drehwelle 8 und die Steuerfeder 9, dargestellt in 2, in vorbestimmten Positionen montiert und im unteren Gehäuse 4A untergebracht. Danach ist, wenn das obere Gehäuse 4B integral auf den oberen Teil des unteren Gehäuses 4A montiert ist, der Hauptteil montiert, wie in 3 dargestellt. Das heißt, die Längsseitenteile 9A und die untersten Flächen 9B der Steuerfeder 9 werden jeweils von der vertikalen Richtung in einen Zustand geklemmt, in dem sie an den unteren Stirnflächen 44A des Federniederdrückers 44 und den Sockeln 73 der Bodenfläche der im Abtriebszahnrad 7 gebildeten Aussparung 72 anliegen. Ferner wird ein Zustand mit einer vorbestimmten Lücke erreicht, nämlich Spiel zwischen der unteren Stirnfläche 45A des Anschlaggliedes 45 und der oberen Fläche 7A des Abtriebszahnrades 7.
In diesem Zustand ist das Abtriebszahnrad 7 in einem Zustand des Verzahnungseingriffs mit dem Ritzel 62 des Zwischenzahnrades 6. Deshalb kann durch elastisches Verformen der Steuerfeder 9 innerhalb des Spielbereiches, so dass sich eine vertikale Dicke ändert, das Abtriebszahnrad 7 entlang der Richtung der Achsenlinie des länglichen Ritzels 62 vertikal verschoben werden. Folglich kann ein geringes Schwingen der Drehwelle 8 aufgenommen werden.
Ferner haben die Flügelteile 93 der Steuerfeder 9 im Wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt und dadurch kann die untere Stirnfläche 44A des Federniederdrückers 44 einen Linien-(oder Flächen-)kontakt mit den Längsseitenteilen 9A der Steuerfeder 9 herstellen, wie in 3 dargestellt. Als Ergebnis kann der Mindestkontaktzustand erreicht werden, anders ausgedrückt, kann eine Reibkraft minimiert werden. Deshalb kann, selbst wenn sich die für das Drehen mit dem Abtriebszahnrad 7 ausgebildete Steuerfeder 9 dreht, während sie Gleitkontakt mit dem Federniederdrücker 44 hat, eine ruhige Drehbewegung erreicht werden, ohne die Drehung des sich mit der Steuerfeder 9 drehenden Abtriebszahnrades 7 zu stören.
Außerdem ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Formen ausgeführt werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist es unnötig, dass das Lager 42A auf der Seite der Bodenfläche 4C des unteren Gehäuses 4A zum schwenkenden Lagern der unteren Seite der Drehwelle 8 als Mittel zum unterseitigen Lagern des Abtriebszahnrades 7 fungiert. Das heißt, als Alternative kann ein Glied zum Lagern der unteren Fläche 7B, die der Aussparung 72 des Abtriebszahnrades 7 entspricht, separat auf der Bodenfläche errichtet werden.
Ferner ist bei der Ausführungsform die Steuerfeder 9 aus einer dünnen Metallplatte aufgebaut, ist aber nicht auf die dünne Platte beschränkt, solange eine ähnliche Wirkung erzielt werden kann.
Ferner kann die Instrumenteneinheit der Erfindung auf die Messvorrichtung verschiedener Instrumente und Ähnlichem angewandt werden, z. B. Teil einer Kraftstoffanzeige, Teil eines Drehzahlmessers, Teil eines Tachometers und Wassertemperaturanzeige.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann eine Lastfeder mit einer stabilen Steuerbewegung erreicht werden, so dass eine ruhige Drehbewegung der Drehwelle und des Zeigers erreicht werden kann und somit eine ruhige Drehbewegung des Zeigers realisiert werden kann. Weiterhin wird in der Instrumenteneinheit einschließlich der Drehwelle eines lichtführenden kombinierten Typs die Lichtführungsleistung nicht verringert.
Nach einem Aspekt der Erfindung stellt der Federniederdrücker immer Kontakt mit mindestens einem Teil der Steuerfeder her und dadurch kann, wenn sich die Steuerfeder mit der Drehwelle und dem Zahnrad zum Unterbringen der Steuerfeder dreht, durch eine Druckbewegung des Federniederdrückers in der Steuerfeder immer eine Last auf das Zahnrad erzeugt werden. Als Ergebnis kann die Drehbewegung der Drehwelle stabilisiert werden.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann mit Hilfe der gekrümmten Form der Steuerfeder eine Tätigkeit des Ergreifens der Steuerfeder sicher durchgeführt werden, so dass es einfach wird, die Arbeit des Anordnens in der Aussparung des Zahnrades auszuführen. Des Weiteren kann, da beide Endseiten der Richtung der langen Achse der Steuerfeder die geknickten Formen in einer von der Aussparung weg weisenden Richtung aufweisen, im Teil der gebogenen Form ein Gleiten auf der Aussparung verbessert werden, und wenn die Steuerfeder gedrückt und gebogen wird, kann eine ruhige Gleitbewegung realisiert werden.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann eine Situation, in der das Zahnrad und die Drehwelle, an der der Zeiger montiert ist, beispielsweise beim Lösen des Zeigers, d. h. Abziehen des Zeigers vom entfernten Ende der Drehwelle, über einen vorbestimmten Bereich hinaus zusammen nach oben gezogen werden, durch das Anschlagglied, das als Stütze fungiert, vermieden werden. Folglich kann eine Situation, in der die zwischen dem Gehäuse und dem Zahnrad geklemmte Steuerfeder mehr als nötig gedrückt wird und in einen flachen Zustand wechselt und die elastische Kraft verschwindet, verhindert werden.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann die Erfindung realisiert werden, indem ein Lager und eine Wellenöffnung, die in einem Fall einer Instrumenteneinheit verwandter Technik gebildet sind, geringfügig verbessert werden.
Nach einem Aspekt der Erfindung wirkt die stabile Lastfeder immer auf die Drehwelle und auch die ruhige Drehbewegung der Drehwelle kann erreicht werden, und somit kann die ruhige Drehbewegung des Zeigers erreicht werden. Des Weiteren wird die Lichtführungsleistung nicht verringert, und die Erfindung ist weiter für Miniaturisierung und dünnere Gestaltung des Gehäuses der Instrumenteneinheit geeignet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-253272 A [0004]

Claims

Instrumenteneinheit, die umfasst: einen Schrittmotor; ein Getriebe, das beinhaltet: einen Getriebekörper, der so ausgebildet ist, dass er durch das Drehmoment des Schrittmotors gedreht wird, wobei der Getriebekörper eine erste mit einer Aussparung gebildete Fläche und eine zweite, gegenüber der ersten liegende Fläche beinhaltet; und eine von der ersten und zweiten Fläche des Getriebekörpers ragende Drehwelle; eine in der Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers untergebrachte Steuerfeder, durch deren Mitte die Drehwelle ragt, wobei die Steuerfeder Längen in einer Richtung der langen Achse und in einer Richtung der kurzen Achse, die orthogonal zueinander stehen, aufweist und eine liniensymmetrische Form in Bezug auf jede der Richtungen der langen und kurzen Achse aufweist; und ein Gehäuse, das den Schrittmotor, den Getriebekörper und die Steuerfeder aufnimmt, wobei eine Innenfläche des Gehäuses beinhaltet: einen ersten Teil, der die zweite Fläche des Getriebekörpers lagert; und einen zweiten Teil, der so ausgebildet ist, dass er die Steuerfeder in die Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers drückt.
Instrumenteneinheit nach Anspruch 1, wobei die Steuerfeder eine ovale Form oder eine elliptische Form hat, in der eine Öffnung, durch die die Drehwelle ragt, gebildet ist, und der zweite Teil einen Federniederdrücker beinhaltet, der von der Innenfläche des Gehäuses gegen die Steuerfeder ragt und dessen Stirnfläche so ausgebildet ist, dass sie Kontakt mit der Steuerfeder hat.
Instrumenteneinheit nach Anspruch 2, wobei die Steuerfeder eine Blattfeder ist, bei der: ein Querschnitt entlang der Richtung der langen Achse eine Form hat, die im Wesentlichen in einer U-Form gegen den ersten Teil der Innenfläche des Gehäuses gekrümmt ist; ein Querschnitt entlang der Richtung der kurzen Achse eine Form hat, die im Wesentlichen in einer U-Form gegen den zweiten Teil der Innenfläche des Gehäuses gekrümmt ist; und beide Endteile in Richtung der langen Achse geknickte Formen haben, die in einer von der Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers weg weisenden Richtung gebogen sind.
Instrumenteneinheit nach Anspruch 2, wobei die Innenfläche des Gehäuses ein Anschlagglied aufweist, dessen Stirnfläche in der Lage ist, Kontakt mit der ersten Fläche des Getriebekörpers zu haben, und ein Abstand zwischen der Stirnfläche des Anschlaggliedes und der ersten Fläche des Getriebekörpers geringer ist als ein Abstand zwischen der Stirnfläche des Federniederdrückers und einer Bodenfläche der Aussparung der ersten Fläche des Getriebekörpers.
Instrumenteneinheit nach Anspruch 1, wobei der erste Teil der Innenfläche des Gehäuses ein Lager beinhaltet, das die von der zweiten Fläche des Getriebekörpers ragende Drehwelle lagert, und der zweite Teil der Innenfläche des Gehäuses eine Wellenöffnung beinhaltet, die die von der ersten Fläche des Getriebekörpers ragende Drehwelle lagert.