JP2001153890A - コイル式計器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型でありながら発生トルクを大きくするこ
とが可能なコイル式計器を提供する。 【解決手段】 ロータ磁石１及びこのロータ磁石１と共
に回転する第１のギヤ２を保持するロータ軸３を設け、
第１のギヤ２に連結駆動される第２のギヤ４を保持し、
この第２のギヤ４の回転に応じて指針Ｐを駆動する指針
軸５を設け、これら指針軸５及びロータ軸３を並設状態
に支持するハウジング６を設け、第２のギヤ４が配置さ
れないロータ磁石１のラジアル方向外周に各々の巻回中
心軸Ｃ１，Ｃ２がロータ磁石３の回転中心ＣＲで略４５
度の交差角を有して交わるように配置され通電によりロ
ータ磁石１に回転力を与える一対のコイル７，８を設け
てなり、各コイル７，８にロータ磁石１のラジアル方向
外周部を部分的に覆う被覆部７１，８１を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコイルへの通電によ
りロータ磁石を回転させるコイル式計器に関し、例えば
車両用コンビネーションメータに内蔵されるコイル式計
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用メータに適用されるコイル式計器
として、例えば交差コイル式計器が一般によく知られて
いる。交差コイル式計器は、エアコア式ムーブメントと
も呼ばれ、ハウジングに形成した空間内にロータ磁石を
収納すると共にロータ磁石に固定したロータ軸をハウジ
ングにて軸支してその一端をハウジングの外部に突出さ
せ、その突出端に指針を装着し、ハウジングの外周には
一対のコイルを直交するように巻回して構成され、各コ
イルの通電により発生する合成磁界によりロータ磁石
（指針）を回転させるもので、各コイルへの通電量（入
力信号）を計測量に応じてコントロールすることで、指
針を計測量に応じて角度運動させることができる。

【０００３】ところで、このような交差コイル式計器に
あっては、一対のコイルを交差状に積層巻回することに
より生じる各コイル毎の巻回径寸法差や磁気的ヒステリ
シス等に起因して、入力信号に対する指針の回転角（出
力角）に誤差が生じ、それが指度誤差となって現れるこ
とが知られており、このため例えば特開平６−２７１４
６号公報に示されているように、ロータ磁石が固定され
るロータ軸とは別に指針が固定される指針軸を設け、こ
れら双方の軸をギヤにより連結してロータ軸に対し指針
軸を減速回転させることで、指度誤差の発生を抑制する
ことが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前掲公
報開示の交差コイル式計器は、ハウジングに対し一対の
コイルを積層巻回していることに加え、コイルを巻回し
たハウジング上に更にギヤを積み重ねる構造であるた
め、計器の高さ寸法が嵩み、大型化を余儀なくされると
いう問題がある。

【０００５】またコイルを積層巻回せずに、ロータ磁石
のラジアル方向外周部にコイルを対向配置する構造が例
えば特開平１０−３００７８７号公報に示されており、
このようなコイルの配置構造を採用することで、計器の
高さ寸法を減少させることが考えられるが、ロータ磁石
のラジアル方向外周にコイルを対向配置すると、コイル
を積層巻回した場合と比較して、ロータ磁石への作用磁
界が弱くなるため、所要数のコイル（例えば前掲特開平
１０−３００７８７号公報のごとく４つ）を必要とす
る。ところが減速ギヤ機構と合わせてコイルの対向配置
構造を採用しようとすると、減速ギヤ機構の存在によっ
てコイルの配置スペースが制限され、十分な数のコイル
を配置することがきなくなり、出力トルクの低下を招い
てしまうという問題がある。

【０００６】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
り、その主な目的は、薄型でありながら発生トルクを大
きくすることが可能なコイル式計器を提供せんとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回転
する第１のギヤを有するロータ軸と、前記ロータ軸に並
設され前記第１のギヤに連結される第２のギヤを有する
指針軸と、前記第２のギヤが配置されない前記ロータ磁
石のラジアル方向外周部に配置され通電により前記ロー
タ磁石に回転力を与える一対のコイルとからなり、前記
ロータ磁石が前記各コイルによって部分的に覆われるこ
とを特徴とする。

【０００８】また本発明は、前記目的を達成するため、
ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回転する第１のギ
ヤを有するロータ軸と、前記第１のギヤに連結される第
２のギヤを有する指針軸と、これら指針軸及びロータ軸
を並設状態に支持するハウジングと、前記第２のギヤが
配置されない前記ロータ磁石のラジアル方向外周部に各
々の巻回中心軸が前記ロータ磁石の回転中心もしくはそ
の近傍で所定の交差角を有して交わるように配置され通
電により前記ロータ磁石に回転力を与える一対のコイル
とからなり、前記ロータ磁石が前記各コイルによって部
分的に覆われることを特徴とする。

【０００９】また本発明は、前記コイルは少なくとも前
記ロータ磁石のラジアル周面に対応する巻回径が前記ロ
ータ軸に向かって次第に大きくなるように巻かれること
を特徴とする。

【００１０】また本発明は、前記ハウジングに前記各コ
イルを巻回する巻枠部を連続形成してなることを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明によるコイル式計器は、ロ
ータ磁石及びこのロータ磁石と共に回転する第１のギヤ
を保持するロータ軸を設け、第１のギヤに連結駆動され
る第２のギヤを保持し、この第２のギヤの回転に応じて
指針を駆動する指針軸を設け、これら指針軸及びロータ
軸を並設状態に支持するハウジングを設け、第２のギヤ
が配置されないロータ磁石のラジアル方向外周部に各々
の巻回中心軸がロータ磁石の回転中心もしくはその近傍
で所定の交差角を有して交わるように配置され通電によ
りロータ磁石に回転力を与える一対のコイルを設けてな
り、各コイルにロータ磁石のラジアル方向外周部を部分
的に覆う被覆部を形成したものである。

【００１２】このように、ロータ磁石のラジアル方向外
周部が各コイルの被覆部に覆われることにより、ロータ
磁石への作用磁界を大きくすることができる。従って、
コイルをロータ磁石のラジアル方向外周部に配置するこ
とで薄型を維持しつつ、ロータの出力トルクを大きくす
ることができる。また使用するコイル数を必要最小限に
留めることができるため、従来よりも少ない数のコイル
で計器を構成でき、外形寸法のコンパクト化やコスト低
減も達成することができる。

【００１３】コイルの巻回形状は任意であるが、少なく
ともロータ磁石のラジアル周面に対応する巻回径がロー
タ軸に向かって次第に大きくなるようにコイルを巻く
と、巻線量を確保しつつ構造をコンパクトにでき、これ
によりスペース効率を高めることができる。

【００１４】またコイルは専用部品からなる巻枠に巻回
し、コイルを巻回した巻枠をハウジングに装着してもよ
いが、ロータ軸と指針軸との双方を支持するハウジング
に巻枠部を連続形成し、この巻枠部に各コイルを巻回す
ると、各コイルの巻回中心軸の向きや双方の交差角度を
確実に定めることができ、またこのように巻回中心軸の
向きや交差角度を確実に定めた状態でコイルを安定的に
保持することができる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明によるコイ
ル式計器の実施例を説明する。

【００１６】図１から図３は、本発明の実施例を示すも
ので、図１はコイル式計器の平面図、図２は図１のＡ−
Ａ線に沿った断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断
面図である。

【００１７】図１から図３において、コイル式計器は、
ロータ磁石１と第１のギヤ２を有するロータ軸３と、第
１のギヤ２と連結噛合する第２のギヤ４を有すると共に
先端に指針Ｐが装着され第２のギヤ４の回転に応じて指
針Ｐを回転させる指針軸５と、各ギヤ２，４を連結させ
た状態でロータ軸３及び指針軸５を並設状態に軸支する
と共に、ロータ磁石１，第１，第２のギヤ２，４を収納
するハウジング６と、ロータ磁石１のラジアル方向外周
に配置され通電によりロータ磁石１に回転力を与える一
対のコイル７，８と、ハウジング６の所定領域を覆う金
属ケース９とを備えている。

【００１８】ロータ磁石１は、例えばＮ，Ｓが交互に４
極着磁された円盤状のプラスチックマグネットからな
り、第１のギヤ２は、外周に適宜数の連続歯が形成され
た歯車からなり、図２中、ロータ磁石１が下方、第１の
ギヤ２が上方に位置するように、それぞれがロータ軸３
に固定されている。

【００１９】第２のギヤ４は、第１のギヤ２よりも径大
で且つ外周に第１のギヤ２よりも多くの連続歯を有して
指針軸５に固定され、図２中、ロータ磁石１の上側で且
つロータ磁石１とは適宜空間を空けて重なるように第１
のギヤ２側に延び、第１のギヤ２と噛合している。

【００２０】ハウジング６は合成樹脂からなり、図２
中、下側に位置する第１の枠体６１と上側に位置する第
２の枠体６２とに分割形成され、これら第１，第２の枠
体６１，６２間で収納部Ｓとなる空洞部を形成すると共
にロータ軸３と指針軸５を軸支している。

【００２１】収納部Ｓは、図２中、下側に位置してロー
タ磁石１を収納する第１の収納部Ｓ１と、上側に位置し
て第１，第２のギヤ２，４を収納する第２の収納部Ｓ２
とからなり、各収納部Ｓ１，Ｓ２は、空間を空けて重な
り合うロータ磁石１と第２のギヤ４、及び互いに連結さ
れる第１のギヤ２と第２のギヤ４との関係に応じて互い
に連通している。

【００２２】またこの場合、第２のギヤ４が配置されな
いロータ磁石１のラジアル方向外周に対応するハウジン
グ６領域には、第１，第２の枠体６１，６２とで巻枠部
６３，６４が形成され、この巻枠部６３，６４に各コイ
ル７，８が巻装されている。

【００２３】巻枠部６３，６４は、図１及び図３に示す
ように、各コイル７，８を巻回する巻回部６５と、この
巻回部６５を挟む一対の対向壁６６とで形成され、これ
ら対向壁６６によって各コイル７，８の両端部を保持す
るようにしている。なお本実施例おいて巻回部６５は、
ロータ磁石１のラジアル方向周面に対応する外形がロー
タ軸３に向かって次第に大きくなるように形成されてい
る。

【００２４】コイル７，８は、巻枠部６３，６４に巻か
れることによって、第２のギヤ４が配置されないロータ
磁石１のラジアル方向外周に位置して、ロータ磁石１の
ラジアル周面に対応する巻回径がロータ軸３に向かって
次第に大きくなるように設けられており、この際、各コ
イル７，８の巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２に沿ってロータ軸３
側に延びる軸線は、ロータ磁石１の回転中心ＲＣで交わ
り（交点ＣＰ）、このときの各巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２の
交差角は、本実施例では略１３５度に設定されている。
そして各コイル７，８のロータ磁石１側端部には、ロー
タ磁石１を部分的に覆う被覆部７１，８１が形成されて
いる。

【００２５】被覆部７１，８１は、その内部にロータ磁
石１のラジアル方向外周部を収納するように、ロータ磁
石１を部分的に覆っている。

【００２６】このように、コイル７，８が巻かれたハウ
ジング６には、カップ形の金属ケース９が装着される
が、本実施例では、第２のギヤ４に対応する領域を除く
ハウジング６の所要領域、すなわち、第２のギヤ４の対
応領域を含まない第１のハウジング部６３の底部及びそ
の周囲のみを金属ケース９で覆っている。

【００２７】このように構成されたコイル式計器は、各
コイル７，８を励磁することによりコイル７，８の巻回
中心軸Ｃ１，Ｃ２に沿って各々磁界ベクトル（前記作用
磁界）が働き、これら各磁界ベクトルの強さに応じて４
極着磁されたロータ磁石１（ロータ軸３）が回転し、そ
の回転力が第１のギヤ２、第２のギヤ４を通じて指針軸
５に伝達され、指針軸５に固定された指針Ｐが角度運動
する。

【００２８】この際、第１のギヤ２と第２のギヤ４は、
第１のギヤ２に対し第２のギヤ４が低速（減速）回転す
るように、それぞれのギヤ比が例えば、１：５に設定さ
れており、この減速運転により、入力信号に対して指示
誤差の少ない指針Ｐの角度運動が可能となり、指示特性
のリニアリティ（直線性）を確保し、精度の高い指示を
行わせることができる。なお第１，第２のギヤ２，４の
ギヤ比は、指針軸５側を減速運転できれば、任意に設定
できる。

【００２９】以上のように、本実施例によれば、ロータ
磁石１及びこのロータ磁石１と共に回転する第１のギヤ
２を保持するロータ軸３を設け、第１のギヤ２に連結駆
動される第２のギヤ４を保持し、この第２のギヤ４の回
転に応じて指針Ｐを駆動する指針軸５を設け、これら指
針軸５及びロータ軸３を並設状態に支持するハウジング
６を設け、第２のギヤ４が配置されないロータ磁石１の
ラジアル方向外周に各々の巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２がロー
タ磁石３の回転中心ＣＲで略４５度の交差角を有して交
わるように配置され通電によりロータ磁石１に回転力を
与える一対のコイル７，８を設けてなり、各コイル７，
８にロータ磁石１のラジアル方向外周部を部分的に覆う
被覆部７１，８１を形成したことにより、コイル７，８
をロータ磁石１のラジアル方向外周部に配置することで
薄型を維持しつつ、コイル７，８の被覆部７１，８１で
ロータ磁石１への作用磁界を大きくしてロータの出力ト
ルクを大きくすることができる。また使用するコイル
７，８数を必要最小限に留めることができるため、従来
よりも少ない数のコイル７，８でコイル式計器を構成で
き、外形寸法のコンパクト化やコスト低減も達成するこ
とができる。

【００３０】また本実施例では、各コイル７，８を少な
くともロータ磁石のラジアル周面に対応するの巻回径が
ロータ軸３に向かって次第に大きくなるように巻回した
ことにより、十分な巻線量を確保しつつコイル７，８の
外形寸法をコンパクトにでき、これによりスペース効率
を高めることができる。

【００３１】また本実施例では、ロータ軸３と指針軸５
との双方を支持するハウジング６に巻枠部６３，６４を
連続形成し、この巻枠部６３，６４に各コイル７，８を
巻回したことにより、各コイル７，８の巻回中心軸Ｃ
１，Ｃ２の向きや双方の交差角度を確実に定めることが
でき、またこのように巻回中心軸の向きや交差角度を確
実に定めた状態でコイルを安定的に保持することができ
る。

【００３２】なお本実施例では、Ｎ，Ｓ交互に４極着磁
されたロータ磁石１を用い、各コイル７，８の巻回中心
軸Ｃ１，Ｃ２の交差角を略１３５度に設定したが、ロー
タ磁石１の着磁数、巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２の交差角は任
意であり、例えばロータ磁石１の着磁数を６極とし、各
コイル７，８の巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２の交差角を略１５
０度に設定してもよい。

【００３３】また本実施例によれば、第１のギヤ２の外
径はロータ磁石１の外径よりも小さく、第２のギヤ４の
外径は第１のギヤ２の外径よりも大きく、且つ第２のギ
ヤ４はロータ磁石１とは所定距離を有して重なり合うよ
うに配置されることにより、各ギヤ２，４間に他のギヤ
を介在させる必要がなく、計器の幅寸法を小さくするこ
とができる。

【００３４】また本実施例では、ロータ磁石１の回転中
心ＲＣと、各コイル７，８の巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２の交
点ＣＰとが一致する場合を示したが、各コイル７，８の
巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２の交点ＣＰをロータ磁石１の回転
中心ＲＣの近傍に設定することもできる。なお、ここで
回転中心ＲＣの近傍とは、各コイル７，８の交点ＣＰを
ロータ磁石１内に設定するに際して、ロータ磁石１を計
器として駆動し得るロータ磁石１の中央領域を含むもの
である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、ロータ磁石及びこ
のロータ磁石と共に回転する第１のギヤを有するロータ
軸と、前記ロータ軸に並設され前記第１のギヤに連結さ
れる第２のギヤを有する指針軸と、前記第２のギヤが配
置されない前記ロータ磁石のラジアル方向外周部に配置
され通電により前記ロータ磁石に回転力を与える一対の
コイルとからなり、前記ロータ磁石が前記各コイルによ
って部分的に覆われることにより、薄型でありながら発
生トルクを大きくすることが可能なコイル式計器を提供
できる。

【００３６】また本発明は、前記目的を達成するため、
ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回転する第１のギ
ヤを有するロータ軸と、前記第１のギヤに連結される第
２のギヤを有する指針軸と、これら指針軸及びロータ軸
を並設状態に支持するハウジングと、前記第２のギヤが
配置されない前記ロータ磁石のラジアル方向外周部に各
々の巻回中心軸が前記ロータ磁石の回転中心もしくはそ
の近傍で所定の交差角を有して交わるように配置され通
電により前記ロータ磁石に回転力を与える一対のコイル
とからなり、前記ロータ磁石が前記各コイルによって部
分的に覆われることにより、薄型でありながら発生トル
クを大きくすることが可能なコイル式計器を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【符号の説明】

１ ロータ磁石 ２ 第１のギヤ ３ ロータ軸 ４ 第２のギヤ４ ５ 指針軸 ６ ハウジング ７，８ コイル ９ 金属ケース ６４ 巻枠部 ７１，８１ 被覆部 Ｃ１，Ｃ２ 巻回中心軸 ＣＰ 交点 Ｐ 指針 ＲＣ 回転中心 Ｓ（Ｓ１，Ｓ２） 収納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 浩一 新潟県長岡市東蔵王２丁目２番34号 日本 精機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回
   転する第１のギヤを有するロータ軸と、前記ロータ軸に
   並設され前記第１のギヤに連結される第２のギヤを有す
   る指針軸と、前記第２のギヤが配置されない前記ロータ
   磁石のラジアル方向外周部に配置され通電により前記ロ
   ータ磁石に回転力を与える一対のコイルとからなり、前
   記ロータ磁石が前記各コイルによって部分的に覆われる
   ことを特徴とするコイル式計器。
2. 【請求項２】 ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回
   転する第１のギヤを有するロータ軸と、前記第１のギヤ
   に連結される第２のギヤを有する指針軸と、これら指針
   軸及びロータ軸を並設状態に支持するハウジングと、前
   記第２のギヤが配置されない前記ロータ磁石のラジアル
   方向外周部に各々の巻回中心軸が前記ロータ磁石の回転
   中心もしくはその近傍で所定の交差角を有して交わるよ
   うに配置され通電により前記ロータ磁石に回転力を与え
   る一対のコイルとからなり、前記ロータ磁石が前記各コ
   イルによって部分的に覆われることを特徴とするコイル
   式計器。
3. 【請求項３】 前記コイルは少なくとも前記ロータ磁石
   のラジアル周面に対応する巻回径が前記ロータ軸に向か
   って次第に大きくなるように巻かれることを特徴とする
   請求項１もしくは請求項２記載のコイル式計器。
4. 【請求項４】 前記ハウジングに前記各コイルを巻回す
   る巻枠部を連続形成してなることを特徴とする請求項２
   もしくは請求項３記載のコイル式計器。