JP2006292494A - 計器 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックラッシュをなくすことのできる計器を提供する。
【解決手段】 目盛盤１１の目盛を指し示す指針１２と、この指針１２を支持する回転軸１３と、この回転軸１３に取り付けられた出力ギア１４と、この出力ギア１４に噛合する駆動ギア１５と、この駆動ギア１５を回動させるモータ１６とを備えた計器であって、モータ１６に電流が流されたときに回転軸１３が回動する方向と逆方向に出力ギア１４を常時付勢するスプリング２３,摺動部材３０,突起２４を設けて出力ギア１４と駆動ギア１５との間のバックラッシュを防止する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、少なくとも２つのギアを介して指針の回転軸を回動させる計器に関する。

従来から、目盛盤の目盛を指し示す指針と、この指針を支持する回転軸と、この回転軸に取り付けられた第１ギアと、この第１ギアに噛合する第２ギアと、この第２ギアを回動させるモータとを備えた計器が知られている（特許文献１参照）。

かかる計器は、モータに電流が流れると、第２ギアが回転し、この第２ギアの回転とともに第１ギアが回転して回転軸が回転し、この回転軸の回転により指針がその電流に応じて目盛盤の目盛を指し示すようになっている。
特開２００３−２１４９１１号公報

ところで、このような計器にあっては、噛み合う第１ギアの歯と第２ギアの歯との間の隙間によりバックラッシュが生じる。このため、第２ギアの回転が停止しているとき、第１ギアはそのバックラッシュの分だけ自由に回動することができ、指針の指示位置が特定できないという問題がある。

この発明の目的は、バックラッシュをなくすことのできる計器を提供することにある。

この発明は、目盛盤の目盛を指し示す指示部材と、この指示部材を支持する回転軸と、この回転軸に取り付けられた第１ギアと、この第１ギアに噛合する第２ギアと、この第２ギアを回動させるモータとを備えた計器であって、
前記モータに電流が流されたときに前記回転軸が回動する方向と逆方向に、前記第１ギアを常時付勢する付勢機構を設けて第１ギアと第２ギアとの間のバックラッシュを防止することを特徴とする。

この発明によれば、バックラッシュをなくすことができ、指示部材による指示位置を常に特定することができる。

以下、この発明に係る計器の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

図１および図２は車両用の計器１０を示したものであり、この計器１０は、目盛盤１１の目盛を指し示す指針（指示部材）１２、この指針１２を支持する回転軸１３と、この回転軸１３の下部に取り付けられた出力ギア（第１ギア）１４と、この出力ギア１４に噛合する駆動ギア（第２ギア）１５と、この駆動ギア１５を回動させるモータ１６と、出力ギア１４を時計回りに付勢する付勢機構２０とを備えている。回転軸１３はケースＫに回転自在に取り付けられており、上下方向（図１において）に移動しないようになっている。すなわち、出力ギア１４は上下方向に移動しないようになっている。

付勢機構２０は、回転軸１３に沿って上下動自在に取り付けられた基板２１と、この基板２１の下面に取り付けられた摺動部材３０と、基板２１を下方に付勢するスプリング２３と、出力ギア１４の側面１４Ｓに設けられた突起２４等とから構成されている。スプリング２３は目盛盤１１と基板２１との間に取り付けられている。基板２１は、回転軸１３の回動によって回動しないようになっている。

摺動部材３０は、図３示すように筒体３１から構成され、この筒体３１の周壁３２の下面（図３において上面）が回転軸１３と直交する面に対して所定の角度θで傾斜した摺接面３３となっている。また、摺接面３３は、図４に示すように平面視で回転軸１３に対して同心円状となっている。

突起２４は側面視が三角形状に形成され、その上端である先端部２４ａが鋭角となっていて、スプリング２３の付勢力により摺動部材３０の摺接面３３に圧接している。

次に、上記のように構成される計器１０の動作について説明する。

モータ１６に電流が流れると、駆動ギア１５に矢印Ｑ１方向の回転力が与えられ、出力ギア１４が矢印Ｑ２方向に回転していく。このとき、図７に示すように駆動ギア１５の歯１５Ａが出力ギア１４の歯１４Ａの側面１４Ａａに当接して、出力ギア１４を矢印Ｑ２方向へ回転させていく。そして、出力ギア１４とともに指針１２が回転していき、指針１２がモータ１６の電流値に応じた目盛を指し示す位置まで駆動ギア１５は回転していく。

指針１２が所定の目盛を指し示しているとき、摺動部材３０はスプリング２３により下方に付勢されているので、突起２４の先端部２４ａが摺動部材３０の摺接面３３に圧接している。

この圧接により、すなわちスプリング２３の付勢力Ｆにより、摺動部材３０は図５に示すように反作用として突起２４から（−Ｆ）の力を受けることになる。

この力（−Ｆ）は、摺動部材３０の摺接面３３と平行方向の成分Ｆ１と、垂直成分Ｆ２とに分けられ、成分Ｆ１によって出力ギア１４は図７に示すＱ３方向に付勢され、常に出力ギア１４の歯１４Ａの側面１４Ａａに駆動ギア１５の歯１５Ａが当接することになる。

そして、駆動ギア１５がＱ４方向（Ｑ１と反対方向）に回動していくと、突起２４は成分Ｆ１と摺接面３３の摩擦力との合成力を受けて摺接面３３に沿って移動する。すなわち、出力ギア１４は矢印Ｑ３方向へ回動し、出力ギア１４の歯１４Ａの側面１４Ａａが駆動ギア１５の歯１５Ａに当接して出力ギア１４および駆動ギア１５が回動していき、バックラッシュは発生しないことになり、指針１２による精度の高い表示が可能となる。

ここで、図５に示すように、スプリング２３の付勢力をＦとすると、摺動部材３０の摺接面３３に平行な成分の力Ｆ１は、Ｆ１＝Ｆｓｉｎθとなる。突起２４と摺動部材３０の摺接面３３との摩擦力は、スプリング２３の付勢力Ｆと摩擦係数μと傾斜角度θより、μＦｃｏｓθとして求められる。突起２４が摺動部材３０の摺接面３３を移動するためには、Ｆｓｉｎθ＞μＦｃｏｓθでなければならない。

すなわち、ｔａｎθ＞μとする必要がある。さらに、スプリング２３の付勢力Ｆによって駆動ギア１５を回動させない必要がある。

ここで、出力ギア１４の中心軸線１４ｂから突起２４の先端部２４ａまでの距離をＲ１とし、出力ギア１４の半径をＲ２とすると、出力ギア１４を回転させる力Ｆ１は、出力ギア１４と駆動ギア１５とが接する点では、
Ｆ１＝（Ｒ１／Ｒ２）Ｆｓｉｎθとなる。

出力ギア１４の歯数Ｔ１と駆動ギア１５の歯数Ｔ２とのギア比をｍ（Ｔ１／Ｔ２）とすると、駆動ギア１５に加わる力Ｆ３は、
Ｆ３＝（Ｒ１／Ｒ２）（Ｆｓｉｎθ）／ｍとなる。

モータ１６の駆動力をＦｒとすると、モータ１６を駆動させて指針１２を動かすためには駆動力ＦｒをＦ３よりも大きくする必要がある。

このため、スプリング２３の付勢力Ｆと、摺動部材３０の摺接面３３の傾斜角度θと、出力ギア１４の半径Ｒ２と、ギア比ｍと、駆動力Ｆｒとの関係は、
Ｆｒ＞（Ｒ１／Ｒ２）（Ｆｓｉｎθ）／ｍを満たす必要がある。

そして、μＦｃｏｓθ＜Ｆｓｉｎθ＜（Ｒ２／Ｒ１）×ｍ×Ｆｒの関係を満たせば、出力ギア１４が駆動ギア１５に接する位置まで回転し、且つ駆動ギア１５を回転させることなく出力ギア１４を停止させることができ、かつモータ１６によって出力ギア１４を回転させることができる。すなわち、バックラッシュを防止して指針１２を適正な目盛の位置へ移動させることができる。

また、回転軸１３がケースＫに対して上下方向に移動しないようになっているとともに、基板２１および摺動部材３０が回転軸１３に対して上下動するようになっているので、指針１２と目盛盤１１との距離は指針１２の回転位置に係わりなく、常に一定である。

以上、この発明の最良の実施の形態の実施例を説明したが、この実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない程度の設計変更は、この発明に含まれるものであり、例えば、突起２４を基板２１に設け、摺接部材３０を出力ギア１４に設けてもよく、またスプリング２３で直接摺動部材３０を付勢するようにしてもよい。

この発明の最良の実施の形態である実施例の計器の構造を概念的にしめした斜視図である。 図１に示す計器の縦断面図である。 図１に示す計器の摺動部材を示した斜視図である。 図３の摺動部材の平面図である。 摺動部材と突起との力の関係を示した説明図である。 出力ギアと駆動ギアと突起との位置関係を示した説明図である。 出力ギアと駆動ギアの噛合関係を示した説明図である。

符号の説明

１０ 計器
１１ 目盛盤
１２ 指針
１３ 回転軸
１４ 出力ギア（第１ギア）
１５ 駆動ギア（第２ギア）
２０ 付勢機構
２３ スプリング
２４ 突起
３０ 摺接部材
３３ 摺接面

Claims (4)

1. 目盛盤の目盛を指し示す指示部材と、この指示部材を支持する回転軸と、この回転軸に取り付けられた第１ギアと、この第１ギアに噛合する第２ギアと、この第２ギアを回動させるモータとを備えた計器であって、
   前記モータに電流が流されたときに前記回転軸が回動する方向と逆方向に、前記第１ギアを常時付勢する付勢機構を設けて第１ギアと第２ギアとの間のバックラッシュを防止することを特徴とする計器。
2. 前記付勢機構は、回転軸と同心円状であって且つ回転軸の回転方向に対して所定角度で傾斜している摺接面を有する摺接部材と、前記摺接面に先端が接触する突起と、この突起または前記摺接部材を回転軸の軸方向に付勢して前記先端を摺接面に圧接させることにより第１ギアに前記逆方向の回転力を付与させるスプリングとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の計器。
3. 前記スプリングの付勢力Ｆと、前記突起と摺接面との間の摩擦係数μと、前記摺接面の傾斜角度θと、第１ギアの軸線から前記先端部までの距離Ｒ１と、第１ギアの半径Ｒ２と、第１ギアと第２ギアとのギア比ｍと、前記モータの回転力Ｆｒとが以下の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の計器。
   μＦｃｏｓθ＜Ｆｓｉｎθ＜Ｒ２／Ｒ１×ｍ×Ｆｒ
4. 第１ギアは軸方向に対して固定し、前記摺接部材を第１ギアの軸方向に対して移動可能にしたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の計器。
   

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