JP2009216573A - 超音波モータ駆動式の車両用指針計器 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波モータの振動体やロータの邪魔にならないように導光路を配しながら、簡単な構成で指針を照光できるようにした超音波モータ駆動式の車両用指針計器を提供する。
【解決手段】ハウジング２０に超音波モータのステータ部分である振動体１０を固定し、この振動体１０に共振振動を起こさせ、その共振振動をロータ１５に伝達することで該ロータ１５を回転させ、それにより該ロータ１５の先端側に連結された指針４を回す超音波モータ駆動式の車両用指針計器において、ロータ１５の回転中心位置に導光体である指針軸部５を貫通して設け、その指針軸部５の一端に対向させて、該一端から指針軸部５内に光が入射するようにＬＥＤ（光源）７を配置すると共に、指針軸部５の他端に指針４の基端部を光学的に接続した。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両の走行速度計やエンジン回転計等に使用される超音波モータ駆動式の車両用指針計器に関するものである。

超音波モータを駆動源として用いた車両用指針計器の例として、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。これらの特許文献に記載の車両用指針計器は、進行波型の超音波モータや捩り結合子型の超音波モータ等のステータ部分をハウジングに固定し、ステータ部分の振動によって回動するロータに指針を連結したものである。
特開昭６３ー３００９９５号公報 特開平３ー２０００７２号公報

ところで、これらの超音波モータを指針の駆動源として用いた場合、超音波モータを構成する振動体やロータを通常は摩耗に強い金属で構成する関係から、指針を照光しようとする際に、指針照光用の光源をどこに設け、指針までどのように光源からの光を導くかが問題になる。

本発明は、上記事情を考慮し、超音波モータの振動体やロータの邪魔にならないように導光路を配しながら、簡単な構成で指針を照光できるようにした超音波モータ駆動式の車両用指針計器を提供することを目的とする。

請求項１の発明の超音波モータ駆動式の車両用指針計器は、文字盤側に固定されるハウジングに超音波モータのステータ部分である振動体を固定し、この振動体に共振振動を起こさせ、その共振振動をロータに伝達することで該ロータを回転させ、それにより該ロータに連結された指針を回す超音波モータ駆動式の車両用指針計器において、前記ロータの回転中心位置に導光路を貫通して設け、該導光路の一端に対向させて、該一端から導光路内に光が入射するように光源を配置すると共に、前記導光路の他端に前記指針の基端部を光学的に接続したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、前記導光路として、透明固形材料よりなる導光体が配置され、該導光体が前記指針の軸部として構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、前記振動体が、環状の本体と、該環状の本体の内周側にバネ部を介して突設された複数の振動子と、該各振動子に設けられたピエゾ素子とから構成され、前記振動体の本体の内部に前記ロータが挿入されることで、該ロータの外周に前記振動子が接触しており、前記ロータの中心に形成された貫通孔に前記導光体が圧入されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、前記ハウジングに、前記振動体の内部に挿入されるロータが回転自在に貫通する軸受孔が設けられ、前記ロータの軸方向両端が、前記軸受孔の外側で位置決め手段により軸方向に位置決めされていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、前記ハウジングが、互いに合体することにより前記振動体を収容固定する上ケース及び下ケースとで構成され、これら上ケース及び下ケースにそれぞれ前記軸受孔が設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、前記振動体が、環状の本体と、該環状の本体の外周側にバネ部を介して突設された複数の振動子と、該各振動子に設けられたピエゾ素子とから構成され、前記振動体の本体の外周にリング状の前記ロータが嵌め合わせられることで、該ロータの内周に前記振動子が接触しており、前記振動体の本体の中心に前記導光体が貫通していることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、前記ハウジングが、中心貫通孔を有し前記振動体を固定するホルダとして構成され、前記導光体が前記ホルダの中心貫通孔に回転自在に挿通され、該導光体の軸方向両端が、前記ホルダの中心貫通孔の両外側で位置決め手段により軸方向に位置決めされていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ロータの回転中心位置に導光路を貫通して設け、その導光路を通して光源からの光を指針に導くようにしているので、超音波モータを駆動機構として採用しながらも、指針を効率よく照光することができる。また、導光路がロータの回転中心位置にあるから、光源と超音波モータの振動体及びロータとを互いに干渉せずにレイアウトすることができる。

請求項２の発明によれば、導光路として透明固形材料よりなる導光体を配置し、その導光体を指針の軸部として構成しているので、部品点数を減らしながら、簡単な構造で指針を照光しつつ回転させることができる。

請求項３の発明によれば、超音波モータを、環状の振動体の内周側にロータを配した内ロータ構造のものとし、ロータの中心に貫通孔を形成して、その貫通孔に、指針の軸部として構成された導光体を圧入しているので、ロータや振動体を摩耗に強い金属で構成しながら、導光体を通して効率よく指針を照光することができる。

請求項４の発明によれば、ロータの軸方向の両端を、ハウジングの軸受孔の外側で位置決め手段により位置決めするので、ロータの抜けや移動を無くし、ロータの円滑な回転を保証することができる。また、ハウジングの軸受孔の外側に位置決め手段を配するので、組み立てが簡単にできる。

請求項５の発明によれば、ロータを上ケースと下ケースの軸受孔で回転自在に支持するので、両ケースの軸受孔間の距離を長くとれることによって、ロータの安定回転を保証することができる。また、上ケースと下ケースを合体することで、振動体を収容すると共にロータを支持するので、組み立てが簡単にできる。

請求項６の発明によれば、超音波モータを、環状の振動体の外周側にロータを配した外ロータ構造のものとし、振動体の本体の中心部に導光体を貫通させているので、ロータや振動体を摩耗に強い金属で構成しながらも、導光体を通して効率よく指針を照光することができる。

請求項７の発明によれば、ハウジングとして設けられたホルダの中心貫通孔に、指針の軸部として構成された導光体を回転自在に挿通させ、導光体の軸方向両端を、ホルダの中心貫通孔の両外側で位置決め手段により軸方向に位置決めしているので、導光体の抜けや移動を無くして、導光体を安定回転させることができる。また、ホルダの中心貫通孔の外側に位置決め手段を配するだけでよいので、組み立てが簡単にできる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の超音波モータ駆動式の車両用指針計器の要部の分解斜視図、図２は更に細かく示す分解斜視図、図３は同指針計器に使用している振動体の構成を示す斜視図、図４は振動体の位置で要部を切って示す横断面図、図５は要部の縦断面図である。

この車両用指針計器は、図５に示すように、導光板１と、導光板１の背面に配置された配線板２と、導光板１の表面に配置された文字盤３と、文字盤３と平行な面内で回転する指針４と、指針４の基端部に一体に形成された指針軸部５と、指針軸部５から指針４への曲がり部をカバーする指針キャップ６と、指針軸部５の基端面５ｃに対向するよう配線板２上に実装され、指針軸部５を介して指針４を照光するＬＥＤ７と、超音波モータのステータ部分である振動体１０と、振動体１０を収容固定すると共に文字盤３と導光板１の間に挟持されたハウジング２０と、指針軸部５の貫通孔１５ｃの内部に圧入されたパイプ状のロータ１５と、を有する。ここで、導光板１は、文字盤３の文字や目盛部分を背面側から照らすためのものである。

指針４及び指針軸部５は透明な硬質樹脂材料により一体成形されており、指針軸部５が、ＬＥＤ７の光を指針４に導く導光体として構成され、ロータ１５の回転中心位置（後述するロータ１５の中心の貫通孔１５ｃ）に貫通して配設されている。ここでは、指針４の基端部に指針軸部５が一体化されていることで、導光体としての指針軸部５と指針４の基端部とが光学的に接続された関係にある。なお、指針４と指針軸部５とは直交した関係にあるので、指針軸部５から指針４への曲がり部に、指針軸部５を通って来た光を指針４に向けて反射する反射面５ｄが設けられている。

この車両用指針計器では、振動体１０に共振振動を起こさせ、その共振振動をロータ１５に伝達することで該ロータ１５を回転させ、それにより、該ロータ１５の先端側に連結された指針４を回す。そのため、振動体１０は、図３に示すように、環状の本体１１と、該環状の本体１１の内周側にバネ部１２を介して突設された複数の振動子１３と、該各振動子１３に設けられたピエゾ素子１４とから構成されている。そして、図４、図５に示すように、振動体１０の内部にロータ１５の基端側が挿入され、ロータ１５の外周に振動子１３が圧接している。

また、図２、図５に示すように、ハウジング２０は、互いに合体することにより振動体１０を収容固定する上ケース２１及び下ケース２２とで構成されており、振動体１０は、下ケース２２の上面に突設した支持突起２３に環状の本体１１に形成した取付孔１１ａ（図３参照）を嵌めて支持突起２３を加締めることにより、下ケース２２上にがたつかないように強固に固定されている。

これら上ケース２１及び下ケース２２には、振動体１０の内部に挿入されるロータ１５が貫通する軸受孔２７、２６がそれぞれ設けられ、ロータ１５の基端部は、下ケース２２の軸受孔２６を貫通したところで、ロータ１５の基端部外周の係合溝１５ｂに止め輪（位置決め手段）１６を嵌めることにより上方へ抜け止めされている。

また、下ケース２２は円板皿状のものであり、その上に被さる上ケース２１は、下ケース２２の上側に被さるフランジ状部分２４と、その中央部上側に突出した円錐筒状部２５とを有し、図１に示すように、円錐筒状部２５が文字盤３の中心孔３ａに嵌まって文字盤３の表面側にまで突き出している。また、円錐筒状部２５の中央に軸受孔２７が開いており、この軸受孔２７にロータ１５が貫通している。図５に示すように、ロータ１５の先端部には外鍔１５ａ（位置決め手段）が付いており、この外鍔１５ａが上ケース２１の円錐筒状部２５の上端に突き当たることで、ロータ１５が下方へ向けて位置決めされている。

この車両用指針計器においては、振動体１０のピエゾ素子１４を駆動すると、振動子１３が振動して振動体１０が共振振動し、その振動がロータ１５に摩擦により伝えられることで、ロータ１５が回転し、指針キャップ６及び指針４が回転する。また、ＬＥＤ７の光は、導光体である指針軸部５を通って、反射を繰り返しながら指針４に届いて指針４を照光する。

以上の構成の車両用指針計器によれば、パイプ状のロータ１５の貫通孔１５ｃ（回転中心位置）に導光体である指針軸部５を貫通して設け、その指針軸部５を通してＬＥＤ７からの光を指針４に導くようにしているので、超音波モータを駆動機構として採用しながらも、指針４を効率よく照光することができる。また、指針軸部５はロータ１５の回転中心位置にあるから、ＬＥＤ７と振動体１０及びロータ１５とを互いに干渉せずに容易にレイアウトすることができる。

また、ＬＥＤ７の光を指針４まで導く導光体を、指針４と一体に形成した指針軸部５で構成しているので、部品点数を減らしながら、簡単な構造で、指針４を照光しつつ回転させることができる。また、超音波モータを、環状の振動体１０の内周側にロータ１５を配した内ロータ構造のものとし、ロータ１５の中心に貫通孔１５ｃを形成して、その貫通孔１５ｃに、導光体よりなる指針軸部５を圧入しているので、ロータ１５や振動体１０を摩耗に強い金属で構成していながら、指針軸部５を通して効率よく指針４を照光することができる。

さらに、本実施形態の車両用指針計器では、ロータ１５の軸方向の両端を、上ケース２１と下ケース２２の各軸受孔２７、２６の外側で外鍔１５ａ及び止め輪１６（位置決め手段）により位置決めしているので、ロータ１５の抜けや移動を無くして、ロータ１５の円滑な回転を保証することができる。特に、上ケース２１と下ケース２２の両軸受孔２７、２６間は距離が開いているので、ロータ１５を安定回転させることができる。また、上ケース２１と下ケース２２を合体することで、振動体１０を収容すると共にロータ１５を支持するハウジング２０を構成しているので、組み立てが簡単にできる。

＜第２実施形態＞
図６は本発明の第２実施形態の超音波モータ駆動式の車両用指針計器の要部の分解斜視図、図７は更に細かく示す分解斜視図、図８は同指針計器に使用している振動体の構成を示す斜視図、図９は振動体の位置で要部を切って示す横断面図、図１０は要部の縦断面図である。

この車両用指針計器は、図１０に示すように、導光板１と、導光板１の背面に配置された配線板２と、導光板１の表面に配置された文字盤３と、文字盤３と平行な面内で回転する指針４と、指針４の基端部に一体に形成された指針軸部５と、指針軸部５から指針４への曲がり部をカバーする指針キャップ６と、指針軸部５の基端面５ｃに対向するよう配線板２上に実装され、指針軸部５を介して指針４を照光するＬＥＤ７と、超音波モータのステータ部分である振動体３０と、振動体３０を固定すると共に文字盤３と導光板１の間に挟持された振動体ホルダ（ハウジング）４０と、指針キャップ６の裾部内周に圧入されたリング状のロータ３５とを有する。

指針４及び指針軸部５は透明な硬質樹脂材料により一体成形されており、指針軸部５が、ＬＥＤ７の光を指針４に導く導光体として構成され、ロータ３５の回転中心である振動体ホルダ４０の中心に貫通して配設されている。ここでは、指針４の基端部に指針軸部５が一体化されていることで、導光体としての指針軸部５と指針４の基端部とが光学的に接続された関係にある。なお、指針４と指針軸部５とは直交した関係にあるので、指針軸部５から指針４への曲がり部に、指針軸部５を通って来た光を指針４に向けて反射する反射面５ｄが設けられている。

この車両用指針計器では、振動体３０に共振振動を起こさせ、その共振振動をロータ３５に伝達することで該ロータ３５を回転させ、それによりロータ３５と指針キャップ６を介して一体に連結された指針４を回す。そのため、振動体３０は、図８に示すように、環状の本体３１と、該環状の本体３１の外周側にバネ部３２を介して突設された複数の振動子３３と、該各振動子３３に設けられたピエゾ素子３４とから構成されている。そして、図９、図１０に示すように、振動体３０の外周にリング状のロータ３５を嵌め合わせ、ロータ３５の内周に振動子３３を圧接させている。

また、図７、図１０に示すように、円板状のホルダ４０の上面中央には中央ボス部４２が突設され、その中央ボス部４２の中心に中心貫通孔４１が形成されている。中央ボス部４２の周囲には支持突起４３が設けられており、振動体３０は、環状の本体３１を中央ボス部４２に嵌めた状態で、支持突起２３に環状の本体３１に形成した取付孔３１ａ（図８参照）を嵌めて支持突起２３を加締めることで、ホルダ４０上にがたつかないように強固に固定されている。また、ホルダ４０の上面には、中央ボス部４２と同心に段差の小さな嵌合段部４４が設けられており、この嵌合段部４４が文字盤３の中心孔３ａに嵌まることで、文字盤３と位置決めされている。

また、図１０に示すように、導光体として構成された指針軸部５は、ホルダ４０の中心貫通孔４１に回転自在に挿通され、先端側の段部５ｂ（位置決め手段）がホルダ４０の中央ボス部４２の上端に突き当たることで下方へ向けて位置決めされ、基端側が、ホルダ４０の中心貫通孔４１を貫通したところで、基端外周の係合溝３５ａに止め輪（位置決め手段）１６を嵌めることにより上方へ抜け止めされている。

この車両用指針計器においては、振動体３０のピエゾ素子３４を駆動すると、振動子３３が振動して振動体３０が共振振動し、その振動がロータ３５に摩擦により伝えられることで、ロータ３５が回転し、指針キャップ６及び指針４が回転する。また、ＬＥＤ７の光は、導光体である指針軸部５を通って、反射を繰り返しながら指針４に届いて指針４を照光する。

以上の構成の車両用指針計器によれば、環状の振動体３０を固定したホルダ４０の中心貫通孔４１（ロータ３５の回転中心位置）に導光体である指針軸部５を挿通させ、その指針軸部５を通してＬＥＤ７からの光を指針４に導くようにしているので、超音波モータを駆動機構として採用しながらも、指針４を効率よく照光することができる。また、指針軸部５はロータ１５の回転中心位置にあるから、ＬＥＤ７と振動体１０及びロータ１５とを互いに干渉せずに容易にレイアウトすることができる。

また、ＬＥＤ７の光を指針４まで導く導光体を、指針４と一体に形成した指針軸部５で構成しているので、部品点数を減らしながら、簡単な構造で、指針４を照光しつつ回転させることができる。また、超音波モータを、環状の振動体３０の外周側にリング状のロータ３５を配した外ロータ構造のものとし、環状の振動体３０の内側に導光体よりなる指針軸部５を貫通して設けているので、ロータ３５や振動体３０を摩耗に強い金属で構成していながら、指針軸部５を通して効率よく指針４を照光することができる。

また、本実施形態の車両用指針計器では、ハウジングとして設けられたホルダ４０の中心貫通孔４１に、指針軸部５を回転自在に挿通させ、指針軸部５の軸方向両端を、ホルダ４０の中心貫通孔４１の両外側で段部５ｂと止め輪１６により軸方向に位置決めしているので、指針軸部５の抜けや移動を無くして、指針軸部５を安定回転させることができる。また、ホルダ４０の中心貫通孔４１の外側に段部５ｂや止め輪１６を配するだけでよいので、組み立てが簡単にできる。

なお、上記第１、第２実施形態では、超音波モータの振動体１０、３０を固定したハウジング２０、４０を導光板１と文字盤３との間に配設し、配線板２から離して設けているので、配線板２と振動体１０、３０との電気接続をコネクタ等を用いて行う必要があるが、配線板２に直接、前記ハウジング２０、４０を搭載してもよい。ただし、配線板２上には種々の部品を搭載する可能性があるので、振動体１０、３０を固定したハウジング２０、４０は、上述の実施形態のように、配線板２に直接搭載しない方が、配線板２上のレイアウトの自由度を確保する上では好ましい。そうすれば、配線板２上に照明用の光源（例えば、いろいろな種類の光源や複数の光源）を自由に取り付けることができるようになるため、照明効率の向上を図ることができる。

また、上記第１実施形態においては、ハウジング２０を上ケース２１と下ケース２２の２部品で構成しているが、下ケース２２の軸受孔２６を軸方向に長いものとして構成して、その軸受孔２６だけでロータ１５を安定的に支持できるようにすれば、上ケース２１を省略することもできる。

また、上記第２実施形態では、指針軸部５をロータ３５の回転中心位置に配置する導光体として設けているが、指針キャップ６をホルダ４０に直接回転自在に嵌合させるようにすれば、指針軸部５を省略することもできる。そうした場合は、敢えて透明固形部品である導光体をロータ３５の回転中心位置に貫通して設けずに、単なる空洞を導光路としてロータ３５の回転中心位置に貫通して設け、その空洞を通してＬＥＤ７と指針４の基端部の入光面とが向かい合うようにするだけでもよい。

本発明の第１実施形態の超音波モータ駆動式の車両用指針計器の要部の分解斜視図である。 更に細かく示す分解図である。 同指針計器に使用している振動体の構成を示す斜視図である。 振動体の位置で要部を切って示す横断面図でる。 同車両用指針計器の要部の縦断面図である。 本発明の第２実施形態の超音波モータ駆動式の車両用指針計器の要部の分解斜視図である。 更に細かく示す分解斜視図である。 同指針計器に使用している振動体の構成を示す斜視図である。 振動体の位置で要部を切って示す横断面図でる。 同車両用指針計器の要部の縦断面図である。

符号の説明

３ 文字盤
４ 指針
５ 指針軸部（導光体）
５ｂ 段部（位置決め手段）
７ ＬＥＤ（光源）
１０ 振動体
１１ 環状の本体
１２ バネ部
１３ 振動子
１４ ピエゾ素子
１５ ロータ
１５ａ 外鍔（位置決め手段）
１５ｃ 貫通孔
１６ 止め輪（位置決め手段）
２０ ハウジング
２１ 上ケース
２２ 下ケース
２６，２７ 軸受孔
３０ 振動体
３１ 環状の本体
３２ バネ部
３３ 振動子
３４ ピエゾ素子
３５ ロータ
４０ ホルダ（ハウジング）
４１ 中心貫通孔

Claims (7)

1. 文字盤側に固定されるハウジングに超音波モータのステータ部分である振動体を固定し、この振動体に共振振動を起こさせ、その共振振動をロータに伝達することで該ロータを回転させ、それにより該ロータに連結された指針を回す超音波モータ駆動式の車両用指針計器において、
   前記ロータの回転中心位置に導光路を貫通して設け、該導光路の一端に対向させて、該一端から導光路内に光が入射するように光源を配置すると共に、前記導光路の他端に前記指針の基端部を光学的に接続したことを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。
2. 請求項１に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、
   前記導光路として、透明固形材料よりなる導光体が配置され、該導光体が前記指針の軸部として構成されていることを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。
3. 請求項２に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、
   前記振動体が、環状の本体と、該環状の本体の内周側にバネ部を介して突設された複数の振動子と、該各振動子に設けられたピエゾ素子とから構成され、前記振動体の本体の内部に前記ロータが挿入されることで、該ロータの外周に前記振動子が接触しており、前記ロータの中心に形成された貫通孔に前記導光体が圧入されていることを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。
4. 請求項３に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、
   前記ハウジングに、前記振動体の内部に挿入されるロータが回転自在に貫通する軸受孔が設けられ、前記ロータの軸方向両端が、前記軸受孔の外側で位置決め手段により軸方向に位置決めされていることを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。
5. 請求項４に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、
   前記ハウジングが、互いに合体することにより前記振動体を収容固定する上ケース及び下ケースとで構成され、これら上ケース及び下ケースにそれぞれ前記軸受孔が設けられていることを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。
6. 請求項２に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、
   前記振動体が、環状の本体と、該環状の本体の外周側にバネ部を介して突設された複数の振動子と、該各振動子に設けられたピエゾ素子とから構成され、前記振動体の本体の外周にリング状の前記ロータが嵌め合わせられることで、該ロータの内周に前記振動子が接触しており、前記振動体の本体の中心に前記導光体が貫通していることを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。
7. 請求項６に記載の超音波モータ駆動式の車両用指針計器であって、
   前記ハウジングが、中心貫通孔を有し前記振動体を固定するホルダとして構成され、前記導光体が前記ホルダの中心貫通孔に回転自在に挿通され、該導光体の軸方向両端が、前記ホルダの中心貫通孔の両外側で位置決め手段により軸方向に位置決めされていることを特徴とする超音波モータ駆動式の車両用指針計器。

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