JP2011247848A

JP2011247848A - 指針式計器

Info

Publication number: JP2011247848A
Application number: JP2010124044A
Authority: JP
Inventors: Hideki Masuda; 英樹増田
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【課題】指針式計器において、回転軸の軸方向の制動効果を大きくして耐振性能を高めながら、回転軸の回転方向の制動効果を抑えて応答性を速くすることが可能な指針式計器を提供する。
【解決手段】回転軸３に装着された指針３と、回転軸３に装着されたダンパ部材４と、ダンパオイル５が充填されダンパオイル５内にダンパ部材４を浸漬させるオイル溜め部６と、を備え、指針２の動きを制御するとともに指針２によって計測量を指示する指針式計器１において、ダンパ部材４に回転軸３の軸方向を中心として周囲方向に突出した円盤形状の板部４ｂを設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、指針式計器に関し、特に、部品の制動を流体を用いて行う指針式計器に関する。

従来の指針式計器は、回転軸に固着されたダンパ部材をダンパオイルが充填されたオイル溜め部に収納したダンパ構造を備えていた（例えば、特許文献１）。

特開平４−７９２１２号公報

しかし、従来の指針式計器では、回転軸の軸方向の耐振性が低いために針振れおよび指度変化が発生し、商品性を損なうという問題があった。これらの対策として、回転軸の軸方向の耐振性を高めるために、ダンパオイルの粘度を高くすると、回転軸の回転方向の制動効果も同時に大きくなるため、指針が計測量を指示する応答性が遅くなるといった問題点を有していた。また、ダンパ部材とオイル溜め部の間隔を狭くするといった手法で、同様に回転軸の軸方向の制動効果を大きくし、耐振性を高めた場合にも、回転軸の回転方向の制動効果も同時に大きくなるため、指針が計測量を指示する応答性が遅くなるといった問題点を有していた。

そこで、本発明は前述した問題点に着目し、指針式計器において、回転軸の軸方向の制動効果を大きくして耐振性能を高めながら、回転軸の回転方向の制動効果を抑えて応答性を速くすることが可能な指針式計器を提供することを目的とする。

本発明の指針式計器は、指針が装着された回転軸と、前記回転軸に装着されたダンパ部材と、ダンパオイルが充填され前記ダンパオイル内に前記ダンパ部材を浸漬させるオイル溜め部と、を備え、前記指針の動きを制御するとともに前記指針によって計測量を指示する指針式計器において、前記ダンパ部材に前記回転軸の軸方向を中心として周囲方向に突出した板部を設けたものである。

また、前記板部を、円盤形状としたものである。

また、前記板部の厚さｔ_１とし、前記オイル溜め部の内径半径ｒ_１とし、前記円板部の外径半径ｒ_２とし、ｔ_１＜ｒ_１−ｒ_２としたものである。

また、前記回転軸の下部を受ける下軸受部を備えたケース体を設け、前記下軸受部に前記オイル溜め部を設け、前記下軸受部に前記ダンパオイルを充填したものである。

また、前記ダンパ部材は、前記板部を備えるとともに前記板部の外形半径よりも外形半径が十分小さい半径の筒部を備えたものである。

本発明は、指針式計器において、回転軸の軸方向の制動効果を大きくして耐振性能を高めながら、回転軸の回転方向の制動効果を抑えて応答性を速くすることができる。

本発明の第１実施形態の断面図。同実施形態の要部拡大断面図。同発明の第２実施形態の断面図。

以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態を説明する。

本発明の指針式計器１は、交差コイル式計器本体であり、指針２が装着された回転軸３と、回転軸３に装着されたダンパ部材４と、ダンパオイル５が充填され、ダンパオイル５内にダンパ部材４を浸漬させるオイル溜め部６と、を備えている。なお、７は、回転軸３に固定される磁石であり、８は、ダンパ部材４と磁石７を収納するケース体であり、９は、銅線からなるコイルであり、１０は、磁性材料からなる磁気シールドケースである。

指針２は、回転軸３に装着され、図示しない目盛板と対比することによって、計測量を指示するものである。

回転軸３は、金属製で、細長い円柱形状である。指針２、ダンパ部材４および磁石７が圧入によって、固定されている。コイル９に電気が流れて、磁石７に生じた回転トルクを指針２に伝えるものである。

ダンパ部材４は、ダンパオイル５中に浸漬されて、オイル溜め部６とのクリアランスにより制動効果を得るものである。ダンパ部材４は、金属製で、回転軸３の下側に圧入によって固定されている。ダンパ部材４は、円筒状の筒部４ａと、回転軸３の軸方向を中心として周囲方向に突出した板部４ｂとを備えている。この板部４ｂは、図１中、筒部４ａの下端に設けられており、その形状は、回転軸３の軸方向から見た形状は、円盤形状である。

ダンパオイル５は、粘性を有する流体で、例えば、シリコーンオイルなどである。オイル溜め部６に保持され、粘性抵抗によって、制動効果を発生させるものである。

オイル溜め部６は、ダンパオイル５を溜めておく部分であり、本実施形態では、ケース体８に凹部として設けられている。オイル溜め部６の形状は、回転軸３の軸方向から見て円柱形状となる凹部である。

磁石７は、合成樹脂中に磁性材料を含んだプラスチックマグネットと呼ばれる磁石であり、回転軸３に圧入によって固定されている。この形状は、円盤形状であり、回転軸３を中心として回転可能にケース体８に支持されている。

ケース体８は、それぞれ合成樹脂からなる上ケース体８ａと下ケース体８ｂと構成されている。ケース体８は、ダンパ部材４と磁石７を収納する収納空間８ｃを備えている。なお、この収納空間８ｃには、オイル溜め部６が、連続した空間として形成されている。

上ケース体８ａは、回転軸３の中程を回転可能に支持する貫通した孔からなる上軸受部８ｄを備えている。下ケース体８ｂは、回転軸３の下部を受けて回転可能に支持する貫通していない穴からなる下軸受部８ｅを備えている。この下軸受部８ｅに連なる状態でオイル溜め部６が設けられている。

コイル９は、２本のコイルが、ケース体８に互いに交差するように巻き付けられており、それぞれのコイルにサイン波とコサイン波の波形を含んだ電流が流れることによって、コイル９に磁界が生じて、磁石７を回転させるものである。

磁気シールドケース１０は、円筒形のカップ形状であり、磁石７やコイル９が、磁気シールドケース１０の外側からの磁界の影響を受けないように設けたものである。

ここで、本発明の特徴部分であるダンパ部材４とオイル溜め部６について、さらに詳細に説明でする。

本発明では、板部４ｂの厚さをｔ_１とし、オイル溜め部６の内径半径ｒ_１とし、板部４ｂの外径半径ｒ_２とすると、ｔ_１＜ｒ_１−ｒ_２の関係を満足するように設定されている。すなわち、オイル溜め部６の内壁と板部４ｂとの間隔は、板部４ｂの厚さよりも大きい設定となっている。

また、ダンパ部材４は、筒部４ａの半径ｒ_３は、板部４ｂの外形半径ｒ_２よりも十分小さいものである。

ここで、回転軸３の回転方向の制動効果は、以下の式１で表される。

Ｃは、粘性定数で、値が小さいほど、回転しやすい。μは、粘性係数で、ダンパオイル５の粘度で決定される。値が小さいと粘度が低くく、制動効果が低い。板部ｔ_１の厚さが、薄いと回転しやすい。

また、回転軸３の軸方向の制動効果は、以下の式２で表される。なお、回転軸３の軸方向の間隔、すなわち、本実施形態では、ダンパ部材４の下部とオイル溜め部６の底との間隔が、微小で、かつダンパオイル５の粘度が十分大きい条件下では式２が、成立する。

粘性定数Ｃの値が小さい程、回転軸３が、上下しやすい。Ｖ_０は、平均流速である。

以上の式２により、板部の厚さｔ_１に依存しないことから、ｔ_１は、ｒ_１−ｒ_２に対して十分小さい方が良い。回転軸３の軸方向の制動効果を大きくして耐振性を高め、回転軸３の回転方向の制動効果を抑えて、応答性を速くすることができる。

また、下軸受部８ｅに連なる状態でオイル溜め部６を設け、下軸受部８ｅにもダンパオイル５が充填されていることから、部品点数を増やさずにオイル溜め部６を形成し、回転軸３の軸方向の制動効果を大きくして耐振性を高め、回転軸３の回転方向の制動効果を抑えて、応答性を速くすることができる。

また、筒部４ａの半径ｒ３を板部４ｂの外形の半径ｒ_２より十分小さくしたことによって、筒部４ａの回転軸３の回転方向の制動効果を無視できる。また、ダンパ部材４の圧入面積を大きくとれるため、強固に回転軸３に保持することが可能となる。

なお、本発明は、本実施形態の交差コイル式計器本体のように、回転トルクが小さい本体での応用が有効である。また、本実施形態の交差コイル式計器本体以外では、ステッピングモータ等の電気式計器でも応用が可能である。また、図３で示すような渦電流式計器本体の指針式計器１１にも利用可能である。

本実施形態の指針式計器１１は、回転軸１３に装着された指針１２と、回転軸１３に装着されたダンパ部材１４と、ダンパオイル１５が充填され、ダンパオイル１５内にダンパ部材１４を浸漬させるオイル溜め部１６と、回転軸１３に固定具１７ａを介して固定されるロータ１７と、主軸１９に固定される磁石１８と、主軸１９を回転可能に支持する軸受部２０と、軸受部２０を固定した指針式計器１１のフレーム２１と、回転軸１３を回転可能に支持するサブフレーム２２と、サブフレーム２２に固定片２４に一端が固定され、他端が固定具２３ａを介して回転軸１３に固定された渦巻きバネからなるリターンスプリング２３とを備えている。なお、渦電流式計器本体の構成の詳細な説明は、従来公知であるので、省略し、本発明の特徴部分のみを説明する。

ダンパ部材１４は、ダンパオイル１５中に浸漬されて、オイル溜め部１６とのクリアランスにより制動効果を得るものである。ダンパ部材１４は、金属製で、回転軸１３の中程に圧入によって固定されている。ダンパ部材１４は、円筒状の筒部１４ａと、回転軸１３の軸方向を中心として周囲方向に突出した板部１４ｂとを備えている。この板部１４ｂは、図３中、筒部１４ａの下端に設けられており、その形状は、回転軸１３の軸方向から見た形状は、円盤形状である。

オイル溜め部１６は、ダンパオイル１５を溜めておく部分であり、本実施形態では、底を有する円筒形のカップ形状をしており、サブフレーム２２に固定されている。オイル溜め部１６は、ダンパオイル１５が漏れないように底面部分に回転軸１３が貫通している。

本実施形態の渦電流式計器本体である指針式計器１１に用いても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、部品の制動を流体を用いて行う指針式計器に利用可能である。

１指針式計器（交差コイル式計器本体）
２指針
３回転軸
４ダンパ部材
４ａ筒部
４ｂ板部
５ダンパオイル
６オイル溜め部
８ケース体
８ａ上ケース体
８ｂ下ケース体
８ｅ下軸受部
１１指針式計器（渦電流式計器本体）
１２指針
１３回転軸
１４ダンパ部材
１４ａ筒部
１４ｂ板部
１５ダンパオイル
１６オイル溜め部
１７ロータ

Claims

回転軸に装着された指針と、前記回転軸に装着されたダンパ部材と、ダンパオイルが充填され前記ダンパオイル内に前記ダンパ部材を浸漬させるオイル溜め部と、を備え、前記指針の動きを制御するとともに前記指針によって計測量を指示する指針式計器において、前記ダンパ部材に前記回転軸の軸方向を中心として周囲方向に突出した板部を設けたことを特徴とする指針式計器。
前記板部を、円盤形状としたことを特徴とする請求項１に記載の指針式計器。
前記板部の厚さｔ_１とし、前記オイル溜め部の内径半径ｒ_１とし、前記円板部の外径半径ｒ_２とし、ｔ_１＜ｒ_１−ｒ_２としたことを特徴とする請求項２に記載の指針式計器。
前記回転軸の下部を受ける下軸受部を備えたケース体を設け、前記下軸受部に前記オイル溜め部を設け、前記下軸受部に前記ダンパオイルを充填したことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の指針式計器。
前記ダンパ部材は、前記板部を備えるとともに前記板部の外形半径よりも外形半径が十分小さい半径の筒部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の指針式計器。