JP2013195248A - 指針式計器 - Google Patents

Abstract

【課題】第２の磁石の回動ぶれに伴う指針部の回動ぶれを極力抑制し、商品性を向上させることが可能な指針式計器を提供する。
【解決手段】指針部が指示する表示部を有する表示パネルと、この表示パネルの背後側に配置される駆動ユニットと、指針ユニットに設けられる第１の磁石１５と、駆動ユニットに設けられる第２の磁石４２とを備え、第１、第２の磁石１５、４２の吸引力によって指針部１回動させてなる指針式計器Ｍにおいて、第１、第２の磁石１５、４２は、ともに２極の磁極が着磁された磁石であり、第１の磁石１５における各磁極間の境界部分である第１の磁極切替部１５ａを通る第１の仮想磁極境界ラインＬ１と第２の磁石４２における各磁極間の境界部分である第２の磁極切替部４２ａを通る第２の仮想磁極境界ラインＬ２とのなす磁極ずれ角度θが、ステッピングモータの脱調する脱調角を２で除算した角度以上である。
【選択図】図４

Description

本発明は、指針部を有する指針ユニットと、指針部が指示する表示部を有する表示パネルとを備えた指針式計器に関するものである。

従来より、この種の指針式計器にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の指針式計器は、車両の運転席前方に搭載された車両用メータからなり、指針部を有する指針ユニットと、指針部が指示する指標部（表示部）を有する液晶表示素子からなる表示パネルと、この表示パネルの背後側に配置され指針部を回動させるための脱調する可能性があるステッピングモータ（駆動源）と、指針ユニットに設けられるリング状の第１の磁石と、表示パネルを挟んで第１の磁石と対向するようにステッピングモータに設けられるリング状の第２の磁石とを備え、第１、第２の磁石の吸引力によって指針部をステッピングモータの回転駆動に連動して回動させることで、車両を運転する運転者は、指針部と指標部との対比判読で計測値（車速等の車両情報）の変化を知ることができるようになっている。なお、この場合、第１、第２の磁石は、ともに２極（Ｎ極、Ｓ極）の磁極が着磁された磁石からなる。

特開２００８−２６１６９８号公報

ところで、上述した特許文献１に記載の指針式計器にあっては、通常、運転者がイグニッションスイッチをオンさせると、指針部を指標部の原点位置に戻す処理（帰令動作）が実行される。ここで、指針式計器を正視した際に、第１の磁石におけるＮ極とＳ極との境界部分である第１の磁極切替面と、第２の磁石におけるＮ極とＳ極との境界部分である第２の磁極切替面とが同一面上にあるような場合、回転駆動力を発生するステッピングモータは、その出力軸が軸ぶれし、この出力軸の軸ぶれに伴って出力軸の先端に装着された第２の磁石が回動ぶれすることがある。

そして、このように第２の磁石に回動ぶれが生じると、第２の磁石と磁気干渉する第１の磁石だけではなく第１の磁石に固定されている指針部にも回動ぶれが生じ、結果的に指針部の動作に悪影響を与え、商品性の低下を招く虞がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、第２の磁石の回動ぶれに伴う指針部の回動ぶれを極力抑制し、商品性を向上させることが可能な指針式計器の提供を目的とするものである。

本発明は、指針部を有する指針ユニットと、前記指針部が指示する表示部を有する表示パネルと、前記表示パネルの背後側に配置され、前記指針部を回動させるための脱調する可能性がある駆動源を有する駆動ユニットと、前記指針ユニットに設けられる第１の磁石と、前記表示パネルを挟んで前記第１の磁石と対向するように前記駆動ユニットに設けられる第２の磁石とを備え、前記第１、第２の磁石の吸引力によって前記指針部を前記駆動源の回転駆動に連動して回動させてなる指針式計器において、前記第１、第２の磁石は、ともに偶数極の磁極が着磁された磁石であり、前記第１の磁石における各磁極間の境界部分である第１の磁極切替部を通る第１の仮想磁極境界ラインと前記第２の磁石における各磁極間の境界部分である第２の磁極切替部を通る第２の仮想磁極境界ラインとのなす磁極ずれ角度が、前記駆動源の脱調する脱調角を２で除算した角度以上であることを特徴とする。

また本発明は、前記指針ユニットは、その一端側が前記指針部の回動基部に設けられた固定部に固定される軸部と、前記軸部を包囲するように前記軸部に配設される回転体と、前記第１の磁石を収容する筐体とを備え、前記回転体には前記軸部と離間するような外周壁部が設けられ、前記第１の磁石は前記外周壁部を包囲するように前記外周壁部に固定されるとともに、前記外周壁部には前記軸部側に隆起する隆起部が設けられ、前記筐体は、前記磁極ずれ角度が前記脱調角を２で除算した角度以上である状態のとき、前記隆起部と当接する当接部を有していることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、第２の磁石の回動ぶれに伴う指針部の回動ぶれを極力抑制し、商品性を向上させることが可能な指針式計器を提供できる。

本発明の実施形態による指針式計器の正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図２中、Ｂ部を拡大して示す拡大断面図 筐体と透光部材とを取り除いた状態の図３のＣ−Ｃ断面図。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を例えば車両に搭載される速度計からなる指針式計器を例に挙げて説明する。

指針式計器Ｍは、図１、図２に示すように、指針ユニット１０と、透光部材２０と、表示パネル３０と、駆動ユニット４０とから主に構成されている。

指針ユニット１０は、図１〜図３に示すように表示パネル３０の後述する表示部を指示するように線状に延びる合成樹脂からなる指針部１１と、この指針部１１の回動中心領域Ｒを覆う遮光性合成樹脂からなる指針キャップ１２と、回動中心領域Ｒに対応する指針部１１箇所である指針部１１の回動基部１１ａに設けられた嵌合孔からなる固定部１１ｂにその一端側が固定される軸部１３と、前記一端側とは反対側となる軸部１３の他端側を包囲するように軸部１３の他端側に装着される略筒状の回動部材（回転体）１４と、この回動部材１４の後述する第２の筒状部を包囲するように前記第２の筒状部に固定される略リング状の第１の磁石１５と、この第１の磁石１５上に載置される略リング状の第１のロータ１６と、回動部材１４の一部と第１の磁石１５と第１のロータ１６とを収容する円筒カップ型の筐体１７と、この筐体１７の前面側開口部１７ａを覆う蓋体１８とから主に構成されている。

なお、図２中、Ｄ１は、軸部１３の前記他端側先端を軸支（軸受け）する非磁性材料からなる軸受けボールであり、Ｄ２は、軸部１３の前記他端側先端を包囲するように設けられ、軸部１３の前記他端側先端を軸支する金属材料からなる環状の第１の軸支部であり、Ｄ３は、軸部１３の中央領域を包囲するように設けられ、軸部１３の前記中央領域を軸支する金属材料等からなる環状の第２の軸支部である。

軸部１３は、細長棒状の金属材料からなり、軸受けボールＤ１や第１、第２の軸支部Ｄ２、Ｄ３によって軸支されている。また、この場合、軸部１３は、
指針部１１と回動部材１４とを連結する連結体からなり、第１の磁石１５の回動に同期して回動する回動部材１４の回動力を指針部１１へと伝達するための動力伝達部としての機能を有している。

回動部材１４は、ポリアセタール等の合成樹脂材料からなり、前記中央領域から当該中央領域のやや下方側領域へと至る軸部１３箇所を包囲するように当該軸部１３箇所に装着（配設）される第１の筒状部１４ａと、軸部１３の前記他端側及び第１の軸支部Ｄ２を包囲する（つまり軸部１３と離間する）ように設けられる外周壁部である２の筒状部１４ｂと、第１の筒状部１４ａの下端側と第２の筒状部１４ｂの上端側とを連結する円環部１４ｃとが一体形成された構成となっており、この場合、第２の筒状部１４ｂの外形形状は、第１の筒状部１４ａの外形形状よりも大きくなっている。

なお、回動部材１４における第２の筒状部１４ｂには軸部１３（第１の軸支部Ｄ２）側に向けて隆起する隆起部１４ｄが設けられている（図４参照）。この隆起部１４ｄは、第２の筒状部１４ｂにおける内壁面（内壁部）の一部から第１の軸支部Ｄ２側に向けて突出形成された凸部（突出部）からなる。

第１の磁石１５は、２極（Ｎ極、Ｓ極）の磁極が着磁された永久磁石あるいは電磁石からなり、軸部１３の前記他端側と第１の軸支部Ｄ２と回動部材１４の第２の筒状部１４ｂとを包囲するように回動部材１４における第２の筒状部１４ｂの外壁面（外壁部）に固定されている。

また、図４中、１５ａは、第１の磁石１５における各磁極間の境界部分（つまりＮ極とＳ極との間に設けられる境界部分）である第１の磁極切替面（第１の磁極切替部）である。なお、図４において、第１の磁石１５は、第１の磁極切替面１５ａの左方側がＮ極に着磁され、第１の磁極切替面１５ａの右方側がＳ極に着磁されているものとする。

第１のロータ１６は、磁性材料からなり、第１の磁石１５の上部を覆うように第２の筒状部１４ｂの前記外壁面に固定され、第１の磁石１５の前記上部へと漏洩する漏れ磁束をカットし、駆動ユニット４０に設けられる後述する第２の磁石との磁気結合（磁気干渉）を向上させるための役割を果たしている。

筐体１７は、合成樹脂材料からなり、前記中央部から前記他端側へと至る軸部１３箇所と回動部材１４の上端側以外となる回動部材１４箇所と軸受けボールＤ１と第１の軸支部Ｄ２と第１の磁石１５と第１のロータ１６とを収容するものであり、回動部材１４の前記上端側には、解放された空間となる前面側開口部１７ａが開口形成されている。

そして、前面側開口部１７ａとは反対側となる筐体１７における底部の中央部には、第１の軸支部Ｄ２を圧入保持するための環状のボス部１７ｂが円環部１４ｃ側に向けて突出形成されている。

ボス部１７ｂには、第２の筒状部１４ｂ側に向けて凸状に隆起し、回動部材１４の回動時に第２の筒状部１４ｂに設けられた隆起部１４ｄと当接する当接部１７ｃが設けられている（図４参照）。この当接部１７ｃは、ボス部１７ｂにおける外壁面（外壁部）の一部から第２の筒状部１４ｂ側に向けて突出形成された凸部（突出部）からなる。なお、図３中、１７ｄは、軸受けボールＤ１を収容するための凹部であり、この凹部１７ｄは、軸部１３の前記他端側と対向する筐体１７の前記底部箇所に形成されている。

蓋体１８は、合成樹脂材料からなり、筐体１７の前面側開口部１７ａを塞ぐように前面側開口部１７ａに配設される。また、蓋体１８は、その中央部分が
指針部１１の回動中心領域Ｒ側に向けて突出してなる突出部１８ａを有し、この突出部１８ａの内部空間に回動部材１４の前記上端側と第２の軸支部Ｄ３と軸部１３の前記中央領域とが収容されている。

突出部１８ａは、軸部１３が貫通する貫通孔からなる貫通部１８ｂを有する環状部１８ｃと、この環状部１８ｃの周縁から回動部材１４の円環部１４ｃ側に向けて垂下形成された筒状の周壁部１８ｄとが一体形成された構成となっている。そして、この場合、筒状の周壁部１８ｄと軸部１３の前記中央領域との間に環状の第２の軸支部Ｄ３が埋設されていることで、軸部１３が安定的に保持されるようになっている。

透光部材２０は、透光性合成樹脂からなり、表示パネル３０を覆うように表示パネル３０の前方側に配置され、指針ユニット１０を支持する支持体としての機能や車両を運転する運転者（利用者）が表示パネル３０に表示される後述する表示部を視認（透視）できる透視パネルとしての機能を有している。

また、透光部材２０は、その中央部分が指針キャップ１２側に突出する断面略凸形状に形成され、蓋体１８の突出部１８ａが貫通する孔部２１ａの周縁から外側に向けて延びる平板部２１と、この平板部２１を取り巻くように背後側（表示パネル３０側）に傾斜して延びる傾斜部２２と、この傾斜部２２から外側に向け平板部２１と平行に延びる平坦部２３とを有している。

表示パネル３０は、例えばＴＦＴ型の液晶表示パネルからなり、指針部１１が指示する速度数字や速度目盛等の表示意匠からなる表示部３１を有している。

駆動ユニット４０は、表示パネル３０の背後側に位置しており、駆動源である周知のステッピングモータ４１と、このステッピングモータ４１の出力軸４１ａに略筒状の連結部材４１ｂを介して装着される第２の磁石４２と、この第２の磁石４２の背面に位置する第２のロータ４３とを有している。

ステッピングモータ４１は、脱調する可能性がある駆動源であって、表示パネル３０の背後側に配置され、指針部１１を回動させるための回転駆動力を発生するものである。なお、この場合、ステッピングモータ４１は、回路基板５０に導通装着されているものとする。

第２の磁石４２は、第１の磁石１５と同様に２極（Ｎ極、Ｓ極）の磁極が着磁された略リング状の永久磁石あるいは電磁石からなり、表示パネル３０を挟んで第１の磁石１５と対向するようにステッピングモータ４１の出力軸４１ａ先端側に設けられている。

また、図４中、４２ａは、第２の磁石４２における各磁極間の境界部分（つまりＮ極とＳ極との間に設けられる境界部分）である第２の磁極切替面（第２の磁極切替部）である。なお、図４において、第２の磁石４２は、第２の磁極切替面４２ａの左方がＳ極であり、第２の磁極切替部４２ａの右方がＮ極であるものとする。

第２のロータ４３は、磁性材料からなり、略リング状に形成され、駆動ユニット４０に設けられる第２の磁石４２を支持（載置）するように第２の磁石４２の背面に位置しており、第２の磁石４２の下部へと漏洩する漏れ磁束をカットし、指針ユニット１０に設けられる第１の磁石１５との磁気結合（磁気干渉）を向上させるための役割を果たしている。

以上の各部により、指針式計器Ｍが構成される。この指針式計器Ｍは、第１の磁石１５と第２の磁石４２の吸引力によって指針部１１をステッピングモータ４１の回転駆動に連動して回動させるものであり、この指針部１１の回動動作により、運転者は、指針部１１と表示部３１との対比判読で車速の変化を知ることができるようになっている。

ここで、指針式計器Ｍを正視した際の第１の磁石１５の第１の磁極切替面１５ａと、第１の磁石１５と対をなす第２の磁石４２の第２の磁極切替面４２ａとの位置関係に着目すると、図４に示すように、第１の磁極切替面１５ａを通る第１の仮想磁極境界ラインＬ１と第２の磁極切替面４２ａを通る第２の仮想磁極境界ラインＬ２とのなす角度（以下の説明ではこの角度を磁極ずれ角度θと定義する）が、ステッピングモータ４１の脱調する脱調角を２で除算した角度（以下の説明ではこの角度を半脱調角と定義する）となるように設定されている。

このように本実施形態では、第１の仮想磁極境界ラインＬ１と第２の仮想磁極境界ラインＬ２とのなす磁極ずれ角度θが、ステッピングモータ４１の脱調する脱調角を２で除算した半脱調角であることを第１の特徴とするものである。

かかる第１の特徴点によれば、イグニッションスイッチのオン時に、指針部１１を表示部３１の原点位置に戻す帰令動作（つまり図１中、指針部１１を表示部３１における０目盛に相当する箇所に戻す動作）が実行された際に、ステッピングモータ４１の出力軸４１ａが軸ぶれしたとしても、このステッピングモータ４１の軸ぶれによる駆動トルクが前記脱調角の半分未満の角度でしか発生しないことから、第２の磁石４２と磁気干渉可能な第１の磁石１５には出力軸４１ａの軸ぶれに伴う回動ぶれが極力抑制される。このため、回転体１４並びに軸部１３を介して第１の磁石１５と固定されている指針部１１には第２の磁石１５の回動ぶれに伴う回動ぶれが生じる虞がなくなり、商品性を向上させることができる。

また本実施形態では、筐体１７は、磁極ずれ角度θが脱調角を２で除算した半脱調角である状態のとき、回動部材１４に備えられる隆起部１４ｄと当接する当接部１７ｃを有していることを第２の特徴とするものである。

かかる第２の特徴点によれば、帰令動作時における隆起部１４ｄと当接部１７ｃとの位置関係に着目したとき、図４に示すように時計方向とは逆方向に回転している隆起部１４ｄが非回転体（不動状態）である当接部１７ｃと当接し、隆起部１４ｄの回転が当接部１７ｃによって規制された状態のときに、第１の仮想磁極境界ラインＬ１と第２の仮想磁極境界ラインＬ２とのなす磁極ずれ角度θが半脱調角となるように設定されているため、簡素な構成にて回動部材１４（第１の磁石１５）の回動動作を制御することができ、生産性に優れた指針式計器を提供することができる。

以上のように本実施形態では、指針部１１を有する指針ユニット１０と、指針部１１が指示する表示部３１を有する表示パネル３０と、この表示パネル３０の背後側に配置され、指針部１１を回動させるための脱調する可能性があるステッピングモータ４１を有する駆動ユニット４０と、指針ユニット１０に設けられる第１の磁石１５と、表示パネル３０を挟んで第１の磁石１５と対向するように駆動ユニット４０に設けられる第２の磁石４２とを備え、第１、第２の磁石１５、４２の吸引力によって指針部１１をステッピングモータ４１の回転駆動に連動して回動させてなる指針式計器Ｍにおいて、第１、第２の磁石１５、４２は、ともに２極の磁極が着磁された磁石であり、第１の磁石１５における各磁極間の境界部分である第１の磁極切替面１５ａを通る第１の仮想磁極境界ラインＬ１と第２の磁石４２における各磁極間の境界部分である第２の磁極切替面４２ａを通る第２の仮想磁極境界ラインＬ２とのなす磁極ずれ角度θが、ステッピングモータ４１の脱調する脱調角を２で除算した半脱調角であることにより、出力軸４１ａの軸ぶれ（第２の磁石１５の回動ぶれ）に伴う指針部１１の回動ぶれが極力抑制され、商品性を向上させることが可能な指針式計器を提供することができる。

また本実施形態では、指針ユニット１０は、その一端側が指針部１１の回動基部１１ａに設けられた固定部１１ｂに固定される軸部１３と、この軸部１３を包囲するように軸部１３に装着（配設）される回動部材１４と、第１の磁石１５を収容する筐体１７とを備え、回動部材１４には軸部１３と離間するような第２の筒状部（外周壁部）１４ｂが設けられ、第１の磁石１５は第２の筒状部１４ｂを包囲するように第２の筒状部１４ｂに固定されるとともに、第２の筒状部１４ｂには軸部１３側に隆起する隆起部１４ｄが設けられ、筐体１７は、磁極ずれ角度θがステッピングモータ４１の脱調角を２で除算した半脱調角である状態のとき、隆起部１４ｄと当接する当接部１７ｃを有していることにより、簡素な構成にて回動部材１４（第１の磁石１５）の回動動作を制御することができ、生産性に優れた指針式計器を提供することができる。

また本実施形態では、磁極ずれ角度θがステッピングモータ４１の脱調角を２で除算した半脱調角である例について説明したが、例えば磁極ずれ角度θを半脱調角よりも大きな角度に設定してもよい。

なお、本実施形態では、第１、第２の磁石１５、４２が、ともに２極の磁極が着磁された磁石からなる例について説明したが、第１の磁石１５並びに第２の磁石４２の磁極数は、２極に限らず４極や８極等の偶数極であればよい。

１０ 指針ユニット
１１ 指針部
１１ａ 回動基部
１１ｂ 固定部
１３ 軸部
１４ 回動部材（回転体）
１４ａ 第１の筒状部
１４ｂ 第２の筒状部（外周壁部）
１４ｃ 円環部
１４ｄ 隆起部
１５ 第１の磁石
１５ａ 第１の磁極切替面（第１の磁極切替部）
１７ 筐体
１７ｂ ボス部
１７ｃ 当接部
１８ 蓋体
２０ 透光部材
３０ 表示パネル
３１ 表示部
４０ 駆動ユニット
４１ ステッピングモータ（駆動源）
４１ａ 出力軸
４２ 第２の磁石
４２ａ 第２の磁極切替面（第２の磁極切替部）
Ｌ１ 第１の仮想磁極境界ライン
Ｌ２ 第２の仮想磁極境界ライン
Ｒ 回動中心領域
θ 磁極ずれ角度

Claims (2)

1. 指針部を有する指針ユニットと、
   前記指針部が指示する表示部を有する表示パネルと、
   前記表示パネルの背後側に配置され、前記指針部を回動させるための脱調する可能性がある駆動源を有する駆動ユニットと、
   前記指針ユニットに設けられる第１の磁石と、
   前記表示パネルを挟んで前記第１の磁石と対向するように前記駆動ユニットに設けられる第２の磁石とを備え、
   前記第１、第２の磁石の吸引力によって前記指針部を前記駆動源の回転駆動に連動して回動させてなる指針式計器において、
   前記第１、第２の磁石は、ともに偶数極の磁極が着磁された磁石であり、
   前記第１の磁石における各磁極間の境界部分である第１の磁極切替部を通る第１の仮想磁極境界ラインと前記第２の磁石における各磁極間の境界部分である第２の磁極切替部を通る第２の仮想磁極境界ラインとのなす磁極ずれ角度が、前記駆動源の脱調する脱調角を２で除算した角度以上であることを特徴とする指針式計器。
2. 前記指針ユニットは、その一端側が前記指針部の回動基部に設けられた固定部に固定される軸部と、前記軸部を包囲するように前記軸部に配設される回転体と、前記第１の磁石を収容する筐体とを備え、
   前記回転体には前記軸部と離間する外周壁部が設けられ、
   前記第１の磁石は前記外周壁部を包囲するように前記外周壁部に固定されるとともに、前記外周壁部には前記軸部側に隆起する隆起部が設けられ、
   前記筐体は、前記磁極ずれ角度が前記脱調角を２で除算した角度以上である状態のとき、前記隆起部と当接する当接部を有していることを特徴とする請求項１記載の指針式計器。

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