JP2017504006A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、円弧形の目盛部を備えた表示装置であって、測定機構によって指針軸を中心として回転駆動可能な指針の自由端が当該目盛部に沿って移動可能である表示装置に関する。指針軸を直接的または間接的に駆動する軸１に、回転可能に取り付けられる歯車２が相対回動不能に配置されており、当該歯車２の歯に、当該歯車２の直径より大きい直径を有する揺動リングギア３の歯列が部分的に噛み合い、当該揺動リングギア３は、前記歯車２の軸１を中心として揺動可能に取り付けられており、その周縁に分布するばね力によって、揺動リングギア３の歯列が歯車２の歯に噛み合う方向に付勢されており、揺動リングギア３の回転方向に延在する強磁性リング４に固定的に結合されている。少なくとも２つのポールシュー８を備えており、ポールシュー８は、互いに独立して通電可能なコイルを貫通して強磁性リング４の外周面に向かって突出し、当該強磁性リング４との間に径方向の遊びを以て、その周面に分布されて配置されている。

Description

本発明は、円弧形の目盛部を備えた表示装置であって、測定機構によって指針軸を中心として回転駆動可能な指針の自由端が当該目盛部に沿って移動可能である表示装置に関する。

かかる表示装置では、配線板上に実装、圧着またははんだコンタクトされた測定機構であって、永久磁石と、巻きコイルと、多かれ少なかれ複雑な強磁性体磁路とを含む電磁的駆動システムが組み込まれた測定機構が公知である。これにより生じる回転運動は、１段または多段の歯車機構を介して指針軸の移動に変換される。これは、製造コストが高い原因となる。制御のために補正曲線を使用して、指針移動の均一性を達成しなければならない。

よって本発明の課題は、部品数が少なく低コストかつ簡単な構成であり、かつ、均一な指針移動を可能とする、冒頭に述べた形式の表示装置を実現することである。

前記課題は、本発明の第１の実施形態では、指針軸を直接的または間接的に駆動する軸に、回転可能に取り付けられる歯車が相対回動不能に配置されており、当該歯車の歯に、当該歯車の直径より大きい直径を有する揺動リングギアの歯列が部分的に噛み合い、当該揺動リングギアは、前記歯車の軸を中心として揺動可能に取り付けられており、その周縁に分布するばね力によって、揺動リングギアの歯列が歯車の歯に噛み合う方向に付勢されており、揺動リングギアの回転方向に延在する強磁性リングに固定的に結合されており、少なくとも２つのポールシューを備えており、当該ポールシューは、互いに独立して通電可能なコイルを貫通して前記強磁性リングの外周面に向かって突出し、当該強磁性リングとの間に径方向の遊びを以て当該強磁性リングの周面に分布して配置されている構成により解決される。

本発明の第２の実施形態では前記課題は、指針軸を直接的または間接的に駆動する軸に、回転可能に取り付けられる内歯リングギアが相対回動不能に配置されており、当該内歯リングギアの歯に、当該内歯リングギアより小さい直径を有する揺動外歯リングギアの歯列が部分的に噛み合い、当該揺動外歯リングギアは、前記内歯リングギアの軸を中心として揺動可能に取り付けられており、その周縁に分布するばね力によって、揺動外歯リングギアの歯列が内歯リングギアの歯に噛み合う方向に付勢されており、揺動外歯リングギアの回転方向に延在する強磁性リングに固定的に結合されており、少なくとも２つのポールシューを備えており、当該ポールシューは、互いに独立して通電可能なコイルを貫通して前記強磁性リングの内周面に向かって突出し、当該リングとの間に径方向の遊びを以て当該リングの周面に分布して配置されている構成により解決される。

揺動リングギアまたは揺動外歯リングギアを用いて軸を駆動することにより、少数の簡単な部品で大きい速度伝達比が可能となり、これにより、均一な指針運動が実現される。

揺動リングギアまたは揺動外歯リングギアを強磁性リングと一体に形成すると、部品数がさらに削減され、組立が簡単になる。

コイルが、配線板上に実装されるプレーナコイルであり、かつ配線板の貫通口を包囲し、この貫通口内にポールシューが貫通する構成にすると、部品数を更に削減し、かつ組立コストを削減することができる。このことにより、表示装置の構成サイズも縮小する。その際には、コイルを支持する配線板は、同時に、測定機構と一体となった構成部分でもある。

実際のスペース比に応じて、歯車および揺動リングギア、または内歯リングギアおよび揺動外歯リングギアを、円筒歯車またはかさ歯車とすることができる。

部品数を削減する構成を実現し、ひいては組立コストを削減する構成を実現するためには、ポールシューに対してほぼ直角に延在する極板にポールシューを結合する。その際には、ポールシューと極板とを一体部品とすることができる。

スペース比に応じて、ポールシューは、揺動リングギアもしくは揺動外歯リングギアの歯が歯車ないしは内歯リングギアの歯に噛み合う方向に対して少なくともほぼ直角に、または、揺動リングギアもしくは揺動外歯リングギアの歯が歯車ないしは内歯リングギアの歯に噛み合う方向と少なくともほぼ同一方向に延在することができる。

揺動リングギアまたは揺動外歯リングギアが歯車の歯に噛み合うのを簡単に保証するためには、揺動リングギアないしは揺動外歯リングギアの、当該揺動リングギアの歯列が歯車の歯に噛み合う側とは反対側において、当該揺動リングギアないしは揺動外歯リングギアを１つまたは複数の弾性部材によって突っ張り支持することができる。

その際には、強磁性リングを介して揺動リングギアないしは揺動外歯リングギアを弾性部材に当てることができる。

組立影響に対して高いロバスト性を達成するためには、歯車と軸と揺動リングギアと強磁性リングと弾性部材とから成る測定機構を、１つのハウジング内に配置することができ、とりわけ、測定機構をハウジングによって封止することができる。

その際、ポールシューをハウジング内部から隔絶するため、底部は、ハウジング内部に突出するポールシューを収容するポケットを有することができる。

省スペースのコンパクトな構成を達成するためには、底部の、ハウジング内部とは反対側に、配線板を付着させる。その際に有利なのは、配線板の、ハウジングとは反対側に、極板を配置することである。

機械的保護のために有利なのは、配線板および／または極板の全部または一部にプラスチック射出成形部を設けることである。

図面に本発明の実施例を示しており、以下の記載にてこれらの実施例を詳細に説明する。

表示装置の基本的構成の斜視図である。 第１の実施例の表示装置の断面図である。 第２の実施例の表示装置の断面図である。 第３の実施例の表示装置の断面図である。 第４の実施例の表示装置の断面図である。 第５の実施例の表示装置の断面図である。 第６の実施例の表示装置の断面図である。 配線板の斜視図である。

各図に示された表示装置は、回転可能に取り付けられた軸１を有し、この軸１に歯車２が固定的に配置されている。歯車２の一部の歯に、内歯リングギアとなる揺動リングギア３の歯が噛み合う。この揺動リングギア３の内径は、歯車２より大きい。相対回動不能なこの揺動リングギア３には、歯列を有しないリング面に強磁性リング４が設けられており、揺動リングギア３が歯車の周囲を揺動運動できるように、この強磁性リング４は弾性部材５を介して、底部６のポケット７内に配置されたポールシュー８に突っ張り支持されている。

相対回動不能な揺動リングギア３が円形で回転する揺動運動をすることによって歯車２が駆動されて回転運動するように、歯車２および揺動リングギア３の歯数は異なっている。ポールシュー８は、揺動リングギアの歯が歯車２に噛み合う方向に対してほぼ直角（図２，３，４）に延在するか、または同一方向（図５，６，７）に延在する。

プラスチック射出成形部として形成された板状の底部６は歯車２に対して平行に延在しており、第１の軸受開口９を有する。この第１の軸受開口９内に、軸１が歯車２の片面側にて回転可能に軸受されている。

底部６の、歯車２とは反対側に、配線板１０が取り付けられている。この配線板１０の、底部を向いた側に、３つのプレーナコイル１１が実装されている。配線板１０には、各プレーナコイル１１内の中央に貫通口１２が形成されており、各貫通口１２をそれぞれ１つのポールシュー８が貫通して底部６のポケット７のうち１つの中に突出する。

ポールシュー８とポケット７と貫通口とプレーナコイル１１とは、半円２０上にて均等に分布されて配置されている。

上述の複数のポールシュー８は、配線板１０の、歯車２とは反対側において、当該ポールシュー８に対して直角に延在する極板１３によって互いに接続されて１つの部品を成す。この極板１３は配線板１０に対して平行に延在する。

底部６は、ポケット７の径方向外側に固定突起部１４，１４’を有する。この固定突起部１４，１４’は、底部６の平面の両側において軸１に対して平行に延在する。

歯車２と、軸１と、揺動リングギア３と、強磁性リング４と、弾性部材５とから構成された上述の測定機構は、底部６とポット状の蓋部１５とから構成されたハウジング１６内に封入される。蓋部１５の径方向に覆う壁に固定凹部１７が形成されており、この固定凹部１７は、蓋部１５の当該壁の開口縁部側に開口を有する。ハウジング１６を閉鎖するためには、測定機構の上方に、蓋部１５の開口縁部が底部６に当接するまで当該蓋部１５を被せて、固定突起部１４を固定凹部１７内に挟み込むように挿入する。

もちろん、蓋部１５を底部６と、当該底部６が設けられた配線板１０とに結合するのに適した、他の結合態様を用いることも可能である。

それと同時に、軸１の、配線板１０とは反対側の自由端を、蓋部１５の底に形成された第２の軸受開口１８内に挿入し、この第２の軸受開口１８内にて軸２が回転可能に軸受される。

蓋部１５の底ないしは底部６に突っ張り支持されて歯車２に付勢する圧縮ばね１９により、軸２が付勢されて底部６に、ないしは蓋部１５の底に突っ張り支持され、これにより、軸２はハウジング１６内に軸方向において規定通りに位置決めされる。

極板１３には、配線板１０に対して平行にプラスチック射出成形部２１が平板状に設けられており、このプラスチック射出成形部２１は、底部６の固定突起部１４’の、歯車２とは反対側の端部も覆う。

図２の実施例では、歯車２および揺動リングギア３は円筒歯車であり、揺動リングギア３、強磁性リング４および弾性部材５は歯車２の径方向に配置されており、互いに結合されたアセンブリとして、径方向に底部６のポケット７に固定されている。

図３および図４の構成は、歯車２と揺動リングギア３とをかさ歯車として形成する点を除いて、図２の構成に相当する。図３では、歯車２の歯は斜行し、底部６とは逆方向を向いており、図４では、斜行して底部６を向いている。

図５および図６では、歯車２および揺動リングギア３は図３および図４の歯車２および揺動リングギア３に相当する。

しかし、揺動リングギア３は軸１の軸方向において、強磁性リング４と弾性部材５とを介して底部６のポケット７の開放端面に接続されている。

図７では、歯車２および揺動リングギア３は図４と同様、かさ歯車として形成されている。その円錐斜面に対応して、揺動リングギア３は強磁性リング４と弾性部材５とを介して底部６のポケット７に接続されている。

図８において分かるように、配線板１０上にてプレーナコイル１１が、半円２０上において均等に分布されて配置されており、これらのプレーナコイル１１内にポールシュー８が貫通している。プレーナコイル１１の通電に応じてポールシュー８においてそれぞれ異なる磁界が強磁性リング４に作用し、これに応じて、弾性部材５の力に抗して図中のニュートラル位置からそれぞれ異なって変位するように、図示されていない制御ユニットによって各プレーナコイル１１はそれぞれ異なって通電される。これにより、揺動リングギア３も変位する。

軸１のゼロ位置では、上述の半円２０の左端にあるプレーナコイル１１に供給される電流が最も強く、半円２０の右端にあるプレーナコイル１１’’に供給される電流が最も弱く、かつ、中間のプレーナコイル１１’に供給される電流は中程度となる。

左側のプレーナコイル１１への電流供給を、右側のプレーナコイル１１’’の通電の低減と同程度に増大させると、これに応じて各プレーナコイルの磁界も変化し、これにより強磁性リング４が揺動運動し、それと共に揺動リングギア３が半円２０に沿って揺動運動する。このようにして、揺動リングギア３によって歯車２が駆動されて回転運動し、この回転運動は、同様に回転する軸１を介して、図示されていない指針軸へ伝達される。この回転運動の伝達により、指針軸に取り付けられた指針が、同様に図示されていない弧形の目盛部に沿って移動する。

Claims (19)

1. 円弧形の目盛部を備えた表示装置であって、
   測定機構によって指針軸を中心として回転駆動可能な指針の自由端が前記目盛部に沿って移動可能である表示装置において、
   回転可能に取り付けられる歯車（２）が、前記指針軸を直接的または間接的に駆動する軸（１）に相対回動不能に配置されており、
   前記歯車（２）の歯に、当該歯車（２）の直径より大きい直径を有する揺動リングギア（３）の歯列が部分的に噛み合い、
   前記揺動リングギアは、前記歯車（２）の軸（１）を中心として揺動可能に取り付けられており、
   前記揺動リングギアは、前記歯車（２）の周縁に分布するばね力によって、前記揺動リングギア（３）の歯列が前記歯車（２）の歯に噛み合う方向に付勢されており、かつ、前記揺動リングギア（３）の回転方向に延在する強磁性リング（４）に固定的に結合されており、
   少なくとも２つのポールシュー（８）を備えており、当該ポールシュー（８）は、互いに独立して通電可能なコイルを貫通して前記強磁性リング（４）の外周面に向かって突出し、当該強磁性リング（４）との間に径方向の遊びを以て当該強磁性リング（４）の周面に分布して配置されている
   ことを特徴とする表示装置。
2. 円弧形の目盛部を備えた表示装置であって、
   測定機構によって指針軸を中心として回転駆動可能な指針の自由端が前記目盛部に沿って移動可能である表示装置において、
   回転可能に取り付けられる内歯リングギアが、前記指針軸を直接的または間接的に駆動する軸に相対回動不能に配置されており、
   前記内歯リングギアの歯に、当該内歯リングギアの直径より小さい直径を有する揺動外歯リングギアの歯列が部分的に噛み合い、
   前記揺動外歯リングギアは、前記内歯リングギアの軸を中心として揺動可能に取り付けられており、
   前記揺動外歯リングギアは、前記内歯リングギアの周縁に分布するばね力によって、前記揺動外歯リングギアの歯列が前記内歯リングギアの歯に噛み合う方向に付勢されており、かつ、前記揺動外歯リングギアの回転方向に延在する強磁性リングに固定的に結合されており、
   少なくとも２つのポールシューを備えており、当該ポールシューは、互いに独立して通電可能なコイルを貫通して前記強磁性リングの内周面に向かって突出し、当該リングとの間に径方向の遊びを以て当該リングの周面に分布して配置されている
   ことを特徴とする表示装置。
3. 前記揺動リングギア（３）または揺動外歯リングギアは、前記強磁性リング（４）と一体に形成されている、
   請求項１または２記載の表示装置。
4. 前記コイルは、配線板上に実装されるプレーナコイル（１１，１１’，１１’’）であり、かつ当該配線板（１０）の貫通口（１２）を包囲し、
   前記貫通口（１２）内に前記ポールシュー（８）が貫通する、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の表示装置。
5. 前記歯車（２）および前記揺動リングギア（３）、または、前記内歯リングギアおよび前記揺動外歯リングギアは、円筒歯車である、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の表示装置。
6. 前記歯車（２）および前記揺動リングギア（３）、または、前記内歯リングギアおよび前記揺動外歯リングギアは、かさ歯車である、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の表示装置。
7. 前記ポールシュー（８）は極板（１３）に結合されており、
   前記極板（１３）は、前記ポールシュー（８）に対してほぼ直角に延在する、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の表示装置。
8. ポールシュー（８）と極板（１３）とが一体に形成されている、
   請求項７記載の表示装置。
9. 前記ポールシュー（８）は、前記揺動リングギア（３）ないしは前記揺動外歯リングギアが前記歯車（２）ないしは前記内歯リングギアに噛み合う方向に対して少なくともほぼ直角に延在している、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の表示装置。
10. 前記ポールシュー（８）は、前記揺動リングギア（３）ないしは前記揺動外歯リングギアが前記歯車（２）ないしは前記内歯リングギアに噛み合う方向に対して少なくともほぼ同一方向に延在する、
    請求項１から８までのいずれか１項記載の表示装置。
11. 前記揺動リングギア（３）ないしは前記揺動外歯リングギアの、当該揺動リングギア（３）の歯列が前記歯車（２）の歯に噛み合う側とは反対側において、当該揺動リングギア（３）ないしは当該揺動外歯リングギアが、１つまたは複数の弾性部材（５）によって支持されている、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の表示装置。
12. 前記揺動リングギア（３）ないしは前記揺動外歯リングギアは、前記強磁性リング（４）を介して前記弾性部材（５）に当たっている、
    請求項１１記載の表示装置。
13. 前記歯車（２）と前記軸（１）と前記揺動リングギア（３）と前記強磁性リング（４）と前記弾性部材（５）とから成る前記測定機構は、１つのハウジング（１６）内に配置されている、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載の表示装置。
14. 前記測定機構は、前記ハウジング（１６）によって封止されている、
    請求項１３記載の表示装置。
15. 前記ハウジング（１６）は底部（６）と蓋部（１５）とから成る、
    請求項１３または１４記載の表示装置。
16. 前記底部（６）は、前記ハウジングの内部に突出するポールシュー（８）を収容するポケット（７）を有する、
    請求項１５記載の表示装置。
17. 前記底部（６）の、前記ハウジング（１６）の内部とは反対側に、前記配線板（１０）が付着している、
    請求項１５または１６記載の表示装置。
18. 前記配線板（１０）の、前記ハウジング（１６）とは反対側に、前記極板（１３）が配置されている、
    請求項１７記載の表示装置。
19. 配線板（１０）および／または極板（１３）の全部または一部に、プラスチック射出成形部（２１）が設けられている、
    請求項１７または１８記載の表示装置。

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