JP4591811B2

JP4591811B2 - 可動磁石式計器

Info

Publication number: JP4591811B2
Application number: JP2004080105A
Authority: JP
Inventors: 貴宏佐藤
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005265679A

Description

本発明は、例えばコイルへの通電によりロータ磁石を回転させる可動磁石式計器に関する。

従来、車両用メータに適用される可動磁石式計器として、例えば交差コイル型の可動磁石式計器が一般によく知られている。可動磁石式計器は、エアコア式ムーブメントとも呼ばれ、回転軸を有するロータ磁石と、このロータ磁石を収納すると共にその一端が外部に突出するよう回転軸を軸支する合成樹脂製のハウジングと、このハウジングの外周に巻かれる一対のコイルと、このコイルが巻かれたハウジングの所要部を覆うように装着されるカバーとを有し、ハウジングにはカバーの周囲に延在する一対の保持フランジが形成されている。

かかる可動磁石式計器はハウジングから外部に突出した回転軸の突出端部が配線基板を貫通するように、その主要部が配線基板の背後に装着される。つまり、配線基板には回転軸の突出端部を貫通させ可動磁石式計器を取り付けるための取付用開口と、この取付用開口の周囲に切り欠き形成されハウジングの各保持フランジを挿入させるための切欠とが設けられている。そして、可動磁石式計器の配線基板への取付時には、ハウジングの各保持フランジと配線基板の各切欠とが対向するように位置合わせし、各保持フランジの背面が配線基板の表面に突出するように各保持フランジを各切欠に貫通させ、さらにこの状態から各保持フランジを所定方向に回動させることで各保持フランジの背面が配線基板の表面に係合し、これにより可動磁石式計器が配線基板に装着される（例えば下記特許文献１参照）。
特開平１０−９００１２号公報

かかる配線基板に装着された可動磁石式計器はハウジングより突出する回転軸の突出端部に指針が装着される。一方、回転軸に直接、装着されるのではなくではなく、例えば下記特許文献２に記載のようにギヤからなる伝達機構を通じて回転軸と連結された指針軸に指針を装着するタイプの可動磁石式計器も公知である。かかる可動磁石式計器は、例えばロータ磁石と第１のギヤを有する回転軸と、第１のギヤと連結噛合する第２のギヤを有すると共に先端に指針が装着され第２のギヤの回転に応じて指針を回転させる指針軸と、各ギヤを連結させた状態で回転軸及び指針軸を並設状態に軸支すると共にロータ磁石並びに各ギヤを収納するハウジングと、ハウジングの外側に巻かれる一対のコイルと、このコイルが巻かれたハウジングの下方側を覆うように装着されるカバーとを備えている。また、ハウジングは上側ハウジングと下側ハウジングとに分割形成され、下側ハウジング側にてロータ磁石及び各ギヤを収納し、下側ハウジングの開口を上側ハウジングにて塞ぐ構成となっている。
特開２００１−１５３８９０号公報

そして、この特許文献２に記載の可動磁石式計器の場合、指針軸が貫通する貫通部を有する第２のギヤはポリアセタール（ＰＯＭ）等からなる樹脂材料によって形成され、その貫通部の周囲には組付治具の位置決めピンによって第２のギヤを第１のギヤに対して適正な位置に噛合させるための治具孔が設けられている。

この治具孔の背後に位置する下側ハウジング箇所には治具孔に対応した孔部が形成され、可動磁石式計器の組み付け時には、まず下側ハウジングの孔部に治具の位置決めピンを貫通させて治具上に下側ハウジングを位置決め固定し、次に下側ハウジングの中央底部に外部磁石によって回転軸に連結されたロータ磁石と第１のギヤを配設し、次に孔部から突出した治具位置決めピンの突出端部に第２のギヤの治具孔を貫通させて各ギヤを噛み合わせる。これにより、第２のギヤが第１のギヤに対して適正となる位置に位置決め配設される。

さらに各ギヤ並びにロータ磁石を収納した下側ハウジングの開口を覆うように下側ハウジング上に上側ハウジングを配設し、その後、治具位置決めピンを取り除きハウジングの周囲にコイルを巻き、下側ハウジングの背後からカバーを装着して可動磁石式計器の組み付けが完了する。そして、かかる可動磁石式計器は、前述した特許文献１に記載のごときハウジングの保持フランジ背面と配線基板の切欠周縁部とからなる係合手段により配線基板に固定される。

しかしながら、特にこのようにハウジングの保持フランジを配線基板の表面に係合させて可動磁石式計器を配線基板に装着する場合には、保持フランジ背面と配線基板の切欠とが擦れ合いながら、保持フランジが配線基板の切欠から切欠周縁となる配線基板板面に乗り上がるため、保持フランジ背面の一部が塵となってカバー内に異物として落下してしまうことがあった。

また、前記特許文献２に記載のようにギヤからなる伝達機構を通じて回転軸と連結された指針軸に指針を装着するタイプの可動磁石式計器では、第２のギヤを組付治具により位置決めするために第２のギヤとハウジング（下側ハウジング）にそれぞれ孔を設ける構成である。

特に、カバー内部（底面）に落下した異物を有する伝達機構付き可動磁石式計器を搭載した配線基板は、例えば製造ライン内に搬送されるかもしくはメータ内に装着される際に、一時的に傾けられたり逆さにされる場合がある。そうするとカバーの底面に落下した異物がカバーの底面側から下側ハウジングの孔部を通ってハウジング内に至り、さらに異物はハウジング内での移動に伴い各ギヤの噛合箇所に介在してしまう場合があり、この場合には各コイルへの通電によるロータ磁石の回転時に各ギヤのスムーズな回転が阻害され、これにより指針の動作特性に悪影響を与えてしまうという問題点があった。

このため、カバー底面に落下した異物が下側ハウジングの孔部を通ってハウジング内に侵入するのを防止するには、下側ハウジングに設けた孔部を廃止して各ギヤを連結させる手段を適用する必要がある。具体的には、可動磁石式計器の組み付け時において、下側ハウジングの中央底部に回転軸に連結されたロータ磁石と第１のギヤを配設した後に、第２のギヤの治具孔に治具位置決めピンが貫通した状態の指針軸を有する第２のギヤが第１のギヤと噛み合うように第２のギヤを下側ハウジングの上方から下側ハウジング内に下降させることで各ギヤを噛み合わせる。

そして、このように各ギヤを噛み合わせ、これと同時に回転軸と指針軸の下端を並設状態に軸支する下側ハウジングは、このときハウジングに一体的に装着されている治具位置決めピンが第２のギヤから取り除かれた後、上側ハウジング装着工程に搬送され、この工程で上側ハウジングが下側ハウジングの開口を覆い、且つ回転軸と指針軸の上端を並設状態に軸支するように下側ハウジングに固定される。

ところが、かかる上側ハウジング装着工程では、指針軸は第２のギヤを位置決めしていた位置決めピンが除去されて、その下端部のみが下側ハウジングによって軸支される。従って、かかる下端のみが軸支された指針軸は不安定な状態となるため、搬送時における外部振動等によって各ギヤの噛み合いが外れる方向（各ギヤの噛み合う方向とは反対側）に傾く場合があり、これにより各ギヤの噛み合いが外れてしまう場合があった。さらに、この状態で上側ハウジングを下側ハウジングに装着してしまうと、指針軸は前述した傾斜方向とは反対側（各ギヤの噛み合う方向）に押し戻されて各ギヤが再び噛み合うが、このとき第２のギヤが第１のギヤに対して適正位置とは異なる位置で位置決め配設される場合があり、やはり指針の動作特性に悪影響を与えてしまうという問題点を有していた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、組み付け時に軸を安定的に保持することが可能な可動磁石式計器の提供を目的とするものである。

本発明は、ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回転する第１のギヤを有する第１の軸と、前記第１のギヤに連結される第２のギヤを有する第２の軸と、通電により前記ロータ磁石に回転力を与える一対のコイルと、これら各コイルを支持するハウジングとを備え、前記ハウジングが前記第２の軸の一端側を軸受けする第１の軸受部を有する第１の枠体と、前記第２の軸の他端側を軸受けする第２の軸受部を有する第２の枠体とで構成され、前記第１の枠体に前記両枠体の組み付け前の状態において前記第１，第２のギヤの連結が外れないように前記第２の軸を支持する軸支持部を設け、前記軸支持部の内壁面は、前記軸支持部を前記第２のギヤ側から正視した際に、略円形内壁面の一部を壁形状としたＤカット形状の内壁面となっ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、組み付け時に軸を安定的に保持することが可能な可動磁石式計器を提供できる。

以下、図面に基づいて本発明による可動磁石式計器の実施形態について説明する。図１〜図４は本発明の実施形態を示すもので、図１は本発明の実施形態による可動磁石式計器の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２中、Ｂ部を拡大して示す要部断面図、図４は図３中、矢印Ｃ方向から見たときの第１の枠体とロータ磁石の要部正面図である。

図１，図２において可動磁石式計器Ｍは、ロータ磁石１と、このロータ磁石１を支持するロータ軸（第１の軸）２と、このロータ軸２とは所定間隔を空けて並設状態に設けられる指針軸（第２の軸）３と、これらロータ軸２，指針軸３を軸受け支持すると共にロータ磁石１と後述する伝達部材とを収納するハウジング４と、このハウジング４の外側に巻かれる一対のコイル５，６と、ハウジング４の所定領域を覆うカバー７と、ハウジング４から突出する指針軸３の先端に装着される指針Ｐと、ロータ磁石１と指針Ｐとの間に介在しロータ磁石１の回転を出力側である指針Ｐに伝達する伝達部材Ｔとを備えている。

ロータ磁石１は、例えばＮ，Ｓが交互に４極着磁された円盤状のプラスチックマグネットからなり、その中心部にはロータ軸２が嵌挿されている。これによりロータ磁石１はロータ軸２と同体的に回転（連動）し、且つロータ軸２を通じてハウジング４の後述する貫通部及び受部によって支持されている。

伝達部材Ｔは、ロータ軸２に固定され、ロータ磁石１と連動する第１のギヤＴ１と、この第１のギヤＴ１に連結噛合されると共に指針軸３に固定され、指針軸３に連動する第２のギヤＴ２とからなる。

第１のギヤＴ１は、外周に適宜数の連続歯が形成された歯車からなり、図２中、ロータ磁石１が下方、第１のギヤＴ１が上方に位置している。なお、第１のギヤＴ１の中心部にはロータ磁石１の場合と同様にロータ軸２が嵌挿されている。

第２のギヤＴ２は、第１のギヤＴ１よりも径大で且つ外周に第１のギヤＴ１よりも多くの連続歯が形成された歯車からなり、その中心部には指針軸３が嵌挿されている。また第２のギヤＴ２は、図２中、ロータ磁石１の上側で且つロータ磁石１とは適宜空間を空けて重なるように第１のギヤＴ１側に延び、第１のギヤＴ１と噛合している。また、第２のギヤＴ２には、可動磁石式計器Ｍの組み付け時において、治具の位置決めピン（図示せず）が貫通する治具孔（図示せず）が設けられている。

ハウジング４は合成樹脂からなり、図２中、下側に位置する第１の枠体４１と上側に位置する第２の枠体４２とに分割形成され、これら第１，第２の枠体４１，４２間で空洞部Ｓを形成し、この空洞部Ｓ内にロータ磁石１と伝達部材Ｔを収納すると共に、ロータ軸２と指針軸３を軸支している。

そして、このハウジング４を構成する第１，第２の枠体４１，４２のうち、指針Ｐが装着される側とは反対側の第１の枠体４１には、カバー７の後述する孔部に対応する突出部４３と、カバー７の後述する回り止め用孔部に対応する突起部４４が形成されている。

突出部４３は、ロータ軸２（ロータ磁石１）の軸方向に沿ってカバー７の後述する底壁部側に延びる略筒状に形成され、カバー７の前記孔部に嵌合してハウジング４に対するカバー７の位置を定めるものである。なお、この筒状の突出部４３の中心部にはロータ軸２の下端部２１を挿入するための貫通部４３ａが形成されており、この貫通部４３ａはロータ軸２の軸方向に沿って延びている。そして、ロータ軸２の下端部２１を貫通部４３ａに沿って挿入することでロータ軸２の下端部２１が貫通部４３ａによって軸受けされる。

突起部４４は、図３に示すように指針軸３の軸方向に沿ってカバー７の後述する底壁部側に延びており、カバー７の前記回り止め用孔部に挿入されハウジング４に対するカバー７の回り止めを行うためのものである。また、突起部４４は空洞部Ｓ側が開口する開口部４４ａを有する断面略凹部形状からなり、開口部４４ａ側に位置し指針軸３の幅寸法Ｗ１よりも幅広く設定された開口幅Ｗ２を有する貫通孔部４４ｂと、この貫通孔部４４ｂの下方に位置し指針軸３の幅寸法Ｗ１と略等しい開口幅を有する溝からなり、指針軸３の下端部３１を軸受けするための第１の軸受部４４ｃとを備えている。

そして、指針軸３の下端部３１を突起部４４内に支持するにあたっては、まず開口部４４ａを通じて指針軸３の下端部３１を貫通孔部４４ｂに貫通させ、この状態からさらに下端部３１を突起部４４の底部側に移動させることにより、下端部３１が第１の軸受部４４ｃに沿うように挿入され、これにより下端部３１を第１の軸受部４４ｃによって支持することが可能となる

一方、ハウジング４を構成する第１，第２の枠体４１，４２のうち、指針Ｐが装着される側の第２の枠体４２には、指針Ｐ側に延びるロータ軸２の上端部２２を軸受けするための受部４５と、指針Ｐと第２のギヤＴ２との略中間部に位置する指針軸３の上端部３２側を軸受けするための第２の軸受部４６とが形成されている。

受部４５は、ロータ軸２の上端部２２を挿入するための貫通部４５ａを備えており、この貫通部４５ａはロータ軸２の軸方向に沿って延びている。そして、ロータ軸２の上端部２２を貫通部４５ａに沿って挿入することでロータ軸２の上端部２２が貫通部４５ａによって軸受けされる。

第２の軸受部４６は、略筒状に形成され、その中心部には指針軸３の上端部３２が通り上端部３２を支持するための貫通孔４６ａが形成されており、この貫通孔４６ａは指針軸３の軸方向に沿って延びている。そして、指針軸３の上端部３２を貫通孔４６ａに沿って通すことで指針軸３の上端部３２側が貫通孔４６ａによって軸受けされる。

従って、ロータ軸２はその下端部２１が突出部４３の貫通部４３ａによって軸受けされると共にその上端部２２が受部４５の貫通部４５ａによって軸受けされ、しかも指針軸３はその下端部３１が突起部４４の第１の軸受部４４ｃによって軸受けされると共にその上側に位置する上端部３２側が第２の軸受部４６の貫通孔４６ａによって軸受けされている。

なお本実施形態の場合、指針軸３を軸受けするための一対の軸受部分であるハウジング４に設けた第１の軸受部４４ｃと第２の軸受部４６との間には、可動磁石式計器Ｍの組み付け工程時において、後述する指針軸装着工程から第２枠体装着工程までの間（各枠体４１，４２の組み付け前）に外部振動等によって各ギヤＴ１，Ｔ２の連結が外れない、つまり指針軸３が図２中、矢印Ｘ方向に傾かないように指針軸３を支持するための軸支持部４７が形成されている。

この軸支持部４７は、突起部４４表面から指針軸３の軸方向に沿うように第２のギヤＴ２底面に向けて延びる壁部からなり、この場合、ロータ磁石１が配設されない側となる図２中、指針軸３の右方に位置している。なお、軸支持部４７の指針軸３との対向面４７ａは、貫通孔部４４ｂの内壁面よりも外側（右方）に設定されている（図３参照）。また、軸支持部４７は、図４に示すように円形の指針軸３を取り巻く略円形洞部Ｓの内壁面の一部（図４中、点線Ｔと軸支持部４７の対向面４７ａとで囲まれる領域）に樹脂材料を埋め込み、壁部からなる対向面４７ａを構成したものであるため、指針軸３を取り巻く略円形空洞部Ｓの形状は前記壁部の形成に伴い略「Ｄ」字状（Ｄカット形状）となって見える。

また、第２のギヤＴ２が配置されないロータ磁石１のラジアル方向外周に対応するハウジング４領域には、第１，第２の枠体４１，４２とで巻枠部４８，４９が形成され、この巻枠部４８，４９には一対のコイル５，６が巻装されている。

各コイル５，６は、例えばポリウレタン銅線からなり、ハウジング４の巻枠部４８，４９にそれぞれ巻かれることによって、第２のギヤＴ２が配置されないロータ磁石１のラジアル方向外周に位置しており、この際、各コイル５，６の巻回中心軸に沿ってロータ軸２側に延びる軸線は、ロータ軸２（ロータ磁石１）の軸心で交わり、このときの各巻回中心軸の交差角Ｆは、略１３５度に設定されている。

このように巻装された各コイル５，６の各末端部は、図１に示すように各端子８に導通接続され、これら端子８は丸棒状の導電性金属材からなり、巻枠部４８，４９の外方に位置して円柱状に延びる端子保持部４０１，４０２に圧入保持されている。この場合、各端子保持部４０１，４０２はハウジング４の第１の枠体４１側に設けられている。

カバー７は、例えばパーマロイ等の金属製板材または合成樹脂材料からなり、底壁部７１と、この底壁部７１の外周よりロータ軸２の軸方向に沿って延びる周壁部７２と、この周壁部７２の底壁部７１とは反対側に形成される開口７３とを有しており、この開口７３を通じてハウジング４の所要部、本実施形態では、ロータ磁石１の外周部に対応する第１の枠体４１の底部及びその周囲のみを覆うように配設（装着）されている。

また底壁部７１には、カバー７の中心に位置し、ハウジング４の突出部４３に嵌入されることにより、ハウジング４に対するカバー７の位置を定める孔部７３と、ハウジング４の突起部４４が挿入されることにより、ハウジング４に対してカバー７を回り止めする回り止め用孔部７４とが形成され、回り止め用孔部７４の内径はハウジング４の突起部４４の外径よりもやや大きく形成されている。

以上の各部によって可動磁石式計器Ｍが構成されている。次に、可動磁石式計器Ｍの組み付け例について説明する。まず、図示しない組付用治具上に第１の枠体４１を固定する。次に、突出部４３の貫通部４３ａにロータ軸２の下端部２１を挿入することで、第１の枠体４１の略中央底部にロータ軸２に固定されたロータ磁石１及び第１のギヤＴ１が埋設される（ロータ軸装着工程）。そして、ロータ磁石１を外部磁石によって所定位置に配設する。次に、第２のギヤＴ２の前記治具孔に第２のギヤＴ２の上方から前記位置決めピンを嵌め込み、この位置決めピンの嵌め込まれた指針軸３付き第２のギヤＴ２を第１の枠体４１内に収納する。この際、前記位置決めピンによって第２のギヤＴ２が位置決めされているため両ギヤＴ１，Ｔ２が適正位置に噛み合うと同時に指針軸３の下端部３１が第１の軸受部４４ｃによって支持される（指針軸装着工程）。次に、第２のギヤＴ２から前記位置決めピンを取り除き、この位置決めピンの取り除かれた可動磁石式計器を第２枠体装着工程に搬送し各ギヤＴ１，Ｔ２を覆うように第２の枠体４２を第１の枠体４１上に装着する（第２枠体装着工程）。このとき、指針軸３の上端部３２側が第２の軸受部４６の貫通孔４６を貫通すると共にロータ軸２の上端部２２が受部４５の貫通部４５ａを貫通し、これによりロータ軸２と指針軸３が各枠体４１，４２によって軸支され、これと同時に各枠体４１，４２（空洞部Ｓ）内に各ギヤＴ１，Ｔ２並びにロータ磁石１が収納される。以上により可動磁石式計器Ｍの組み付けが完了する。

ここで前述した可動磁石式計器Ｍの組み付け工程時において、特に前記位置決めピンを第２のギヤＴ２から取り除き、前記位置決めピンの取り除かれた可動磁石式計器を前記第２枠体装着工程に搬送し、第２の枠体４２を装着するまでの間に外部振動等によって指針軸３が矢印Ｘ方向に傾いたとしても、指針軸３は両ギヤＴ１，Ｔ２の噛み合い状態を維持したまま軸支持部４７と当接するよう構成されている。このため、両ギヤＴ１，Ｔ２の連結は前記位置決めピンが取り除かれてから第２の枠体４２が装着されるまでの間に外れることがなく、これに伴い指針軸３を安定的に保持している。従って、指針軸３が軸支持部４７によって矢印Ｘ方向に移動規制されているため、両ギヤＴ１，Ｔ２が連結されたまま、第２の枠体４２を第１の枠体４１上に装着することが可能となり、従来のように外部振動等によって両ギヤの噛み合いが外れた状態で第２の枠体（下側ハウジング）が第１の枠体（上側ハウジング）上に装着されることで、第２のギヤが第１のギヤに対して適正位置とは異なる位置で位置決め配設されることがなくなり、両ギヤＴ１，Ｔ２が適正位置に配設されるため、指針の動作特性を良好にすることが可能となる。

なお、第２の枠体４２を第１の枠体４１上に装着後は、再び指針軸３が通常位置に戻るようになっているため、軸支持部４７と指針軸３とは接触しないようになっている。つまり、指針軸３は各軸受部４４ｃ，４６だけで支持されるため、指針軸３とハウジング４との摩擦を増加させることなく、ロータ磁石１の回転により指針軸３をスムーズに回転させることができる。また、第１の枠体４１に前記位置決めピンを貫通させるための孔を設けることなく、各ギヤＴ１，Ｔ２を適正位置に噛み合わせることができ、空洞部Ｓが完全な密閉状態となるため、外部からの異物等が空洞部Ｓ内に侵入するのを確実に防止できる。

また本実施形態では、空洞部Ｓの一部に壁部からなる軸支持部４７を設け、指針軸３が軸支持部４７側に傾いたときに各ギヤＴ１，Ｔ２の噛み合いが外れないように設定されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、指針軸３が軸支持部４７側に傾いたときに両ギヤＴ１，Ｔ２の噛み合いが外れないように指針軸３を支持するものであれば軸支持部４７の形状は任意であり、例えば図５に示すように空洞部Ｓの一部に略円形の隆起壁からなる軸支持部４８を形成してもよい。

本発明の実施形態による可動磁石式計器の正面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２中、Ｂ部を拡大して示す要部断面図である。図３中、矢印Ｃ方向から見たときの第１の枠体とロータ磁石の要部正面図である。本発明の他の実施形態による軸支持部の変形例を示す図である。

符号の説明

１ロータ磁石
２ロータ軸（第１の軸）
３指針軸（第２の軸）
４ハウジング
５，６コイル
７カバー
８端子
４１第１の枠体
４２第２の枠体
４４ｃ第１の軸受部
４６第２の軸受部
４７軸支持部
Ｓ空洞部
Ｔ伝達部材
Ｔ１第１のギヤ
Ｔ２第２のギヤ

Claims

ロータ磁石及びこのロータ磁石と共に回転する第１のギヤを有する第１の軸と、
前記第１のギヤに連結される第２のギヤを有する第２の軸と、
通電により前記ロータ磁石に回転力を与える一対のコイルと、
これら各コイルを支持するハウジングとを備え、
前記ハウジングが前記第２の軸の一端側を軸受けする第１の軸受部を有する第１の枠体と、前記第２の軸の他端側を軸受けする第２の軸受部を有する第２の枠体とで構成され、
前記第１の枠体に前記両枠体の組み付け前の状態において前記第１，第２のギヤの連結が外れないように前記第２の軸を支持する軸支持部を設け、
前記軸支持部の内壁面は、前記軸支持部を前記第２のギヤ側から正視した際に、略円形内壁面の一部を壁形状としたＤカット形状の内壁面となっていることを特徴とする可動磁石式計器。