JP5590716B2 - 計器ユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動車用計器や船舶用計器、航空機用計器など各種用途のメータ装置において、その指針を取り付けた回転軸を回転自在に支持するメータ装置に用いられる計器ユニットに関するものである。

従来、各種計器類に用いるメータ装置の計器ユニットには、モータ及びこのモータからの回転力を回転軸に伝達させるギアをケース内部に収容するとともに、そのギアからの回転力が伝達されて回転する回転軸をケースに対して回転自在に支持したものが多用されている。このようなメータ装置では、回転軸の回転中の微振れを抑制するため、ギアにはバネが一体に形成されていることが多い。

このような計器ユニットとしては、指針の指示精度を向上させて、組み付け性を良好なものとすることができる回転軸支持構造などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、これは、例えば図８に示すように、ロアケース１０５及びアッパケース１０６からなるケーシング１０１に設けられた軸孔１０１Ａから、指針１１０を軸支する回転軸１２０の一部を、回動自在に挿通させると共に、回動軸１２０と、軸孔１０１Ａ周縁との間に、軸延設方向へ回動軸１２０を弾性支持する板バネ１０２が設けられてなる計器用ムーブメント構造であって、板バネ部材１０２が当接される軸孔１０１Ａの周囲には、板バネ１０２の外側縁に沿って、独立したガイド突起１０３、１０４が、複数設けられた構成のものが知られている。なお、図中符号１０７はモータ、１０８は減速ギア列、１０８Ａはファイナルギアを示す。

このような構成の回転軸支持構造にあっては、図９に示すように、板バネ１０２の側縁部１０２Ａが、弾性変形により、ケーシング１０１のロアケース１０５の底面部１０５Ａに対して、図中破線の矢印で示す摺動方向と一致する方向で、ガイド突起１０３とガイド突起１０４との間に、塵芥排出溝部１０９、１０９が設けられている。また、これらのガイド突起１０３とガイド突起１０４との間に設けられた塵芥排出溝部１０９は、塵芥を挿通可能な間隙量を有している。

ところで、このような回転軸支持構造によれば、湾曲した板バネ１０２を出力軸１２０やファイナルギア１０８Ａを介してロアケース１０５とアッパケース１０６との間で挟み、板バネ１０２のバネ力で出力軸１２０やファイナルギア１０８Ａをケーシング１０１に圧接させ、その圧接部位の摩擦力により減速ギア列１０８の各ギアの噛合い時に発生する回転方向のがたつきなどを抑制するようになっている。

特開２００７−３０３８３３号公報

ところで、上述のような構成の計器ユニットの回転軸支持構造にあっては、圧接力のバラツキにより、例えば摺動抵抗大によりもたらされるトルク損失を回避させるために板バネ１０２の撓み量を多くしたり、摺動抵抗小により指針ぶれの抑制効果が減殺される事態を回避させるために板バネ１０２の撓み量を少なくする、といったバネ力の調整を行うことが必要となる場合がある。このような圧接力のばらつきは、専ら、ロアケース１０５及びアッパケース１０６との隙間のばらつき（例えば図８のε部分の寸法）や、回転軸１２０及びファイナルギア１０８Ａなどの長さ寸法のばらつき、などにより発生していた。

そこで、このようなばらつきに対応させるため、板バネ１０２の変形方向の長さを長く設定したり、高コストの厚さの薄い板材で板バネ部材を形成する、といった措置を講ずることが必要となっていた。一方、メータ装置の多様化、特に小型化などの要求が高まっており、板バネの設置スペースの縮小や板バネの短縮化などの要求も強まっている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、板バネの寸法のばらつきに伴うバネ力の調整量を大きく確保することができるのと同時に、板バネの設置スペースの縮小や板バネの短縮化を図ること可能となる計器ユニットを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る計器ユニットは、下記（１）〜（３）を特徴としている。

（１） ステップモータと、
前記ステップモータの回転力が伝達されて回転するギアと、
前記ギアの両面から突出し、該ギアと軸心を一にしてギアと一体になって回転する回転軸と、
前記ギアに対して、該ギアの軸線方向に向けた荷重を作用させる制動バネと、
前記ステップモータ、前記制動バネ、前記ギア、前記回転軸、および指針が組み付けられる先端を除く前記回転軸を内部に収容するケースと、
を備える計器ユニットであって、
前記制動バネは、湾曲形状を呈し、前記ギアと前記ケースの下面との間に介装され、
前記ケースの内面は、前記制動バネに臨む該ケースの下面の一部が、該ケースの上方に向けて隆起し、湾曲した前記制動バネの内側にその隆起した一部が位置するように該制動バネが収容される、
こと。
（２） 上記（１）の構成の計器ユニットにおいて、
前記制動バネは、前記回転軸によって貫通される孔が形成され、
前記ケースの下面の隆起した一部には、前記回転軸の一端側が挿入される軸孔が形成されているとともに、該一部は、前記軸孔の開口から下る傾斜面を形成している、
こと。
（３） 上記（２）の構成の計器ユニットにおいて、
前記制動バネの長辺方向の両端部は、前記ケースの下面の前記傾斜面、または該傾斜面を除く前記ケースの下面に位置すること。

上記（１）〜（２）の構成のメータ装置の計器ユニットによれば、制動バネの寸法などのばらつきに伴うバネ力の調整量を大きく確保することができるのと同時に、板バネの設置スペースの縮小や板バネの短縮化を図ること可能となり、延いては計器ユニットの小型化に好適である。
上記（３）の構成のメータ装置の計器ユニットによれば、バックラッシュなどのがたつきが発生しない場合であって、制動バネの長辺方向の両端部がケース内部の傾斜面の周辺の平面上に配置される構成のときには、制動バネの姿勢が安定状態に保持できる。また、バックラッシュなどのがたつきが発生しない場合であって、制動バネの長辺方向の両端部がケース内部の傾斜面に配置される構成のときには、バックラッシュなどのがたつきが発生しても、制動バネの弾性力が迅速に発揮され、直ちにがたつきを吸収させることができる。

本発明の計器ユニットによれば、各部寸法などのばらつきに伴うバネ力の調整量を大きく確保することができるのと同時に、板バネの設置スペースの縮小や板バネの短縮化を図ること可能となり、延いては計器ユニットの薄型化、小型化にも好適である。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の実施形態に係る計器ユニットを取り付けたメータ装置を示す斜視図である。 その計器ユニットを示す、図１のＩＩ−ＩＩ線の矢視断面図である。 図１の計器ユニットの分解斜視図である。 （Ａ）はその計器ユニットのケース床面に形成した凸部の形状を示す斜視図、（Ｂ）はその変形例である。 本発明の実施形態に係る制動バネの形状を示す斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明に係る計器ユニットの制動バネの作用を示すものであり、それぞれ、回転軸を最上位置まで押し上げている普段の状態及びバックラッシュによるがたつきを制動バネが変形して吸収させている状態を示す説明図である。 比較例の計器ユニットを示す断面図である。 従来の回転軸支持構造を用いた計器ユニットを示す断面図である。 従来の回転軸支持構造に用いる板バネの作用などを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る計器ユニット１０を装着させたメータ装置１を示すものであり、図２及び図３は、本発明の実施形態に係るその計器ユニット１０を示すものである。

メータ装置１は、図示外の基板上に実装された光源と、この光源が搭載された領域を含む基板上の所定場所に取付けられた計器ユニット１０と、この計器ユニット１０の上部に設置された、数字、文字、目盛りなど、車自体或いは車周辺の環境などに関する必要情報を表示する表示板２と、この表示板２の数字、文字、目盛りなど指し示す指針３と、を有する。

計器ユニット１０は、ステップモータ５、減速ギア列、及び回転軸８などのムーブメント部品がモータケース４に収容されたものである。

本実施形態の計器ユニット１０が適用されるメータ装置１は、図示外のコンビネーションメータの一部を構成しており、表面側を形成する表示板２が全面に亘って嵌め込まれて見返し板を構成している。また、この表示板２には、計器ユニット１０を含む各種計器類を設置するための各種表示窓を開口させており、側面及び背面側を構成するコンビネーションメータケースと一体化されている。更に、この表示板２は、黒色系などの透明な図示外のカバーガラスで上部が覆われている。

なお、本実施形態の計器ユニット１０が適用されるメータ装置１は、例えば速度計を構成している。この場合、図示しないセンサによって検出された現在速度に対応したセンサ信号に基づき、後述の指針を所定角度だけ回動させ、図示外の表示板に形成された特定の目盛りを指し示すことによって現在速度をアナログ表示する。

本実施形態の図示外の光源は、所定波長（λ）の可視光を出射する例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）で構成されており、後述する回転軸８の下側の端面に正対するような状態でその直下の基板に実装されている。本実施形態の光源であるＬＥＤは、光軸が基板の上面に対して垂直なＺ方向に設定されており、このＬＥＤからの主要な大部分の光（以下、「照明光」とよぶ）が直上の回転軸８の下側の端面に向けて出射される。なお、この回転軸８の下側の端面から入射した照明光は、モータケース４の上部から突出した回転軸８の上側の先端まで案内され、この上端に圧入された指針３が発光照明されるように構成されている。

モータケース４は、図示外の基板に固設される下ケース４Ａと、この下ケース４Ａに重ねられる上ケース４Ｂとで構成されており、内部に所定の各種部品を組付けた後、双方のケースを嵌合させ一体化させることで、モータケース４が形成される。

下ケース４Ａは、上方が開口された略箱型形状を呈している。また、この下ケース４Ａには、その側面に、下方（−Ｚ方向）に向けて突出する柱状に分岐した固定爪Ｐを左右両側面に設けており、これらの固定爪Ｐが基板上に開口された図示外の固定孔にそれぞれ嵌入されている。

また、下ケース４Ａの内部には、図３に示すように、内面、即ち下面（以下、これを「床面４Ｃ」とよぶ）から上ケース４Ｂに向けて上方に隆起するように形成された凸部４１が設けられている。また、下ケース４Ａの床面４Ｃには、凸部４１の中央部である頂部４１Ａ（図４参照）に所定の内径（ｒ_１；図６（Ａ）参照）で開口する軸孔４２を穿設しているとともに、この軸孔４２の奥部（即ち、底部）には、軸孔４２の内径よりも小径（ｒ_２；図６（Ａ）参照）であって下ケース４Ａの下面を貫通する軸受孔４３を設けている。

凸部４１は、図４に示すように、真ん中の中央部である頂部４１Ａから、下ケース４Ａの床面４Ｃとの交差部分である裾部４１Ｂまで、左右両側ともに同一長さαで幅がβ_１の傾斜面４１Ｃをそれぞれ形成しており、傾斜面４１Ｃは裾部４１Ｂまで直線的に傾斜している。また、各傾斜面４１Ｃは、下ケース４Ａの床面４Ｂに対して角度θで傾斜している。従って、凸部４１は、縦断面形状が底角θの２等辺辺三角形を形成している。

頂部４１Ａの中央部には、前述したように、内径ｒ_１の軸孔４２が穿設されている。この軸孔４２は、後述する回転軸８の大径部８Ａが遊挿されるものであって、大径部８Ａの外径Ｄ_１（但し、Ｄ_１＜２ｒ_１）よりも若干大きく開口されている。

軸受孔４３は、回転軸８の大径部８Ａから下方に延びる、大径部８Ａよりも小径Ｄ_２（但し、Ｄ_２＜Ｄ_１）の軸部８Ｂを回転可能な状態に、かつ、軸線方向にスライド可能な状態で、回転軸８の軸部８Ｂを支持するものであって、軸部８Ｂの外径寸法Ｄ_２と略同一寸法の内径ｒ_２（ｒ_２≒Ｄ_２）を有している。

一方、上ケース４Ｂには、下ケース４Ａの凸部４１の中央部の、回転軸８の下部側での軸受けとして機能する軸受孔４３（図２参照）に対応して、それとは同一軸線上の直上部分に軸孔４４を穿設している。この軸孔４４には、回転軸８の上側の端部が回転可能な状態で貫通している。さらに、この上ケース４Ｂには、下ケース４Ａの軸受け４５、軸受け４６に対応してその直上部分の内面に、図示外の軸受けがそれぞれ形成されている。

また、この上ケース４Ｂの内面、即ち下面（以下、これを「天井面４Ｄ」とよぶ）には、図２に示すように、後述する出力ギア７の上面７Ａ側の（回転軸８が貫通して圧入されている）中央部の軸孔７２を囲設する凸部７３の上面７３Ａに対向する部分に、押当部材４Ｅを、天井面４Ｄから下方に向けて所定長さ突出させた状態で一体に設けてある。この押当部材４Ｅは、略円筒形状を有しており、この中央部に回転軸８を回転可能に軸支する前述の軸孔４４が上ケース４Ｂの上面まで貫通して設けてある。

モータケース４の内部には、先に簡単に述べたように、ステップモータ５と、中間ギア６と、出力ギア７と、この出力ギア７と一体の回転軸（但し、上側の先端は除く）８と、を収容している。

また、さらに、このモータケース４の内部には、後に詳細に説明する板バネ（以下、「制動バネ９」とよぶ）が出力ギア７と下ケース４Ａとの間に挟持された状態で収容されている。具体的には、制動バネ９が、出力ギア７側の一面（以下、「下面７Ｂ」とよぶ）から軸芯を一致させるように突設しギア軸を構成する筒状凸部７４と、下ケース４Ａの傾斜面４１Ｃとの間に圧接される状態で挟持・狭着されているが、これについては後に詳述する。なお、回転軸８の上側の先端は、モータケース４の外部に突出しており、この上側の端面に指針３が圧入された状態で嵌合されている。

ステップモータ５は、指針３を回動させるためのものであり、減速ギア列、即ち中間ギア６及び出力ギア７（特にこれらのギア列ではなく、単一のギアで減速させる構成でもよい）を介して減速させながら回転軸８を回動させる。そして、この回転軸８を回動させることにより、これと一体の指針３を表示板２の表面に沿って回動させ、必要な各種情報を指し示すようになっている。本実施形態のステップモータ５は、図３に示すように、ステータ５１と、このステータ５１の開口された中央部に配設するロータ軸５２Ａに取り付けられたロータ５２と、を備えている。

なお、本実施形態の減速ギア列を構成するロータギア５３、中間ギア６及び出力ギア７にあっては、図３に一部が示されているように、回転面（Ｘ−Ｙ）方向については、隣のギアどうしが互い違いに入り込むように一部が積層された状態で、かつ、厚さ（Ｚ）方向については隣のギアと僅かな隙間を隔てて積層配置された状態で、並設されている。

ステータ５１は、下ケース４Ａに固定されているとともに、ステータ５１の開口された中央部に向けて磁極となる図示外の磁芯が突設されており、この磁芯にはボビンに巻装されたコイル５１Ａが装着されている。

ロータ５２は、適宜の磁性材料で略円筒形状に形成されてステータ５１の開口された中央部に回転自在に設置されており、上部には歯数の少ない小径のロータギア５３が同芯状に固設されているとともに、外周面には図示しないマグネットを複数固着させている。なお、ロータ５２を取付けたロータ軸５２Ａは、図３に示すように、下ケース４Ａに設けた軸受け４５と上ケース４Ｂに設けた図示外の軸受けとの間に回転自在に軸支されている。

中間ギア６は、支軸６Ａに固着されており、この支軸６Ａが下ケース４Ａに設けた軸受け４６と上ケース４Ｂに設けた軸受けとの間に回転自在に軸支されている。この中間ギア６は、外周に設けた歯数の多い大歯６１が、ロータ５２の上部に固着した小歯のロータギア５３に噛合しており、ロータ５２からの回転速度が減速されて伝達される。また、この中間ギア６の下面には、歯数の少ない小径のピニオン（図略）が支軸６Ａと一体に同軸的に固着されている。

出力ギア７は、中間ギア６のピニオン６２からの回転力を回転軸８に伝達させるため、回転軸８の中間部付近においてこの回転軸８と一体に固設されている。なお、本実施形態の出力ギア７は、適宜の透明樹脂材料により、後述する回転軸８と一体成形されている。

この出力ギア７は、外周に設けた歯数の多い大歯７１が、中間ギア６の下部に設けた図示外のピニオンに噛合しており、中間ギア６の回転速度がさらに減速されて出力ギア７へ伝達され回転する。回転軸８は、大歯７１が側面に設けられた円盤状のギア本体の上面および下面から、ギア本体のギア軸と軸心を一にするように突出してギア本体に設けられている。このため、回転軸８は、大幅に減速された出力ギア７と同一の角速度で一体に回動し、高い精度で指針を回動させることができる。

また、出力ギア７のギア本体には、該ギア本体の上面から突出する回転軸８を囲設するように、前述した凸部７３が、上面７Ａの中央部の軸孔７２の周囲に形成されている。この凸部７３は、上ケース４Ｂの押当部材４Ｅの外径と略同等の大きさを有しており、後述の制動バネ９による下方からの弾性力により凸部７３の上面７３Ａが押当部材４Ｅの下面４Ｆ（図６（Ｂ）参照）に弾性的に当接している。

また、出力ギア７には、下面中央部の、軸孔７２と連通する軸孔７５の周囲から下方に垂下するように円筒状に突出する筒状凸部７４が形成されており、この筒状凸部７４の下面７４Ａは、常時、制動バネ９の中央部上面に弾性的に圧接されている。筒状凸部７４は、上面側の凸部７３に比べて外径寸法が大きくなるように形成されており、これにより制動バネ９の中央部上面に対する接触面積を大きく確保することで、制動バネ９の中央部上面に安定した状態で圧接できるように構成されている。

また、出力ギア７の上面７Ａに形成した凸部７３の中央部に開口する軸孔７２は、出力ギア７の下面７Ｂに形成した筒状凸部７４に開口する軸孔７５に比べて小径をなしており、軸孔７２と軸孔７５との境界部分には孔段差７６を設けている。

このような段差を設ける一方、回転軸８には大径部８Ａを構成する中間部位にも段差（上部段差８１及び下部段差８２）を設けてある。このような構成とすることにより、回転軸８を出力ギア７に挿入して圧入させる際に、軸孔７２，７５の間の孔段差７６に回転軸８の上部段差８１を係止させるまで圧入させることで、圧入深さを正確に確認することができるようになっている。

詳細は後述するが、本発明の回転軸８は、出力ギア７と一体に固設されているので、出力ギア７の下面側に配置された制動バネ９の弾性力（バネ力）で上方に押動されながら、軸線（Ｚ）方向に沿って後述する所定の遊びδ（図６（Ｂ）参照）の範囲内で移動可能となるように設置されている。一方、出力ギア７の大歯７１と噛合する本発明のピニオン６２についても、これに対応させるため、つまり少なくとも上記移動可能な遊びδの範囲内で出力ギア７の大歯７１と噛合させることができるようにするため、このピニオン６２の歯は軸線方向に沿って長めに形成されている。

換言すれば、ピニオン６２は、軸線方向にスライド可能な出力ギア７の大歯７１に対して、回転力伝達手段であるだけでなく、遊びδの範囲内で出力ギア７及び回転軸８を軸線（Ｚ）方向に対して移動可能とする、スライド手段を兼用しているわけである。

因みに、このスライド動作を行うためには、出力ギア７及び回転軸８は、普段は制動バネ９に押上げられて最上位置で安定しているので、図６（Ｂ）に示すように、ここから下方へ遊びδの範囲内で移動可能である。

回転軸８は、指針の回転動作を行わせるための手段であるのと同時に、光源からの照明光を指針へ案内させるための導光手段を兼ねている。そのため、この回転軸８は、導光性に優れた適宜の透光性の樹脂材料で出力ギア７と一体に成形させてもよい。特に軸線方向が出力ギア７の回転面に対して垂直方向に向かうような状態で一体成形させてもよい。本実施形態の回転軸８は、光源からの照明光を指針３まで案内させるために略円柱形状を有しているが、所要の通過光量を確保するため、導光機能を持たない回転軸に比べて外径を太くしておくのが好ましい。

また、この回転軸８は、上述したように、上側が上ケース４Ｂの軸孔４４からモータケース４の外部に突出しており、表示板２の表面まで突出する上端の部分に指針３が圧入されて組付けられている。前述したように、回転軸８は、この上側の軸受けとして機能する上ケース４Ｂ側の軸孔４４に軸支されており、また下側が下ケース４Ａに設けた軸受け４３（図２参照）に回転自在に軸支されている。

また回転軸８は、前述したように、下側の端面が光源の直上に設置されて正対している。従って、光源からの照明光がこの端面に入射すると、その照明光の大部分が回転軸８の内部の外周面との界面部分で反射（例えば、全反射或いは正反射等）を繰り返しながら案内され、上側の端面へ向けて伝搬していく。

また、この回転軸８は、後述する制動バネ９で上方へ向けて付勢されているため、図２に示すように、普段は、出力ギアの上面７Ａの凸部７３の上面７３Ａが押当部材４Ｅの下面４Ｆ（図６（Ａ）参照）に突き当たり、遊びδの範囲の最上位置まで上昇した状態で収容されている。一方、この回転軸８と一体成形された出力ギア７の大歯７１は、上述したように、軸方向に長めに形成されているピニオン６２に対して、その軸線方向に沿って変位可能な状態で噛合している。

本実施形態の制動バネ９は、可撓性を有する金属製の適宜の薄板を、幅β_２、長さγの大きさを有する略矩形形状に切断して形成した板バネで構成されている。この制動バネ９は、図５に示すように、外力が付与しない自然状態のときに、厚さ（Ｚ）方向の上方に向けて突出した湾曲面形状を有しており、湾曲する厚さ（Ｚ）方向の変位量に応じた大きさのバネ力（弾性力）を、厚さ（Ｚ）方向の上方に向けて発生する。

また、この制動バネ９は、出力ギア７を介して、下ケース４Ａ及び上ケース４Ｂとの間に挟持された状態で組付けられており、回転軸８に対して上端（＋Ｚ）方向に向けた所要のバネ力を付勢することで、回転軸８の安定的な回転動作を確保するように構成されている。

本実施形態の制動バネ９は、中央部に後述する孔９１を設けた左右対称で上向き凸状のアーチ形状を呈している。孔９１は、真円形状（若しくは真円より長手（Ｙ）方向が若干長い長孔形状でもよい）を有するものであって、回転軸８の大径部８Ａの外径寸法と略同等の開口寸法Ｓを有している。孔９１をこのような形状に形成することによって、この孔９１に貫通する回転軸８の大径部８Ａに対して、制動バネ９が長手（Ｙ）方向に起伏可能なアーチ状の屈曲変移動作が行えるようになっている。

本発明の制動バネ９は、長手方向の両端部に位置する短辺９２それぞれが、常時、下ケース４Ａの床面４Ｃに設けた凸部４１の傾斜面４１Ｃの領域に線接触状態で当接するように、長手方向の長さの半分（γ／２）が両傾斜面４１Ｃの長さαよりも短く（但し、（γ／２）＜α）形成されている。また、短辺９２である短手方向の幅寸法β_２は、少なくとも、下ケース４Ａの床面４Ｃに設けた凸部４１の傾斜面４１Ｃの幅寸法β_１よりも小さく形成されており、制動バネ９の内側に凸部４１の傾斜面４１Ｃが位置するように構成されている。

従って、制動バネ９に外的な加重などの作用を受けると、短辺９２が傾斜面４１Ｃ上を摺動して、制動バネ９の左右両面が押し潰されるような扁平形状に変形する。これにより、制動バネ９の短辺９２は、凸部４１の傾斜面４１Ｃ上で下ケース４Ａの床面４Ｃとの交差部分である裾部４１Ｂに限りなく接近する。

例えばモータ５のバックラッシュ、さらには運転動作中の外部からの衝撃などによって、図６に示すように、出力ギア７が降下する場合、これに伴って出力ギア７の筒状凸部７４の下面７４Ａが制動バネ９の上面中央部の近傍を押圧・押下することで、制動バネ９に上から荷重がかかる。すると、その反作用で、制動バネ９から出力ギア７の筒状凸部７４の下面７４Ａに向けて上（＋Ｚ）方向に弾性力（復元力）を生じる。その結果、回転軸８が軸線方向の上方（＋Ｚ方向）に向けて弾性力が付勢される。つまり、回転軸８は、制動バネ９によって常時安定した状態で弾性的に制動される。

これにより、特に、例えば上ケースと下ケースとの間の隙間の寸法的なばらつきや回転軸８の長さの寸法的なばらつきなどに起因して発生する制動力差のばらつきのため、各ギアの噛合いなどバックラッシュにより発生する指針３の回転方向のがた、などの吸収抑制効果が減殺されるのを回避することができる。

上述した本発明の実施形態に係る計器ユニット１０の作用を説明するために、下ケース４Ａの床面４Ｃに設けた凸部４１を設けていない、図７に示す比較例（従来）の計器ユニット２０と比較しながら説明する。但し、この比較例に用いる計器ユニットにおいて、本実施形態の計器ユニットと異なるのは、下ケース４Ａの床面４Ｃに凸部４１を設けていない点のみであって、例えば制動バネ９については本実施形態のものと全く同一長さ、同一湾曲形状、及び同一バネ特性のものを用いているものとする。

上（＋Ｚ）方向に向いた凸状のアーチ形状を呈する本実施形態の制動バネ９は、図６に示すように、下ケース４Ａの床面４Ｃに設けた凸部４１の傾斜面４１Ｃに搭載されており、長手方向の寸法γは傾斜面４１Ｃの長手方向の全長２αよりも小さい。従って、本実施形態では、制動バネ９が最大限に押し広げられても、両短辺９２が凸部４１の傾斜面４１Ｃから飛び出して床面４Ｃまではみ出すことがない。さらに、制動バネ９が最大限に押し広げられて回転軸８が最低高さまで降下したときに、両短辺９２が凸部４１の傾斜面４１Ｃから飛び出してフラットな床面４Ｃに達するように構成してもよい。このように構成すれば、最大限まで広がるような大きなバックラッシュなどのがたつきが発生したときに、制動バネ９は安定した状態でそのがたつきを受け止めることができる。

ところで、図２に示すように、下ケース４Ａの床面４Ｃと上ケース４Ｂの押当部材４Ｅの下面４Ｆ（下面４Ｆについては図６参照）との間の隙間の長さは、個々の計器ユニットの製品ごとに多少のばらつきがあっても一定寸法Ｈに形成されている。一方、下ケース４Ａの床面４Ｃと出力ギア７の筒状凸部７４の下面７４Ａとの間の隙間の長さｄは、制動バネ９のアーチ状の屈曲形状に応じて大きく変動する。

従って、図６（Ａ）に示すようにその隙間が大きい（ｄ_Ｈ）場合には、制動バネ９のアーチ形状が閉じる方向に変形している。即ち、制動バネ９の長手方向の両端部に位置する短辺９２は、凸部４１の傾斜面４１Ｃの頂部に近付く上部側領域にて傾斜面４１Ｃに当接している。因みに、この図６（Ａ）の場合には、出力ギア７及び回転軸８が最大高さまで押し上げられている状態であって、出力ギア７の凸部７３の上面７３Ａが押当部材４Ｅの下面４Ｆに圧接する。

一方、図６（Ｂ）に示すようにその隙間が大きい（ｄ_Ｌ）場合には、制動バネ９のアーチ形状が開く方向に変形している。即ち、制動バネ９の長手方向の両端部に位置する短辺９２は、凸部４１の傾斜面４１Ｃの裾部４１Ｂに近付く下部側領域にて傾斜面４１Ｃに当接している。

ところで、図７に示す比較例の計器ユニット２０の場合には、下ケース４Ａの床面４Ｃと出力ギア７の筒状凸部７４の下面７４Ａとの間の隙間の長さｄは、制動バネ９の屈曲形状に合わせて変動するのみである。つまり、比較例の場合には、「凸部４１の傾斜面４１Ｃに搭載されることによる制動バネ９のアーチ形状の高まりを増幅させる作用効果」が発生しないので、隙間ｄの変化量が小さい。別言すれば、制動バネ９による回転軸８の上下軸線方向への移動変量が本実施形態のものよりも小さい。

従来であれば、例えば上ケースと下ケースとの間の隙間の寸法的なばらつきや回転軸８の長さの寸法的なばらつきなどに起因して制動力差のばらつきが大きく発生するため、各ギアの噛合いなどバックラッシュにより発生する指針３の回転方向のがたつきなどに対する吸収抑制作用、が効果的に作用しない虞れがあった。本実施形態によれば、回転軸８に対して大きな変移量を付与することができるので、上記の吸収抑制作用が減殺されるのを回避することができる。

しかも、本実施形態によれば、図６及び図７を用いて説明したように、制動バネ９が比較例のものと同一大きさ、同一湾曲形状及び同一バネ特性のものを用いていても、回転軸８に対する上下軸線方向への移動変量を比較例のものより大きく確保することができる。従って、回転軸８に対する上下軸線方向への移動変移量を比較例のものと同じ移動変移量を確保しようとする場合には、制動バネ９が短くて済む。このように、比較例のものより短い制動バネ９を用いて同一効果をもたらすことができるので、制動バネ９の設置スペースが小さくて済み、延いては計器ユニット１０の小型化を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

例えば、本実施形態では、図４（Ａ）に示すように下ケース４Ａの床面４Ｃには凸部４１のみを形成したが、例えば同図（Ｂ）に示すように凸部４１´の長手方向の両側床面に、溝４７を設けておくようにすれば、凸部４１´の傾斜面４１Ｃの長さαを短くすることができる。従って、同じ長さの制動バネ９を設置する場合でも、凸部４１の長手方向の形成スペースが小さくて済み、延いては計器ユニット１０の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、制動バネ９を金属性の薄板で構成しているが、これに限られない。

また、本発明の計器ユニットは、例えば、燃料計部、タコメータ部、スピードメータ部、及び水温計等の各種計器類などのメータ装置への適用が可能である。

１ メータ装置
１０ 計器ユニット
２ 表示板
３ 指針
４ モータケース
４Ａ 下ケース
４Ｂ 上ケース
４Ｃ 床面
４Ｄ 天井面
４Ｅ 押当部材
４Ｆ 下面
４１ 凸部
４２ 軸孔
４３ 軸受孔
４１Ａ 頂部
４１Ｂ 裾部
４１Ｃ 傾斜面
４４ 軸孔
５ ステップモータ
６ 中間ギア
７ 出力ギア
７Ａ 上面
７Ｂ 下面
７２ 軸孔
７３ 凸部
７３Ａ 上面
７４ 筒状凸部
７５ 軸孔
７６ 孔段差
８ 回転軸
８Ａ 大径部
８１ 上部段差
８２ 下部段差
９ 制動バネ
９１ 孔
９２ 短辺
α 傾斜面の長さ
δ 遊び

Claims (3)

1. ステップモータと、
   前記ステップモータの回転力が伝達されて回転するギアと、
   前記ギアの両面から突出し、該ギアと軸心を一にしてギアと一体になって回転する回転軸と、
   前記ギアに対して、該ギアの軸線方向に向けた荷重を作用させる制動バネと、
   前記ステップモータ、前記制動バネ、前記ギア、前記回転軸、および指針が組み付けられる先端を除く前記回転軸を内部に収容するケースと、
   を備える計器ユニットであって、
   前記制動バネは、湾曲形状を呈し、前記ギアと前記ケースの下面との間に介装され、
   前記ケースの内面は、前記制動バネに臨む該ケースの下面の一部が、該ケースの上方に向けて隆起し、湾曲した前記制動バネの内側にその隆起した一部が位置するように該制動バネが収容される、
   ことを特徴とする計器ユニット。
2. 前記制動バネは、前記回転軸によって貫通される孔が形成され、
   前記ケースの下面の隆起した一部には、前記回転軸の一端側が挿入される軸孔が形成されているとともに、該一部は、前記軸孔の開口から下る傾斜面を形成している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の計器ユニット。
3. 前記制動バネの長辺方向の両端部は、前記ケースの下面の前記傾斜面、または該傾斜面を除く前記ケースの下面に位置することを特徴とする請求項２に記載の計器ユニット。

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