JPH0464598B2 - - Google Patents

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JPH0464598B2
JPH0464598B2 JP62136563A JP13656387A JPH0464598B2 JP H0464598 B2 JPH0464598 B2 JP H0464598B2 JP 62136563 A JP62136563 A JP 62136563A JP 13656387 A JP13656387 A JP 13656387A JP H0464598 B2 JPH0464598 B2 JP H0464598B2
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JP
Japan
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signal
pointer
rotor
ultrasonic motor
stator
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JP62136563A
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Japanese (ja)
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JPS63300995A (en
Inventor
Michio Yashima
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Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0464598B2 publication Critical patent/JPH0464598B2/ja
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  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車輌の走行速度計やエンジン回転計
等に使用される電気式の指示計器に係り、特に測
定事象の変化量を指標板の指標と回動指針との位
置対比によつて指示する指針駆動源として超音波
モータを使用した超音波モータ駆動式指示計器に
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electric indicator used for a vehicle speedometer, engine revolution meter, etc. The present invention relates to an ultrasonic motor-driven indicating instrument that uses an ultrasonic motor as a pointer drive source that provides instructions by comparing the positions of an index and a rotating pointer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、たとえば車輌の走行速度計やエンジ
ン回転計等に使用される電気式指示計器として、
その指針駆動源に種々の電圧計、電流計が用いら
れており、特に可動コイル式計器や交叉コイル型
可動磁石式計器は適宜配設環境に応じた指示トル
クを選定し得また自由にその回動角も選べること
から多くの指示計器に利用されている。
Traditionally, it has been used as an electric indicator for use in vehicle speedometers, engine tachometers, etc.
Various voltmeters and ammeters are used as pointer drive sources, and in particular, moving coil type meters and crossed coil type movable magnet type meters allow you to select the indicated torque according to the installation environment and freely control the rotation speed. Since the moving angle can be selected, it is used in many indicating instruments.

また、ステツピングモータ利用の指示計器も入
力信号をパルス信号としたときの制御の簡易性か
らたとえば実開昭52−142886号、特開昭57−
54867号公報等で知られ構成が種々提案されてい
る。
In addition, indicating instruments using stepping motors are also easy to control when the input signal is a pulse signal, such as Utility Model Application No. 52-142886,
It is known from publications such as No. 54867, and various configurations have been proposed.

こうした電気式指示計器は、特に車輌用速度計
やエンジン回転計で在来から知られている伝達ケ
ーブルを使った渦電流式計器に対し、ケーブルの
不規則回転による指示不良や伝達異音のない指示
計器として多くの車輌に採用されている。
In contrast to eddy current instruments that use transmission cables, which are conventionally known for vehicle speedometers and engine tachometers, these electrical indicating instruments do not cause faulty indications or abnormal transmission noise due to irregular rotation of the cable. It is used in many vehicles as an indicator.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかるに、前記電気式指示計器としての可動コ
イル式計器や交叉コイル型可動磁石式計器は特に
車輌等の激しい振動条件下で使用されるに際し
て、その振動による指針の針振れ現象が生じ易
く、これを緩和するために指針軸や磁石ケースに
ダンパオイルを設け、あるいは大きな駆動電流を
流してトルクを大きくする等の対策を講じている
が、ダンパオイルによる緩和方式は、計器の可動
部自体の動きを制するものであるため、逆に入力
信号の変化に対する応答性が悪くなるという問題
を有し、また駆動電流を大きくしても低速域にお
ける周期の大きな入力信号に応答して針振れを生
ずるという問題を解消し得なかった。
However, when a moving coil type meter or a crossed coil type movable magnet type meter is used as an electric indicating meter, especially when used under conditions of severe vibration such as in a vehicle, the vibration tends to cause the pointer to oscillate. Countermeasures such as installing damper oil on the pointer shaft or magnet case, or applying a large drive current to increase torque are taken to alleviate this problem. Since it is a control device, it has the problem of poor responsiveness to changes in the input signal, and even if the drive current is increased, needle runout occurs in response to input signals with a large period in the low speed range. Couldn't solve the problem.

また、ステツピングモータを駆動源とした指示
計器においては、その回転トルク自体それ程大き
なものではないため、やはり激しい振動条件下に
おける使用の際に、滑らかなステツプ駆動が得ら
れず、大きなトルクを得るためにはかなり大型の
モータを使用せねばならないという小型、薄型化
のための障害を有していた。
In addition, in the case of an indicating instrument that uses a stepping motor as its driving source, its rotational torque itself is not very large, so when used under conditions of severe vibration, smooth stepping drive cannot be obtained and large torque is required. In order to achieve this, a fairly large motor must be used, which is an obstacle to making the device smaller and thinner.

しかも、上記各電気式指示計器は全て電気−磁
気結合という磁気要素を必ず含んでいるため、外
部磁界による影響あるいは逆に計器自体の磁気に
よる外部電磁装置への影響が少なからず生じ、シ
ールドケース内に計器を収納して内外の磁気的干
渉を防止しなければならないという問題を有して
いた。
Furthermore, since all of the above-mentioned electric indicating instruments always include a magnetic element called electric-magnetic coupling, there is considerable influence of external magnetic fields or conversely the influence of the magnetism of the instrument itself on external electromagnetic devices, and The problem was that the instruments had to be housed inside to prevent magnetic interference inside and outside.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、近時注目されてきている超音波モー
タを指示計器の駆動源として採用することによ
り、計器の小型、薄型化を計りながら、激しい振
動条件下でも安定した指示を可能とし、さらに外
部磁界の大きな環境下でも全く磁気干渉の影響の
ない指示計器を提供せんとするもので、ハウジン
グに超音波モータのステータ部分を固定し、ロー
タ部分のロータ出力軸に指針を固着し、これと対
比判読可能に指標板を配設固定して計器本体を構
成するとともに、測定事象の変化量に応じた電気
信号を受け、ステータ部分を駆動するための制御
信号を出力し、ロータ部分の回動に基づく位置検
出手段からの回動位置信号を受けてステータ部分
の圧電振動子への信号供給制御をなす位置決め制
御手段と、この制御手段からの制御信号に基づい
て圧電振動子に駆動信号を印加する駆動手段とを
備える。
The present invention employs an ultrasonic motor, which has been attracting attention recently, as the drive source of an indicating instrument, thereby making the instrument smaller and thinner, enabling stable indications even under conditions of severe vibration, and further improving external The aim is to provide an indicating instrument that is completely free from magnetic interference even in environments with large magnetic fields.The stator part of an ultrasonic motor is fixed to the housing, and the pointer is fixed to the rotor output shaft of the rotor part. The instrument body is composed of a readable index plate arranged and fixed, and receives an electric signal according to the amount of change in the measurement event, outputs a control signal to drive the stator part, and controls the rotation of the rotor part. a positioning control means for controlling the signal supply to the piezoelectric vibrator of the stator portion in response to a rotational position signal from the position detection means based on the stator; and a positioning control means for applying a drive signal to the piezoelectric vibrator based on the control signal from the control means. and a driving means.

〔作用〕[Effect]

位置決め指令手段は、たとえば車輌の走行速度
等の判定事象の変化量に応じた電気信号と、超音
波モータのロータ部分もしくはこれと連動する指
針の回動位置を検出する位置検出手段からの回動
位置信号とにより、ロータ部分すなわち指針の指
示位置を決定し、これに基づいて指針は指標板の
対応する位置を回動指示する。超音波モータはそ
の大なる回転トルクと静止トルクによつて外部の
激しい振動条件下でも針振れを生ずることなく安
定した指示を与え、さらに外部との磁気干渉のな
い正確な指示を与える。
The positioning command means receives an electric signal according to the amount of change in a determination event such as the running speed of a vehicle, and a rotation from a position detection means that detects the rotational position of the rotor part of the ultrasonic motor or a pointer linked thereto. Based on the position signal, the designated position of the rotor portion, that is, the pointer, is determined, and based on this, the pointer instructs the index plate to rotate to the corresponding position. Due to its large rotational torque and static torque, the ultrasonic motor provides stable instructions without causing needle runout even under severe external vibration conditions, and also provides accurate instructions without external magnetic interference.

〔実施例〕〔Example〕

超音波モータは、その構造的特徴から大きな回
転トルクが得られ、またその摩擦係合により非稼
動時の静止トルクが大きいことも知られるところ
である。
It is also known that an ultrasonic motor can obtain a large rotational torque due to its structural characteristics, and also has a large static torque when not in operation due to its frictional engagement.

超音波モータには、その機構的特徴によつて大
きく進行波型超音波モータとねじり結合子型超音
波モータとに分かれ、これらは特開昭55−125052
号をはじめとして特開昭59−122387号、特開昭61
−52167号等で知られている。
Ultrasonic motors are broadly divided into traveling wave type ultrasonic motors and torsion coupler type ultrasonic motors depending on their mechanical characteristics.
JP-A-59-122387, JP-A-61
It is known as -52167 etc.

代表的構造として、進行波型超音波モータは第
1図に示されるデイスクタイプがあげられる。こ
れは夫々90度位相をずらせた2枚の圧電セラミツ
ク1に90度位相のずれた交流電圧を加えることに
より、進行波が発生し、ステンレス等の弾性体2
に逆向きの楕円軌跡の振動が生じ、これに回転体
3をライニング材4を介して適圧で押しつけるこ
とにより、回転体3が進行波方向とは逆方向に移
動、回転するものである。5は固定台であり、ナ
ツト6によつて、圧電セラミツク1および弾性体
2からなるステータ部分7と、回転体3およびラ
イニング材4からなるロータ部分8とを適圧で結
合している。
A typical structure of the traveling wave ultrasonic motor is the disk type shown in FIG. This is done by applying alternating current voltages with a 90 degree phase difference to two pieces of piezoelectric ceramics 1 with a phase difference of 90 degrees to each other, a traveling wave is generated, and an elastic material such as stainless steel 2
Vibration with an elliptical locus in the opposite direction occurs, and by pressing the rotating body 3 against this vibration with an appropriate pressure via the lining material 4, the rotating body 3 moves and rotates in a direction opposite to the direction of the traveling wave. Reference numeral 5 designates a fixing base, and a nut 6 connects a stator portion 7 made of a piezoelectric ceramic 1 and an elastic body 2 to a rotor portion 8 made of a rotating body 3 and a lining material 4 under appropriate pressure.

また、ねじり結合子型超音波モータは第2図に
示すように、厚さ方向に印加する電気信号によつ
て厚み方向に振動する複数個の圧電振動子9を分
極の向きが隣同志反平行となるよう積み重ねて成
るたて振動子10と、分極方向と斜交する方向に
圧縮力が作用するジユラルミン等のねじり結合子
11とをボルト12により結合してステータ部分
13を構成し、ロータ14をねじり結合子11に
固定するボルト15とボルト15により押しつけ
られるスプリング16によつてねじり結合子11
の上面に適正に圧接してなるものである。このタ
イプは圧電振動子9に電気信号を印加することに
より圧電振動子9に伸縮振動が生じ、これがたて
振動子10で共鳴増幅され、ねじり結合子11に
強力なねじり振動を生じさせる。この結果ねじり
結合子11の突起上面にねじり振動とたて振動と
が合成された楕円振動が生じ、この面に圧接され
たロータ14にたて振動で浮力、ねじり振動で回
転力を与え、ロータ14の回転を生じさせるもの
である。
In addition, as shown in Fig. 2, the torsion coupler type ultrasonic motor has a plurality of piezoelectric vibrators 9 that vibrate in the thickness direction by an electric signal applied in the thickness direction, and the polarization directions are adjacent and antiparallel. A stator portion 13 is constructed by connecting vertical vibrators 10 stacked so that The torsion connector 11 is fixed to the torsion connector 11 by a bolt 15 and a spring 16 pressed by the bolt 15.
It is formed by properly pressing against the upper surface of the. In this type, by applying an electric signal to the piezoelectric vibrator 9, stretching vibration is generated in the piezoelectric vibrator 9, which is resonantly amplified by the vertical vibrator 10, and causes a strong torsional vibration in the torsional coupler 11. As a result, elliptical vibration, which is a combination of torsional vibration and longitudinal vibration, is generated on the upper surface of the protrusion of the torsion coupler 11, and the vertical vibration gives buoyancy to the rotor 14, which is pressed against this surface, and the rotational force is applied to the torsional vibration. 14 rotations.

なお、原理的には上記2つのタイプで代表され
るが、超音波振動を利用した同作動原理に基づい
て、種々の形状で設計され得ることはここに詳細
を要しないであろう。
In principle, the above two types are representative, but it is unnecessary to go into detail here as it can be designed in various shapes based on the same operating principle using ultrasonic vibration.

以上のごとく超音波モータは、その使用条件に
より種々のタイプが利用でき、測定事象の内容に
応じて速度制御や位置制御を適応できる。特に前
述した進行波型超音波モータにおいては、夫々90
度位相をずらせた2枚の圧電セラミツク1に、90
度位相のずれた交流電圧を正相、逆相に切換印加
することによつてその進行波方向を変えることが
でき、これに伴つてロータ部分8の回転方向も自
由に制御できることから、位置制御に適してい
る。
As described above, various types of ultrasonic motors can be used depending on the conditions of use, and speed control and position control can be applied depending on the content of the measurement event. In particular, in the traveling wave type ultrasonic motor mentioned above, each
Two piezoelectric ceramics 1 with a phase shift of 90°
The direction of the traveling wave can be changed by switching and applying alternating current voltages with phase shifts between positive and negative phases, and the direction of rotation of the rotor portion 8 can also be controlled freely, allowing position control. suitable for

本発明は、上記超音波モータの強力な回転トル
クと静止トルクが、その動作原理から激しい外部
振動にも耐え得ることに着目し、かつ磁気干渉の
ない小型、薄型化の特徴を生かして、たとえば車
輌の走行速度計等の指示計器の駆動源として採用
して、その位置制御機能により正確な指示を与え
る指示計器を得んとするもので、以下に詳細を説
明する。
The present invention focuses on the fact that the powerful rotational torque and static torque of the ultrasonic motor can withstand severe external vibration due to its operating principle, and takes advantage of the characteristics of small size and thinness without magnetic interference, for example. The present invention aims to provide an indicating instrument that can be used as a drive source for an indicating instrument such as a speedometer of a vehicle and provides accurate instructions through its position control function, and will be described in detail below.

第3図は超音波モータを組み込んだ指示計器本
体の具体的構成を示す車輌用の走行速度計に適用
した実施例である。
FIG. 3 shows an embodiment applied to a vehicle speedometer, showing a specific configuration of an indicating instrument body incorporating an ultrasonic motor.

図において、ハウジング17内に超音波モータ
18のステータ部分19を固定台20によつてボ
ルト21で固定し、ロータ部分22のロータ出力
軸23の先端に指針24を固着している。指針2
4の下方には車輌の走行速度を表す指標としての
目盛25を施した指標板26がハウジング17の
段部に固定され、上方には透視板27がやはりハ
ウジング17の段部にて固定されている。ロータ
出力軸23には指標板26に設けた穴を通して指
針24の基部をその先端に圧入等で固着している
が、指針24の基部を指標板26の穴を通して下
方に伸長してロータ出力軸23に固着することも
できる。
In the figure, a stator portion 19 of an ultrasonic motor 18 is fixed in a housing 17 by a fixing base 20 with bolts 21, and a pointer 24 is fixed to the tip of a rotor output shaft 23 of a rotor portion 22. Guidelines 2
An index plate 26 having a scale 25 as an index indicating the running speed of the vehicle is fixed to the stepped portion of the housing 17 below 4, and a see-through plate 27 is also fixed to the stepped portion of the housing 17 above. There is. The base of a pointer 24 is fixed to the tip of the rotor output shaft 23 by press-fitting or the like through a hole provided in an index plate 26. It can also be fixed to 23.

超音波モータ18を駆動源とした指示計器の本
体構造はこのようにきわめて簡易に構成でき、回
路部28により走行速度に応じた信号を入力端子
から入力して、それに基づく位置制御で指針24
の回動指示制御をなすことができる。
The structure of the main body of the indicator using the ultrasonic motor 18 as a driving source can be configured extremely simply as described above.The circuit section 28 inputs a signal corresponding to the traveling speed from the input terminal, and the pointer 24 is controlled by position control based on the input terminal.
Rotation instruction control can be performed.

超音波モータ18は第3図Aに示したようにハ
ウジング17によつてその回動部分を囲つてお
り、これにより充分安定した指示駆動が得られる
が、ロータ部分22の周囲に接触し易い他部品が
配される場合には、第4図に示すようにロータ部
分22をステータ部分19とともに、ケース状の
固定台20によつて収納し、ロータ出力軸23の
みを導出する構成とすれば、他部品との接触の心
配はない。また、ベアリング29によりロータ出
力軸23の回転も円滑となり、さらにその密閉効
果により、外部からの鉄粉等がロータ部分22や
ステータ部分19に付着して回動に不具合を生じ
る心配もない。
As shown in FIG. 3A, the rotating portion of the ultrasonic motor 18 is surrounded by a housing 17, which provides a sufficiently stable directed drive, but it also tends to come into contact with the periphery of the rotor portion 22. When the parts are arranged, the rotor part 22 is housed together with the stator part 19 in a case-like fixing base 20 as shown in FIG. 4, and only the rotor output shaft 23 is guided out. There is no need to worry about contact with other parts. Furthermore, the bearing 29 allows the rotor output shaft 23 to rotate smoothly, and its sealing effect prevents iron powder from adhering to the rotor portion 22 and the stator portion 19 and causing problems in rotation.

車輌の走行速度を上記指示計器にて指示するた
めには、ロータ部分22を位置制御して指針24
を走行速度に対応する指標板26の目盛25位置
に回動制止しなければならず、こうした位置制御
はロータ部分22の回動位置を検出してフイード
バツクする位置検出手段が必要となるが、これは
一般によく知られているロータリエンコーダ等で
容易に構成できるため特に指示計器の構造内には
示さない。
In order to indicate the running speed of the vehicle using the indicator, the position of the rotor portion 22 is controlled and the pointer 24 is
The rotation of the rotor must be stopped at the scale 25 position of the index plate 26 corresponding to the running speed, and such position control requires a position detection means that detects the rotational position of the rotor portion 22 and provides feedback. is not particularly shown in the structure of the indicating instrument because it can be easily constructed using a generally well-known rotary encoder or the like.

上記第3図あるいは第4図で示した指示計器を
走行速度計として機能させるための回路構成を、
基本的構成によつて第5図にて説明する。
The circuit configuration for making the indicator shown in Figure 3 or Figure 4 function as a travel speedometer is as follows:
The basic configuration will be explained with reference to FIG.

車輌の走行速度に応じた電気信号は、たとえば
電磁ピツクアツプやホトセンサによつて構成され
る自動車のギヤボツクスあるいは自動2輪車の車
輪部分に設けられたパルス発生器30により得る
ことができる。パルス発生器30から発生する走
行速度に比例した周波数のパルス信号は、位置決
め制御回路31に入力され、位置決め制御回路3
1ではパルス信号の周期あるいは周波数に基づい
て走行速度を逐次検出し、その計測値の大きさに
基づいた制御信号を駆動回路32に供給する。駆
動回路32では上記制御信号に基づき、超音波モ
ータ18のステータ部分19における各々90度位
相をずらせて積層した圧電セラミツク33,34
に90度位相のずれた交流信号を印加し、弾性体と
ともにステータ部分19に進行波を生じさせ、こ
れによりロータ部分22に進行波と逆方向の回転
を生じさせる。
An electric signal corresponding to the running speed of the vehicle can be obtained by a pulse generator 30 provided in the gearbox of the automobile or the wheel portion of the two-wheeled motor vehicle, which is constructed of, for example, an electromagnetic pickup or a photo sensor. A pulse signal with a frequency proportional to the traveling speed generated from the pulse generator 30 is input to the positioning control circuit 31,
1, the running speed is sequentially detected based on the period or frequency of the pulse signal, and a control signal based on the magnitude of the measured value is supplied to the drive circuit 32. Based on the control signal, the drive circuit 32 drives the piezoelectric ceramics 33 and 34, which are laminated with a phase shift of 90 degrees, in the stator portion 19 of the ultrasonic motor 18.
An alternating current signal with a phase shift of 90 degrees is applied to generate a traveling wave in the stator portion 19 together with the elastic body, thereby causing the rotor portion 22 to rotate in the opposite direction to the traveling wave.

ロータ部分22の回転は、回動位置検出手段と
してのたとえばロータリエンコーダ35に伝えら
れ、このロータリエンコーダ35によつてロータ
部分22の回転状態(回動位置)が検出されて、
回動位置に応じた回動位置信号が位置決め制御回
路31にフイードバツクされる。
The rotation of the rotor portion 22 is transmitted to, for example, a rotary encoder 35 as a rotation position detection means, and the rotation state (rotation position) of the rotor portion 22 is detected by the rotary encoder 35.
A rotation position signal corresponding to the rotation position is fed back to the positioning control circuit 31.

位置決め制御回路31では、ロータリエンコー
ダ35からの回動位置信号と、パルス発生器30
からの信号に基づいて求めた走行速度に対応する
検出信号により、ロータ部分22に固着された指
針24が対応する目盛25上の速度位置にて回動
制止するべく制御信号の供給制御をなし、駆動回
路32による圧電セラミツク33,34への交流
信号の位相切換えと回動速度を制御する。
The positioning control circuit 31 receives the rotational position signal from the rotary encoder 35 and the pulse generator 30.
A control signal is supplied to control the rotation of the pointer 24 fixed to the rotor portion 22 at a corresponding speed position on the scale 25 based on a detection signal corresponding to the traveling speed determined based on the signal from the rotor portion 22. The drive circuit 32 controls the phase switching of the AC signal to the piezoelectric ceramics 33 and 34 and the rotation speed.

位置決め制御回路31における走行速度変化へ
の応答性は、パルス信号の周期測定による速度検
出が良好であるが、周波数測定方式によつても充
分実用化は可能で指示の滑らかさも大きく異なる
ことはない。位置決め制御は直前の検出速度と最
新の検出速度に基づき、またロータリエンコーダ
35からの回動位置信号に基づいて、増加方向へ
の変化か減少方向への変化かを求め、次いで得ら
れた方向判定に従つて回動方向を決定し、駆動回
路32における圧電セラミツク33,34への交
流信号の位相を切換え制御することにより、速度
変化に追従したロータ部分22の回動方向制御を
なす。さらに、最新の検出速度に対応するロータ
リエンコーダ35からの回動位置信号により、増
加もしくは減少方向に回動制御していた駆動回路
32からの駆動信号出力を停止し、その位置にて
ロータ部分22を制止することにより、ロータ出
力軸23に固着した指針24を指標板26上の対
応する目盛25上にて制止維持する。駆動信号の
停止は、ステータ部分19の振動を止め、ロータ
部分22はステータ部分19との摩擦による強力
な静止トルクにより、外部振動にも全く影響され
ない安定した指示をなす。
Regarding the responsiveness to changes in running speed in the positioning control circuit 31, speed detection by measuring the period of a pulse signal is good, but it is also possible to put it into practical use by a frequency measurement method, and the smoothness of the instructions will not differ greatly. . Positioning control determines whether the change is in an increasing direction or a decreasing direction based on the previous detected speed and the latest detected speed, and also based on the rotational position signal from the rotary encoder 35, and then the obtained direction is determined. The rotation direction of the rotor portion 22 is controlled in accordance with the speed change by determining the rotation direction and controlling the phase of the AC signal to the piezoelectric ceramics 33 and 34 in the drive circuit 32 by switching. Furthermore, the drive signal output from the drive circuit 32 that was controlling the rotation in the increasing or decreasing direction is stopped based on the rotation position signal from the rotary encoder 35 corresponding to the latest detected speed, and the rotor portion 22 is moved to that position. By stopping the pointer 24 fixed to the rotor output shaft 23, the pointer 24 is kept stopped on the corresponding scale 25 on the index plate 26. Stopping the drive signal stops the vibration of the stator section 19, and the rotor section 22, due to its strong static torque due to friction with the stator section 19, provides stable commands that are completely unaffected by external vibrations.

以上により、超音波モータ15を駆動源とし
て、車輌の走行速度を指針24と指標板26との
対比判読にて、従来指示計器と同様求めることが
でき、指示外観的には第3図Bにて示されるよう
に変わるところはないが、計器の厚さは超音波モ
ータ18と指標板26および指針24によつての
み決定され、従来の可動コイル式計器等に比して
きわめて薄型となる。また、指針軸を有する従来
計器においては、円滑な指示を得るために軸受け
等に工夫を要していたが、これら安定指示のため
の駆動トルクの確保についても何らの不安要素も
なく、それに伴う周辺部材の付加の必要もない。
As described above, using the ultrasonic motor 15 as the driving source, the vehicle's running speed can be determined by comparing the pointer 24 and the indicator plate 26 in the same way as with conventional indicating instruments, and the external appearance of the indicator is as shown in Fig. 3B. Although there is no change as shown in FIG. 1, the thickness of the meter is determined only by the ultrasonic motor 18, indicator plate 26, and pointer 24, and is extremely thin compared to conventional moving coil type meters. In addition, in conventional instruments with pointer shafts, in order to obtain smooth indications, it was necessary to make improvements to the bearings, etc., but there is no concern about securing the driving torque for these stable indications, and the accompanying There is no need to add peripheral members.

さらに、超音波モータ18の駆動原理から、外
部との磁気干渉を起こして指示誤差を招いたり、
あるいは外部電磁装置への磁気障害を及ぼす要素
が全くないため、シールドケース等の保護対策の
必要もなく、きわめてコンパクトに構成すること
ができる。
Furthermore, due to the driving principle of the ultrasonic motor 18, magnetic interference with the outside may occur, leading to indication errors.
In addition, since there are no elements that cause magnetic interference to external electromagnetic devices, there is no need for protective measures such as shielding cases, and the structure can be extremely compact.

しかも、ロータ部分22の回転もきわめて滑ら
かであつて、かつ応答性に秀れているため、測定
事象の変化にも容易に追従し得、その強力な回転
トルクと合いまつてきわめて安定した計測指示が
可能となる。
Moreover, the rotation of the rotor portion 22 is extremely smooth and has excellent responsiveness, so it can easily follow changes in measurement events, and in combination with its strong rotational torque, provides extremely stable measurement instructions. becomes possible.

また、測定事象の不規則な微小変動に対して
も、従来たとえばダンパオイルで緩衝していたも
のに対し、位置決め制御回路31内での回路的な
不感能幅を設けることにより容易に対応できる。
Additionally, irregular and minute fluctuations in measurement events can be easily dealt with by providing a circuit-wise insensitivity width within the positioning control circuit 31, which has conventionally been buffered with damper oil, for example.

なお、上述した実施例は単一のハウジング17
内に超音波モータ18を収納して、速度計単体で
の構成を示したものであるが、その組付構造はこ
れに限定されることなく種々の変形が可能であ
る。たとえば、他の計器本体と1つのハウジング
内に並設される場合には、第6図に示すように、
一旦専用の固定ハウジング36(コ字状フレー
ム)に超音波モータ18を固定し、このハウジン
グ36に指標板26を架設した形で計器本体を構
成し、これを他の計器本体37との共通のハウジ
ング17内に収納固定することもできる。また、
指標板26は単一計器に専用の分離形に限らず、
隣接する他の計器37の指標板38と一体型の一
枚板とし、その対応する表面に指標となる目盛を
施すこともできる。
Note that the embodiment described above uses a single housing 17.
Although the configuration is shown in which the speedometer is a single unit with the ultrasonic motor 18 housed inside, the assembly structure is not limited to this and various modifications are possible. For example, when installed in parallel with other instrument bodies in one housing, as shown in Fig. 6,
The ultrasonic motor 18 is temporarily fixed to a dedicated fixed housing 36 (U-shaped frame), and the index plate 26 is mounted on this housing 36 to form the instrument body. It can also be housed and fixed within the housing 17. Also,
The index plate 26 is not limited to a separate type dedicated to a single instrument;
It is also possible to form a single plate integrated with the index plate 38 of another adjacent meter 37, and to provide a scale serving as an index on the corresponding surface.

特に、車輌用指示計器としては、走行速度計の
他にエンジン回転計、燃料残量計、冷却水温計等
が各々単一計器として並設され、あるいは1つの
ハウジング内に収納配設される構造が用いられる
が、これら各種指示計器の駆動源として各々超音
波モータを採用すれば、計器装置全体の小型、薄
型化が可能となり、各計器の安定した指示が得ら
れる。この場合も、各計器の指標板を共通として
その下方に超音波モータを各々配設固定してもよ
いし、あるいは各計器毎に独立した指標板を設
け、見返し板によつて内部を覆う構成としてもよ
い。また、指針として上記各実施例に示した棒状
のものを使用する代わりに、回転円板をロータ出
力軸に固着し、この円板上に線状指針や色分け仕
切を施したものを採用することもでき、指標板も
指針の下方でなく、上方に配設した透明板に目盛
を形成して透視する構成も可能である。
In particular, as a vehicle indicating instrument, in addition to the travel speed meter, an engine tachometer, fuel level gauge, coolant temperature gauge, etc. are arranged side by side as a single instrument, or are housed in one housing. However, if an ultrasonic motor is used as a drive source for each of these various indicating instruments, the entire instrument device can be made smaller and thinner, and stable indications from each instrument can be obtained. In this case as well, it is possible to use a common indicator plate for each instrument and install and fix the ultrasonic motors below it, or alternatively, each instrument has an independent indicator plate and the inside is covered with a facing plate. You can also use it as Also, instead of using the rod-shaped pointer shown in each of the above embodiments as a pointer, a rotating disk may be fixed to the rotor output shaft, and a linear pointer or color-coded partitions may be applied on this disk. It is also possible to form a scale on a transparent plate disposed above the pointer instead of below the pointer and see through it.

いずれにしても、指示計器の指針駆動源として
超音波モータを用い、ロータ出力軸に直接あるい
はギヤを用いた拡大機構等を介して指針を固着す
ることで、従来の電気式指示計器では得られなか
つた高性能の指示計器が得られるものである。
In any case, by using an ultrasonic motor as the pointer drive source of the indicating instrument and fixing the pointer directly to the rotor output shaft or through an enlarging mechanism using gears, it is possible to obtain This results in an extremely high-performance indicating instrument.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明は指示計器の指針駆動源
として超音波モータを用い、ステータ部分をハウ
ジング側に固定し、ロータ部分のロータ出力軸に
指針を固着して指標板上の指標との対比判読をな
すべく位置決め制御する構成としたことにより、
特に車輌等の激しい振動条件下に使用して振動影
響による針振れのない安定した指示が可能とな
り、さらに外部との磁気干渉のない正確な指示を
得ることができ、これに伴ってこれらの対策要素
を別途付加する必要がないため、きわめてコンパ
クトな計器構造となり、超音波モータの小型、薄
型性能と合いまつて、計器装置全体の小型、薄型
化が可能となる。
As described above, the present invention uses an ultrasonic motor as a pointer driving source of an indicating instrument, fixes the stator part to the housing side, fixes the pointer to the rotor output shaft of the rotor part, and compares it with the indicator on the indicator plate. By adopting a configuration that controls positioning to achieve reading,
In particular, when used under severe vibration conditions such as in vehicles, it is possible to provide stable instructions without needle deflection due to the effects of vibration, and it is also possible to obtain accurate instructions without external magnetic interference. Since there is no need to add any additional elements, the instrument structure becomes extremely compact, and when combined with the compact and thin performance of the ultrasonic motor, the entire instrument device can be made smaller and thinner.

また、超音波モータの低速駆動安定性により計
器指針の回動位置制御も確実になすことができ、
測定事象の変化への追従も自然な動きとなつて、
その指示性能も従来の電気式指示計器にない秀れ
たものとすることができ、特に激しい振動条件下
で使用される車輌用指示計器に適用してきわめて
顕著な効果が期待できるものである。
In addition, the low-speed drive stability of the ultrasonic motor makes it possible to reliably control the rotational position of the instrument pointer.
Following changes in measurement events becomes a natural movement,
Its indicating performance can also be superior to that found in conventional electric indicating instruments, and a particularly significant effect can be expected when applied to vehicle indicating instruments used under severe vibration conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本発明の指示計器に適用
される超音波モータの代表的構造図、第3図Aは
本発明に係る超音波モータ駆動式指示計器の一実
施例を示す断面図、第3図Bは同指示計器の正面
図、第4図は第3図指示計器における超音波モー
タの別形態による構成を示す要部断面図、第5図
は同指示計器を車輌用速度計として駆動するため
の基本的回路ブロツク図、第6図は本発明に係る
超音波モータ駆動式指示計器構造の他の実施例を
示す断面図である。 17,36……ハウジング、18……超音波モ
ータ、19……ステータ部分、20……固定台、
22……ロータ部分、23……ロータ出力軸、2
4……指針、25……指標としての目盛、26…
…指標板、30……パルス発生器、31……位置
決め制御回路、32……駆動回路、33,34…
…圧電セラミツク、35……位置検出手段として
のロータリエンコーダ。
1 and 2 are representative structural diagrams of an ultrasonic motor applied to the indicating instrument of the present invention, and FIG. 3A is a sectional view showing one embodiment of the ultrasonic motor-driven indicating instrument according to the present invention. , Fig. 3B is a front view of the same indicator, Fig. 4 is a cross-sectional view of main parts showing another configuration of the ultrasonic motor in the indicator shown in Fig. 3, and Fig. 5 is a front view of the same indicator as shown in Fig. 3. FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the ultrasonic motor-driven indicator structure according to the present invention. 17, 36...Housing, 18...Ultrasonic motor, 19...Stator part, 20...Fixing base,
22... Rotor portion, 23... Rotor output shaft, 2
4...Guide, 25...Scale as an indicator, 26...
... Index plate, 30 ... Pulse generator, 31 ... Positioning control circuit, 32 ... Drive circuit, 33, 34 ...
...Piezoelectric ceramic, 35...Rotary encoder as position detection means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ハウジングに超音波モータのステータ部分を
固定し、このステータ部分の振動によつて回動す
るロータ部分のロータ出力軸に、これとほぼ直交
して指針を固着し、この指針と対比判読し得るよ
う測定事象の変化量を表す指標を施した指標板を
配設固定して計器本体を構成するとともに、測定
事象の変化量に応じた電気信号を受け、上記超音
波モータのステータ部分を上記電気信号に応じて
駆動するための制御信号を出力し、ステータ部分
の振動によるロータ部分の回動に基づく位置検出
手段からの回動位置信号を受けて圧電振動子への
信号供給制御をなす位置決め制御手段と、この制
御手段からの制御信号に基づいてステータ部分の
圧電振動子に駆動信号を印加する駆動手段とを備
えてなる超音波モータ駆動式指示計器。
1. The stator part of the ultrasonic motor is fixed to the housing, and a pointer is fixed to the rotor output shaft of the rotor part, which rotates due to the vibration of the stator part, and is almost perpendicular to the rotor output shaft, so that the pointer can be read in comparison with this pointer. The instrument body is constructed by arranging and fixing an index plate with an index representing the amount of change in the measurement event, and receives an electric signal corresponding to the amount of change in the measurement event, and the stator part of the ultrasonic motor is connected to the electric signal. Positioning control that outputs a control signal for driving according to the signal, and controls the signal supply to the piezoelectric vibrator in response to a rotational position signal from a position detection means based on rotation of the rotor due to vibration of the stator. and a drive means for applying a drive signal to a piezoelectric vibrator of a stator portion based on a control signal from the control means.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051478A (en) * 1983-08-26 1985-03-22 Seiko Instr & Electronics Ltd Electronic timepiece

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