JPS63300372A - 超音波モ−タ駆動式積算計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車輌の走行距離針等に使用される電気駆動式
の積算計に係り、特に複数の整列した文字車の駆動源と
して超音波モータを使用した超音波モータ駆動式積算計
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の電気式積算計として、複数の整列した文字
車をステンピングモータあるいは直流モータにより駆動
するものが種々提案されている。

たとえば、車輌の走行距離を複数の文字車の桁上げ動作
による積算値で表示するものとしては、一定の走行距離
毎に発生するパルス信号を分周し、さらに移相変換して
ステンピングモータの各相コイルへ印加し、これにより
所定の走行距離単位でステ・ノピングモータをステップ
駆動する方式が知られており、減速ギヤを介して文字車
の最下位桁を回転駆動する構成が一般的である。（特開
昭５３−９８，８８６号、特開昭５５−２，９３１号、
特開昭５６−３６．７８４号参照） また、文字車の回転トルクを上げ、かつ小型化をねらい
としてステッピングモータに代わる駆動源に直流モータ
を使用した構成も提案されている。

（実開昭５７−６８．５１０号参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、前記積算計の複数の文字車を駆動する駆動源
としてのステッピングモータあるいは直流モータは、各
々モータケース内に磁石を配し、あるいは励磁コイル体
を固定して、コイル体あるいは磁石を有した回転子を、
通電による回転磁界の発生により回転駆動するものであ
り、通電駆動状態においては、磁極間の吸引、反発作用
で十分な回転トルクが得られるものの、入力信号がない
状態すなわち回転子やモータケース内の励磁コイルに通
電がなされないときには回転子が全（フリーな状態とな
って、外部振動により文字車が不則の誤回転をすること
がある。

このため、入力信号なきときでも、一定の保持信号を供
給し、モータおよびそれに接続される文字車が誤作動し
ないような静止トルクを与える方法が提案されるが、た
とえば車輌の走行距離計のように車載バッテリーを電源
とするものにおいてこのような保持電流を常時供給する
ことは、バッテリーの不要な電力消費となり、好ましく
ない。

従って、一般にはモータの回転子の出力軸を直接文字車
の下位桁駆動につなげることなく、機械的ギヤ機構によ
る減速ギヤを介在し、ギヤの噛み合いによって不則の回
転を防いでおり、このような付属的機構が装置の小型化
の障害ともなっている。

また、積算計機構を構成する機械的ギヤ機構の複雑化や
文字車の増加は、これを外部振動下においても確実に回
転駆動するための回転トルクの増加を必要とし、ステッ
ピングモータや直流モータにて安定駆動するためのトル
クを得るためにはモータ自体容量の大きな強力なものを
用いなければならず、これも積算計機梼全体の小型化に
対応できない問題となっている。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、近年注目されてきている超音波モータを積算
計機構の駆動源として採用することにより、入力信号が
ないときの静止すなわち現時点までの積算状態を確実に
維持しながら、付属機構を不要とした小型化を達成する
もので、超音波モータのステータ部分を文字車の支軸も
しくはフレームに固定し、超音波モータのロータ部分を
文字車の最下位桁にその回転を伝達するべく結合配設し
、望ましくは超音波モータのロータ部分を文字車の最下
位桁に直結するよう構成する。

〔作用〕

超音波モータのステータ部分を固定し、ロータ部分によ
り文字車の最下位桁を駆動することにより、超音波モー
タの強力な回転トルクで確実な積算駆動がなされ、また
ステータ部分とロータ部分との摩擦係合による強力な静
止トルクで、複雑なギヤ機構を介在することなく外部振
動に対する誤作動をも防止して積算値を確実に維持する
。

〔実施例〕

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。

超音波モータには、その機構的特徴によって大きく進行
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５５−１２５．０５２号をはじめ
として特開昭５９−１２２．３８７号、特開昭６１−５
２．１６７号等で知られている。

代表的構造として、進行波型超音波モータは第１図に示
されるディ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・２り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
間に移動、回転するものである。５は固定台であり、ナ
ツト６によって、圧電セラミック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。

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って厚み方向に振
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ュラルミン等の
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によってねじり結合子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。

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。

本発明は、上記超音波モータの強力な回転トルクと静止
トルクとに着目して、かつ小型、薄型の特徴を生かし、
積算計の駆動源として従来のステンピングモータや直流
モータでは達し得なかった小型、薄型にして耐振性能の
秀れた構造を提供するものであり、第３図以下でその構
造を説明する。

超音波モータのタイプとして進行波型を用いるかねじり
結合子型を用いるかは、適宜積算計機構と並設する他機
器との位置関係や機構内の機器配列に応じて選択し得る
。

第３図および第４図に示す実施例は、積算計機構の薄型
化において、またより強力な回転トルクを得る場合にお
いて好適なねじり結合子型超音波モータを駆動源とした
ものである。

図において、１７は積算計機構を支持するフレームであ
り、これには各々図示しないピニオンで桁上げ結合され
るよう整列した複数の文字車１８を貫挿支持する支軸１
９と、ねじり結合子型超音波モータ２０のステータ部分
２１が固定されている。文字車１８の最下位桁１８ａと
並設して逆転防止用のアーム２２を有した駆動輪２３を
配し、この駆動輪２３を超音波モータ２０のロータ部分
２４に連動するようたとえば係合爪や接着により結合固
定している。支軸１９の一端はフレーム１７に固定され
、超音波モータ２０側の一端はロータ２４をねじり結合
子２５にスプリング２６によって圧接するためのボルト
２７の上端にたとえば凹凸係合により結合支持されてい
る。ボルト２７は圧電振動子２８を積層したたて振動子
２９をねじり結合子２５に固定するボルト３０とともに
ステータ部分２１と固定的に貫挿するものであって、支
軸１９とともに回転軸線上に整列するため、支軸１９は
フレーム１７に両端を固定したと同じこととなる。

このように文字車１８と結合するべく超音波モータ２０
は、そのステータ部分２１の一部であるたて振動子２９
を取付部２９ａによってフレーム１７に堅固にねじ止め
固定され、これを基盤としてロータ部分２４の回転を駆
動輪２３へ伝達するものである。

上記構成において、超音波モータ２０の圧電振動子２８
に電気信号を印加すれば、その信号量に応じた速度でロ
ータ部分２４が回転し、駆動輪２３を介して文字車１８
を入力量に比例した速度で積算駆動するものであり、た
とえば車輌用の走行距離計として利用できる。

基本的には、エンジンのギヤボックスあるいは車軸の回
転を、電磁ピックアップやホトセンサにより速度に比例
したパルス信号として検出するパルス発生器３１と、こ
のパルス信号に基づいて超音波モータ２０の圧電振動子
２８に移相をずらした駆動用信号として変換するパルス
数比例駆動指令回路３２と、指令回路３２からの信号に
基づいて圧電振動子２８に励起信号、を印加する駆動回
路３３とによりモータ駆動系を構成すればよい。

以上のモータ駆動系で走行距離に応じた回転が超音波モ
ータ２０に発生し、ロータ部分２４の高トルりの回転が
駆動輪２３を介して文字車１８に伝達され、下位桁から
上位桁への桁上げ動作により、走行距離が積算表示さ・
れる。

第５図は、進行波型超音波モータを駆動源として用いた
実施例を示すもので、文字車１８を支持する支軸１９の
両端をフレーム１７に固定支持し、超音波モータ３４を
固定台３５によりフレーム１７の底壁に固定し、ステー
タ部分３６の進行波により逆方向に回転するロータ部３
７の出力軸３７ａに設けたウオームギヤ３８と、外周に
ギヤを形成した駆動輪３９との噛合により積算する構造
である。

この構造は、超音波モータ３４の配設につき、フレーム
１７の横方向への拡がりに制約がある場合に、回転方向
を変換するギヤ機構を介在することで位置関係に自由度
を持たせたものである。

第６図は、進行波型超音波モータのリングタイプを利用
したもので、超音波モータ４０は支軸１９を貫挿してス
テータ部分４１を固定台４２によりフレーム１７に固定
し、ロータ部分４３と文字車１８の最下位桁１８ａとを
接着あるいは凹凸係合等で直結した構造を示す。このタ
イプは前記の駆動輪２３．３９を介さず、ロータ部分４
３の回転をそのまま文字車１８の最下位桁１８ａに伝達
して積算するため、ロータ部分４３の回転速度を積算値
の最下位桁相当に設定することにより、超音波モータ４
０の静止トルクの大なるいわゆるメモリ機能を生かした
小型化が可能となる。

さらに、第７図においては、超音波モータのロータ部分
を、文字車１８の最下位桁１８ａとしての機能を有する
よう一体化した構造を示すもので、フレーム１７に超音
波モータ４４のステータ部分４５を固定し、ロータ部分
４６の外周に文字車１８の最下位桁１８ａの環状表示部
１８ｂを被着するように一体化固定したものである。

このタイプは超音波モータ４４のロータ部分４６と文字
車１８の最下位桁１８ａとを直結するとともに、これら
を一体化してロータ部分４６そのものが最下位桁１８ａ
の内蔵部分となるよう構成することにより、一層の小型
化を計ったものである。

なお、４７は超音波モータ４４のステータ部分４５をフ
レーム１７に緩衝的に固定するためのゴム材等からなる
緩衝部材であり、ステータ部分４５の振動がフレーム１
７に直接伝搬することを防止し、ステータ部分４５の振
動特性の微妙な変化を防いでいる。

実際には、ステータ部分４５の振動幅はマイクロ単位の
微小なものであるため、直付けによりフレーム１７を伝
搬して文字車１８等が共振することはほとんどなく、特
にこうした処置を必要とするものではないが、ステータ
部分４５そのものの固有振動数に係る振動特性に影響を
及ぼすような場合、超音波モータ４４の回転速度制御が
複雑となるため、フレーム１７の材質、硬度とからめて
直付けを避け、上記緩衝部材４７によって浮かせて取り
付けることが好ましい。

また、上記各実施例ともにフレーム１７にステータ部分
をそのまま固定しているが、ステータ部分固定型のケー
スに収納しロータ出力軸を導出した超音波モータ構造と
したときには、ケースをフレーム１７側に固定すること
となる。

さらに、ステータ部分をフレーム１７に固定しているが
、フレーム１７に固定される文字車１８の支軸１９に固
定してもよい。たとえば、第４図に示す実施例において
はポルｌ−３０を伸長し、その伸長したボルト部分をフ
レーム１７に文字車１８の支軸１９と同様の方法で固定
すれば、ステーク部分も同時に不動的に固定されるため
、フレーム１７の固定部分が小さい時にはボルト固定に
より固定可能となる。

また第６図に示す実施例では超音波モータ４０を貫挿す
る文字車１８の支軸１９が、その両端でフレーム１７に
固定されるため、この支軸１９にステータ部分を固定す
れば、上記同様の取付効果が得られる。

ただし、超音波モータの固定の安定性からみれば、支軸
１９よりもフレーム１７側に固定することが望ましく、
また振動特性の安定性の面からも有効である。

以上、積算計機構の形態に応じた超音波モータの接合構
造を述べてきたが、超音波モータはその作動原理を満た
すことで各ステータ部分、ロータ部分の形状も種々変更
し得るため、種々の積算計駆動構造が提案されるが、望
ましくは文字車との直結タイプがその性能を生かす上で
好適であろう。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は積算計の文字車を駆動する駆動
源として超音波モータを用い、ステータ部分とロータ部
分とをフレーム側と文字車側とに固定、結合することに
より、小型化を計りながら大きな回転トルクによる安定
した積算駆動が可能となり、さらにステータ部分とロー
タ部分との接合箇所の大きな摩擦抵抗によるメモリ機能
によって入力信号無きときにも、積算値を確実に固定保
持することができ、特に車輌の走行距離計等振動条件下
で使用される積算計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。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の積算計に適用される超音
波モータの代表的構造図、第３図は本発明に係る超音波
モータ駆動式積算計の一実施例を示す構成図、第４図は
第３図積算計の要部拡大断面図、第５図はギヤ結合を介
在した他の実施例を示す構成図、第６図および第７図は
文字車直結タイプの他の実施例を示す要部断面図である
。 １７−　フレーム １８・・・文字車 １８ａ　−ｍ−文字車の最下位桁 １９−支軸 ２０．３４．４０．４４−ｍ−超音波モータ２１．３６
，４１．４５−・・ステータ部分２４．３’？、４３．
４６・−ロータ部分２３．３９・・・駆動輪 第１１１ １２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレームに固定される支軸に、順次下位桁から上
   位桁に桁上げ可能な複数の文字車を貫挿整列するととも
   に、測定事象の変化に基づいて発生される電気信号によ
   り作動する超音波モータを上記文字車の駆動源とするべ
   く超音波モータのステータ部分を上記支軸もしくはフレ
   ームに固定し、超音波モータのロータ部分を上記文字車
   の最下位桁にその回転を伝達するべく結合配設したこと
   を特徴とする超音波モータ駆動式積算計。
2. （２）上記支軸を貫挿して超音波モータを配設するとと
   もに、超音波モータのロータ部分を上記文字車の最下位
   桁と固着してなる特許請求の範囲第１項記載の超音波モ
   ータ駆動式積算計。
3. （３）上記超音波モータのロータ部分に、文字車の最下
   位桁の環状表示部を被着することにより、超音波モータ
   のロータ部分を文字車の最下位桁と一体化してなる特許
   請求の範囲第２項記載の超音波モータ駆動式積算計。