KR101820552B1

KR101820552B1 - 계기용 구동장치

Info

Publication number: KR101820552B1
Application number: KR1020137007055A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 와타나베
Original assignee: 닛폰 세이키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2031-08-19
Also published as: US9074913B2; CN103109162A; EP2618111A4; WO2012035926A1; US20130160582A1; JP5397702B2; KR20140009124A; EP2618111A1; JP2012063185A; CN103109162B

Abstract

진동이나 충격 등에 의해 탈조가 발생하는 것을 억제할 수 있는 계기용 구동장치를 제공한다. 회전하는 자석(2)과, 자석(2)과 동축의 구동기어(3)와, 자석(2)에 의해 구동되는 출력기어(5)와, 출력기어(5)를 회전 가능하게 지지하고 또한 지침(14)이 장착되는 지침축(6)과, 구동기어(3)의 회전을 출력기어(5)에 전달하는 전달기어(4)와, 자석(2), 구동기어(3), 출력기어(5), 전달기어(4) 및 지침축(6)의 일부를 수납하는 케이스(12)를 구비한 계기용 구동장치(1)에 있어서, 지침축(6)을 회전 가능하게 지지하는 베어링부(12c)와 스토퍼(16)를 케이스(12)에 설치하고, 스토퍼(16)에 접촉되는 돌기(15)를 출력기어(5)에 설치하고, 지침축(6)이 접촉되는 접촉점(12d)을 베어링부(12c)에 설치하고, 스토퍼(16)의 돌기(15)측의 단부(16b)와 접촉점(12d)을 지침축(6)의 축방향에 대하여 동일한 위치로 한 것이다.

Description

계기용 구동장치{INSTRUMENT DRIVING DEVICE}

본 발명은 계기용 구동장치에 관한 것으로, 특히 스토퍼 기구를 내장한 계기용 구동장치에 관한 것이다.

종래의 계기용 구동장치로서는 특허문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다. 이 계기용 구동장치는 다극(多極) 착자되어 구동원이 되는 자석으로 이루어진 로터와, 상기 로터와 맞물리는 적어도 하나의 감속기어를 케이스 내에 내장하고, 상기 감속기어에 장착되고 상기 케이스 밖으로 돌출되는 지침축에 지침을 장착한 것이었다. 상기 계기용 구동장치는 0점 위치를 정하기 위한 구조로서는, 상기 케이스에 스토퍼를 구비하고 또한 감속기어에 돌기를 구비하여, 상기 지침이 영점으로 되돌아갔을 때, 상기 스토퍼 부재와 상기 돌기를 접촉시킨 상태(0점 위치)에서 정지시킨 것이었다. 이 때, 상기 로터는 자력에 의해 도시하지 않은 스테이터 등의 자성 부재에 흡인되어 이동하지 않도록 유지된다.

일본 공개특허공보 제2001-327149호(특히, 도 3 참조)

본 발명이 해결하고자 하는 과제에 대해서 도 6~도 8의 모식도를 사용하여 설명한다. 종래의 계기용 구동장치는 진동이나 충격 등으로 상기 지침이나 지침축(101)에 외력이 작용하여, 지침축(101)이 그 하단을 중심으로 하여 각도 θ1만큼 화살표 "a" 방향으로 기울어지면, 감속기어(102)도 기울어지고, 감속기어(102)에 설치된 돌기(103)도 기울어지며, 돌기(103)가 스토퍼(201)에 겹치도록 변위량 "x"만큼 화살표 "b" 방향으로 변위된다.

돌기(103)는 변위량 "x"만큼 화살표 "b" 방향으로 스토퍼(201)를 도 7 중 좌측으로부터 우측으로 밀어 넣으려고 하지만, 스토퍼(201)는 상기 케이스에 설치되어 있고 부동이므로, 반작용으로서 돌기(103)가 도 8 중 우측으로부터 좌측으로, 각도 θ2만큼 화살표 "c" 방향으로, 지침축(101)을 중심으로 하여 회전한다.

감속기어(102)와 상기 로터는 맞물려 있어, 상기 로터의 회전은 감속되어 감속기어(102)에 전달되고 있으며, 반대로 감속기어(102)의 회전은 증속되어 상기 로터에 전달된다. 따라서, 감속기어(102)의 각도 θ2만큼의 회전은 증속되어 상기 로터에 전달된다.

감속기어(102)의 회전에 수반하는 상기 로터의 회전하는 각도는 상기 로터가 상기 스테이터에 흡인됨으로써 안정적으로 유지되어 있는 상태를 깨고, 돌기(103)가 스토퍼(201)에 접촉된 위치로부터 돌기(103)가 스토퍼(201)로부터 이간하고, 상기 로터가 상기 스테이터에 흡인되어 안정적으로 유지되는 상태, 예를 들어 본래 돌기(103)가 스토퍼(201)에 접촉됨으로써 상기 지침이 도시하지 않은 눈금의「0」을 지시하고 있었던 상태가, 진동이나 충격 등을 받음으로써 돌기(103)가 스토퍼(201)로부터 이간하여 상기 지침이 도시하지 않은 눈금의「0」과는 다른 위치를 지시하는, 소위 탈조(loss of synchronism)라고 불리는 상태가 되는 문제점이 있었다.

그래서, 본 발명은 상술한 문제점에 착안하여 진동이나 충격 등에 의해 탈조가 발생하는 것을 억제할 수 있는 계기용 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 계기용 구동장치는 회전하는 자석과, 상기 자석과 동축의 구동기어와, 상기 자석에 의해 구동되는 출력기어와, 상기 출력기어를 회전 가능하게 지지하고 또한 지침이 장착되는 지침축과, 상기 구동기어의 회전을 상기 출력기어에 전달하는 전달기어와, 상기 자석, 상기 구동기어, 상기 출력기어, 상기 전달기어 및 상기 지침축의 일부를 수납하는 케이스를 구비한 계기용 구동장치에 있어서, 상기 지침축을 회전 가능하게 지지하는 베어링부(bearing part)와 스토퍼(stopper)를 상기 케이스에 설치하고, 상기 스토퍼에 접촉되는 돌기를 상기 출력기어에 설치하며, 상기 지침축이 접촉되는 접촉점을 상기 베어링부에 설치하고, 상기 스토퍼의 상기 돌기측의 단부와 상기 접촉점을 상기 지침축의 축방향에 대하여 동일한 위치로 한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 접촉점을 구비한 접촉부는 상기 베어링부의 축방향의 단면 형상이 원형이다.

또한, 본 발명은 상기 접촉점을 구비한 접촉부는 구면 형상이다.

또한, 본 발명은 상기 지침축의 단부는 상기 지침축의 축방향에 대하여 수직방향의 평면을 갖는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 진동이나 충격 등에 의해 탈조가 발생하는 것을 억제할 수 있는 계기용 구동장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 계기용 구동장치의 평면도이다.
도 2는 도 1 중의 A-A선의 단면도이다.
도 3은 도 1의 실시형태의 상측의 케이스를 분해하여 일부를 절개한 계기용 구동장치의 평면도이다.
도 4는 도 1의 실시형태의 계기용 구동장치의 주요부를 상면에서 본 모식도이다.
도 5는 도 1의 실시형태의 계기용 구동장치를 사용한 계기장치의 정면도이다.
도 6은 종래의 계기용 구동장치의 주요부를 측면에서 본 모식도이다.
도 7은 종래의 계기용 구동장치의 주요부를 상면에서 본 모식도이다.
도 8은 종래의 계기용 구동장치의 주요부를 상면에서 본 모식도이다.

본 실시형태의 계기용 구동장치(1)는 전동기의 일종의 스테핑 모터이고, 지침(14)을 구비한 계기장치(M)에 사용되고, 지침(14)을 회동시키는 것이다.

본 실시형태의 스테핑 모터(1)는 자석(2)과, 자석(2)과 동축의 구동기어(3)와, 구동기어(3)와 맞물리는 제1 기어(4a)와 상기 제1 기어(4a)와 동축상에 설치된 제2 기어(4b)를 갖는 전달기어(4)와, 전달기어(4)의 제2 기어(4b)와 맞물리는 출력기어(5)와, 회전자계를 발생시켜 자석(2)에 회전력을 부여하는 2개의 코일(9)과, 자석(2)의 회전중심이 되는 제1 회전축(10)과 전달기어(4)의 회전중심이 되는 제2 회전축(11)과, 출력기어(5)의 회전중심이 되는 지침축(6)과, 유지용 자석(18)과, 이들 자석(2), 구동기어(3), 전달기어(4), 출력기어(5), 지침축(6), 코일(9), 제1 회전축(10), 제2 회전축(11), 유지용 자석(18)을 수용하는 케이스(12)를 갖는 것이다.

자석(2)은 소위 플라스틱 마그네트라고 불리는 자성재료를 포함하는 합성수지로 이루어지고, 그 형상은 원형이고 중심에 관통구멍을 구비한 도우넛 형상이다. 상기 관통구멍을, 구동기어(3)와 제1 회전축(10)이 관통하고 있다. 자석(2)은 N극과 S극을 각각 하나 이상 구비하고 있으면 좋고, 본 실시형태에서는 N극이 2개, S극이 2개인 합계 4개의 자극을 구비하고 있고, 자극은 자석(2)의 회전축을 중심으로 하여 방사방향으로 균등해지도록 설치되어 있다. 따라서, 제1 회전축(10)을 중심의 축으로 하여 자석(2)의 외주면에 회전 방향을 따라서 다극 착자되어 있다.

구동기어(3)는 자성을 구비하고 있지 않은 합성수지로 이루어지고, 자석(2)에 동축상으로 설치되고 자석(2)의 회전에 수반하여 회전한다. 또한, 제1 회전축(10)이 구동기어(3)를 관통하고 있다.

전달기어(4)는 자성을 구비하고 있지 않은 합성수지로 이루어지고, 제1 기어(4a)와 제2 기어(4b)를 일체로 구비하고 있다. 제1 기어(4a)는 구동기어(3)와 맞물린다. 또한, 제2 기어(4b)는 출력기어(5)와 맞물린다. 또한, 전달기어(4)에는 회전중심이 되는 제2 회전축(11)이 설치되어 있다.

출력기어(5)도 구동기어(3), 전달기어(4)와 동일하게, 자성을 구비하고 있지 않은 합성수지로 이루어지고, 전달기어(4)의 제2 기어(4b)와 맞물린다. 출력기어(5)에는 회전중심이 되는 지침축(6)이 설치되어 있다.

도 2 중, 출력기어(5)의 하측의 면에는 돌기(15)가 일체로 설치되어 있다. 돌기(15)는 후술하는 케이스(12)에 설치된 스토퍼(16)와 접촉되는 접촉부(15a)를 구비하고 있고, 스토퍼(16)에 접촉됨으로써, 지침축(6)의 회전을 소정의 위치에서 멈추고, 지침축(6)의 회전범위를 정하는 것이다.

본 실시형태에서는 구동기어(3), 전달기어(4) 및 출력기어(5)로 이루어진 감속기구를 구비하고 있고, 자석(2)의 회전을 감속시켜 출력기어(5)에 전달하는 것이다.

지침축(6)은 케이스(12)에 회전 자유롭게 축지지되고, 그 일부가 외부로 돌출되어 있다. 또한, 지침축(6)의 단부(6a)에는 지침축(6)의 축방향에 대하여 수직 방향의 평면을 구비하고 있다.

코일(9)은 동(銅) 등의 도전성을 갖는 금속선을, 합성수지로 이루어진 보빈(9a)에 감은 것이다. 코일(9)은 보빈(9a)에 설치한 단자(9b)를 통하여 도시하지 않은 제어수단에 접속되어 있다.

보빈(9a)은 단면형상이 장방형의 관통구멍을 구비한 통체이다. 그리고, 코일(9)은 자석(2)의 주위에 배치되고 보빈(9a)의 상기 관통구멍내에 자석(2)의 일부가 들어간 상태에서, 자석(2)의 원반면의 일부와 상기 관통구멍의 내주면이 대향하고 있다.

그리고, 2개의 코일(9)에는 상기 제어수단으로부터 출력되는 구동파형이 각각 입력됨으로써 자석(2)에 회전자계가 발생하여 자석(2)에 회전력을 부여하고, 자석(2)의 회전이 지침축(6)에 전달되어 지침축(6)을 구동하는 것이다.

케이스(12)는 자성을 구비하고 있지 않은 합성수지로 이루어지고, 상하로 분할되어 있다. 각 케이스(12)에 설치된 걸림고정조(12a)를 걸어 상하로 분할된 케이스(12)를 고정하고 있다.

케이스(12)는 제1 회전축(10), 제2 회전축(11) 및 지침축(6)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 특히, 케이스(12)는 지침축(6)을 회전 가능하게 지지하기 위해 지침축(6)의 중간 정도를 지지하는 상부 베어링부(12b)와, 지침축(6)의 단부(6a)를 회전 가능하게 지지하는 하부 베어링부(12c)를 구비하고 있다.

상부 베어링부(12b)는 관통구멍이고, 하부 베어링부(12c)는 움푹 들어간 오목부이다. 하부 베어링부(12c)의 바닥에는 지침축(6)과 접촉되고, 지침축(6)이 경사지는 지점이 되는 접촉점(12d)을 구비한 접촉부(12e)를 구비하고 있다.

접촉점(12d)을 구비한 접촉부(12e)는 하부 베어링부(12c)의 축방향의 단면형상이 원형이다. 또한 본 실시형태에서는, 접촉점(12d)을 구비한 접촉부(12e)는 구면 형상이다. 케이스(12)에는 출력기어(5)에 설치한 돌기(15)에 접촉되는 스토퍼(16)가 일체로 설치되어 있다.

스토퍼(16)는 돌출된 입체물이고, 돌기(15)에 접촉되는 접촉부(16a)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 돌기(15)의 접촉부(15a)와 스토퍼(16)의 접촉부(16b)가 접촉된다.

스토퍼(16)의 돌기(15)측의 단부(16b), 즉 스토퍼(16)의 높이는 도 2 중의 점선으로 도시한 바와 같이, 지침축(6)의 축방향에 대하여 접촉점(12d)과 동일한 위치이다.

유지용 자석(18)은 소위 플라스틱 마그네트라고 불리는 자성재료를 포함하는 합성수지로 이루어지고, 그 형상은 원기둥 형상이다. 유지용 자석(18)은 자석(2)의 외주의 근방에 설치되어 있다. 유지용 자석(18)은 자석(2)이 정지했을 때, 자력을 이용하여 정지상태를 유지하는 것이다. 본 실시형태의 계기용 구동장치(1)는 종래의 계기용 구동장치와 같이, 자석(2)이 정지했을 때 자석(2)의 회전을 억제하여 유지하는 기능을 수행하는 자성재료로 이루어진 스테이터를 대신하여, 유지용 자석(18)을 구비하고 있다.

본 실시형태에서는 유지용 자석(18)은 N극, S극을 각각 하나씩 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 S극측을 자석(2)측을 향하도록 배치하고 있다.

본 실시형태에서는 출력기어(5)의 돌기(15)가 케이스(12)의 스토퍼(16)에 접촉된 상태에서, 자석(2)과 유지용 자석(18)의 관계는 자석(2)의 S극(S1)이 유지용 자석(18)의 S극과 반발하고, 또한 자석(2)의 N극(N2)이 유지용 자석(18)의 S극에 흡인되는 상태이다. 이와 같은 상태에서 자석(2)에는 화살표 "d" 방향으로 회전하는 힘이 가해지고 있다. 자석(2)에 가해지고 있는 화살표 "d" 방향으로 회전하는 힘은 전달기어(4)에 화살표 "e" 방향의 힘이 가해지고, 출력기어(5)에 화살표 "f" 방향의 힘의 가해지며, 출력기어(5)의 돌기(15)가 스토퍼(16)에 접촉된 상태에서 안정적으로 유지된다.

이상과 같이 구성함으로써 자석(2)은 유지용 자석(18)의 자력에 의해 정지된 상태에서 안정적으로 유지된다.

도 5는 스테핑 모터(1)를 계기장치(M)에 사용한 것이다. 본 실시형태의 계기장치(M)는 차량의 속도를 지침(14)을 사용하여 표시하는 것이다.

지침(14)은 지침축(6)에 장착되는 것이다. 상기 지침(14)의 배후에는 지침(14)이 지시하는 눈금이나 문자 등의 지표부(17a)를 구비한 표시판(17)이 설치되어 있다. 지침(14)은 스테핑 모터(1)에 설치한 돌기(15)와 스토퍼(16)에 의해 소정의 위치, 본 실시형태에서는 차속의「0」을 나타내는 위치에 고정되어 있다.

이상과 같이 구성함으로써 지침(14)이나 지침축(6)에 진동이나 충격 등의 외력이 작용하여 지침축(6)이 지침축(6)의 단부(6a)를 중심으로 하여 기울어지고, 출력기어(5)에 설치한 돌기(15)가 기울어졌다고 해도, 베어링부(12c)에 설치한 접촉점(12d)과 스토퍼(16)의 돌기(15)측의 단부(16b)를, 지침축(6)의 축방향에 대하여 동일한 위치로 함으로써, 기울어짐에 의한 돌기(15)의 변위가 스토퍼(16)에 겹치는 일이 없어지고, 더 나아가서는 지침축(6)을 중심으로 하여 회동하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 진동이나 충격 등에 의한 지침축(6)의 회동을 억제할 수 있으므로 전달기어(4) 등으로 연결되어 있는 자석(2)이 회전하는 것을 억제할 수 있고, 지침(14)이 눈금의「0」과는 다른 위치를 지시하는, 소위 탈조라고 불리는 상태의 발생을 억제할 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은 감속기구를 구비한 계기용 구동장치에 이용 가능하다.

1: 계기용 구동장치(스테핑 모터) 2: 자석
3: 구동기어 4: 전달기어
5: 출력기어 6: 지침축
12: 케이스 12c: 하부 베어링부
12d: 접촉점 12e: 접촉부
14: 지침 15: 돌기
15a: 접촉부 16: 스토퍼
16a: 접촉부 16b: 단부
18: 유지용 자석 M: 계기장치

Claims

회전하는 자석과, 상기 자석과 동축의 구동기어와, 상기 자석에 의해 구동되는 출력기어와, 상기 출력기어를 회전 가능하게 지지하고 또한 지침이 장착되는 지침축과, 상기 구동기어의 회전을 상기 출력기어에 전달하는 전달기어와, 상기 자석, 상기 구동기어, 상기 출력기어, 상기 전달기어 및 상기 지침축의 일부를 수납하는 케이스를 구비한 계기용 구동장치에 있어서,
상기 지침축을 회전 가능하게 지지하는 베어링부와 스토퍼를 상기 케이스에 설치하고, 상기 스토퍼에 접촉되는 돌기를 상기 출력기어에 설치하고, 상기 지침축이 접촉되는 접촉점을 상기 베어링부에 설치하고, 상기 스토퍼의 상기 돌기측의 단부와 상기 접촉점을 상기 지침축의 축방향에 대하여 동일한 위치로 하는 계기용 구동장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접촉점을 구비한 접촉부는 상기 베어링부의 축방향의 단면 형상이 원형인 계기용 구동장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접촉점을 구비한 접촉부는 구면 형상인 계기용 구동장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 지침축의 단부는 상기 지침축의 축방향에 대하여 수직방향의 평면을 갖는 계기용 구동장치.