KR20010095008A

KR20010095008A - 지시계기의 축 장치

Info

Publication number: KR20010095008A
Application number: KR1020010015545A
Authority: KR
Inventors: 고무라다카시
Original assignee: 오카메 히로무; 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2001-11-03
Also published as: US6520108B1; FR2807160B1; DE10113795B4; FR2807160A1; JP2001281013A; KR100469521B1; DE10113795A1

Abstract

지시계기는 다이얼판(10), 상기 다이얼판 뒤에 배치되는 케이싱(40a), 상기 케이싱 안에 배치되는 드라이브 제어부(40), 상기 드라이브 제어부에 의해 구동되는 지침축(50)을 포함한다. 지침축은 한 쌍의 베어링(41d, 41c)에 각각 지지되는 한 쌍의 얇은 축(52, 54)과, 상기 얇은 축들에 연결되는 두꺼운 축(53)으로 구성된다. 얇은 축들은 모두 길이 대 외경비가 충분한 굽힘 강도를 제공하는 길이와 외경을 갖는다. 그러므로, 지침축은 부드럽게 회전하고 축에 의해 구동되는 지침은 차량의 상태 정보값을 정확하게 표시한다.

Description

지시계기의 축 장치{SHAFT ARRANGEMENT OF INDICATING INSTRUMENT}

본 발명은 차량용 지시계기 등 다양한 지시계기들에 관한 것이다.

차량용 지시계기의 경우, 드라이브 유닛은 다이얼판 뒤에 위치하는 드라이브 제어부와 다이얼판을 관통하여 연장하여 그 끝에 지침을 지지하는 지침축을 갖는다. 지침축은 감속 치차열의 출력단 기어에 결합된다. 지침축은 보통 출력단 기어와 결합되어 있는 금속축으로 제조된다.

지침을 부드럽고 정확하게 구동시키기 위해 지침축은 매우 길며 가늘기 때문에, 충분한 굽힘 강도를 갖는 것은 매우 어렵다. 그러므로, 가공 또는 열처리를 할 때 지침축이 휘지 않도록 세심한 주의가 필요하다.

본 발명은 개선된 지침축을 구비한 지시계기를 제공하는데 주목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 지침이 부드럽고 정확하게 작동하는 특성도 유지하며 동시에 충분한 굽힘 강도를 갖는 지침축을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지시계기를 그 일부는 단면으로 그린 정면도;

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 절단하여 지시계기의 측면을 도시한 단면도;

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 절단하여 지시계기의 후면을 도시한 단면도; 및

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 지시계기의 측면을 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

D : 드라이브 유닛(drive unit)

M : 스텝 모터(step motor)

10 : 다이얼판(dial plate)

40 : 드라이브 제어부(drive control section)

40a : 케이싱(casing)

40b : 감속 치차열(speed reduction gear train)

41c, 41d : 베어링

45 : 출력단 기어(output gear)

50 : 지침축(rotary shaft)

51 : 두꺼운 축(thick shaft)

52, 54 : 얇은 축(thin shaft)

60 : 지침(pointer)

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지시계기는 다이얼판, 상기 다이얼판 뒤에 위치하는 케이싱을 구비한 드라이브 유닛, 상기 케이싱 안에 배치되는 드라이브제어부, 상기 드라이브 제어부에 의해 구동되는 지침축, 상기 케이싱에 고정되는 베어링 한 쌍, 및 상기 지침축에 의해 움직이는 지침을 포함한다. 본 발명의 특징에 의하면, 지침축은 베어링들 중 다이얼판 부근에 위치한 적어도 하나의 베어링에 지지되는 얇은 축과, 이 얇은 축에 연결되는 끝부분이 있는 두꺼운 축으로 구성된다. 그리고 얇은 축의 길이와 외경은 그 길이 대 외경비가 충분한 굽힘 강도를 제공하도록 하는 값을 갖는다.

지침축은 베어링들 중 다른 하나에 의해 지지되는 또다른 얇은 축을 더 포함할 수 있다. 이 또다른 얇은 축은 두꺼운 축의 다른 끝부분에 연결되며, 이 또다른 얇은 축의 길이와 외경은 그 길이대 외경비가 충분한 굽힘 강도를 제공하도록 하는 값을 갖는다.

얇은 축에는 스테인레스강 부재가 사용될 수 있고, 두꺼운 축에는 수지 부재가 사용될 수 있다. 드라이브 제어부는 출력단 기어를 포함하는 감속 치차열을 포함할 수 있다. 이 경우 두꺼운 축은 출력단 기어와 결합될 것이다. 바람직하게는, 얇은 축들은 모두 그 비(ratio)가 모두 10 이하이다. 얇은 축들의 길이는 10 ㎜ 이하이고, 외경은 약 1 ㎜ 일 것이다. 게다가, 두꺼운 축은 폴리아세탈(polyacetal)과 폴리페닐렌 술피드(polyphenylene sulfide)로 구성된 물질들 중 하나로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 목적들과 구성 및 특징, 그 구성 요소들의 작동은 아래의 상세한 설명과 첨부된 청구범위 및 도면으로부터 보다 더 명확해 질 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 지시계기를 아래에서 설명한다.

제1실시예에 따른 지시계기는 차량의 계기판에 장착되는 조합된 계기들이다. 지시계기는 계량 유닛들(meter units) 한 쌍(U) - 속도계와 엔진 회전속도계 - 을 포함한다. 각 계량 유닛들은 공통 다이얼판(10), 공통 도광판(light conducting plate)(20), 공통 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(30), 드라이브 유닛(D) 및 지침(60)으로 구성된다.

속도계와 엔진 회전 속도계에 각각 사용되는 투명한 한 쌍의 반원형 눈금 패턴(11,12)이 있으며, 다이얼판(10) 위에 기어변속 레버의 위치를 나타내는 지시 패턴(10c)이 형성되어 있다.

도광판(20)은 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트(polycarbonate)로 제조되고, 그 전면 표면에 형성된 눈금 패턴(11, 12)에 대응하는 다이얼판의 후면을 덮도록 연장된다.

도광판(20)은 그 후면에 반사 필름이 있고, 도 2에는 왼쪽에 있는 속도계에 대한 관통홀(21)만 도시되어 있으나, 도광판에는 속도계와 엔진 회전속도계에 대응하여 각 위치에 관통홀(21) 한 쌍이 형성되어 있다. 도광판(20)의 관통홀(21) 내부 표면에는 프리즘 형상 또는 테이퍼된 수광부(light intercepting portion)가 형성되어 있다. 다이얼판(10)에는 상술한 도광판(20)의 관통홀(21)에 대응하는 같은 위치에 관통홀(13) 한 쌍이 형성되어 있다.

인쇄 회로 기판(30)은 도광판(30)의 뒷부분에 배치된다. 각 드라이브 유닛(D)은 드라이브 제어부(40)와 지침축(50)을 포함한다. 각 드라이브 제어부는상기 인쇄 회로 기판(30) 뒤에 장착되는데, 그 위치는 상기 관통홀(21)에 대응하는 곳이다. 각 드라이브 제어부(40)는 케이싱(40a), 감속 치차열(40b)과 스텝 모터(M)를 포함한다. 케이싱(40a)은 천장판(ceiling plate)(41a)을 갖는데, 이 천장판(41a)은 관통홀(21)에 대응하는 인쇄 회로 기판(30)의 부위 후면에 고정된다.

감속 치차열(40b)은 수지재 평기어(42-45) 4개로 구성되며 상기 케이싱(40a) 안에 장착된다. 수지재 평기어(42-45)들은 폴리아세탈, 폴리페닐렌 술피드 등의 재질로 만들어진다. 한편, 폴리아세탈은 23℃에서 100 N/㎟의 굽힘 강도를 가지며, 폴리페닐렌 술피드는 23℃에서 200 N/㎟의 굽힘 강도를 가진다.

평기어(42)는 기어축(42a)에 의해 케이싱(40a)의 천장판(41a) 및 바닥판(bottom plate)(41b) 사이에 회전할 수 있도록 지지된다. 평기어(43)는 평기어(42)보다 외경이 크다. 평기어(43, 44)는 천장판(41a)과 바닥판(41b) 사이에 축(43a)에 의해 함께 지지된다. 평기어(43)는 평기어(42)와 맞물려진다. 평기어(45)는 천장판(41a)과 바닥판(41b) 사이에 지침축(50)에 의해 지지되며, 평기어(44)와 맞물려진다.

지침축(50)은 동축관계(coaxially)로 연결된 두꺼운 축(51)과 얇은 축(52)으로 구성된다. 두꺼운 축(51)은 평기어(45)와 같이 수지재로 만들어지며, 얇은 축(52)은 스테인레스강 또는 고속도강(high speed steel)과 같은 경금속(hard metal)으로 만들어진다. 수지재 축(51)의 외경은 2∼3 ㎜이며, 그 길이는 15 ㎜이다. 지침축(50)의 총 길이는 약 22 ㎜이다.

수지재 축(51)은 외경이 작은 금속재의 얇은 축(52)의 길이를 줄여 충분한 굽힘 강도를 제공한다. 예를 들면, 스테인레스강 재질의 축(52)의 길이가 약 10 ㎜이고 그 외경이 약 1 ㎜이다. 그러므로 스테인레스강 재질의 얇은 축(52)의 길이 대 외경비는 약 10이다.

수지재 축(51)은 평기어(45)와 결합되며, 금속재 축(52)의 일단은 수지재 축(51)의 끝부분에 동축으로 결합된다. 한편, 수지재 축(51)은 기어(45)와 따로 만들어질 수도 있다. 수지재 축(51)의 일단(51b)은 바닥판(41b)에 배치된 베어링(41c)에 의해 회전할 수 있게 지지된다. 금속재 축(52)은 그 중간부(middle)(52b)가 천장판(41a)의 베어링(41d)에 의해 회전할 수 있게 지지되고, 인쇄 회로 기판(30)의 관통홀(31)과 도광판(20)의 관통홀(21)을 통과하여 다이얼판(10)의 관통홀(13) 안으로 연장된다.

한 유닛 안에서 평기어(45)와 수지재 축(51)을 성형할 때, 금속재 축(52)의 끝부분 약 3 ㎜를 수지재 축(51)에 대응하는 성형 다이에 삽입한다.

따라서, 금속재 축(52)의 길이는 매우 짧아지며 그 외경은 매우 작게 만들어 질 수 있다. 그 결과, 지침은 아주 부드럽게 작동되어 차량 속도 및 엔진 회전 속도와 같은 측정치를 매우 정확하게 지시한다.

스텝 모터(M)는 케이싱(40a) 안에 장착된다. 스텝 모터(M)는 고정자(40c)와 회전자(40d)로 구성된다. 고정자(40c)는 천장판(41a)에 고정된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 고정자(40c)는 요크(yoke)(46, 47) 한 쌍과 필드 코일(field coil)(48, 49) 한 쌍을 갖는다. 한 쌍의 요크(46, 47)는 천장판(41a)에 고정된다. 요크(46)는회전자(40d)와 마주보는 폴(46a) 한 쌍을 가지며, 요크(47)는 회전자(40d)와 회전자를 통해 한 쌍의 폴(46a)과 마주보는 폴(47a) 한 쌍을 갖는다.

필드 코일(48)은 요크(46)의 중간부(46b)에 감겨지며, 필드 코일(49)은 요크(47)의 중간부(47b)에 감겨진다. 필드 코일(48)은 끝부분(48a)을 가지고 필드 코일(49)은 끝부분(49a)을 가지며, 이들 두 끝부분들은 인쇄 회로 기판(30)의 홀들에 각각 삽입되어 리플로우(reflow) 또는 플로우(flow) 공정에서 인쇄 회로 기판(30)에 납땜된다. 인쇄 회로 기판(30)을 통해 필드 코일(48, 49)에 전력원이 공급되면, 필드 코일(48, 49)과 한 쌍의 요크들(46, 47)이 자기장을 형성하여 회전자(40d)가 회전하도록 한다.

회전자(40d)는 영구 자석을 포함하여, 평기어(42)와 동축으로 배치되어 축(42a)에 지지된다.

지침(60)은 지침축(50)의 끝부분에 의해 구동되는 기저부(61)를 갖는다. 그러므로, 지침(60)은 감속 치차열(40b)과 축(50)을 통해 스텝 모터(M)에 의해 구동된다. 도 2에서 도면 부호 '70'은 다이얼판(10)을 조명하기 위한 발광 다이오드를 가리킨다. 발광 다이오드(70)는 도광판(20)의 관통홀(21) 부근에 해당하는 인쇄 회로 기판(30)에 납땜된다. 발광 다이오드(70)는 관통홀(21)의 프리즘 수광부를 향하여 빛을 발하며, 그 빛은 도광판(20)을 통해 다이얼판(10)의 넓은 영역에 걸쳐 전달된다. 만일 발광 다이오드들을 다이얼판(10)의 후방에 균일하게 배치한다면 도광판(20)은 사용하지 않아도 된다. 도면 부호 '80'은 전면 보호 부재(face shield member)를 가리키며, 도면 부호 '90'은 전면 패널을 나타낸다.

도 4를 참조하여 제2실시예에 따른 지시계기를 아래에서 설명한다.

제1실시예에 따른 지시계기의 지침축(50)은 지침축(50A)으로 대체된다. 지침축(50A)은 얇은 금속재 축(54), 수지재 축(53)과 제1실시예의 것과 같은 얇은 금속재 축(52)으로 구성되며, 이들은 직렬로 연결된다. 수지재 축(53)은 제1실시예의 수지재 기어(51)처럼 평기어(45)에 결합된다. 금속재 축(54)은 금속재 축(52)과 같은 재질로 만들어진다. 금속재 축(52)과 같은 방법으로, 금속재 축(54)의 오른쪽 끝(54a)은 수지재 축(53)의 왼쪽 끝(53b)에 삽입 성형된다. 금속재 축(54)의 왼쪽 끝(54b)은 바닥판(40a)의 베어링(41c)에 의해 회전할 수 있게 지지된다. 축(54)의 전체 길이는 약 5 ㎜이고, 그 외경은 금속재 축(52)과 같다.

금속재 축(54)은 바깥 직경에 대한 길이의 비를 유지할 수 있을 정도로 충분히 짧기 때문에, 수지재 축(51)의 끝(51b)보다 훨씬 얇지만 충분한 굽힙 강도를 갖는다. 결과적으로, 축(50A)은 본 발명의 제1실시예에 따른 지시계기의 축(50)보다 더 부드럽게 구동될 수 있다.

본원 발명을 전술한 부분에서, 본 발명은 특정 실시예들에 관하여 설명하였다. 그러나, 첨부된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 특정 실시예를 수정 또는 변형할 수 있음은 명백하다. 따라서, 본 발명의 설명은 본 발명을 한정하는 의미가 아닌 예시적인 것으로 인식해야 할 것이다.

본 발명의 지시계기를 적용하면 그 지침축이 개선되어 지침이 부드럽고 정확하게 작동하면서도 충분한 굽힘 강도를 갖는 이점이 있다.

Claims

다이얼판(10), 상기 다이얼판 뒤에 배치되는 케이싱(40a), 상기 케이싱 안에 배치되는 드라이브 제어부(40), 상기 드라이브 제어부에 의해 구동되는 지침축(50), 상기 지침축을 지지하기 위해 상기 케이싱에 고정된 한 쌍의 베어링(41c, 41d), 및 상기 지침축에 의해 작동하는 지침(60)을 포함하는 지시계기에 있어서:

상기 지침축은,

상기 한 쌍의 베어링들 중 상기 다이얼판 부근에 배치된 적어도 하나의 베어링(41d)에 의해 지지되는 얇은 축(52)과;

상기 얇은 축에 연결되는 두꺼운 축(51)을 포함하며,

상기 얇은 축의 길이 및 외경은 길이 대 외경비가 충분한 굽힘 강도를 제공하는 값인 것을 특징으로 하는 지시계기.
제1항에 있어서,

상기 얇은 축은 스테인레스강 부재로 만들어지며, 상기 두꺼운 축은 수지재 부재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 지시계기.
제1항에 있어서,

상기 드라이브 제어부는 출력단 기어(45)를 포함하는 감속 치차열(40b, 42,43, 44, 45)을 가지며, 상기 두꺼운 축은 상기 출력단 기어와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 지시계기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 얇은 축(52)의 상기 비는 10 이하인 것을 특징으로 하는 지시계기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 얇은 축(52)의 상기 길이는 약 10 ㎜이고 상기 얇은 축의 상기 외경은 약 1 ㎜인 것을 특징으로 하는 지시계기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두꺼운 축(51)은 폴리아세탈과 폴리페닐렌 술피드로 구성된 물질들 중 하나로 만들어진 것을 특징으로 하는 지시계기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지침축(50)은 상기 한 쌍의 베어링 중 다른 하나(41c)에 의해 지지되는 또다른 얇은 축(54)을 더 포함하며,

상기 두꺼운 축(51)은 상기 또다른 얇은 축에 연결되는 다른 끝부분을 가지고, 상기 또다른 얇은 축의 길이 및 외경은 길이 대 외경비가 충분한 굽힘 강도를 제공하는 값인 것을 특징으로 하는 지시계시.