JP3473286B2 - 交差コイル式指針計器 - Google Patents

交差コイル式指針計器

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JP3473286B2 JP21021296A JP21021296A JP3473286B2 JP 3473286 B2 JP3473286 B2 JP 3473286B2 JP 21021296 A JP21021296 A JP 21021296A JP 21021296 A JP21021296 A JP 21021296A JP 3473286 B2 JP3473286 B2 JP 3473286B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、指針を回動させる
ことにより情報を表示する指針計器に関し、自動車用メ
ータに用いて好適である。
【0002】
【従来の技術】従来、指針計器には、指針が取り付けら
れた軸と一体になった回転磁石の周囲にコイルを巻き、
このコイルに発生する磁界の作用により回転磁石を回動
させて、情報を表示するいわゆる交差コイル式指針計器
がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】指針計器は一部の例外
を除き、傾斜させて使用される。このため、軸受けに指
針や軸等の荷重がかかる。この荷重により、軸を回動さ
せるときには軸受け部に摩擦トルクが発生し、指示誤差
が発生する。また、交差コイル式指針計器においては、
外部磁界を遮断するためやコイルに発生する磁界の作用
を効率良く伝えるために、軟磁性体で形成されたコップ
形状のシールドケースを、その底面を回転磁石の面に平
行に配置してモータ部を覆っている。しかしながら、こ
のシールドケースは摩擦トルクの軽減を目的とするもの
ではなく、摩擦トルクによる指示誤差は低減されない。
【0004】本発明は上記問題に鑑みたもので、軸受け
部に発生する摩擦トルクを軽減することにより、指針計
器の指示誤差を減少させることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。請求項1乃至4に記
載の発明においては、先端に指針(2)を設けたシャフ
ト(3)と、シャフト(3)に一体形成された円形板状
の回転磁石(4)と、回転磁石(4)を内蔵するボビン
(61、62)と、回転磁石(4)を回動させるコイル
(5)とを備えた交差コイル式指針計器において、回転
磁石(4)が上側磁性部材(8)と下側磁性部材(7)
をシャフト(3)軸方向上下に吸引することによって、
シャフト(3)の重力方向への動きが抑制されるように
したことを特徴とする。
【0006】このように、回転磁石(4)はシャフト
(3)の軸方向上下に設けられた磁性部材(7、8)を
吸引して、シャフト(3)の重力方向への動きを抑制し
ているので、ボビン(61、62)の軸受けにかかる指
針(2)及びシャフト(3)等の荷重が軽減され、摩擦
トルクを軽減できる。よって、摩擦トルクに基づいて発
生する指示誤差を少なくできる。
【0007】請求項2に記載の発明においては、回転磁
石(4)が上側磁性部材(8)を吸引することにより発
生するモーメントと、回転磁石(4)が下側磁性部材
(7)を吸引することにより発生するモーメントは、シ
ャフト(3)にかかる荷重によって生じるモーメントを
実質的に作用させない大きさでバランスされていること
を特徴とする。
【0008】このように、回転磁石(4)が上側磁性部
材(8)、下側磁性部材(7)を吸引することにより発
生するモーメントをバランスさせることにより、バラン
スしたモーメントを保持するような力が働く。この力に
より、シャフト(3)にかかる荷重によるモーメントを
実質的に作用させないようにできる。これにより、請求
項1同様の効果が得られる。
【0009】請求項3に記載の発明においては、上側磁
性部材(8)と下側磁性部材(7)のうちの一方は、回
転磁石(4)の面に平行になる底面を有するコップ形状
をしたケース部材により構成され、他方は板形状にて構
成されており、上側磁性部材(8)と下側磁性部材
(7)によりボビン(61、62)を略密閉するように
配置されていることを特徴とする。
【0010】このように、上側磁性部材(8)及び下側
磁性部材(7)によりボビン(61、62)を略密閉す
ることにより、ほぼ完全に外部磁界を遮断でき、又、コ
イル(5)に発生する磁界を効率的に作用させることが
できる。請求項4に記載の発明においては、回転磁石
(4)が上側磁性部材(8)を吸引することにより発生
するモーメントと、回転磁石(4)が下側磁性部材
(7)を吸引することにより発生するモーメントの合成
モーメントは、シャフト(3)を反重力方向に作用させ
るものであることを特徴とする。
【0011】このように、合成モーメントの作用に基づ
き、シャフト(3)を反重力方向に持ち上げることで、
シャフト(3)にかかる荷重によるモーメントを低減す
ることができる。これにより、請求項1同様の効果が得
られる。請求項5に記載の発明においては、上側磁性部
材(8)及び下側磁性部材(7)は軟磁性材により構成
されていることを特徴とする。
【0012】コイル(5)で発生する磁界の作用により
回転磁石(4)が回動すると、残留磁力により回動する
方向と逆に力を受けることがあり、回転磁石(4)の回
動運動が円滑に行われない可能性がある。ところで、一
般的に、軟磁性材は回転磁石に近づくと強い磁性を発生
し、逆に遠ざけると急速にその磁性を失う性質がある。
このように、上側磁性部材(8)及び下側磁性部材
(7)に軟磁性材を用いることにより残留磁力を遮断
し、回転磁石(4)の回動を円滑にすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1は本発明の一実施形態であって
交差コイル式指針計器の概略断面図である。また、本図
はこの指針計器を自動車の速度メータに用いた図であ
り、図に示すように傾斜させて車内のインストルメント
パネルに取り付けられる。
【0014】図1の指針計器の構成について説明する。
なお、交差コイル形指針計器の基本的構造は一般に良く
知られているものと同様である。図1に示すように、速
度目盛りを設けた計器板1があり、この計器板1の中央
に設けられた穴に指針2の指針軸が配され、この穴を介
して指針2は磁性材シャフト3に取り付けられている。
また、シャフト3には回転子(回転磁石)4が取り付け
られている。
【0015】そして、シャフト3は樹脂でできたボビン
61、62の軸受け部61a、62aに保持されてい
る。そして、このボビン61、62は上側ボビン部材と
下側ボビン部材があって、回転子4は上側ボビン部材6
1と下側ボビン部材62を固着したときにできる内部空
間に内蔵されている。また、このボビン61、62には
回転子4を中心に4つのコイル5が交差状に巻かれてい
る。さらに、図2(a)に示す軟磁性材(例えば、パー
マロイ系の材質)で形成されたコップ形状のシールドケ
ース(下側磁性部材)7を下側ボビン部材62側から被
せ、回転子4の面とシールドケース7の底面aを平行に
して固定させている。このシールドケース7の外周には
凹部7bが、また下側ボビン部材62にはこの凹部7b
に対応した凸部62bが共に形成されており、これらに
よりボビン61、62にシールドケース7が固定されて
いる。
【0016】図2(b)に示すように、軟磁性材にて形
成されたプレート(上側磁性部材)8は円形板状をして
おり、中央にシャフト3及び軸受け部61aを挿入する
穴部8aが設けられている。プレート8は、回転子4に
対してシールドケース7の底面7aに対称に配置され
る。なお、プレート8は、上側ボビン部材61に形成さ
れた切欠き部61bに軽圧入で固定されている。
【0017】なお、本例においてシールドケース7及び
プレート8に軟磁性材を用いているのは、磁石4の回動
を円滑にするためである。すなわち、磁石4は回動時に
残留磁力により回動する方向と逆に力を受けることがあ
る。この場合、磁石4の回動運動が円滑に行われない可
能性がある。そして、一般的に軟磁性材は磁石に近づく
と強い磁性を発生し、逆に遠ざけると急速にその磁性を
失う性質がある。この性質より、残留磁力を遮断するこ
とができ、磁石4の回動を円滑にすることができるから
である。
【0018】また、このシールドケース7の底面7aに
は穴7cが形成されている。この穴7cを介してコイル
5とプリント板9に形成された配線に電気的に接続され
ている。また、計器板1と上側ボビン部材61はネジ1
0で固定されている。なお、シャフト3の先端近傍には
帰零スプリング11が設けられている。本例における回
転子4とシールドケース7及びプレート8との磁気的作
用について説明する。図3(a)は本例における指針計
器の底面7a、プレート8及び回転子4における磁気的
作用に関する説明図である。図3(a)に示すように、
シャフト3から距離l1 の所で、回転子4は底面7aを
吸引力F1 で吸引し、プレート8を吸引力F2 で吸引す
る。また、軸受け部62aから指針3までの距離を
2 、指針2によりかかる荷重W1 このW1 により軸受
け部61aにかかる荷重をW2 とする。ここで、シール
ドケース7、プレート8共に回転子4から同等の距離に
配置されているため、吸引力F1 、F2 は同等である。
【0019】図3(b)はこれらの力の回転モーメント
に関する概念図である。点Aを中心として、回転モーメ
ントが発生している。このとき、紙面左回転の回転モー
メントFLはF1 1 +F2 1 であり、紙面右回転の
回転モーメントFRはF1 1 +F2 1 +W1 2
ある。このとき、F1 1 +F2 1 >>W1 2 のよ
うに回転子4を保持する力が大きく、略バランス状態で
あれば、このバランス状態を維持するように力が作用す
るため、回転モーメントW1 2 は実質的に作用しな
い。これにより、指針2によりかかる荷重W1 及び、こ
れにより生じるシャフト3の重量方向への動きを抑制す
ることができる。結果、軸受け部61aにかかる荷重W
2 を低減することができる。
【0020】なお、本実施形態においては吸引力F1
2 が働き、回転子4をバランス状態を維持するように
働くため、例えば、車両の振動によりシャフト3を動か
す力が加わっても、この力をも抑制することができる。
本例における指針計器の作動について説明する。図示し
ていないが、本例の指針計器を駆動する駆動機構は車速
センサ、駆動回路より構成され、イグニッションスイッ
チ及びバッテリに接続されている。イグニッションスイ
ッチがオンされると、車速センサは車両トランスミッシ
ョンの出力軸の回転数を検出して車速パルスを発生す
る。そして、駆動回路はこの車速パルスに応じて各コイ
ル5への駆動電流を制御する。この駆動電流に基づき、
各コイル5それぞれには磁界が発生する。
【0021】この磁界と回転子4の磁力との作用により
シャフト3を回動させる。イグニッションスイッチをオ
フすると帰零スプリング11のバネ力がシャフト3を元
の位置に戻すように働く。このとき、指針計器を傾斜さ
せた状態で使用しているため、指針2及びシャフト3の
重量等が軸受け部61a、62aの荷重(特に軸受け部
62aの荷重)となる。従って、シャフト3を回動させ
ると、指針2及びシャフト3の重量、シャフト3の半
径、軸受け部61a、62aの摩擦係数、傾斜している
角度それぞれに比例した摩擦トルクが軸受け部61aに
発生する。
【0022】本例では、前述のように回転子4の軸方向
上下にシールドケース7及びプレート8が形成されてい
るため、シャフト3の重力方向への動きを抑制して、軸
受け部61a、62a(特に軸受け部61a)にかかる
指針2及びシャフト3等の荷重が軽減される。このた
め、摩擦トルクが軽減される。従って、摩擦トルクが軽
減されることにより、これに基づいて発生する指示誤差
を少なくできる。また、軸受け部61a、62aとの摩
擦によるシャフト3の磨耗が防止できる。なお、従来シ
ールドケース7は外部磁界を遮断するためとコイル5に
発生する磁界を効率的に作用させて回転子4を回動させ
る為に設けられてるが、本例のようにシールドケース7
及びプレート8を設けることにより、より完全に上述の
効果を発揮できる。 (第2実施形態)本実施形態では、第1実施形態におけ
るプレート8の上側半分をなくし、半円形状にしてい
る。本実施形態における磁気的作用に関する説明図を図
4(a)に示す。この場合、半円形状であるため吸引力
2 はシャフト3の下方向にのみ発生する。従って,図
4(b)に示すように、紙面左右方向それぞれの回転モ
ーメントの合成モーメントは左回転方向に正の回転モー
メントF2 1 であり、シャフト3を軸受け部61aか
ら反重力方向に持ち上げる方向に動かす。これにより、
軸受け部61aにかかる荷重が低減され、摩擦トルクを
軽減でき、指示誤差を減少することができる。 (他の実施形態)本例では自動車の速度メータに適用し
ているが、エンジン回転メータ、水温メータ、燃料量メ
ータ等や自動車のメータ以外に適用してもよい。
【0023】また、本例ではシールドケース7をコップ
形状にしているが、プレート8同様に円形板形状にして
も良く、またプレート8をコップ形状にして上側ボビン
部材61の方から被せるようにしても良い。なお、シー
ルドケース7をプレート8同様円形板形状にした場合に
おいてはボビン61、62び周囲に軟磁性材でできた円
筒状の部材を形成することにより、従来同様に外部磁界
を遮断する等の効果をえることができる。
【0024】また、本例では軟磁性材を用いているが、
磁性材でも摩擦トルク軽減を図ることができる。第2実
施形態においては、半円形状のプレート8を用いたが、
これに限らず、シャフト3を軸受け部61aから持ち上
げる方向の回転モーメントが発生するような形状であれ
ば同様の効果が得られる。例えば、プレート8の面積の
うち、シャフト3よりも上の部分の面積は小さく、シャ
フト3よりも下の部分の面積は大きくしたものが該当す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における指針計器の断面図であ
る。
【図2】図1の指針計器において、(a)はシールドケ
ース7の斜視図、(b)はプレート8の斜視図である。
【図3】図1の指針計器において、(a)は磁気的作用
を示す説明図、(b)は(a)における回転モーメント
の概念図である。
【図4】第2実施形態の指針計器において、(a)は磁
気的作用を示す説明図、(b)は(a)における回転モ
ーメントの概念図である。
【符号の説明】
2…指針、3…シャフト、4…回転子、5…コイル、7
…シールドケース、8…プレート、61…上側ボビン部
材、61a…軸受け部、62…下側ボビン部材、62a
…軸受け部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 11/02 G01R 5/16 G12B 11/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回動するシャフト(3)と、 前記シャフト(3)の先端に設けられた指針(2)と、 前記シャフト(3)に一体形成された回転磁石(4)
    と、 前記シャフト(3)を回動可能に保持し、前記回転磁石
    (4)を内蔵するボビン(61、62)と、 前記ボビン(61、62)の外周に巻回され、前記回転
    磁石(4)を回動させるコイル(5)と、 前記回転磁石(4)が前記シャフト(3)軸方向の上下
    それぞれに設けられた上側磁性部材(8)と下側磁性部
    材(7)とを有し、 前記回転磁石(4)は前記上側磁性部材(8)と下側磁
    性部材(7)を前記シャフト(3)軸方向上下に吸引す
    ることによって、前記シャフト(3)の重力方向への動
    きが抑制されるようにしたことを特徴とする交差コイル
    式指針計器。
  2. 【請求項2】 前記回転磁石(4)が前記上側磁性部材
    (8)を吸引することにより発生するモーメントと、前
    記回転磁石(4)が前記下側磁性部材(7)を吸引する
    ことにより発生するモーメントは、前記シャフト(3)
    にかかる荷重によって生じるモーメントを実質的に作用
    させない大きさでバランスされていることを特徴とする
    請求項1に記載の交差コイル式指針計器。
  3. 【請求項3】 前記上側磁性部材(8)と前記下側磁性
    部材(7)のうちの一方は、前記回転磁石(4)の面に
    平行になる底面を有するコップ形状をしたケース部材に
    より構成され、他方は板形状にて構成されており、前記
    上側磁性部材(8)と前記下側磁性部材(7)により前
    記ボビン(61、62)を略密閉するように配置されて
    いることを特徴とする請求項1又は2に記載の交差コイ
    ル式指針計器。
  4. 【請求項4】 前記回転磁石(4)が前記上側磁性部材
    (8)を吸引することにより発生するモーメントと、前
    記回転磁石(4)が前記下側磁性部材(7)を吸引する
    ことにより発生するモーメントの合成モーメントは、前
    記シャフト(3)を反重力方向に作用させるものである
    ことを特徴とする請求項1に記載の交差コイル式指針計
    器。
  5. 【請求項5】 前記上側磁性部材(8)及び下側磁性部
    材(7)は軟磁性材により構成されていることを特徴と
    する請求項1から4のいずれか1つに記載の交差コイル
    式指針計器。
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