(57)【要約】【課題】簡単な構成で計器の視認性を向上させることが可能なモータ及びこれを備えた計器を提供すること。【解決手段】ステッピングモータ１の中心軸１４に中空１７を設ける。ステッピングモータ１を、ＬＥＤ３７を有するＰＣＢ３５上に配置する。光源となるＬＥＤ３７からの光が回転軸１４の底部から中空部１７を通過して回転軸１４の先端に到達し、指針７を発光させる。【選択図】　図３
2004048892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に光が通過可能な回転軸を備える、ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記回転軸は、両端が開放された円筒形状を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
さらに、前記回転軸の一端に光を供給可能な光源を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
さらに、一端が前記光源に接続され、前記回転軸の内部に挿通される光ファイバを備える、ことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
さらに、前記回転軸の内部に設けられた光透過性樹脂を備える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ。
【請求項６】
さらに、前記回転軸の内側をコートする光反射層を備える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ。
【請求項７】
前記回転軸は、金属材料から構成される、ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項８】
指標部を有し、貫通孔が形成された表示板と、
前記表示板の一面側に配置され、一端が前記貫通孔を介して前記表示板の他面側に突出する、軸方向に光が通過可能な回転軸を備えるモータと、
前記回転軸の前記一端に前記回転軸を通過した光を受光するように設置され、光透過性材料から構成される指針と、
を備える、ことを特徴とする計器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータおよび計器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時の自動車のスピードメータ、タコメータ等の計器の可動部には、アクチュエータ部品としてステッピングモータが用いられている。自動車等の計器に用いられるステッピングモータに関する技術としては、例えば特開平５−１６１３３３号公報、あるいは特開平９−２２２３３８号公報に記載されたものがある。
【０００３】
ステッピングモータは、例えば、計測量や計測値を表示するための目盛りが配置された表示板と、プリント回路板（Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ＝ＰＣＢ）と、の間に配置され、計器の可動部を構成している。ステッピングモータの、回転軸の一方（表示板側）の縁端には、指針が備え付けられている。
【０００４】
計器は、視認性向上のために指針と、文字、数字等の目盛りを備える表示板に、光を誘導させる必要がある。指針および表示板の、特に指針の視認性を向上させる手段としては、例えば、ＰＣＢに発光素子を配置し、表示板の背面とステッピングモータとの間に、アクリル等の光透過性樹脂で形成される導光板を配置して光路を形成する。そして、光源である発光素子から、光を表示板の背後から指針に導いて、指針及び表示板に光を照射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、比較的広範囲に照射された光を効率良く指針に誘導するのは困難である。このため、指針等の高い視認性を得るには、光を集約させ、光の利用効率を高めるための工夫がさらに必要となる。
従って、上記従来技術では、指針等に光を導くための導光板等を必要とするため、計器は複雑な構造となる。ひいては、導光板の厚み等を考慮しなくてはならないので、計器の設計の自由度は限定されてしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来技術が持っていた問題点に鑑みてなされ、簡単な構成で計器の視認性を向上させることが可能なモータおよびこれを備えた計器を提供することを目的とする。
また、本発明は、モータ回転軸先端に光を導いて指針を発光させることが可能なモータおよびこれを備えた計器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係るモータは、軸方向に光が通過可能な回転軸を備えることを特徴とする。
このような構成を採用することにより、高い利用効率でモータ回転軸の先端に光を導くことができる。
前記回転軸は、両端が開放された円筒形状を有してもよい。
【０００８】
前記モータは、前記回転軸の一端に光を供給可能な光源を備えてもよい。
前記モータは、一端が前記光源に接続され、前記回転軸の内部に挿通される光ファイバを備えてもよい。
【０００９】
前記モータは、前記回転軸の内部に設けられた光透過性樹脂を備えてもよい。さらに、前記モータは、前記回転軸の内側をコートする光反射層を備えてもよい。
前記回転軸は、金属材料から構成されてもよい。
【００１０】
前記の課題を解決するため、本発明の第２の観点に係る計器は、指標部を有し、貫通孔が形成された表示板と、前記表示板の一面側に配置され、一端が前記貫通孔を介して前記表示板の他面側に突出する、軸方向に光が通過可能な回転軸を備えるモータと、前記回転軸の前記一端に前記回転軸を通過した光を受光するように設置され、光透過性材料から構成される指針と、を備えることを特徴とする。
このような構成を採用することにより、計器の視認性を向上させることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態では、本発明をステッピングモータおよびこれを備えた計器に用いた例について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの断面図である。
ステッピングモータ１は、例えば、スピードメータ、タコメータ等の指示計器の可動部に、アクチュエータ部品として用いられ、ロータ部１０と、ステータ部２０と、フロントプレート３１と、エンドプレート３２と、を備える。
【００１２】
ロータ部１０は、円筒状ロータマグネット１１と、樹脂スリーブ１２と、スリーブ１３と、回転軸１４と、から構成される。
円筒状ロータマグネット１１は、例えば、ハードフェライト等の磁性材料から構成され、その中央部には、貫通孔１５が設けられる。この貫通孔１５は、樹脂スリーブ１２を収容可能な径を有する。
【００１３】
樹脂スリーブ１２は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅ　Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ＝ＰＢＴ）樹脂等の熱可塑性樹脂から構成され、スリーブ１３を固着する。スリーブ１３と円筒状ロータマグネット１１は樹脂スリーブ１２によりモールド一体化されている。スリーブ１３は、例えば、アルミ、真鍮等から形成されており、中央に貫通孔１６が設けられている。この貫通孔１６は、回転軸１４の外周とほぼ等しい大きさの径を有する。
【００１４】
回転軸１４は、例えば、ステンレス等の金属製パイプから形成されている。また、回転軸１４は、図１及び図２に示すように、円筒形状を有し、中空部１７を有する。この中空部１７は回転軸１４の先端に光を誘導するための光路を形成している。中空部１７の内壁には、光を反射させて光の減衰を防止するための光反射層１８がコーティングされている。光反射層１８は、例えば、銀等の反射性材料から構成されている。なお、光反射層１８を設けない構成としてもよい。
なお、図２において、図を見やすくするために回転軸１４の一部を省略する。
【００１５】
ステータ部２０は、図１に示すように、モールド樹脂４と、ボビン２１、２２と、励磁コイル２３，２４と、ステータヨーク２５，２６，２７，２８と、樹脂製のカバーリング２，３と、から構成されている。
モールド樹脂４は、ステータ部２０の各部品の位置決め及びモールド一体化を行い、例えばＰＢＴ樹脂から構成される。
【００１６】
ステータヨーク２５，２６，２７，２８は、例えば、純鉄等の磁性を有する薄鋼板から形成される。ステータヨーク２５、２６と、ステータヨーク２７、２８とはそれぞれ、ボビン２１，ボビン２２を包容する。それぞれの中央部には、中空部２５ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａが設けられる。
【００１７】
中空部２５ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａの円周に沿って、励磁コイル２３，２４の磁路を形成する複数の極歯２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂが配置されている。
なお、図１において、図を見やすくするため極歯２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂを除いて、その他複数の極歯を省略する。
【００１８】
ステータヨーク２５と２６，ステータヨーク２７と２８がそれぞれ組み合わされ、積層される。これにより、各中空部２５ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａが相まって、中空部２０ａを形成する。
【００１９】
この中空部２０ａは、ロータ部１０を収容し、かつロータ部１０の回転動作を自在に行える大きさの径を有する。従って、中空部２０ａは、ロータ部１０が収容された状態で、複数の極歯２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂと円筒状ロータマグネット１１との間に必要なクリアランスを持つ。
【００２０】
ボビン２１、２２は、ＰＢＴ等の樹脂にて構成され、「Ｈ」字状の断面を有する。また、ボビン２１、２２は、マグネットワイヤーを巻くための円筒部を備える。円筒部の周囲にマグネットワイヤーが幾層にも巻かれることにより、励磁コイル２３，２４が形成されている。励磁コイル２３，２４の外周には、絶縁および励磁コイル２３，２４の飛び出し防止のために樹脂製のカバーリング２，３が配置されている。
【００２１】
励磁コイル２３，２４を有するボビン２１，２２は、それぞれステータヨーク２５，２６と、ステータヨーク２７，２８とに収容され、ステータヨーク２５，２６，２７，２８と、励磁コイル２３，２４とにより、ステータが構成されている。また、ボビン２１，２２には、励磁コイル２３，２４に電流を供給するための端子５，６が設けられている。
【００２２】
フロントプレート３１とエンドプレート３２は、ともに樹脂製であり、その中央部には、ロータ部１０のスラスト方向へのアキシャルプレイを防止するために突起３３，３４が設けられている。突起３３，３４には、それぞれ回転軸１４の回転を支えるためにベアリング３３ａ，３４ａが備えられている。
【００２３】
次に、このステッピングモータ１の組み立て方法を説明する。
ロータマグネット１１とスリーブ１３とをＰＢＴ等の樹脂スリーブ１２を用いてモールド一体化し、次にスリーブ１３の貫通孔１６に、回転軸１４を圧入してロータ部１０を形成する。
【００２４】
ボビン２１，２２にマグネットワイヤーを巻き付けて励磁コイル２３，２４を形成する。なお、導線の太さ、巻数、長さ、またはボビン２１，２２の円筒の直径は、ステッピングモータ１の用途に応じて任意で決定する。
励磁コイル２３，２４の外周を樹脂製のカバーリング２，３で被覆する。
【００２５】
励磁コイル２３，２４を有するボビン２１，２２を、それぞれ、ステータヨーク２５、２６と、ステータヨーク２７、２８とに収容してステータを組み立てる。ステータヨーク２５，２６を、他のステータヨーク２７，２８に積み重ねて、モールド成型により、各部品の位置決め、及び一体化を行う。積層されたステータヨーク２５，２６とステータヨーク２７，２８とによって形成される中空部２０ａにロータ部１０を収容する。
【００２６】
エンドプレート３２のベアリング３４ａに回転軸１４の一端を縦貫させ、ロータ部１０及びステータ部２０を、エンドプレート３２上に配置する。一方、フロントプレート３１のベアリング３３ａに回転軸１４の他端を縦貫させ、ロータ部１０及びステータ部２０に被せるようにフロントプレート３１を配置する。なお、ここでフロントプレート３１は、ステータ部２０の組み立てと同様にＰＢＴ等の熱可塑性樹脂にて形成される。
【００２７】
このように組み立てられたステッピングモータ１を、指示計器のアクチュエータ部品として利用する。
図３に示すように、ステッピングモータ１をプリント回路板（ＰＣＢ）３５上に載置して、例えば、外部図示しない演算回路や駆動回路から信号（電流）を励磁コイル２３，２４の端子５，６に供給することにより、ステッピングモータ１はロータ部１０を回転駆動させる。
【００２８】
アクチュエータ部品を構成するため、ステッピングモータ１は、指針７と、表示板９と、ＰＣＢ３５とを備えている。
指針７は、例えば、アクリル、ポリカーボネイト等の透明樹脂から構成されており、透光性を有する。このため、光が回転軸１４の中空部１７を通過して指針７の内部に導かれると、指針７は光輝を放つ。
【００２９】
表示板９は、例えば、ステンレス、アルミニウム等から形成されるシートメタルであり、表面は、光沢を防止するために塗装されている。一方の塗装面には、走行速度やエンジン回転数等の、計測量表示のための、文字あるいは数字等の目盛りがプリントされている。目盛りには、例えば、蛍光塗料が用いられ、照射されると光輝を放つ。表示板９の中央には、ロータ部１０の回転軸１４を通す貫通孔９ａが設けられている。
【００３０】
ＰＣＢ３５は、励磁コイル２３，２４に流れる電流を給電、制御する。このＰＣＢ３５には、回転軸１４の中空部１７（光路）に光を通過させるための貫通孔３６が設けられ、光源として、ＬＥＤ３７が配置されている。なお、図６に示すように、エンドプレート３２の形状を変えれば、ＰＣＢ３５に孔３６が不要となり、ＰＣＢ３５の簡素化が図れる。
【００３１】
上述のステッピングモータ１の励磁コイル２３，２４に信号を供給し、ステッピングモータ１を駆動させる。励磁コイル２３，２４に供給される信号は、例えば、車両の走行速度やエンジン回転数に応じて、外部の演算回路や駆動回路によって制御される。ステッピングモータ１は、計測量に応じた信号に従って、ロータ部１０を回転させる。よって、指針７が表示板９上の信号に応じた数字または文字を指し示すことにより、ステッピングモータ１は計測量及び計測値表示を行う。
【００３２】
計測量値表示中に、ＬＥＤ３７からの光が中空部１７を通る。光は光反射層１８によって反射、屈折されつつ回転軸１４の先端に導かれ、指針７の内部に到達する。指針７に到達した光により、指針７は光輝を発する。
【００３３】
以上のような構成を採用することにより、本実施の形態のステッピングモータ１は、以下の利点を有する。
（１）回転軸１４を通して光を直接指針７に導くことができ、光の分散は防止され、効率良く光を利用することが可能となる。従って、比較的低い発光エネルギ消費量で、指針７の高い輝度が得られ、この結果、計器の視認性の向上が可能となる。
【００３４】
（２）また、上記した構成では、中空円筒状の回転軸１４を用いるだけで、光の効率的な利用が可能となる。従って、指針７に光を導くための構造（光透過性樹脂層）を用いる必要がなく、簡単な構成で上記効果が得られる。
さらに、光源のＬＥＤ３７をＰＣＢ３５の背後に設けることから、ステッピングモータの全体を高い自由度で設計することが可能である。
（３）あるいは、回転軸１４を金属から構成していることから、軸受部の耐久性が劣化することなく、通常のステッピングモータと同様の長寿命が得られる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ロータ部１０の回転軸１４に中空部１７を設けたが、図４に示すように、この中空部１７に、例えば、ポリカーボネイト等の光透過性樹脂１７ａを充填してもよい。この場合には、光路は光透過性樹脂１７ａにより形成される。
【００３６】
光透過性樹脂１７ａの充填工程は、回転軸１４とロータマグネット１１とをモールド樹脂１２で一体化する工程で、同時に行うことができる。そのため特に新たな工程を必要としない。
【００３７】
光透過性樹脂１７ａを充填することにより、このステッピングモータ１は、回転軸１４に形成された光路に埃が進入するのを防止することができる。よって、光路の密閉性が向上し、光路に埃が詰まって光が遮断されることがない。すなわち、このステッピングモータ１は、常に光路を確保することができる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、回転軸１４の中空部１７に光透過性樹脂１７ａを充填したが、図５に示すように、透明樹脂１７ａの代わりに光ファイバ１７ｂを通してもよい。この光ファイバ１７ｂの一端は、ＬＥＤ３７に接続され、他端は、指針７の内部に延びている。このように光ファイバ１７ｂを回転軸１４内に挿通させて光を導くことにより、光の発散、減衰が防止され、光の利用効果を一層高めることができる。
【００３９】
また、光ファイバ１７ｂを挿通することにより、指針７は、光信号を表示板９上に伝搬することができる。例えば、スピードメータの表示板に刻まれている８０ｋｍ／ｈ値の目盛り付近に光検出器を配置する。指針７が８０ｋｍ／ｈ値の目盛りを指し示すと、光検出器は光を検出し、電気信号を生成する。この電気信号を利用して、スピードオーバー警報ブザーを作動させることも可能である。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、円筒状ロータマグネット１１には、永久磁石ではなく、電磁石を用いてもよい。
回転軸１４に、複数のスリットを入れてもよい。この場合には、表示板９の複数箇所を照射することも可能である。
あるいは、回転軸１４を金属以外の材料、例えば、樹脂、強化プラスチックから構成してもよい。
上記実施の形態では、本発明をステッピングモータに用いた例について説明したが、これに限定されず、サーボモータ等の他のモータに適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で計器の視認性を向上させることが可能なモータ及びこれを備えた計器が提供される。また、本発明によれば、モータ回転軸先端に光を導いて指針を発光させることが可能なモータを備えた計器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの断面図である。
【図２】図１のステッピングモータに用いられる回転軸を示す斜視図である。
【図３】図１のステッピングモータを利用した計器のアクチュエータ部の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるステッピングモータの回転軸の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかるステッピングモータの回転軸及び指針の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかるステッピングモータの変形例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１　　　ステッピングモータ
７　　　指針
９　　　表示板
１４　　回転軸
１７ａ　光透過性樹脂
１７ｂ　光ファイバ
１８　　光反射層
３７　　光源
４０　　計器
【図１】
2004048892.tif 000003
【図２】
2004048892.tif 000004
【図３】
2004048892.tif 000005
【図４】
2004048892.tif 000006
【図５】
2004048892.tif 000007
【図６】
2004048892.tif 000008