JP2001317970A - ステッピングモータ及び該ステッピングモータを用いた計器並びに該計器の組み立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指針圧入時の不具合を解消することができ、
車両用計器等の計器に用いるのに好適なステッピングモ
ータ及び該ステッピングモータを用いた計器並びに該計
器の組み立て方法を提供すること。 【解決手段】 本発明のステッピングモータ５０は、出
力軸５７を駆動するための動力源となるロータ５６と、
ステータ５４と、ステータ５４に取り付けられるコイル
５５と、ロータ５６、ステータ５４及びコイル５５を収
容するケース部材５１，５２とを備えている。出力軸５
７は、一方の端部が指針２０を取り付けるためにケース
部材５１の上面から突出していると共に、他方の端部５
７Ａ２がケース部材５２の底面５２ｃと同平面に位置す
るかまたは底面５２ｃより突出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用に好適なス
テッピングモータ及び該ステッピングモータを用いた計
器並びに該計器の組み立て方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用計器としては、一般的にク
ロスコイル型計器が使用されており、このクロスコイル
型計器の中には指針位置を保持できる置き針式のものが
ある。この置き針式のものは、指針を取り付ける指針軸
（出力軸）の軸受けのために計器のケース内部に軸受け
部が形成され、軸受け部内には、指針の回転を規制する
ためのシリコンゲル溜まりを有する。

【０００３】一方、各種ＯＡ機器、家電製品等の分野に
おける計器のアクチュエータ部品として、ステッピング
モータが利用されている。ステッピングモータの価格の
低廉化に伴い、車両用計器のアクチュエータ部品として
ステッピングモータも使用されるようになってきてい
る。例えば、車両には車両速度及びエンジン回転数等の
計測値を表示する車両用計器が搭載されており、この車
両用計器においては、文字板の前面に配置される指針を
駆動する内機としてステッピングモータが用いられてい
る。

【０００４】ここで、従来のステッピングモータを用い
た車両用計器の一例を、図６を参照して説明する。

【０００５】図６は、従来のステッピングモータを用い
た車両用計器の構造例を示す断面図である。図６におい
て、車両用計器は、ステッピングモータ５０と、ステッ
ピングモータの出力軸としての指針軸５７に取り付けら
れた指針２０とからなる。

【０００６】ステッピングモータ５０は、車両用計器の
配線板（図示しない）に取り付けられる取付面５２ｃを
有するケース部材を有している。このケース部材は、合
成樹脂製の上部ケース５１と下部ケース５２から構成さ
れており、下部ケース５２の底面が取付面５２ｃに相当
している。また、ケース部材内には、指針軸５７を駆動
するための動力源となるロータ５６と、ステータ５４の
伸長部５４ａ，５４ｂに固定されてロータ５６を励磁す
るコイル５５が収容されている。指針軸５７は、金属部
材によって形成されており、その一方の端部が、上部ケ
ース５１の取付孔５１ｃから突出し、他方の端部が下部
ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合されている。

【０００７】上述の構造を有するステッピングモータ５
０の指針軸５７における一方の端部の先端に、指針２０
が圧入により取り付けられることによって車両用計器が
構成される。

【０００８】そして、指針２０が取り付けられたステッ
ピングモータ５０は、車両用計器として、下部ケース５
２の取付面５２ｃから突出した端子５５ｃ、５５ｄの一
端を、配線板に設けられた貫通孔から貫通させること
で、配線板に取り付けられる。なお、指針２０とステッ
ピングモータ５０の間に文字板が配置されるが、ここで
は図示していない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なクロスコイル型計器やステッピングモータを用いた車
両用計器では、指針軸への指針の取り付けは、通常、圧
入で行われており、計器のケースが成型容易でコストの
安い合成樹脂製の場合には、指針を圧入する際、圧入荷
重（例えば、約１０ｋｇ）を受ける面は、合成樹脂製ケ
ースの軸受部の底部となる。このため、軸受部の底部
は、圧入荷重を受けて凹状に陥没して、指針の高さが変
化することがあるという不具合がある。

【００１０】このような不具合を解消するには、たとえ
ば、計器のケースを合成樹脂ではなく金属で形成するこ
とが考えられるが、コスト高となる問題がある。また、
上述の置き針式クロスコイル型計器では、シリコンゲル
溜まりを有するため、軸受け部やケース外部で細工して
不具合を解消する策をとることができない。

【００１１】そこで、本発明は、上述した指針圧入時の
不具合を解消することができ、車両用計器等の計器に用
いるのに好適なステッピングモータ及び該ステッピング
モータを用いた計器並びに該計器の組み立て方法を提供
することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明によりなされた請求項１記載のステッピング
モータは、出力軸を駆動するための動力源となるロータ
と、ステータと、上記ステータに取り付けられるコイル
と、上記ロータ、上記ステータ及び上記コイルを収容す
るケース部材とを備えたステッピングモータにおいて、
上記出力軸は、一方の端部が指針を取り付けるために上
記ケース部材の上面から突出していると共に、他方の端
部が上記ケース部材の底面と同平面に位置するかまたは
上記底面より突出していることを特徴とする。

【００１３】請求項１記載の発明によれば、ステッピン
グモータは、出力軸を駆動するための動力源となるロー
タと、ステータと、ステータに取り付けられるコイル
と、ロータ、ステータ及びコイルを収容するケース部材
とを備えている。出力軸は、一方の端部が指針を取り付
けるためにケース部材の上面から突出していると共に、
他方の端部がケース部材の底面と同平面に位置するかま
たは底面より突出している。

【００１４】それにより、出力軸に指針を圧入して構成
する計器に用いるのに好適なステッピングモータが得ら
れる。

【００１５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のステッピングモータにおいて、前記出力軸の他方の
端部には、上記ケース部材の底面より突出している部分
に前記出力軸の回転を規制する回転規制部が形成されて
いることを特徴とする。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、出力軸の他
方の端部には、ケース部材の底面より突出している部分
に出力軸の回転を規制する回転規制部が形成されてい
る。それにより、出力軸に指針を圧入する際に、回転規
制部を治具の係合部に係合させて出力軸を回転しないよ
うに規制することができ、指針の取付角度を正確に定め
ることができる。

【００１７】また、請求項３記載の発明の計器は、請求
項１または２記載のステッピングモータにおける出力軸
の一方の端部に指針を取り付けたことを特徴とする。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載のステッピングモータにおける出力軸の一方
の端部に指針を取り付けている。それにより、ステッピ
ングモータを用いた好適な計器が得られる。

【００１９】また、請求項４記載の発明の計器の組み立
て方法は、請求項３記載の計器を組み立てる方法であっ
て、上記出力軸の他方の端部を治具の上面に置くステッ
プと、上記出力軸の一方の端部に指針を圧入するステッ
プと、からなることを特徴とする。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の計器を組み立てる方法は、出力軸の他方の端部を治
具の上面に置くステップと、出力軸の一方の端部に指針
を圧入するステップとからなる。それにより、出力軸の
軸受部の陥没がなくなり、指針の圧入高さの誤差をなく
することができる。

【００２１】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の計器の組み立て方法において、前記出力軸の他方の
端部を治具の上面に置くステップは、前記治具の上面に
形成された係合部に前記回転規制部を係合させるステッ
プを含むことを特徴とする。

【００２２】請求項５記載の発明によれば、出力軸の他
方の端部を治具の上面に置くステップは、治具の上面に
形成された係合部に回転規制部を係合させるステップを
含む。それにより、出力軸に指針を圧入する際に、回転
規制部を治具の係合部に係合させて出力軸を回転しない
ように規制することができ、指針の取付角度を正確に定
めることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステッピング
モータを車両用計器に適用した場合の実施の形態を、図
１〜図４の図面を参照して説明する。なお、本実施の形
態では、従来の技術のところで説明したものと同一ある
いは相当する部分には同一符号を付して説明する。

【００２４】図１は、本発明に係るステッピングモータ
の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のステッピン
グモータの分解斜視図であり、図３は、図１におけるＡ
−Ａ線を通る矢印方向の拡大断面図である。

【００２５】図１〜図３に示すように、ステッピングモ
ータ５０は、合成樹脂などで形成された上部ケース５１
と下部ケース５２とを有して構成している。上部ケース
５１と下部ケース５２は、上部ケース５１の一対の嵌合
孔５１ａに、それぞれに対応する下部ケース５２の嵌合
突起５２ａを嵌合して位置決めするとともに、上部ケー
ス５１の一対の係合孔５１ｂを、下部ケース５２の外壁
に設けている係合突起５２ｂに係合して固定している。

【００２６】上部ケース５１の上面には、後述する指針
軸（出力軸）５７が貫通する貫通孔５１ｃ，５１ｃ１が
設けられている。また、上部ケース５１の側壁には、ア
ーム状のフック５１ｅが設けられており、フック５１ｅ
の端部には配線板４０を貫通してその表面と係合する係
合部を有している。また、下部ケース５２を構成する底
板の外面が、車両用計器装置の配線板４０に固定される
取付面５２ｃになっており、この取付面５２ｃの裏側に
位置する下部ケース５２の内面が第１の内面５２ｄとな
っている。

【００２７】下部ケース５２はさらに、後述する指針軸
５７を回転自在に嵌合する軸受部５２ｅと、軸受け部５
２ｅより取付面（底面）５２ｃへ貫通する貫通孔５２ｅ
１と、ロータ用軸部材５３ａの一端が固定されるロータ
用軸受部５２ｆと、ギア用軸部材５３ｂの一端が固定さ
れるギア用軸受部５２ｇとを有している。なお、ロータ
用軸部材５３ａ及びギア用軸部材５３ｂの下部ケース５
２に固定される部分をローレット加工することで、ロー
タ用軸部材５３ａ及びギア用軸部材５３ｂが回転するこ
とを防止している。

【００２８】ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などか
らなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下
部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されてい
る。また、ステータ５４は、２つのコイル５５を取り付
けるために、フレーム内側に直交する位置関係に形成さ
れた２つの矩形状伸長部５４ａ，５４ｂを備えている。
さらに、ステータ５４には、ギア用軸部材５３ｂが貫通
する穴５４ｃが設けられている。

【００２９】コイル５５は、合成樹脂等で形成され、中
心に横断面が矩形状で貫通する穴５５ｅを有するコイル
ボビン５５ａと、コイルボビン５５に巻回された銅線等
からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入
され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始め
と巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続さ
れた端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。

【００３０】端子５５ｃ、５５ｄの一端は、下部ケース
５２に設けられた端子用貫通孔５２ｈを貫通して下部ケ
ース５２の取付面５２ｄから突出している。

【００３１】ロータ５６は、ステッピングモータ５０の
駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネット
によって形成しており、ロータ用軸部材５３ａが貫通す
る貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５
６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通
孔を有するロータギア５６ａが装着されている。

【００３２】指針軸５７は、金属製円柱部材によって形
成されており、上部ケース５１の貫通孔５１ｃ，５１ｃ
１から突出する上部小径部分と、例えばプラスチックで
形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着される中
間大径部分５７Ａ１と、貫通孔５２ｅ１から下部ケース
５２の底面５２ｃへ貫通する下部小径部分５７Ａ２とを
有する。そして、指針軸５７の中間大径部分５７Ａ１と
下部小径部分５７Ａ２との段部が、下部ケース５２の軸
受部５２ｅに嵌合している。

【００３３】ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５
７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、ロ
ータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針
ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギ
アを一体的に形成している。

【００３４】次に、ステッピングモータ５０の組み立て
について説明する。

【００３５】まず、ステータ５４の伸長部５４ａ、５４
ｂに、それぞれ、コイル５５を装着する。次に、下部ケ
ース５２のロータ用軸受部５２ｆ及びギア用軸受部５２
ｇに、それぞれ、ロータ用軸部材５３ａの一端及びギヤ
用軸部材５３ｂの一端を装着する。そして、この状態
で、ギア用軸部材５３ｂにステータ５４の穴５４ａを貫
通させて位置決めするとともに、コイル５５の端子５５
ｃ、５５ｄを下部ケース５２の端子用貫通孔５２ｈから
貫通させることにより、ステータ５４を下部ケース５２
に装着する。

【００３６】次に、ロータ５６を、ロータ用軸部材５３
ａに回転自在に嵌合するとともに、指針ギア５７ａが固
着された指針軸５７を、回転自在に下部ケース５２の軸
受部５２ｅに嵌合し、貫通孔５２ｅ１から下部ケース５
２の底面５２ｃへ突出させる。そして、ギア５８の大ギ
アがロータ５６のロータギア５６ａと噛み合い、かつ小
ギアが指針ギア５７ａと噛み合うように、ギア５８をギ
ア用軸部材５３ｂに回転自在に取り付ける。

【００３７】次に、指針軸５７の先端を上部ケース５１
の貫通孔５１ｃ１，５１ｃから突出させ、ロータ用軸部
材５３ａの他端及びギア用軸部材５３ｂの他端を、上部
ケース５１の第２の内面に設けた軸支部（図示しない）
に嵌合する。それと同時に、下部ケース５２の嵌合突起
５２ａを上部ケース５１の嵌合孔５１ａに嵌合して位置
決めし、上部ケース５１の係合孔５１ｂを下部ケース５
２の係合突起５２ｂに係合させることにより、上部ケー
ス５１と下部ケース５２とを合わせ固定する。

【００３８】このとき、指針軸５７の上方向への移動
は、指針軸５７の上部小径部分と中間大径部分５７Ａ１
の段部が、上部ケース５１の貫通孔５１ｃと５１ｃ１の
段部に当たることにより規制され、同様に、指針軸５７
の下方向への移動は、指針軸５７の下部小径部分５７Ａ
２と中間大径部分５７Ａ１の段部が、下部ケース５２の
軸受部５２ｅと貫通孔５２ｅ１の段部に当たることによ
り規制されるので、指針軸５７はケース部材から抜け落
ちることはない。

【００３９】以上のようにして、ステッピングモータ５
０の組み立てが完了する。

【００４０】次に、上述の構造のステッピングモータ５
０を用いた車両用計器の組み立て方法について説明す
る。

【００４１】まず、ステッピングモータ５０の下部ケー
ス５２の底面５２ｃから突出した出力軸５７の下部小径
部分５７Ａ２の端部を、金属等からなる治具６０の上面
６０ａに置く。次に、出力軸５７の上部小径部分の先端
に指針２０を適当な圧入荷重（たとえば、１０ｋｇ）を
かけて圧入する。以上のようにして、ステッピングモー
タ５０の指針軸５７に指針２０を取り付けた車両用計器
が完成する。

【００４２】上述の組み立て方法では、指針圧入時、圧
入力は治具６０で受けることになるので、指針軸５７の
下部小径部分５７Ａ２と中間大径部分５７Ａ１の段部が
軸受部５２ｅの底部にな影響を与えることはなく、軸受
部５２ｅが凹状に陥没することがなくなる。また、指針
２０の圧入後の高さが一定になり、誤差を生じない。

【００４３】上述のように組み立てられた車両用計器
は、配線板への取り付けは、上部ケース５１の側壁に設
けたフック５１ｅを配線板の取付孔（図示しない）に、
かつ、下部ケース５１の取付面５２ｃから突出した端子
５５ｃ、５５ｄのそれぞれの一端を配線板に設けられた
貫通孔に貫通させて、配線板の表面とステッピングモー
タ５０の取付面５２ｃを接触させて固定する。そして、
配線板の裏面から突出した端子５５ｃ、５５ｄを半田付
けすることで、電気的に接続されることとなる。

【００４４】配線板に取り付けられた車両用計器は、配
線板に設けられた配線パターンを通じて端子５５ｃ、５
５ｄへの電気信号の供給が可能となり、計測量に応じた
電気信号をコイル５５に供給させることで、計測量に応
じたロータ５６の回転がギア５８を介して指針軸５７に
伝達され、この指針軸５７の先端に取り付けた指針２０
を計測量に応じて駆動させることとなる。なお、指針２
０とステッピングモータ５０の間に文字板が配置される
が、ここでは図示していない。

【００４５】以上のように、本発明の実施の形態につい
て説明したが、本発明は、これに限らず、種々の変形、
応用が可能である。

【００４６】たとえば、上述の実施の形態では、ステッ
ピングモータ５０を配線板に取り付ける場合を説明した
が、本発明はこれに限定するものではなく、ステッピン
グモータ５０を取り付ける対象が車両用計器装置の文字
板、導光板、ケース等でも良い。

【００４７】また、上述した実施の形態では、ステッピ
ングモータ５０の取付面５２ｃを下部ケース５２に設け
た場合について説明したが、本発明はこれに限定するも
のではなく、指針軸５７が突出した上部ケース５１に設
けるようにすることができる。

【００４８】また、上述の実施の形態では、指針軸５７
の下部小径部分５７Ａ２は、下部ケース５２の底面５２
ｃから突出しているが、これに代えて、下部小径部分５
７Ａ２の端面が底面５２ｃと同平面になるようにしても
良い。

【００４９】また、上述の実施の形態では、指針軸５７
は、円柱部材で形成されているが、図５に示すように、
下部小径部分５７Ａ２を半円柱状に形成すると共に、治
具６０の上面６０ａに半円凹状の係合部６０ｂを形成
し、半円柱状下部小径部分５７Ａ２を半円凹状係合部６
０ｂに嵌合させても良い。この場合、半円柱状下部小径
部分５７Ａ２は、指針軸５７の回転を規制する回転規制
部として役立ち、指針２０の指針軸５７への取付角度を
正確に定めることができる。

【００５０】また、回転規制部は、下部小径部分５７Ａ
２において下部ケース５２の底面５２ｃから突出してい
る部分のみに形成しても良い。また、回転規制部５７Ａ
２の形状は半円柱状に限らず、他の形状としても良い。
また、係合部６０ｂの形状は、半円凹状に限らず、他の
形状としても良い。

【００５１】さらに、本発明による計器は、車両用に限
らず、各種ＯＡ機器用、家電製品用などの他の製品分野
に適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明のステッピングモータによれば、出力軸に指針を圧入
して構成する計器に用いるのに好適なステッピングモー
タが得られる。

【００５３】請求項２記載の発明のステッピングモータ
によれば、出力軸に指針を圧入する際に、回転規制部を
治具の係合部に係合させて出力軸を回転しないように規
制することができ、指針の取付角度を正確に定めること
ができる。

【００５４】請求項３記載の発明の計器によれば、ステ
ッピングモータを用いた好適な計器が得られる。

【００５５】請求項４に記載の発明の計器の組み立て方
法によれば、出力軸の軸受部の陥没がなくなり、指針の
圧入高さの誤差をなくすることができる。

【００５６】請求項５に記載の発明の計器の組み立て方
法によれば、出力軸に指針を圧入する際に、回転規制部
を治具の係合部に係合させて出力軸を回転しないように
規制することができ、指針の取付角度を正確に定めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステッピングモータの外観を示す
斜視図である。

【図２】図１のステッピングモータの分解斜視図であ
る。

【図３】図１におけるＡ−Ａ線を通る矢印方向の拡大断
面図である。

【図４】図１のステッピングモータを用いた計器の組み
立て方法の一例を説明するための断面図である。

【図５】図１のステッピングモータを用いた計器の組み
立て方法の他の例を説明する図であり、（ａ）は部分断
面図、（ｂ）は指針軸の部分斜視図、（ｃ）は治具の部
分斜視図を示す。

【図６】従来のステッピングモータを用いた車両用計器
の組み立てを説明する断面図である。

【符号の説明】

２０ 指針 ５０ ステッピングモータ ５１ 上部ケース（ケース部材） ５２ 下部ケース（ケース部材） ５４ ステータ ５４ａ 伸長部 ５４ｂ 伸長部 ５５ コイル ５６ ロータ ５７ 指針軸（出力軸） ５７Ａ２ 下部小径部分（回転規制部） ６０ 治具 ６０ａ 上面 ６０ｂ 係合部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸を駆動するための動力源となるロ
   ータと、ステータと、上記ステータに取り付けられるコ
   イルと、上記ロータ、上記ステータ及び上記コイルを収
   容するケース部材とを備えたステッピングモータにおい
   て、 上記出力軸は、一方の端部が指針を取り付けるために上
   記ケース部材の上面から突出していると共に、他方の端
   部が上記ケース部材の底面と同平面に位置するかまたは
   上記底面より突出していることを特徴とするステッピン
   グモータ。
2. 【請求項２】 前記出力軸の他方の端部には、上記ケー
   ス部材の底面より突出している部分に前記出力軸の回転
   を規制する回転規制部が形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載のステッピングモータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のステッピングモ
   ータにおける出力軸の一方の端部に指針を取り付けたこ
   とを特徴とする計器。
4. 【請求項４】 請求項３記載の計器を組み立てる方法で
   あって、 前記出力軸の他方の端部を治具の上面に置くステップ
   と、 前記出力軸の一方の端部に指針を圧入するステップと、 からなることを特徴とする計器の組み立て方法。
5. 【請求項５】 前記出力軸の他方の端部を治具の上面に
   置くステップは、 前記治具の上面に形成された係合部に前記回転規制部を
   係合させるステップを含むことを特徴とする請求項４記
   載の計器の組み立て方法。