專利名稱：指示儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及指示儀表，尤其是采用步進(jìn)電機(jī)的電子式指示儀表。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，車用儀表或工業(yè)用儀表的精確度的要求日益提高，步進(jìn)電 機(jī)由于其精確的控制能力在指示儀表領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。典型地，一般在行車中我們 通過車速里程表來了解、掌握車輛的行駛速度。而且，駕車時(shí)只有準(zhǔn)確地掌握行車速度，才 能靈活、可靠地操控。然而，事實(shí)上，許多車速里程表存在指示誤差，即車速里程表所顯示的 車速與實(shí)際車速不符。而歸零不準(zhǔn)確便是車速里程表的指示誤差的起因之一。目前，電子式車速里程表、轉(zhuǎn)速表等電子式儀表已被大量使用，其準(zhǔn)確性和車輛行 使安全、可靠性等息息相關(guān)。例如，電子式車速里程表主要由車速傳感器、車速表和里程表 構(gòu)成。其基本原理是利用安裝在變速器或輪轂上的車速傳感器檢測(cè)車速，電子電路將與車 速成正比的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)，再經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，顯示車速和 記錄里程。具體而言，該速度儀表通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)由電子電路控制， 電子電路根據(jù)接收到的速度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)輸出脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換為線位移或角位移。傳統(tǒng)上，電子式車速里程表主要通過在電子電路內(nèi)部設(shè)置的程序 控制電機(jī)，使得指針(典型的指示部件)在不工作時(shí)指示歸零位置。

實(shí)用新型內(nèi)容然而，隨著指示儀表的使用時(shí)間的增加，上述傳統(tǒng)方法的精度和穩(wěn)定性均難以把 握，指針的最終停留位置難以控制，指針容易偏離歸零位置。此外，在電子電路發(fā)生異常時(shí)， 指針的歸零也會(huì)發(fā)生異常，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致指示儀表出現(xiàn)誤差。另一方面，在人工裝配指針并進(jìn) 行歸零操作時(shí)，難度較大，易裝錯(cuò)位，而返工又容易產(chǎn)生不良品，最終導(dǎo)致指示儀表的生產(chǎn) 效率較低。因此，此種指示儀表在操作啟動(dòng)前或結(jié)束后的歸零工作的精確度亟待提高。本實(shí)用新型為解決上述指示儀表不能夠精確地歸零的技術(shù)問題，提供一種指示儀 表。本實(shí)用新型的發(fā)明人為解決上述技術(shù)問題專心研究，并進(jìn)行了測(cè)試和仿真分析， 從而完成了本實(shí)用新型。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種指示儀表，包括儀表本體、指示部件、步 進(jìn)電機(jī)以及連接在所述指示部件和所述步進(jìn)電機(jī)之間的傳動(dòng)部件，所述指示部件在歸零位 置與最大指示位置之間旋轉(zhuǎn)，所述指示儀表還包括歸零部件，所述歸零部件具有第一定位 件和用于在歸零位置截停所述第一定位件的第二定位件，所述第一定位件設(shè)置在所述指示 部件或所述傳動(dòng)部件上，所述第二定位件設(shè)置在所述儀表本體上，所述第一定位件和/或 所述第二定位件為彈性體或其上設(shè)有彈性緩沖結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述第一定位件和/或所述第二定位件 為橡膠件。
3[0009]優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述第一定位件和/或所述第二定位件 設(shè)有緩和所述第一定位件的沖擊的彈性緩沖墊。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述指示部件為指針。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述第一定位件固定設(shè)置在所述指示部 件的背部。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述指示儀表還包括內(nèi)置于所述儀表本 體的壓縮彈簧，所述第二定位件借助所述壓縮彈簧可伸縮地裝設(shè)在所述儀表本體上，所述 第一定位件和所述第二定位件分別設(shè)有第一坡面和第二坡面，所述第一坡面與所述第二坡 面形位相應(yīng)。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述第一坡面與所述第二坡面形狀凹凸 相應(yīng)。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述指示儀表還包括控制所述步進(jìn)電機(jī) 的微控制器，所述微控制器與所述步進(jìn)電機(jī)電連接。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述步進(jìn)電機(jī)為具有堵轉(zhuǎn)預(yù)防功能的步 進(jìn)電機(jī)。優(yōu)選的是，在本實(shí)用新型的指示儀表中，所述指示儀表為電子式車速里程表或轉(zhuǎn)速表。與傳統(tǒng)的指示儀表相比，本實(shí)用新型的指示儀表通過增設(shè)歸零部件，其中，儀表本 體上的第二定位件在歸零位置截停第一定位件，使指示部件準(zhǔn)確地停留在歸零位置而不能 再轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，由于歸零部件的第一定位件和/或第二定位件為彈性體或其上設(shè)有彈性緩 沖結(jié)構(gòu)，所以能夠在步進(jìn)電機(jī)停止工作之前良好地吸收指示部件的沖擊能量，能夠提高指 示部件的壽命。這樣，通過可靠的機(jī)械限位結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地進(jìn)行歸零定位，使指示儀表不會(huì)發(fā)生 指示誤差，準(zhǔn)確度得到了進(jìn)一步的提高。另外，機(jī)械限位結(jié)構(gòu)也可為人工裝配指示部件提供 歸零標(biāo)準(zhǔn)，提高裝配效率。通過結(jié)合附圖，認(rèn)真閱讀以下對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以進(jìn)一 步理解本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、特征以及方面。

圖1為作為本實(shí)用新型的指示儀表的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的重要部分的示意圖。圖2為作為本實(shí)用新型的指示儀表的另一優(yōu)選實(shí)施例的重要部分的示意圖。圖3為作為本實(shí)用新型的指示儀表的再一優(yōu)選實(shí)施例的重要部分的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施 例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。下面參照附圖1至3對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。各附圖中，相 同附圖標(biāo)記表示相同或類似組成部分。另外，本文中，用語“第一”和“第二”不代表零部件 的重要性、順序、位置關(guān)系等，僅用于在名稱上區(qū)別一個(gè)或多個(gè)零部件。[0024]如圖1至3所示，指示儀表100包括儀表本體10、指示部件20、步進(jìn)電機(jī)、微控制 器以及傳動(dòng)部件。指示部件20在歸零位置(即最小指示位置)與最大指示位置之間旋轉(zhuǎn)。 本實(shí)用新型的指示儀表可以為電子式車速里程表，也可以為其它適當(dāng)?shù)碾娮涌刂剖降闹甘?儀表，例如車輛轉(zhuǎn)速表、燃油表、冷卻液溫度表、機(jī)油油壓表、電流表等。電子式指示儀表通過步進(jìn)電機(jī)經(jīng)由傳動(dòng)部件將動(dòng)力傳遞給指示部件20。而步進(jìn) 電機(jī)由微控制器的電子電路控制。亦即，步進(jìn)電機(jī)則作為將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)。更詳細(xì)地說，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 一個(gè)固定的角度(即步進(jìn)角)。因此，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn) 確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào) 速的目的。這里，微控制器根據(jù)接收到的傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)輸出電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī) 將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為線位移或角位移。在本實(shí)用新型的指示儀表中，指示部件20是指用于儀表上指示數(shù)據(jù)的零部件。其 功能就是以比較客觀直接的方法指示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中，指示部件20優(yōu)選為指針。其 原因是，指針的結(jié)構(gòu)一般是狹長(zhǎng)的，一端尖，便于指示和讀數(shù)。因?yàn)榫_度是儀器儀表的主 要性能之一，指針的這種設(shè)計(jì)和構(gòu)造有利于提高儀器儀表的精度，減小誤差。當(dāng)然，本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員，也可以構(gòu)思出其它適當(dāng)?shù)闹甘静考?，例如可以向表盤上的具體刻度發(fā)射 出特定顏色光線的指示器。如上所述，本實(shí)用新型的指示儀表的微控制器用于控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)， 其可以為內(nèi)部編有程序的電子電路，也可以作為電子電路集成在PCB板上。優(yōu)選的是，步進(jìn) 電機(jī)具有堵轉(zhuǎn)預(yù)防功能，即在步進(jìn)電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的供電自動(dòng)切斷，確保步 進(jìn)電機(jī)不受堵轉(zhuǎn)損壞。另外，傳動(dòng)部件連接在指示部件和步進(jìn)電機(jī)之間，用于將步進(jìn)電機(jī)的 輸出動(dòng)力傳遞給指示部件20，其可以為減速齒輪組，也可以為渦輪蝸桿傳動(dòng)裝置等。從圖1至圖3顯示的從指示儀表100背面觀察得到的重要零部件的示意圖可以看 出，指示儀表100增設(shè)有機(jī)械結(jié)構(gòu)的歸零部件。所述歸零部件具有第一定位件30和第二定 位件40。第一定位件30和第二定位件40可以迎面接觸并限制對(duì)方的運(yùn)動(dòng)。更明確地說，第 二定位件40用于在歸零位置準(zhǔn)確地截停第一定位件30。其中，第一定位件30可以設(shè)置在 指示部件20上，也可以設(shè)置在傳動(dòng)部件的輸出部件(例如減速齒輪組的輸出齒輪上)上， 只要能通過第二定位件40截停第一定位件30，進(jìn)而截停指示部件20即可。而且，第一定位 件30優(yōu)選為設(shè)置在指示部件20的背部。本文中，指示部件20的背部是指從指示儀表的背 面觀察指示部件20得到的部位，亦即，與標(biāo)有刻度的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)稱為背面。另外，第二 定位件40設(shè)置在儀表本體10上，第二定位件40與第一定位件30的形狀和位置相對(duì)應(yīng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，指示儀表100的機(jī)械限位的原理在于通過分別在指 示部件20和儀表本體10的相應(yīng)位置增設(shè)第一定位件30和第二定位件40，使指示部件20 旋轉(zhuǎn)到歸零位置時(shí)準(zhǔn)確地停止下來。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施例中，指示部件20具體為指針，用于指示車速 等行車信息，指針為透明件，可以導(dǎo)光，儀表歸零時(shí)，指針需精確指向歸零位置。微控制器集 成在PCB板上。步進(jìn)電機(jī)為透明軸電機(jī)，用于控制指針旋轉(zhuǎn)，并裝設(shè)在PCB板上方。儀表本體10包括罩體、透明面罩、面膜、導(dǎo)光體、面膜卡扣、底盤、罩體襯框等，兼 作儀表的整體支撐，其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)可配合指示部件20等其它零部件實(shí)現(xiàn)精確定位的功能。
5對(duì)于儀表本體10的各零部件，罩體用于支撐透明面罩，表面為黑色，可以吸收部分外界光 線，減少外界光線對(duì)于控制的影響；透明面罩用于遮擋外部光線，減少外界光線對(duì)于控制的 影響；車速等數(shù)值和刻度印于面膜上，配合指針進(jìn)行車速等行車信息的指示；PCB板上裝設(shè) 有透明軸電機(jī)，并用于提供光源，是微控制器的載體。底蓋用于保護(hù)整個(gè)指示儀表；導(dǎo)光體 用于提供儀表背光，照亮面膜，使面膜上的數(shù)字和刻度清晰可見；面膜卡扣用于固定面膜， 確保指針和面膜的相對(duì)位置精確，保證指針歸零位置的精確定位；罩體襯框用于協(xié)助定位， 保證指針、面膜和其它零部件之間的相對(duì)位置，保證指針歸零位置的精確定位。根據(jù)指示儀表100的上述具體結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要對(duì)指示部件20進(jìn)行歸零時(shí)，一體地設(shè) 置在指示部件20背部的第一定位件30隨著指示部件20旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝欢ㄎ患?0旋 轉(zhuǎn)至接觸第二定位件40時(shí)，第二定位件40限制第一定位件30的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其不能夠繼 續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)PCB板上的微控制器檢測(cè)到步進(jìn)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流增大，立即停止電機(jī)的旋轉(zhuǎn)， 使得指示部件20準(zhǔn)確地停留在歸零位置。另外，由于第一定位件30和第二定位件40的結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定，模具成型的一致性好，強(qiáng)度好，故指示部件20指示精度能夠得到保證。另外，需要 注意，在本實(shí)用新型的指示儀表中，與現(xiàn)有技術(shù)相同，當(dāng)指示部件要回歸零位時(shí)，為確保指 示部件可以回到零位，步進(jìn)電機(jī)的后退步數(shù)會(huì)通過微控制器設(shè)置得稍微多一些。另外，如圖1至3所示，第一定位件30和第二定位件40可以呈塊狀或桿狀等，它 們的形式可以多種多樣，也不局限于圖中的限位方式。而且，在本實(shí)用新型的指示儀表中，第一定位件30和第二定位件40中的至少一個(gè) 自身為彈性體或設(shè)有彈性緩沖結(jié)構(gòu)50。其目的在于，若第一定位件30和第二定位件40為 剛性碰撞，那么指示部件20的截停將會(huì)比較急促，對(duì)指示部件20有一定的沖擊，不利于指 示部件20的壽命。通過將第一定位件30和第二定位件40中的至少一個(gè)自身設(shè)為彈性體， 可以將沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性元件的變形能，或者用彈性緩沖材料的內(nèi)阻耗散能量。作為一種選擇，第一定位件30和第二定位件40中的一個(gè)或兩個(gè)可以為室溫下富 有彈性的橡膠件。另一方面，也可以在第一定位件30和第二定位件40中的一個(gè)或兩個(gè)表 面上設(shè)置吸能墊，即圖1至圖3中的彈性緩沖墊50，以便緩和第一定位件30的沖擊，延長(zhǎng)指 示部件20的使用壽命。其中，彈性緩沖墊50可以設(shè)置在第一定位件30的撞擊面上(如圖 1和圖2所示)，也可以設(shè)置在第二定位件40的撞擊面上(如圖3所示)。當(dāng)然，可以同時(shí) 在第一定位件30的撞擊面上和第二定位件40的撞擊面上設(shè)置彈性緩沖墊50。其中，彈性 緩沖墊50例如也可以為富有彈性的橡膠塊。另外，彈性緩沖墊50與第一定位件30和第二 定位件40的連接方式可以為但不限于膠粘。作為本實(shí)用新型的指示儀表100的改進(jìn)實(shí)施例，第二定位件40借助壓縮彈簧或壓 縮彈性件可伸縮地裝設(shè)在所述儀表本體10上。第二定位件40在內(nèi)設(shè)于儀表本體10的壓縮 彈簧的作用下，可以沿徑向伸出和縮回一定距離。而且，儀表本體10上相應(yīng)地設(shè)置有定位 部件，使得第二定位件40的以規(guī)定的行程和路徑伸縮運(yùn)動(dòng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚， 該第二定位件40的伸縮運(yùn)動(dòng)可以通過各種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不作贅述。同時(shí)，第一定位 件30和第二定位件40分別設(shè)有第一坡面32和第二坡面42，且第一坡面32與第二坡面42 形狀和位置相互對(duì)應(yīng)。其目的在于，當(dāng)?shù)谝欢ㄎ患?0運(yùn)動(dòng)到接觸第二定位件40時(shí)，第一定 位件30與第二定位件40面接觸，不會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，能夠延長(zhǎng)指示部件20的壽命。為了 更好地避免應(yīng)力集中和提升緩沖效果，第一坡面32與第二坡面42形狀凹凸相應(yīng)，即第一坡面32和第二坡面42中一個(gè)為凹面，另一個(gè)為凸面。當(dāng)然，也可以這樣，即第一坡面32為平 面，第二坡面42為凸面。綜上所述，本實(shí)用新型的指示儀表通過增設(shè)歸零部件，使得第二定位件40在歸零 位置準(zhǔn)確地截停第一定位件30，使指示部件20準(zhǔn)確地停留在歸零位置而不再轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)， 微控制器檢測(cè)到步進(jìn)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流增大，并立即停止步進(jìn)電機(jī)的工作。這樣，通過將可靠 的機(jī)械限位結(jié)構(gòu)和微控制器的程序控制結(jié)合起來，準(zhǔn)確地進(jìn)行歸零定位，使指示儀表不會(huì) 發(fā)生指示誤差，準(zhǔn)確度得到了進(jìn)一步的提高。另外，機(jī)械限位結(jié)構(gòu)也可為人工裝配指示部件 提供歸零標(biāo)準(zhǔn)，提高裝配效率。而且，由于歸零部件的第一定位件30和第二定位件40中的 至少一個(gè)自身為彈性體或設(shè)有彈性緩沖結(jié)構(gòu)，所以能夠在步進(jìn)電機(jī)停止工作之前良好地吸 收指示部件20的沖擊能量，能夠提高指示部件的壽命。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求指示儀表，包括儀表本體、指示部件、步進(jìn)電機(jī)以及連接在所述指示部件和所述步進(jìn)電機(jī)之間的傳動(dòng)部件，所述指示部件在歸零位置與最大指示位置之間旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述指示儀表還包括歸零部件，所述歸零部件具有第一定位件和用于在歸零位置截停所述第一定位件的第二定位件，所述第一定位件設(shè)置在所述指示部件或所述傳動(dòng)部件上，所述第二定位件設(shè)置在所述儀表本體上，所述第一定位件和/或所述第二定位件為彈性體或其上設(shè)有彈性緩沖結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述第一定位件和/或所述第二定位 件為橡膠件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述第一定位件和/或所述第二定位 件設(shè)有緩和所述第一定位件的沖擊的彈性緩沖墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述指示部件為指針。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述第一定位件固定設(shè)置在所述指 示部件的背部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述指示儀表還包括內(nèi)置于所述儀 表本體的壓縮彈簧，所述第二定位件借助所述壓縮彈簧可伸縮地裝設(shè)在所述儀表本體上，所述第一定位件和所述第二定位件分別設(shè)有第一坡面和第二坡面，所述第一坡面與所 述第二坡面形位相應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的指示儀表，其特征在于，所述第一坡面與所述第二坡面形狀 凹凸相應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述指示儀表還包括控制所述步進(jìn) 電機(jī)的微控制器，所述微控制器與所述步進(jìn)電機(jī)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)為具有堵轉(zhuǎn)預(yù)防功能 的步進(jìn)電機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示儀表，其特征在于，所述指示儀表為電子式車速里程表 或轉(zhuǎn)速表。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種指示儀表，其包括儀表本體(10)、指示部件(20)、步進(jìn)電機(jī)以及連接在指示部件(20)和步進(jìn)電機(jī)之間的傳動(dòng)部件，指示部件(20)在歸零位置與最大指示位置之間旋轉(zhuǎn)。指示儀表(100)的歸零部件具有第一定位件(30)和用于在歸零位置截停第一定位件(30)的第二定位件(40)，第一定位件(30)設(shè)置在指示部件(20)上，第二定位件(40)設(shè)置在儀表本體(10)上，第一定位件(30)和/或第二定位件(40)彈性體或其上設(shè)有彈性緩沖結(jié)構(gòu)。該指示儀表通過可靠的機(jī)械限位結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行歸零定位。
文檔編號(hào)G01P1/08GK201724690SQ201020213250
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月29日
發(fā)明者劉新穎, 廖國(guó)新, 張緒軍, 江麗甜, 瞿絢 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司