ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ И СВЕТЯЩЕГОСЯ УКАЗАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК G01D13/22 

Область техники

Настоящее изобретение относится к двигателю для вращающегося и светящегося указателя. Двигатель может быть, в частности, миниатюрным шаговым двигателем, который будет использоваться, например, в автомобильных приборах. Изобретение также относится к сборке, содержащей двигатель.

Уровень техники

Двигатели, такие как миниатюрные шаговые двигатели, широко используются, например, в автомобильной промышленности. Сегодня автомобильная промышленность нуждается в продуктах, отвечающих современным требованиям, и они также должны быть более экономически эффективными. В группе автомобильных приборов указатели каждого прибора должны быть в достаточной мере освещены. Указатели могут вращаться в обоих направлениях в спидометрах, счетчиках оборотов, индикаторах топлива, индикаторах температуры и т.д. Каждый указатель, расположенный над градуированной шкалой, указывает текущее значение, которое в дневное время будет прекрасно видно водителю. В ночное время указатели должны быть освещены.

Большие указатели обычно требуют трех светоизлучающих диодов (СИД), каждый для подсветки каждого указателя при его радиусе поворота в 300 градусов. Указатели, как правило, работают посредством шаговых двигателей, которые имеют вал указателя для вращения указателя. Альтернативно, двигатели бывают без вала, и в этом случае указатель имеет стержень, который может быть соединен с двигателем. Шаговые двигатели являются бесщеточными синхронными электродвигателями, которые могут делить полный оборот на большое количество шагов. Положение двигателя может управляться точно без какого-либо механизма обратной связи, поскольку двигатель тщательно подобран по размеру для применения.

Двигатели нового поколения, либо без вала или с прозрачным валом, направляют свет одной печатной схемной платы (ПСП), смонтированной с СИД через центр пластмассового вала. Поскольку источник света находится в центре вращающегося указателя, распределение света во время вращения остается постоянным. Таким образом, решение без вала или двигатель с прозрачным валом предполагает постоянное освещение во всем диапазоне вращения, и это также экономит расходы на два светодиода. Эта концепция работает только, если двигатель смонтирован на передней стороне ПСП и, следовательно, одна ПСП, смонтированная с СИД освещает вал указателя сверху до низу двигателя. Поэтому, чтобы обеспечить равномерное освещение указателя во всем его диапазоне перемещения, прозрачный вал является предпочтительным при использовании только одного центрированного СИД. Весь циферблат группы может освещаться несколькими СИД, расположенными в различных местах ПСП. Все освещение устроено так, что обзор водителя и интерпретация приборов является наиболее четкими.

Однако из-за ограничений пространства и новых технологий групповых приборов, существует необходимость для монтажа двигателей на задней стороне ПСП. Однако при этом уже нет механической поддержки или электрического питания для СИД. Это означает, что в общем случае указатель не может быть более освещен через вал, что приводит к неоднородному освещению указателя.

Целью настоящего изобретения является преодоление проблем, связанных с монтажом двигателей на задней стороне ПСП.

Сущность изобретения

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, обеспечен двигатель для вращающегося и светящегося указателя, как изложено в п.1 формулы изобретения.

Таким образом, двигатель в соответствии с настоящим изобретением может быть смонтирован на задней части ПСП. Конструкция световода позволяет также установить источник света на ПСП. Источник света может быть установлен как на задней стороне ПСП, так на передней стороне ПСП, и в этом случае должно быть отверстие в ПСП, через которое свет может распространяться в световоде. Таким образом, настоящее изобретение решает все проблемы, связанные с механической и электрической установками источника света, когда двигатель смонтирован на задней стороне ПСП. Поскольку источник света расположен на ПСП, он может питаться от ПСП. Кроме того, источники света могут быть выбраны и установлены на ПСП самим потребителем вместо того, чтобы позволять это делать изготовителю двигателя. Это имеет то преимущество, что теперь потребитель может выбрать светодиоды, которые испускают точно такой же тип света и интенсивность, и он может установить эти светодиоды относительно группы приборов, так что все указатели в группе приборов освещаются точно таким же образом.

Настоящее изобретение предполагает все преимущества двигателей без вала или с прозрачным валом, но большим преимуществом является тот факт, что двигатель может быть установлен на задней стороне ПСП. В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, обеспечивается сборка по п.12.

Другие аспекты изобретения изложены в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания неограничивающих примерных вариантов воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой вид в разрезе шагового двигателя, в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе световода, в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.3 представляет собой вид в разрезе сборки, в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.4 представляет собой вид в перспективе сборки, в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.5 представляет собой вид в разрезе сборки, в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения;

фиг.6 представляет собой вид в перспективе сборки, в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.7 представляет собой вид в разрезе сборки, в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения, но при просмотре с противоположного направления, чем вид в разрезе по Фиг.5;

Фиг.8 представляет собой вид в перспективе сборки, в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения, но при просмотре с противоположного направления, чем вид в перспективе по Фиг.6.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения

Один вариант воплощения настоящего изобретения будет описан далее более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Вариант воплощения настоящего изобретения описан в контексте шаговых двигателей, хотя изобретение не ограничивается шаговыми двигателями.

Настоящее изобретение относится к двигателям, которые выполнены с возможностью вращения указателя с помощью вала указателя. Настоящее изобретение обеспечивает новый и изобретательский путь направления света в валу, даже когда двигатель смонтирован на ПСП.

Фиг.1 представляет собой вид в разрезе шагового двигателя 101, в соответствии с настоящим изобретением. Двигатель 101 включает в себя вал 103 указателя, на который может быть насажен указатель (не показан). Прозрачный или полупрозрачный вал 103 указателя, по меньшей мере частично, заключен в трубку или заключающий в себя элемент 105, который предназначен для снижения любого постороннего света или блокировки любого рассеянного света и, следовательно, не нарушает освещение группы приборов. Здесь также показано ведущее колесо 107 сформированное над валом 103 указателя. Ведущее колесо 107 выполнено с возможностью сцепления с другим колесом в шаговом двигателе 101, чтобы вращать вал 103 указателя вокруг оси 109 вала. Корпус 111 также показан для защиты внутренних компонентов двигателя 101.

Здесь также показан световод 113 (также показанный на Фиг.2), назначением которого является направление света от источника света, такого как СИД, к валу 103 указателя. Источник 303 света показан, например, на Фиг.3-6. В показанном примере, световод 113 выполнен с возможностью изменения направления распространения света, по существу, на 180 градусов. Это дает возможность для соединения источника света непосредственно со схемной платой (показано на Фиг.3-6). Световод 113 может быть изготовлен из пластика, такого как термопласт поликарбонатной смолы и, более конкретно Makrolon® прозрачный, и световод выполнен с возможностью работы в качестве отражающей призмы для света. Световод 113 выполнен с возможностью выдерживать большие перепады температуры в диапазоне 100 градусов Цельсия. Световод имеет также соединительные средства 201, например зажимы, как показано на Фиг.2, для скрепления световода с некоторыми другими элементами двигателя 101, и, таким образом, удержания световода 113 на месте.

На поверхности, обращенной к плате, двигатель имеет направляющие штифты 115 для направления двигателя 101 к ПСП. Эти направляющие штифты 115 выступают из поверхности, обращенной к плате. В этом примере, двигатель 101 имеет два направляющих штифта 115, но, конечно, двигатель может иметь любое другое число направляющих штифтов. Эти штифты 115 используются для направления адаптера к ПСП и не допускают обратного прикрепления. Эти направляющие штифты 115 позволяют автоматически выбирать и позиционировать по месту при сборке различных компонентов по отношению к ПСП. Направляющие штифты 115 имеют ребра 117, которые в данном примере выполнены из пластика, и могут деформироваться при размещении двигателя на ПСП. Таким образом, двигатель 101 может прочно удерживаться по отношению к ПСП при позиционировании фазы двигателя 101.

Фиг.3 показывает вид в разрезе сборки, согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения. Сборка содержит двигатель 101, источник света 301, которым в этом примере является СИД, и ПСП 303, имеющую переднюю сторону 305 (сторону указателя) и заднюю сторону 307. В этом варианте, СИД 301 смонтирован на верхней части ПСП 303 (передней стороне 305) и светит светом через отверстие в ПСП в световоде 113. Фиг.4 показывает ту же конфигурацию, но в виде в перспективе. В этом примере, световод 113 выполнен с возможностью проходить по всему пути через двигатель 101 к СИД 301. Таким образом, световод 113 проходит через ПСП 303 до верхней поверхности ПСП. Тем не менее, также возможно иметь более короткий световод 113 и вставлять линзу (не показано на Фигурах) между световодом 113 и СИД 301 для сбора света от СИД 301 и направления света от СИД к световоду 113. Другая линза также может быть вставлена между световодом 113 и валом 103 указателя.

Фиг.5 показывает сборку, согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения. Снова сборка содержит двигатель 101, ПСП 303 и источник 301 света. По сравнению с первым вариантом воплощения, в этом варианте воплощения СИД 301 установлен на задней стороне 307 ПСП 303 и установлен в углублении 501 в двигателе 101. Свет, излучаемый от СИД 301, проходит через световод 113 и вверх через прозрачный вал в указатель на конце.

Фиг.7 и 8 показывают также соединители 701, которые используются для электрического и механического соединения двигателя 101 с ПСП 303. Эти соединители 701 в этом примере припаяны к ПСП 303. Вместо этих типов соединителей, конечно, можно использовать любой другой тип подходящих соединителей, такой как соединители посадки под давлением. В этом случае, активные штифты могут быть предпочтительно также включены. Активный штифт представляет собой пластиковый штифт, который при вставке и нажатии на ПСП открывает и механически блокирует/удерживает двигатель. Также, можно использовать специальный разработанный адаптер для двигателя для подключения двигателя 101 к ПСП 303. В этом случае, двигатель 101 может быть легко удален из адаптера, если это необходимо.

Хотя настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеприведенном описании, такая иллюстрация и описание должны рассматриваться в качестве иллюстрации или примера, но не ограничения, настоящее изобретение не ограничено раскрытым вариантом воплощения. Другие варианты воплощения и модификации понятны и могут быть достигнуты специалистами в данной области техники при осуществлении заявляемого изобретения, на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. Например, световод 113 может быть выполнен с возможностью изменения направления распространения света более чем на 180 градусов. Это выгодно, если источник 301 света находится на ПСП, но не излучает света параллельно оси 109 вала.

В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множества. Тот факт, что различные признаки изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не означает, что комбинация этих признаков не может быть использована с преимуществом. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.

Изобретение относится к двигателю, предназначенному для монтажа на схемной плате (303), имеющей сторону (305) указателя и заднюю сторону (307). Двигатель может быть использован для вращения светящегося указателя. Двигатель содержит передающий свет вал (103) указателя для проецирования через схемную плату (303) с задней стороны (307) схемной платы (303) на сторону (305) указателя схемной платы (303). Вал (103) указателя выполнен с возможностью передачи света к указателю. Двигатель также содержит световод (113) для передачи света от источника (301) света, смонтированного на схемной плате (303), на задний конец вала (103) указателя. Световод выполнен с возможностью изменения направления распространения света на 180 градусов. Технический результат - обеспечение монтажа двигателя на задней стороне схемной платы, уменьшение необходимого для монтажа пространства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Двигатель (101), предназначенный для монтажа на схемной плате (303), имеющей сторону (305) указателя и заднюю сторону (307), причем двигатель (101) предназначен для вращения светящегося указателя и содержит:
вал (103) указателя для проецирования через схемную плату (303);
корпус (111) и
световод (113), расположенный внутри корпуса (111)для передачи света от источника (301) света к валу (103) указателя посредством изменения направления распространения света, отличающийся тем, что вал (103) указателя выполнен с возможностью передачи света к указателю, при этом световод выполнен с возможностью изменения направления распространения света по существу на 180 градусов.

2. Двигатель (101) по п. 1, в котором световод (113) выполнен из пластика.

3. Двигатель (101) по п. 2, в котором пластик является термопластом поликарбонатной смолы.

4. Двигатель (101) по п. 1 или 2, в котором световод (113) действует как отражающая призма.

5. Двигатель (101) по п. 1 или 2, в котором световод имеет средства для крепления световода (113) к некоторой конструкции в двигателе (101).

6. Двигатель (101) по п. 5, в котором средства для крепления являются зажимами.

7. Двигатель (101) по любому из пп. 1, 2 и 6, в котором двигатель (101) выполнен с возможностью монтирования на задней стороне (307) схемной платы (303).

8. Двигатель (101) по любому из пп. 1, 2 и 6, в котором двигатель (101) имеет поверхность, обращенную к схемной плате, и двигатель имеет на поверхности, обращенной к схемной плате, углубление (501) для размещения источника (301) света.

9. Двигатель (101) по любому из пп. 1, 2 и 6, в котором двигатель (101) дополнительно содержит первую линзу между световодом (113) и источником света (301).

10. Двигатель (101) по пп. 1, 2 и 6, в котором двигатель (101) дополнительно содержит вторую линзу между световодом (113)
и валом (103) указателя.

11. Двигатель (101) по пп. 1, 2 и 6, в котором вал (103) указателя продольно заключен в заключающий в себя элемент (105).

12. Сборка, содержащая источник (301) света, схемную плату (303), имеющую сторону (305) указателя и заднюю сторону (307), двигатель (101), смонтированный на схемной плате (303) с возможностью вращения светового указателя, при этом двигатель содержит
вал (103) указателя для проецирования через схемную плату (303);
корпус (111) и
световод (113), расположенный внутри корпуса (111) для передачи света от источника (301) света к валу (103) указателя посредством изменения направления распространения света, отличающаяся тем, что вал (103) указателя выполнен с возможностью передачи света к указателю, при этом двигатель (101) смонтирован на задней стороне (307) схемной платы (303).

13. Сборка по п. 12, в которой источник света (301) смонтирован на задней стороне (307) схемной платы (303).

14. Сборка по п. 12, в которой источник света (301) смонтирован на стороне (305) указателя схемной платы (303).