专利名称：指示仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及指示仪表，尤其是采用步进电机的电子式指示仪表。
背景技术：
随着工业技术的进步，车用仪表或工业用仪表的精确度的要求日益提高，步进电 机由于其精确的控制能力在指示仪表领域中得到了广泛应用。典型地，一般在行车中我们 通过车速里程表来了解、掌握车辆的行驶速度。而且，驾车时只有准确地掌握行车速度，才 能灵活、可靠地操控。然而，事实上，许多车速里程表存在指示误差，即车速里程表所显示的 车速与实际车速不符。而归零不准确便是车速里程表的指示误差的起因之一。目前，电子式车速里程表、转速表等电子式仪表已被大量使用，其准确性和车辆行 使安全、可靠性等息息相关。例如，电子式车速里程表主要由车速传感器、车速表和里程表 构成。其基本原理是利用安装在变速器或轮毂上的车速传感器检测车速，电子电路将与车 速成正比的转速信号转换成对应的电脉冲信号，再经步进电机驱动指针旋转，显示车速和 记录里程。具体而言，该速度仪表通过步进电机带动指针旋转，步进电机由电子电路控制， 电子电路根据接收到的速度传感器的测量数据信号输出脉冲信号，步进电机将电脉冲信号 转换为线位移或角位移。传统上，电子式车速里程表主要通过在电子电路内部设置的程序 控制电机，使得指针(典型的指示部件)在不工作时指示归零位置。

实用新型内容然而，随着指示仪表的使用时间的增加，上述传统方法的精度和稳定性均难以把 握，指针的最终停留位置难以控制，指针容易偏离归零位置。此外，在电子电路发生异常时， 指针的归零也会发生异常，进而会导致指示仪表出现误差。另一方面，在人工装配指针并进 行归零操作时，难度较大，易装错位，而返工又容易产生不良品，最终导致指示仪表的生产 效率较低。因此，此种指示仪表在操作启动前或结束后的归零工作的精确度亟待提高。本实用新型为解决上述指示仪表不能够精确地归零的技术问题，提供一种指示仪 表。本实用新型的发明人为解决上述技术问题专心研究，并进行了测试和仿真分析， 从而完成了本实用新型。本实用新型所采用的技术方案是构造一种指示仪表，包括仪表本体、指示部件、步 进电机以及连接在所述指示部件和所述步进电机之间的传动部件，所述指示部件在归零位 置与最大指示位置之间旋转，所述指示仪表还包括归零部件，所述归零部件具有第一定位 件和用于在归零位置截停所述第一定位件的第二定位件，所述第一定位件设置在所述指示 部件或所述传动部件上，所述第二定位件设置在所述仪表本体上，所述第一定位件和/或 所述第二定位件为弹性体或其上设有弹性缓冲结构。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述第一定位件和/或所述第二定位件 为橡胶件。
3[0009]优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述第一定位件和/或所述第二定位件 设有缓和所述第一定位件的冲击的弹性缓冲垫。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述指示部件为指针。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述第一定位件固定设置在所述指示部 件的背部。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述指示仪表还包括内置于所述仪表本 体的压缩弹簧，所述第二定位件借助所述压缩弹簧可伸缩地装设在所述仪表本体上，所述 第一定位件和所述第二定位件分别设有第一坡面和第二坡面，所述第一坡面与所述第二坡 面形位相应。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述第一坡面与所述第二坡面形状凹凸 相应。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述指示仪表还包括控制所述步进电机 的微控制器，所述微控制器与所述步进电机电连接。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述步进电机为具有堵转预防功能的步 进电机。优选的是，在本实用新型的指示仪表中，所述指示仪表为电子式车速里程表或转速表。与传统的指示仪表相比，本实用新型的指示仪表通过增设归零部件，其中，仪表本 体上的第二定位件在归零位置截停第一定位件，使指示部件准确地停留在归零位置而不能 再转动。而且，由于归零部件的第一定位件和/或第二定位件为弹性体或其上设有弹性缓 冲结构，所以能够在步进电机停止工作之前良好地吸收指示部件的冲击能量，能够提高指 示部件的寿命。这样，通过可靠的机械限位结构准确地进行归零定位，使指示仪表不会发生 指示误差，准确度得到了进一步的提高。另外，机械限位结构也可为人工装配指示部件提供 归零标准，提高装配效率。通过结合附图，认真阅读以下对本实用新型的具体实施例的详细描述，可以进一 步理解本实用新型的其它优点、特征以及方面。

图1为作为本实用新型的指示仪表的一个优选实施例的重要部分的示意图。图2为作为本实用新型的指示仪表的另一优选实施例的重要部分的示意图。图3为作为本实用新型的指示仪表的再一优选实施例的重要部分的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面参照附图1至3对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。各附图中，相 同附图标记表示相同或类似组成部分。另外，本文中，用语“第一”和“第二”不代表零部件 的重要性、顺序、位置关系等，仅用于在名称上区别一个或多个零部件。[0024]如图1至3所示，指示仪表100包括仪表本体10、指示部件20、步进电机、微控制 器以及传动部件。指示部件20在归零位置(即最小指示位置)与最大指示位置之间旋转。 本实用新型的指示仪表可以为电子式车速里程表，也可以为其它适当的电子控制式的指示 仪表，例如车辆转速表、燃油表、冷却液温度表、机油油压表、电流表等。电子式指示仪表通过步进电机经由传动部件将动力传递给指示部件20。而步进 电机由微控制器的电子电路控制。亦即，步进电机则作为将电脉冲转化为角位移的执行机 构。更详细地说，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动 一个固定的角度(即步进角)。因此，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准 确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调 速的目的。这里，微控制器根据接收到的传感器的测量数据信号输出电脉冲信号，步进电机 将脉冲信号转换为线位移或角位移。在本实用新型的指示仪表中，指示部件20是指用于仪表上指示数据的零部件。其 功能就是以比较客观直接的方法指示复杂的数据结构。其中，指示部件20优选为指针。其 原因是，指针的结构一般是狭长的，一端尖，便于指示和读数。因为精确度是仪器仪表的主 要性能之一，指针的这种设计和构造有利于提高仪器仪表的精度，减小误差。当然，本领域 的普通技术人员，也可以构思出其它适当的指示部件，例如可以向表盘上的具体刻度发射 出特定颜色光线的指示器。如上所述，本实用新型的指示仪表的微控制器用于控制步进电机的启动和停转， 其可以为内部编有程序的电子电路，也可以作为电子电路集成在PCB板上。优选的是，步进 电机具有堵转预防功能，即在步进电机处于堵转状态时，步进电机的供电自动切断，确保步 进电机不受堵转损坏。另外，传动部件连接在指示部件和步进电机之间，用于将步进电机的 输出动力传递给指示部件20，其可以为减速齿轮组，也可以为涡轮蜗杆传动装置等。从图1至图3显示的从指示仪表100背面观察得到的重要零部件的示意图可以看 出，指示仪表100增设有机械结构的归零部件。所述归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可以迎面接触并限制对方的运动。更明确地说，第 二定位件40用于在归零位置准确地截停第一定位件30。其中，第一定位件30可以设置在 指示部件20上，也可以设置在传动部件的输出部件(例如减速齿轮组的输出齿轮上)上， 只要能通过第二定位件40截停第一定位件30，进而截停指示部件20即可。而且，第一定位 件30优选为设置在指示部件20的背部。本文中，指示部件20的背部是指从指示仪表的背 面观察指示部件20得到的部位，亦即，与标有刻度的一侧相对的一侧称为背面。另外，第二 定位件40设置在仪表本体10上，第二定位件40与第一定位件30的形状和位置相对应。根据本实用新型的一方面，指示仪表100的机械限位的原理在于通过分别在指 示部件20和仪表本体10的相应位置增设第一定位件30和第二定位件40，使指示部件20 旋转到归零位置时准确地停止下来。在本实用新型的一个优选具体实施例中，指示部件20具体为指针，用于指示车速 等行车信息，指针为透明件，可以导光，仪表归零时，指针需精确指向归零位置。微控制器集 成在PCB板上。步进电机为透明轴电机，用于控制指针旋转，并装设在PCB板上方。仪表本体10包括罩体、透明面罩、面膜、导光体、面膜卡扣、底盘、罩体衬框等，兼 作仪表的整体支撑，其相应的结构可配合指示部件20等其它零部件实现精确定位的功能。
5对于仪表本体10的各零部件，罩体用于支撑透明面罩，表面为黑色，可以吸收部分外界光 线，减少外界光线对于控制的影响；透明面罩用于遮挡外部光线，减少外界光线对于控制的 影响；车速等数值和刻度印于面膜上，配合指针进行车速等行车信息的指示；PCB板上装设 有透明轴电机，并用于提供光源，是微控制器的载体。底盖用于保护整个指示仪表；导光体 用于提供仪表背光，照亮面膜，使面膜上的数字和刻度清晰可见；面膜卡扣用于固定面膜， 确保指针和面膜的相对位置精确，保证指针归零位置的精确定位；罩体衬框用于协助定位， 保证指针、面膜和其它零部件之间的相对位置，保证指针归零位置的精确定位。根据指示仪表100的上述具体结构，当需要对指示部件20进行归零时，一体地设 置在指示部件20背部的第一定位件30随着指示部件20旋转而旋转，当第一定位件30旋 转至接触第二定位件40时，第二定位件40限制第一定位件30的旋转运动，使其不能够继 续转动。同时PCB板上的微控制器检测到步进电机的堵转电流增大，立即停止电机的旋转， 使得指示部件20准确地停留在归零位置。另外，由于第一定位件30和第二定位件40的结 构稳定，模具成型的一致性好，强度好，故指示部件20指示精度能够得到保证。另外，需要 注意，在本实用新型的指示仪表中，与现有技术相同，当指示部件要回归零位时，为确保指 示部件可以回到零位，步进电机的后退步数会通过微控制器设置得稍微多一些。另外，如图1至3所示，第一定位件30和第二定位件40可以呈块状或杆状等，它 们的形式可以多种多样，也不局限于图中的限位方式。而且，在本实用新型的指示仪表中，第一定位件30和第二定位件40中的至少一个 自身为弹性体或设有弹性缓冲结构50。其目的在于，若第一定位件30和第二定位件40为 刚性碰撞，那么指示部件20的截停将会比较急促，对指示部件20有一定的冲击，不利于指 示部件20的寿命。通过将第一定位件30和第二定位件40中的至少一个自身设为弹性体， 可以将冲击动能转化为弹性元件的变形能，或者用弹性缓冲材料的内阻耗散能量。作为一种选择，第一定位件30和第二定位件40中的一个或两个可以为室温下富 有弹性的橡胶件。另一方面，也可以在第一定位件30和第二定位件40中的一个或两个表 面上设置吸能垫，即图1至图3中的弹性缓冲垫50，以便缓和第一定位件30的冲击，延长指 示部件20的使用寿命。其中，弹性缓冲垫50可以设置在第一定位件30的撞击面上(如图 1和图2所示)，也可以设置在第二定位件40的撞击面上(如图3所示)。当然，可以同时 在第一定位件30的撞击面上和第二定位件40的撞击面上设置弹性缓冲垫50。其中，弹性 缓冲垫50例如也可以为富有弹性的橡胶块。另外，弹性缓冲垫50与第一定位件30和第二 定位件40的连接方式可以为但不限于胶粘。作为本实用新型的指示仪表100的改进实施例，第二定位件40借助压缩弹簧或压 缩弹性件可伸缩地装设在所述仪表本体10上。第二定位件40在内设于仪表本体10的压缩 弹簧的作用下，可以沿径向伸出和缩回一定距离。而且，仪表本体10上相应地设置有定位 部件，使得第二定位件40的以规定的行程和路径伸缩运动。本领域的技术人员应当清楚， 该第二定位件40的伸缩运动可以通过各种现有技术实现，在此不作赘述。同时，第一定位 件30和第二定位件40分别设有第一坡面32和第二坡面42，且第一坡面32与第二坡面42 形状和位置相互对应。其目的在于，当第一定位件30运动到接触第二定位件40时，第一定 位件30与第二定位件40面接触，不会发生应力集中，能够延长指示部件20的寿命。为了 更好地避免应力集中和提升缓冲效果，第一坡面32与第二坡面42形状凹凸相应，即第一坡面32和第二坡面42中一个为凹面，另一个为凸面。当然，也可以这样，即第一坡面32为平 面，第二坡面42为凸面。综上所述，本实用新型的指示仪表通过增设归零部件，使得第二定位件40在归零 位置准确地截停第一定位件30，使指示部件20准确地停留在归零位置而不再转动。同时， 微控制器检测到步进电机的堵转电流增大，并立即停止步进电机的工作。这样，通过将可靠 的机械限位结构和微控制器的程序控制结合起来，准确地进行归零定位，使指示仪表不会 发生指示误差，准确度得到了进一步的提高。另外，机械限位结构也可为人工装配指示部件 提供归零标准，提高装配效率。而且，由于归零部件的第一定位件30和第二定位件40中的 至少一个自身为弹性体或设有弹性缓冲结构，所以能够在步进电机停止工作之前良好地吸 收指示部件20的冲击能量，能够提高指示部件的寿命。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。本实用新型的保护范围由权利要求书确定。
权利要求指示仪表，包括仪表本体、指示部件、步进电机以及连接在所述指示部件和所述步进电机之间的传动部件，所述指示部件在归零位置与最大指示位置之间旋转，其特征在于，所述指示仪表还包括归零部件，所述归零部件具有第一定位件和用于在归零位置截停所述第一定位件的第二定位件，所述第一定位件设置在所述指示部件或所述传动部件上，所述第二定位件设置在所述仪表本体上，所述第一定位件和/或所述第二定位件为弹性体或其上设有弹性缓冲结构。
2.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述第一定位件和/或所述第二定位 件为橡胶件。
3.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述第一定位件和/或所述第二定位 件设有缓和所述第一定位件的冲击的弹性缓冲垫。
4.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述指示部件为指针。
5.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述第一定位件固定设置在所述指 示部件的背部。
6.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述指示仪表还包括内置于所述仪 表本体的压缩弹簧，所述第二定位件借助所述压缩弹簧可伸缩地装设在所述仪表本体上，所述第一定位件和所述第二定位件分别设有第一坡面和第二坡面，所述第一坡面与所 述第二坡面形位相应。
7.根据权利要求6所述的指示仪表，其特征在于，所述第一坡面与所述第二坡面形状 凹凸相应。
8.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述指示仪表还包括控制所述步进 电机的微控制器，所述微控制器与所述步进电机电连接。
9.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述步进电机为具有堵转预防功能 的步进电机。
10.根据权利要求1所述的指示仪表，其特征在于，所述指示仪表为电子式车速里程表 或转速表。
专利摘要本实用新型提供了一种指示仪表，其包括仪表本体(10)、指示部件(20)、步进电机以及连接在指示部件(20)和步进电机之间的传动部件，指示部件(20)在归零位置与最大指示位置之间旋转。指示仪表(100)的归零部件具有第一定位件(30)和用于在归零位置截停第一定位件(30)的第二定位件(40)，第一定位件(30)设置在指示部件(20)上，第二定位件(40)设置在仪表本体(10)上，第一定位件(30)和/或第二定位件(40)弹性体或其上设有弹性缓冲结构。该指示仪表通过可靠的机械限位结构准确可靠地进行归零定位。
文档编号G01P1/08GK201724690SQ201020213250
公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月29日 优先权日2010年5月29日
发明者刘新颖, 廖国新, 张绪军, 江丽甜, 瞿绚 申请人:比亚迪股份有限公司