JP2004328836A - ステッピングモータを備える車両用指示計器 - Google Patents

Abstract

【課題】帰零時の指針の跳ね返りを微小に留めて指針動作に違和感のない車両用指示計器を提供する
【解決手段】車両用指示計器１０は、ステッピングモータ１２と、ステッピングモータ１２に定格電流が流れるようにパルス信号Ｓ４を入力する駆動回路１４と、目盛り部１１ａを指示する指針１３と、指針１３のゼロ点（起点部位）１１ｂに設けられたストッパ部材１１ｄと、を備えている。そして、電源スイッチ１８をオフにしたときに、回転軸１２ａを、指針１３がゼロ点１１ｂに位置する起点角度を超過する角度まで回動させることにより、指針１３をストッパ部材１１ｄに当接させて指針１３のゼロ点１１ｂへの復帰を行う。更に、前記起点角度を超過する角度では、駆動回路１４が、ステッピングモータ１２に前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにパルス信号Ｓ４を入力する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータを備える車両用指示計器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステッピングモータを有し、このステッピングモータの回転軸により指針を回動させる車両用指示計器がある。
【０００３】
このような車両用指示計器は、駆動パルス信号のパルス数に応じた角度だけ該回転軸を回動させることができるため、表示すべき検出量や測定量に対応したパルス数を印加することにより、これに応じて指針が回動し所望の表示量を車両用指示計器にアナログ的に指示することができる。
【０００４】
この種の車両用指示計器では、入力電圧をチョッピングしてステッピングモータに定格電流が流れるように制御する、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことが多い。
【０００５】
そして、このような車両用指示計器は、フィードバック制御等の複雑な制御回路を用いることなく十分な精度を得ることができるため多くの車両に用いられている。
【０００６】
しかしながら、ステッピングモータを用いて指針を回動させる車両用指示計器では、指針が指示するべき所定の位置からずれてしまう不具合、いわゆる脱調を起こしてしまう虞がある。
【０００７】
これは、ステッピングモータは、計測値に応じた制御信号に対応する角度だけ回転軸を回動させるが、この回転軸が走行時の振動等の外力により指針ごとずれてしまうことがあるからであり、このように一度脱調を起こしてしまうとその角度分だけずれたまま動作し続けてしまう。
【０００８】
そして、このような脱調状態で運転が終了すると、次にイグニッションスイッチ（ＩＧＮ）等により電源をオンにしたときに、指針が起点部位からずれているため、正確な指示表示ができないという問題があった。
【０００９】
このため、従来から、図３に示すような車両用指示計器１が提供されている（例えば、特許文献１参照。）
この車両用指示計器１は、円弧状の目盛り部２ａを備えた文字盤２と、文字盤２の前面側に文字盤２に沿って設けられた指針３と、を備えている。
【００１０】
指針３は、ステッピングモータ４の回転軸４ａに固定され、回転軸４ａと連動して回動し、センサ（図示せず）の計測値に対応して目盛り部２ａの所定位置を指示するようになっている。
【００１１】
そして、この車両用指示計器１は、目盛り部２ａのゼロ点に相当する位置にストッパ部材５を設け、このストッパ部材５を超過するように指針３を回動させてストッパ部材５に当接させることにより脱調の補正を行っていた。
【００１２】
また、このような脱調の補正を行うと、ストッパ部材５に当接した際に指針３が跳ね返り違和感のある動作をしてしまうという問題があったため、車両用指示計器１では、図３（ｂ）に示すような制御を行っていた。
【００１３】
すなわち、例えば２ステップ分の脱調が生じ、その脱調位置が本来初期化されるべき起点部位からの振角にして１２０度プラスした位置に指針が滞留しているとした場合、イグニッションスイッチをオンすることにより電気角にして約πの復帰信号Ｘを処理回路（図示せず）から出力させる。
【００１４】
そして、車両用指示計器１では、この復帰信号Ｘによって、指針３を脱調した振角１２０度の位置から１ステップ分の約半分まで復帰駆動させ、更に、図示しないマグネットロータの復帰回転動作による慣性によって起点側に回転させることにより、振角６０度の位置に指針３を滞留させていた。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−５０６９５号公報（第５−７頁、図５−６）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用指示計器１は、１ステップ分（一脱調角分）だけを復帰させるものであるため、２ステップ分の脱調が起こった場合には、完全に補正できない虞がある。従って、２ステップ以上の脱調を補正するためには別途の初期化スイッチを設ける必要が生じてしまう、という問題があった。
【００１７】
また、イグニッションスイッチをオフにしたときに脱調を補正する場合、脱調していなければ、指針３が定格電流に対応する大きさのトルクでストッパ部材５に当接するため、その反作用も大きく、指針３が大きく跳ね返ってしまう、という問題があった。
【００１８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、電源スイッチをオフしたときに指針をストッパ部材に当接させて脱調を補正する車両用指示計器において、指針がストッパ部材に当接する際の反動を微小に留めて指針動作に違和感を感じさせない車両用指示計器の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、回転軸を有するステッピングモータと、前記ステッピングモータに定格電流が流れるようにパルス信号を入力し、前記回転軸を回動させる駆動回路と、前記回転軸と連動して文字盤に沿うように回動し、該文字盤上に設けられた目盛り部を指示する指針と、前記指針の起点部位に設けられたストッパ部材と、を備え、電源スイッチをオフにしたときに、前記回転軸を、前記指針が前記起点部位に位置する起点角度を超過する角度まで回動させることにより、前記指針を前記ストッパ部材に当接させて前記指針の前記起点部位への復帰を行う車両用指示計器であって、前記起点角度を超過する角度では、前記駆動回路が、前記ステッピングモータに前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにパルス信号を入力することを特徴とする車両用指示計器である。
【００２０】
このように構成された請求項１記載のものでは、前記起点角度を超過する角度では、前記駆動回路が、前記ステッピングモータに前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにパルス信号を入力するため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の前記回転軸のトルクが低減される。
【００２１】
このため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の反作用が低減され、該指針の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００２２】
従って、前記指針が帰零する際の指針動作の違和感が少ない車両用指示計器である。
【００２３】
また、請求項２に記載された発明は、前記抑制電流の値は、前記定格電流の略半分の値であることを特徴とする請求項１に記載の車両用指示計器である。
【００２４】
このように構成された請求項２記載のものでは、前記抑制電流の値が前記定格電流の略半分の値であるため、前記起点角度を超過する角度において、半減された前記抑制電流に応じてトルクが低減される。
【００２５】
このため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の反作用が低減され、該指針の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００２６】
従って、前記指針が帰零する際の指針動作の違和感が少ない車両用指示計器である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。
【００２８】
まず、本実施形態のメータ１０の構成について説明する。
【００２９】
図１に示すように、車両用指示計器としてのメータ１０は、車両の運転車から視認できる位置に配設される文字盤１１と、文字盤１１の背面側に設けられたムーブメントとしてのステッピングモータ１２と、ステッピングモータ１２の回転軸１２ａに取り付けられた指針１３と、ステッピングモータ１２に電気的に接続された駆動回路１４と、駆動回路１４と電気的に接続された制御回路１５と、を備えている。
【００３０】
文字盤１１上には、前面視で下端を省略した円弧状の目盛り部１１ａが設けられており、本実施形態のメータ１０は、左下端部に位置する起点部位としてのゼロ点１１ｂが０ｋｍ／ｈ、右下端部１１ｃが１８０ｋｍ／ｈを示すいわゆるスピードメータとなっている。
【００３１】
また、指針１３は、文字盤１１と略平行となるように回転軸１２ａに取り付けられている。
【００３２】
そして、指針１３は、回転軸１２ａと連動して文字盤１１に沿うように回動し、目盛り部１１ａを指示することができるようになっている。
【００３３】
更に、文字盤１１には、指針１３のゼロ点１１ｂにストッパ部材１１ｄが設けられている。
【００３４】
このストッパ部材１１ｄは、ピン状で文字盤１１から前面側に突出しており、文字盤１１に沿って回動する指針１３と当接可能となっている。
【００３５】
また、変速装置（図示せず）には、センサ１６が設けられており、このセンサ１６がＡ−Ｄコンバータ１７を介して制御回路１５と電気的に接続されている。
【００３６】
このセンサ１６により得られた検出信号Ｓ１は、図示しないフィルタ、Ａ−Ｄコンバータ１７等を介してデジタル信号Ｓ２に変換され、制御回路１５に入力されるようになっている。
【００３７】
また、制御回路１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有し、Ａ−Ｄコンバータ１７から入力されたデジタル信号Ｓ２に応じた指令信号Ｓ３を駆動回路１４へ入力するようになっている。
【００３８】
すなわち、制御回路１５は、デジタル信号Ｓ２が変化すると、その時点で指針１３が表示している角度と、入力された信号値との差を求め、指針１３を入力信号値に対応する角度まで動かすのに必要なパルス数と回転方向とを算出し、このパルス数と回転方向とからなる指令信号Ｓ３を駆動回路１４へ供給するようになっている。
【００３９】
また、駆動回路１４は、電源スイッチとしてのイグニッションスイッチ１８を介してバッテリ電源１９と接続されている。
【００４０】
制御回路１５は、検出ライン２０を介してこのイグニッションスイッチ１８のオン／オフを判定できるように構成されている。
【００４１】
更に、駆動回路１４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子を有しており、ＰＷＭ制御によって、ステッピングモータ１２に定格電流が流れるようにパルス信号Ｓ４を入力できるようになっている。
【００４２】
すなわち、駆動回路１４は、入力された指令信号Ｓ３にしたがってステッピングモータ１２にパルス信号Ｓ４を入力することにより定格電流を流し、指針１３を指令信号Ｓ３に対応する角度まで動かすようになっている。
【００４３】
また、メータ１０では、駆動回路１４が、イグニッションスイッチ１８をオフにしたときの指針１３の起点部位への復帰（いわゆる帰零）の際に、回転軸１２ａを、指針１３がゼロ点１１ｂに位置する起点角度を２°超過する角度まで回動させるようになっている。
【００４４】
更に、メータ１０は、前記起点角度を超過する角度では、駆動回路１４が、ステッピングモータ１２に前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにパルス信号Ｓ４を入力するようになっており、特に、本実施形態では、前記抑制電流の値が、前記定格電流の略半分の値となるようになっている。
【００４５】
このような帰零処理は、制御回路１５が図２に示す処理を行い、この処理に基づく指令信号Ｓ３を駆動回路１４に入力することにより実現される。
【００４６】
すなわち、イグニッションスイッチがオン状態でバッテリ電源と駆動回路１４とが接続されている間、制御回路１５は、イグニッションスイッチ１８がオフされたか否かを繰り返し判定する（ステップ１００）。
【００４７】
そして、イグニッションスイッチ１８がオフされたと判定すると、制御回路１５は、回転軸１２ａの加速度リミット処理、帰零演算等の所定の処理を行い、駆動回路１４に指令信号Ｓ３として帰零信号Ａを入力する（ステップ１０１）。
【００４８】
この帰零信号Ａは、指針１３がゼロ点１１ｂに位置する起点角度まで回転軸１２ａを回動させるための指令信号Ｓ３であり、駆動回路１４がこの帰零信号Ａに対応するパルス信号Ｓ４をステッピングモータ１２に入力する。
【００４９】
そして、制御回路１５は、回転軸１２ａが前記起点角度となったか否かを判定する（ステップ１０２）。
【００５０】
制御回路１５が回転軸１２ａが前記起点角度となったと判定すると、制御回路１５は、駆動回路１４に指令信号Ｓ３としてオーバー帰零信号Ｂを入力する（ステップ１０３）。
【００５１】
このオーバー帰零信号Ｂは、ステッピングモータ１２に前記定格電流の略半分の抑制電流を流して、前記起点角度を超過する角度（本実施形態では、指針１３がゼロ点１１ｂから−２°の位置になるような角度）まで回転軸１２ａを回動させるための指令信号Ｓ３である。
【００５２】
そして、制御回路１５は、回転軸１２ａが前記起点角度を超過する角度となったか否かを判定し、回転軸１２ａが前記起点角度を超過する角度となったと判定すると帰零処理を終了するようになっている（ステップ１０４）。
【００５３】
次に、このような構成を有するメータ１０の作用について説明する。
【００５４】
イグニッションスイッチがオンにされている間は、変速装置に設けられたセンサ１６により得られた検出信号Ｓ１が、図示しないフィルタ、Ａ−Ｄコンバータ１７等を介してデジタル信号Ｓ２に変換され、制御回路１５に入力される。
【００５５】
そして、制御回路１５は、デジタル信号Ｓ２に応じた指令信号Ｓ３を駆動回路１４へ入力する。
【００５６】
さらに、駆動回路１４は、入力された指令信号Ｓ３にしたがってステッピングモータ１２にパルス信号Ｓ４を入力することにより定格電流を流し、指針１３を指令信号Ｓ３に対応する角度まで動かすようになっている。
【００５７】
この間では、制御回路１５が、イグニッションスイッチ１８がオフされたか否かを繰り返し判定している（ステップ１００）。
【００５８】
そして、イグニッションスイッチ１８がオフされると、制御回路１５は、イグニッションスイッチ１８がオフされたと判定すると、回転軸１２ａの加速度リミット処理、帰零演算等の所定の処理を行い、駆動回路１４に指令信号Ｓ３として帰零信号Ａを入力する（ステップ１０１）。
【００５９】
帰零信号Ａが駆動回路１４に入力されると、駆動回路１４は、この帰零信号Ａに対応するパルス信号Ｓ４をステッピングモータ１２に入力する。
【００６０】
このパルス信号Ｓ４が入力されたステッピングモータ１２は、回転軸１２ａをゼロ点１１ｂ方向に回動させる。
【００６１】
そして、制御回路１５が回転軸１２ａが前記起点角度となったと判定すると（ステップ１０２）、制御回路１５は、駆動回路１４に指令信号Ｓ３としてオーバー帰零信号Ｂを入力する（ステップ１０３）。
【００６２】
オーバー帰零信号Ｂが駆動回路１４に入力されると、駆動回路１４は、このオーバー帰零信号Ｂに対応するパルス信号Ｓ４をステッピングモータ１２に入力する。
【００６３】
このパルス信号Ｓ４が入力されたステッピングモータ１２には前記定格電流の略半分の抑制電流が流れ、回転軸１２ａは、指針１３がゼロ点１１ｂから−２°の位置になるような角度まで回動する。
【００６４】
このように前記起点角度を超過する角度において、ステッピングモータ１２に前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにすれば、指針１３がストッパ部材１１ｄに当接する際の回転軸１２ａのトルクが低減される。
【００６５】
このため、指針１３がストッパ部材１１ｄに当接する際の反作用が低減され、指針１３の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００６６】
特に、本実施形態のメータ１０では、前記抑制電流の値が前記定格電流の略半分の値であるため、前記起点角度を超過する角度において、半減された前記抑制電流に応じてトルクが低減され、指針１３の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００６７】
従って、メータ１０は、指針１３が帰零する際の違和感が少なく、外観品質が良好な車両用指示計器である。
【００６８】
以上、この発明の実施の形態を説明してきたが、具体的な構成はこの実施例に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更があってもこの発明に含まれる。
【００６９】
例えば、前記実施の形態では、前記抑制電流の値が前記定格電流の略半分の値となるようにしているが、該抑制電流の値は、前記定格電流より小さな値であれば良い。
【００７０】
このようにしても、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の前記回転軸のトルクが低減されるため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の反作用が低減され、帰零時の該指針の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００７１】
また、起点部位がゼロ点１１ｂとなっているがこれに限られるものではなく、指針１３の起点として機能する部位であれば良い。
【００７２】
例えば、ゼロ点１１ｂより下方の目盛り部の範囲外を起点部位として、該起点部位にストッパ部材を設けてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載された発明によれば、前記起点角度を超過する角度では、前記駆動回路が、前記ステッピングモータに前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにパルス信号を入力するため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の前記回転軸のトルクが低減される。
【００７４】
このため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の反作用が低減され、該指針の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００７５】
従って、前記指針が帰零する際の指針動作の違和感が少ない車両用指示計器である。
【００７６】
また、請求項２に記載された発明によれば、前記抑制電流の値が前記定格電流の略半分の値であるため、前記起点角度を超過する角度において、半減された前記抑制電流に応じてトルクが低減される。
【００７７】
このため、前記指針が前記ストッパ部材に当接する際の反作用が低減され、該指針の跳ね返りを微小に留めることができる。
【００７８】
従って、前記指針が帰零する際の指針動作の違和感が少ない車両用指示計器である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用指示計器のブロック構成図である。
【図２】本発明に係る車両用指示計器の帰零時における制御回路の処理フロー図である。
【図３】従来の車両用指示計器を示したものであり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ メータ（車両用指示計器）
１１ 文字板
１１ａ 目盛り部
１１ｂ ゼロ点（起点部位）
１１ｄ ストッパ部材
１２ ステッピングモータ
１２ａ 回転軸
１３ 指針
１４ 駆動回路
Ｓ４ パルス信号

Claims (2)

1. 回転軸を有するステッピングモータと、
   前記ステッピングモータに定格電流が流れるようにパルス信号を入力し、前記回転軸を回動させる駆動回路と、
   前記回転軸と連動して文字盤に沿うように回動し、該文字盤上に設けられた目盛り部を指示する指針と、
   前記指針の起点部位に設けられたストッパ部材と、を備え、
   電源スイッチをオフにしたときに、前記回転軸を、前記指針が前記起点部位に位置する起点角度を超過する角度まで回動させることにより、前記指針を前記ストッパ部材に当接させて前記指針の前記起点部位への復帰を行う車両用指示計器であって、
   前記起点角度を超過する角度では、前記駆動回路が、前記ステッピングモータに前記定格電流より小さな抑制電流が流れるようにパルス信号を入力することを特徴とする車両用指示計器。
2. 前記抑制電流の値は、前記定格電流の略半分の値であることを特徴とする請求項１に記載の車両用指示計器。

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