JP2007062402A

JP2007062402A - 計器の駆動装置

Info

Publication number: JP2007062402A
Application number: JP2005247135A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Hayakawa; 直亮早川
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】クランキング時に供給される電圧値が低下する場合であっても、指針の位置に脱調を生じさせることなく指針指示位置の初期化を行うことが可能な計器の駆動装置を提供する。
【解決手段】計器の駆動装置１は、励磁コイルへの通電によりマグネットロータが回転するステッピングモータ６ｂを有し、前記マグネットロータの回転に応じて表示板上を指針が回動する計器（メータ）６と、前記指針を基準位置にて停止させるべく前記計器に設けられるストッパと、電源スイッチ（ＩＧＮスイッチ）７のオンなる入力に応じて車両のエンジンが始動したか否かを判定し、前記エンジンが始動したと判定される場合に、前記指針を前記基準位置に向けて回動させるべく初期動作信号を出力して前記マグネットロータを回転させる制御手段（第一，第二の制御手段）４ａ，６ａと、を備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動本体に装着される指針を表示板上で回動させて車両状態を示す計器の駆動装置に関し、特に駆動本体としてステッピングモータを用いた計器の駆動装置に関するものである。

車速，エンジン回転数，水温，油圧等の様々な車両の走行状態（以下、車両状態という）を表示する計器の駆動装置としては、例えば駆動本体に指針が装着され、前記指針を表示板上で回動させることで前記車両状態を示す計測量を表示する指針表示式計器を有するものがあり、前記駆動本体として、励磁コイルへの通電によりマグネットロータが回転するいわゆるＰＭ型のステッピングモータを用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上述のステッピングモータを用いた車両用計器においては、外部振動等による機械的変動や制御信号に対して前記マグネットロータが追従できない等の原因によって、前記指針の指示位置が本来指示すべき位置に対して角度誤差（以下、脱調という）を生じるという問題点があった。かかる問題点に対しては、例えば特許文献２に開示されるように、電源の再投入時に前記マグネットロータを例えば零点方向に回転させ、前記指針が零点位置を指示するときに前記マグネットロータの回転をストッパによって停止させることで指針指示位置の初期化を行う方法が知られている。

ところで、車両用計器としては、指針表示式の計器本体を単一のケース内に収納してなり、車両に通常搭載されるコンビネーションメータとは別に前記車両状態を監視するいわゆるアフターメータがあり、本願出願人は、特許文献３において、車両状態に応じた複数の状態信号を入力可能とする入力ポートを備え、複数の前記状態信号に応じた各計測データを求める単一のコントロールユニットを設け、このコントロールユニットと複数のアフターメータとの間を前記コントロールユニットにより生成されるシリアルデータによって通信してなる計器の駆動装置を提案している。
特開昭６１−１２９５７５号公報特開平６−３８５９３号公報特開平１２−１８９７４号公報

かかる構成の計器の駆動装置においては、指針指示位置の初期化を行うための制御信号は前記コントロールユニットに備えられる第一の制御手段によって出力され、シリアルデータに変換されて個々の前記アフターメータの前記ケース体内に収納される第二の制御手段に送信され、前記第二の制御手段は受信した前記シリアルデータに基づいて各ステッピングモータのマグネットロータを回転させて指針指示位置の初期化を行うこととなる。

しかしながら、車両のイグニッション（ＩＧＮ）スイッチ（電源スイッチ）のオンなる入力（オン状態）に応じて指針指示位置の初期化を行う場合、ＩＧＮスイッチのオン後に車両のセルモータを回転させてエンジンを始動させるクランキングを行うと、バッテリー電源から前記コントロールユニット及び前記アフターメータに供給される電源電圧（電圧値）が一時的に低下し、前記コントロールユニットの前記第一の制御手段が正常であるのに対して前記アフターメータの前記第二の制御手段のみが電源がオフされたと誤検出して前記第二の制御手段がリセットされる場合があり、指針指示位置の初期化における前記マグネットロータの回転が途中で終了され、脱調が生じてしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した課題に着目してなされたものであり、クランキング時に供給される電圧値が低下する場合であっても、脱調を生じさせることなく指針指示位置の初期化を行うことが可能な計器の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、励磁コイルへの通電によりマグネットロータが回転するステッピングモータを有し、前記マグネットロータの回転に応じて表示板上を指針が回動する計器と、前記指針を基準位置にて停止させるべく前記計器に設けられるストッパと、電源スイッチのオンなる入力に応じて車両のエンジンが始動したか否かを判定し、前記エンジンが始動したと判定される場合に、前記指針を前記基準位置に向けて回動させるべく初期動作信号を出力して前記マグネットロータを回転させる制御手段と、を備えてなることを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記車両のエンジン回転数を示す状態信号を入力することで前記エンジンの始動を判定することを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記状態信号を入力してから所定時間経過したときあるいは前記状態信号を所定数入力したときに、前記エンジンが始動したと判定することを特徴とする。

また、前記基準位置は、前記指針の最小指示位置あるいは最大指示位置であることを特徴とする。

また、前記初期動作信号をシリアルデータとして送信する前記制御手段としての第一の制御手段を有するコントロールユニットと、前記計器のケース体内に収納され、前記シリアルデータを受信し前記シリアルデータに応じて前記マグネットロータを回転させる前記制御手段としての第二の制御手段と、を備えてなることを特徴とする。

本発明は、駆動本体に装着される指針を表示板上で回動させて車両状態を示す計器の駆動装置に関し、特に駆動本体としてステッピングモータを用いた計器の駆動装置に関するものであり、クランキング時に供給される電圧値が低下する場合であっても、脱調を生じさせることなく指針指示位置の初期化を行うことが可能となるものである。

以下、本発明を適用した実施の形態につき添付図面に基づいて説明する。

図１は計器の駆動装置１の電気的構成を示している。計器の駆動装置１は、入力手段２と、ＩＧＮ検出手段３と、第一の制御手段（制御手段）４ａを有するコントロールユニット４と、スイッチユニット５と、第二の制御手段（制御手段）６ａ，ステッピングモータ６ｂ及び駆動回路６ｃを有するメータ（計器）６と、から主に構成される。

入力手段２は、例えば、イグニッションコイルからのパルス信号（以下、ＴＡパルスという）を入力するための信号ライン２ａ，水温センサ２ｂ，油温センサ２ｃ及び過給圧センサ２ｄのメータ６にて表示可能な車両状態を検出する各種センサ及び信号ラインからなり、第一の制御手段４ａに前記車両状態を示す各状態信号を出力する。

ＩＧＮ検出手段３は、車両のＩＧＮスイッチ７のオフ状態からオン状態への移行を検出するもので、ＩＧＮスイッチ７のオン状態を検出すると、コントロールユニット４へ検出信号を出力する。なお、ＩＧＮスイッチ７のオン状態とは、ＩＧＮスイッチ７のオフ状態からアクセサリー電源のオン状態への移行、ＩＧＮスイッチ７のオフ状態からエンジンスタートのオン状態への移行、あるいはアクセサリー電源のオン状態からエンジンスタートのオン状態への移行の何れの状態であっても良い。なお、ＩＧＮスイッチ７は、一端が車両のバッテリー電源８へ、他端がＩＧＮ検出手段３へ接続されている。

コントロールユニット４は、図２に示すように、樹脂材料等からなるユニットケース４ｂに第一の制御手段４ａを収納してなるものである。

第一の制御手段４ａは、主としてマイクロコンピュータからなり、入力手段２からの前記各状態信号を入力する入力部と、所定の処理動作プログラムを実行するＣＰＵと、前記処理動作プログラム等が記憶されたＲＯＭと、前記ＣＰＵにより処理されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭと、メータ６の表示機能に関する設定値等のデータを不揮発的に記憶するＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭ等からなる記憶部と、前記ＣＰＵによって算出される前記データを所定の周期により送信する送信部とから構成されている。第一の制御手段４ａは、入力手段２からの前記各状態信号を入力すると、前記各状態信号に応じて所定の演算処理を行い前記車両状態の計測データを算出し、前記各計測データをシリアルデータに変換して通信ライン９を介して第二の制御手段６ａに送信する。また、第一の制御手段４ａは、ＩＧＮ検出手段３からのＩＧＮスイッチ７のオンなる検出信号を入力した際にメータ６のアナログ表示部６ｂを後述する初期動作にて動作させるための初期動作機能を有し、この初期動作をさせるための初期動作データ（初期動作信号）をシリアルデータとして通信ライン９を介して第二の制御手段６ａに送信する。

スイッチユニット５は、図２に示すように、樹脂材料等からなるスイッチケース５ａに複数の押しボタンスイッチ５ｂが配設されてなるものであり、コントロールユニット４における各種機能の切り換え，または確定等を行うためのものである。

メータ６は、樹脂材料等からなるメータケース（ケース体）６ｄ内に第二の制御手段６ａ，ステッピングモータ６ｂ及び駆動回路６ｃが収納されるものであり、図２に示すように、表示面側に前記車両状態を表示するためのアナログ表示部６ｅを備える。メータ６は、車両のダッシュボード上やハンドルコラムカバー上等に設置される。なお、メータ６の前記表示面側は、例えば黒色等の暗色の樹脂材料からなる半透過性のカバー体（図示しない）によって覆われている。また、メータ６はメータケース６ｄの後面側に他のメータと通信ライン９を介して電気的に接続するためのコネクタ（図示しない）を有しており、同様の構成からなる他のメータに第一の制御手段４ａからのシリアルデータを送信可能となっている。

第二の制御手段６ａは、ＣＰＵ，ＲＯＭ及びＲＡＭから構成されるマイクロコンピュータから主に構成されるものである。第二の制御手段６ａは、第一の制御手段４ａから通信ライン９を介してシリアルデータとして送信される前記各計測データを受信する受信部を有し、受信した前記各計測データに基づき、駆動回路６ｃを介して駆動信号をステッピングモータ６ｂに出力して後述するマグネットロータを回転させ、アナログ表示部６ｄに前記車両状態を示す表示動作をさせる。また、前記初期動作機能において、第一の制御手段４ａからシリアルデータとして送信される前記初期動作データに基づき、駆動回路６ｃを介して駆動信号をステッピングモータ６ｂに出力して前記マグネットロータを回転させ、アナログ表示部６ｄに前記初期動作をさせる。

ステッピングモータ６ｂは、アナログ表示部６ｄの後述する指針６ｄ１を回動させるための駆動本体であり、図３に示すように、積層した２つの樹脂製ボビン６ｂ２に２相の駆動波形を通電する励磁コイル６ｂ３を巻装したステータ６ｂ１を有し、前記各ボビン６ｂ２の上下にくし歯ヨーク６ｂ４を重ね、このボビン６ｂ２の積層体中空部に周面にＮ，Ｓ極が交互に多極着磁された永久磁石からなるマグネットロータ６ｂ５を回転自在に軸支した周知のＰＭ型構造からなるものである。ステッピングモータ６ｂは、各励磁コイル６ｂ３にて各くし歯ヨーク６ｂ４を励磁し、マグネットロータ６ｂ５をその磁気バランスでの励磁位置に順次回転制御するものである。なお、マグネットロータ６ｂ５の中心部には指針６ｄ１を取り付ける回転軸６ｂ６がマグネットロータ６ｂ５を貫通した状態で配設固定されている。

アナログ表示部６ｅは、図２に示すように、指針６ｅ１と、アナログ指標部６ｅ２とを有するものである。ユーザーは、指針６ｅ１とアナログ指標部６ｅ２との対比判読により、前記車両状態を読み取ることが可能となる。なお、本実施の形態においてはアナログ表示部６ｅは、前記車両状態としてエンジンの回転数を０ｒｐｍから１１０００ｒｐｍまでの範囲で表示するものである。指針６ｅ１は、ステッピングモータ６ｂのマグネットロータ６ｂ５に設けられる回転軸６ｂ６に固定されており、マグネットロータ６ｂ５の回転に応じて表示板６ｆ上を回動するものである。アナログ指標部６ｅ２は、表示板６ｆ上に印刷形成されるものであり、目盛りや数字等からなり略円弧状に設けられる複数の指標を有する。なお、アナログ表示部６ｅは、最小目盛位置６ｅ３が時計目盛位置の６時の位置となり、また最大目盛位置６ｅ４が時計目盛位置の３時の位置となるようにアナログ指標部６ｅ２が形成される。また、指針６ｅ１と各アナログ指標部６ｅ２はそれぞれに対応してメータケース６ｅ内に配設される光源（図示しない）からの光が透過することで所定の表示色にて表示されるものである。

また、表示板６ｆの最小目盛位置６ｅ３近傍には、ストッパピン（ストッパ）６ｇが突設されている。ストッパピン６ｇは、指針６ｅ1が最小目盛位置６ｅ３を指示するときに指針６ｅ1と当接してマグネットロータ６ｂ５の回転を規制し、指針６ｅ１を最小目盛位置６ｅ３で停止させるものである。したがって、本実施形態においては、最小目盛位置６ｅ３が指針指示位置の初期化における基準位置となる。なお、指針６ｅ１を停止させるストッパは、ステッピングモータ６ｂ内に設けられる構成であってもよい。具体的には、マグネットロータ６ｂ５に凸状の当接部を形成し、この当接部と当接するストッパを設ける構成が考えられる。

以上の各部によって計器の駆動装置１が構成されている。次に、図４を用いて計器の駆動装置１における初期動作機能について説明する。

第一の制御手段４ａは、ＩＧＮ検出手段６を介してＩＧＮスイッチ８のオン状態（電源スイッチのオンなる入力）を検出する（ステップＳ１）と、さらに、信号ライン２ａからエンジン回転数を示す状態信号が入力されるか否かを判断し（ステップＳ２）、前記状態信号の入力があると判断されると、前記状態信号の入力を検出してからの経過時間を計測する（ステップＳ３）。そして、第一の制御手段４ａは、前記状態信号の入力を検出してから所定時間ｔが経過したか否かを判断し（ステップＳ４）、所定時間ｔが経過したと判断される場合に、クランキングが終了して車両のエンジンが始動したと判定して、前記初期動作データをシリアルデータに変換して第二の制御手段６ａに送信する（ステップＳ５）。第二の制御手段６ａは、受信した前記初期動作データに基づいてステッピングモータ６ｂに駆動信号を出力し、アナログ表示部６ｄに前記初期動作をさせるべくマグネットロータ６ｂ５を回転させる。

図５は、脱調を解消するための前記初期動作の一例を示す図である。なお、図５（ａ）は、電源オフ時に外部衝撃等の影響によってメータ６に脱調が生じた状態を示しており、指針６ｅ１が本来電源オフ時に指示するべき最小目盛位置６ｅ３を指示していない状態となっている。前記初期動作において、第二の制御手段６ａは、受信した前記初期動作データに基づいてマグネットロータ６ｂ５を最小目盛位置６ｅ３方向に回転させる駆動信号を出力し、指針６ｅ１を最小目盛位置６ｅ３に向けて回動させてストッパピン６ｇと当接させる（図５（ｂ）参照）。このとき、ストッパピン６ｇによってマグネットロータ６ｂ５の回転が規制されるため、脱調の有無に関わらず指針６ｅ１は最小目盛位置６ｅ３で停止することとなり、最小目盛位置６ｅ３を基準位置として指針６ｅ１の指示位置を初期化することができる。なお、前記初期動作におけるマグネットロータ６ｂ５の回転量は、脱調が生じた場合であっても指針６ｅ１が最小目盛位置６ｅ３に到達するように定められることが望ましい。前記初期動作後、第二の制御手段６ａは、第一の制御手段４ａからシリアルデータとして受信した車両状態（メータ６についてはエンジン回転数）を示す計測データに基づいてマグネットロータ６ｂ５を回転させて指針６ｅ１を回動させ、アナログ表示部６ｄに前記車両状態を指示表示させる（図５（ｃ）参照）。

かかる計器の駆動装置１は、第一，第二の制御手段４ａ，６ａによって、ＩＧＮスイッチ７のオンなる入力に応じて車両のエンジンが始動したか否かを判定し、前記エンジンが始動したと判定される場合に、指針６ｅ１を基準位置である最小目盛位置６ｅ３に向けて回動させるべく前記初期動作データを出力してマグネットロータ６ｂ５を回転させるものである。また、特に、第一の制御手段４ａは、車両のエンジン回転数を示す前記状態信号を入力し、ＩＧＮスイッチ７のオン後に前記状態信号が入力されてから所定時間ｔが経過したときにエンジンが始動したと判定するものである。したがって、クランキング終了後に指針指示位置を初期化する前記初期動作を行うこととなるため、クランキング時に供給される電圧値が低下する場合であっても、メータ６に脱調を生じさせることなく指針指示位置の初期化を行うことができる。かかる効果は、複数の状態信号に応じた各計測データを求める単一のコントロールユニットを設け、このコントロールユニットとメータとの間を前記コントロールユニットにより生成されるシリアルデータによって通信してなる構成の計器の駆動装置において特に好適である。

なお、本実施形態において、指針６ｅ１を最大目盛位置６ｅ４にて停止させるべくストッパを設けて、最大目盛位置６ｅ４を指針指示位置の初期化における基準位置とするものであってもよい。かかる場合においては、前記初期動作は、少なくとも指針６ｅ１を最大目盛位置６ｅ４に向けて回動させる動作を少なくとも含むものとなる。すなわち、第二の制御手段６ａは、前記初期動作において、指針６ｅ１を最大目盛位置６ｅ４に向けて回動させるべくマグネットロータ６ｂ５を最大目盛位置６ｅ４方向に回転させる。

また、指針６ｅ１の基準位置は指針６ｅ１を停止させるストッパの配設位置によって定められるものであり、指針６ｅ１の最小支持位置あるいは最大指示位置の少なくとも一方に定められるものであればよい。なお、前記最小支持位置とは、マグネットロータ６ｂ５を表示板６ｆにおける最小目盛位置６ｅ３方向に回転させた場合に指針６ｅ１が前記ストッパによって停止する位置であり、最小目盛位置６ｅ３のほか、最小目盛位置６ｅ３を過ぎた位置であっても良い。また、前記最大指示位置とは、マグネットロータ６ｂ５を表示板６ｆにおける最大目盛位置６ｅ４方向に回転させた場合に指針６ｅ１が前記ストッパによって停止する位置であり、最大目盛位置６ｅ４のほか、最大目盛位置６ｅ４を過ぎた位置であっても良い。同様に、指針指示位置の初期化を行うための初期動作は、この基準位置の設定に応じて定められるものであり、少なくとも指針６ｅ１を前記基準位置に向けて回動させる動作を含むものであればよい。

また、本実施形態においては、第一の制御手段４ａは、車両のエンジン回転数を示す前記状態信号が入力されてから所定時間ｔが経過したときに、車両のエンジンが始動したと判定するものであったが、本発明におけるエンジン始動の判定方法としては、車両のエンジン回転数を示す前記状態信号を入力した数をカウントし、所定数入力したときに車両のエンジンが始動したと判定するものであっても良い。

本発明の実施形態である計器の駆動装置の電気的構成を示す図。同上計器の駆動装置を示す外観図。同上のメータを示す要部断面図。同上の制御手段の処理方法を示す図。同上のメータの動作を示す図。

符号の説明

１計器の駆動装置
２入力手段
３ＩＧＮ検出手段
４コントロールユニット
４ａ第一の制御手段（制御手段）
５スイッチユニット
６メータ（計器）
６ａ第二の制御手段（制御手段）
６ｂステッピングモータ
６ｂ５マグネットロータ
６ｄメータケース（ケース体）
６ｅアナログ表示部
６ｅ１指針
６ｆ表示板
６ｇストッパピン（ストッパ）

Claims

励磁コイルへの通電によりマグネットロータが回転するステッピングモータを有し、前記マグネットロータの回転に応じて表示板上を指針が回動する計器と、
前記指針を基準位置にて停止させるべく前記計器に設けられるストッパと、
電源スイッチのオンなる入力に応じて車両のエンジンが始動したか否かを判定し、前記エンジンが始動したと判定される場合に、前記指針を前記基準位置に向けて回動させるべく初期動作信号を出力して前記マグネットロータを回転させる制御手段と、
を備えてなることを特徴とする計器の駆動装置。
前記制御手段は、前記車両のエンジン回転数を示す状態信号を入力することで前記エンジンの始動を判定することを特徴とする請求項１に記載の計器の駆動装置。
前記制御手段は、前記状態信号を入力してから所定時間経過したときあるいは前記状態信号を所定数入力したときに、前記エンジンが始動したと判定することを特徴とする請求項２に記載の計器の駆動装置。
前記基準位置は、前記指針の最小指示位置あるいは最大指示位置であることを特徴とする請求項１に記載の計器の駆動装置。
前記初期動作信号をシリアルデータとして送信する前記制御手段としての第一の制御手段を有するコントロールユニットと、前記計器のケース体内に収納され、前記シリアルデータを受信し前記シリアルデータに応じて前記マグネットロータを回転させる前記制御手段としての第二の制御手段と、を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の計器の駆動装置。