JP2009294099A - 指針移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源の制御に脱調等の問題が生じた場合であっても、実際の指針の位置を正しく把握することが可能な指針移動装置を提供すること。
【解決手段】制御部４２には、指針移動信号と指針移動信号に基づく指針３の移動後の適正な位置を示すプリセット位置情報との関係が予め記憶されており、制御部４２は、指針移動信号を出力して指針駆動モータ２０の回転を制御した際に検知部１６により検出された位置情報が、プリセット位置情報と異なる場合、指針３を適正な位置に移動する指針位置補正信号を出力して指針駆動モータ２０の回転を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば車両や船舶などに搭載される計器類の表示に利用可能な指針移動装置に関し、特に指針が実際に指し示している位置を検出することが可能な指針移動装置に関する。

例えば、車両や船舶などの移動体には、この移動体各部の動作状態などの情報を乗員に伝えるために様々な計器類が搭載されている。例えば、一般的な自動車には、車速を表示するスピードメータや、エンジンの回転数を表示するタコメータや、燃料の残量を表示するフューエルゲージや、エンジンの冷却水の温度を表示する水温計などを一体化して構成した車両用コンビネーションメータが搭載されている。このような計器類は、複数の数値等が規則的に表示された目盛りを有する文字板と計測結果に応じて目盛り上の特定の位置を指示する指針とを備えている。

このような計器類において指針を動かすための構造に関する従来技術としては、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１に開示されている構造が図１３に示されている。

図１３に示す車両用コンビネーションメータ１００は、スピードメータ１００Ａ及びタコメータ１００Ｂと、これらを収容するケース１０２とを備えている。スピードメータ１００Ａは、図示しない文字板に設けられた円弧状の目盛り上の任意の位置を指し示す指針１０３Ａと、指針１０３Ａに連結された無端状（ループ状）の柔軟部材１１１Ａと、この柔軟部材１１１Ａを長手方向（図中矢印Ｅの方向）に沿って移動させる駆動プーリ１１５Ａと、従動プーリ１１８と、駆動プーリ１１５Ａを計測量に応じて回転させるモータ１１３Ａと、柔軟部材１１１Ａにたるみが生じないようにテンションをかける引張手段１１９Ａとを有している。

また、引張手段１１９Ａは、無端状の柔軟部材１１１Ａの周方向外側に配置されたプーリ１１６Ａと、このプーリ１１６Ａを柔軟部材１１１Ａの周方向内側（図中に矢印Ｃで示す方向）に向かって引っ張るコイルバネ１１７Ａとを有している。

上記と同様に、タコメータ１００Ｂは、図示しない文字板に設けられた円弧状の目盛り上の任意の位置を指し示す指針１０３Ｂと、指針１０３Ｂに連結された無端状の柔軟部材１１１Ｂと、この柔軟部材１１１Ｂを長手方向（図中矢印Ｆの方向）に沿って移動させる駆動プーリ１１５Ｂと、駆動プーリ１１５Ｂを計測量に応じて回転させるモータ１１３Ｂと、柔軟部材１１１Ｂにたるみが生じないようにテンションをかける引張手段１１９Ｂとを有している。

また、引張手段１１９Ｂは、無端状の柔軟部材１１１Ｂの周方向外側に配置されたプーリ１１６Ｂと、このプーリ１１６Ｂを柔軟部材１１１Ｂの周方向内側（図中に矢印Ｄで示す方向）に向かって引っ張るコイルバネ１１７Ｂとを有している。

このような構造の車両用コンビネーションメータ１００においては、スピードメータ１００Ａの指針１０３Ａを柔軟部材１１１Ａを用いて移動させるので、スピードメータ１００Ａの中央部に空いたスペースができる。そのため、スピードメータ１００Ａの中央部のスペースにタコメータ１００Ｂを配置することができ、小型化が可能になる。

ところで、上記のような車両用コンビネーションメータ１００においては、モータを駆動源として指針を移動し、該指針が指し示す指示位置を合わせるように構成されるので、実際の指針の位置がどこにあるのかを正確に把握しておかないと、指針の指し示す数値と計測値との間に大きな指示誤差が発生する。

例えば、ステッピングモータを駆動源として利用する場合には、各コイルを励磁する駆動パルスのパルス数で駆動量を制御できるので、ある基準状態における位置が把握できれば、基準状態の位置とパルス数（駆動ステップ数）から求められる移動量とに基づいて実際の位置を把握することが可能である。

例えば、特許文献２に開示されている従来技術においては、ステッピングモータを駆動源として車両用コンビネーションメータの指針を駆動する場合に、イグニッションオンのタイミングで、基準位置となるゼロ位置を検出するように制御している。また、ゼロ位置を検出するために、ステッピングモータの逆起電力を利用し、指針がストッパに当たって誘導電圧が大きく変化したかどうかを調べている。
特開２００５−９８７５１号公報 特開２００３−５２１９６号公報

しかしながら、特許文献２の従来技術を採用する場合には、指針の位置を常に検出しているわけではなく、イグニッションオン時の初期状態におけるゼロ位置からの駆動量に応じた相対的な移動量に基づいて指針の位置を把握することになるので、制御系が把握している指針の位置と実際の指針の位置との間に大きな誤差が発生する可能性がある。

例えば、ステッピングモータの駆動中に脱調が生じると、ステッピングモータの駆動ステップ数と、実際の指針の移動量との間に大きなずれが発生する。このようなずれが生じた場合、ゼロ位置の検出をやり直さない限り、メータの指示値と計測値との間に生じた指示誤差は解消されない。

また、モータ等の実際の回転位置を検出可能な位置センサは存在しているが、このような位置センサは非常に高価である場合が多いのでコストの低減が必要な装置に採用するのは難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動源の制御に脱調等の問題が生じた場合であっても、実際の指針の位置を正しく把握することが可能な指針移動装置を安価に提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る指針移動装置は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１） 線状部材と、
前記線状部材の長さ方向の一端側部分が巻き付けられているとともに、前記線状部材を巻き取り或いは巻き戻しするように回転駆動される第１プーリと、
前記線状部材の長さ方向の他端側部分が巻き付けられ、当該他端側部分を巻き取る方向の力が常に作用しているとともに、前記第１プーリの回転により前記線状部材を巻き戻し或いは巻き取る第２プーリと、
前記線状部材の前記第１プーリおよび前記第２プーリから延長する中間部分の所定位置に固定され、且つ前記第１プーリおよび前記第２プーリの巻き取り動作および巻き戻し動作により移動して目盛りの任意の位置を指し示す指針と、
前記第１プーリを回転駆動するためのモータと、
前記モータの回転を制御するための指針移動信号および指針位置補正信号を出力する制御部と、
前記制御部からの前記指針移動信号或いは前記指針位置補正信号に従って、前記モータに電圧を印加して正回転或いは逆回転させるモータ駆動部と、
位置情報検出装置と、
を具備し、
前記線状部材は、前記中間部分に、前記指針の位置を示す位置情報を備えており、
前記位置情報は、前記位置情報検出装置により検出され且つ前記制御部に入力され、
前記制御部には、前記指針移動信号と当該指針移動信号に基づく前記指針の移動後の適正な位置を示すプリセット位置情報との関係が予め記憶されており、
前記制御部は、前記指針移動信号を出力して前記モータの回転を制御した際に前記位置情報検出装置により検出された前記位置情報が、前記プリセット位置情報と異なる場合、前記指針を適正な位置に移動する前記指針位置補正信号を出力して前記モータの回転を制御する、
こと。
（２） 上記（１）に記載の指針移動装置において、
前記位置情報は、導電性材料で形成される、前記線状部材の長手方向に延びる二列の導電性パターンと、前記二列の導電性パターンそれぞれの一端部に設けられ、当該二列の導電性パターンを電気的に導通させるパターン連結部と、で形成され、
前記位置情報検出装置は、前記二列の導電性パターンそれぞれに摺接して電気的に接続する二つの電極を有し、
前記制御部には、前記二つの電極間の抵抗値による電位差が前記位置情報として入力される、
こと。
（３） 上記（１）に記載の指針移動装置において、
前記位置情報は、前記線状部材の長手方向に記録された磁気情報であり、
前記位置情報検出装置は、前記磁気情報を検出する磁気センサを有し、
前記制御部には、前記磁気センサにより検出された前記磁気情報が前記位置情報として入力される、
こと。
（４） 上記（１）に記載の指針移動装置において、
前記位置情報は、前記線状部材の長手方向に形成された光学的に読み取り可能な光学情報であり、
前記位置情報検出装置は、前記光学情報を検出する光学センサを有し、
前記制御部には、前記光学センサにより検出された前記光学情報が前記位置情報として入力される、
こと。

上記（１）の構成の指針移動装置によれば、位置情報検出装置が線状部材上に形成されている位置情報を読み取ることにより、線状部材の巻き取りおよび巻き戻し位置を検出することができる。そのため、線状部材に固定されている指針の位置を正確に把握することが可能であり、計測値を正しく指示するように指針を移動させることができる。
上記（２）の構成の指針移動装置によれば、位置情報検出装置である複数の電極が複数列の導電性パターンと接触することにより、この導電性パターンの抵抗値を検出することができる。指針が固定されている線状部材が移動すると、前記複数の電極と前記導電性パターンとの接触位置が変化し、この接触位置からパターン連結部までの距離が変化するので、検出される抵抗値が変化する。つまり、抵抗値の変化として線状部材の巻き取りおよび巻き戻し位置を検出することができる。
上記（３）の構成の指針移動装置によれば、位置情報検出装置である磁気センサが、線状部材上の磁性情報を検出することにより、例えば線状部材に非接触で線状部材の巻き取りおよび巻き戻し位置を検出することができる。
上記（４）の構成の指針移動装置によれば、位置情報検出装置である光学センサが、線状部材上の光学情報を読み取ることにより、例えば線状部材に非接触で線状部材の巻き取りおよび巻き戻し位置を検出することができる。

本発明によれば、位置情報検出装置が線状部材上に形成されている位置情報を読み取ることにより線状部材の実際の位置を検出するので、駆動源の制御に脱調等の問題が生じた場合であっても、実際の指針の位置を正しく把握することが可能になる。

（第１の実施の形態）
本発明に関する具体的な１つの実施の形態について、図１〜図６を参照しながら以下に説明する。

図１は第１の実施の形態における指針移動装置の主要部の構成を示す斜視図である。図２は図１中に「Ａ」として示す箇所の構成を拡大して示す斜視図である。図３は図１に示した指針移動装置をスピードメータの構成要素として組み込むための機構の具体的な構成例を示す分解斜視図である。図４は図２及び図３に示した機構を用いて構成されるスピードメータの機構部の構成例を示す分解斜視図である。図５は図４に示すスピードメータにおける指針を駆動するための電気回路の構成例を示すブロック図である。図６は図５に示した制御部の動作例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、図４に示すような車両用のスピードメータ１における目盛り指示用の指針３を動かすための指針移動装置１０に本発明を適用する場合を想定している。

この指針移動装置１０の主要部の構成が図１に示されている。図１に示すように、指針３を動かすために柔軟部材４が設けてある。この柔軟部材４は、帯状に形成された細長い材料であり可撓性（柔軟性）を有している。この柔軟部材４の一部分に指針３が連結されている。

柔軟部材４の一端（図１における左側の端部）は、該柔軟部材４を回動可能な状態で支持する第２プーリ１５と結合してあり、第２プーリ１５の外周に沿って巻かれた状態になっている。第２プーリ１５は中空構造に形成してあり、第２プーリ１５の内側の空間には渦巻き状ばね７が配置してある。この渦巻き状ばね７の外側の端部は第２プーリ１５と結合してあり、渦巻き状ばね７の内側の端部は第２プーリ１５をその中央部で支持する軸（図示せず）と結合してある。つまり、この軸と第２プーリ１５との間に渦巻き状ばね７が連結されている。

例えば、柔軟部材４を引っ張って第２プーリ１５から引き出すように動かすと、第２プーリ１５が図１における時計回りに回転し、これに伴って第２プーリ１５の内側の渦巻き状ばね７が小さく巻き込まれるように撓むので、元の状態に復元しようとするぱねの弾性力が発生する。従って、第２プーリ１５には柔軟部材４の一端を第２プーリ１５で巻き取る方向（反時計回りの方向）の力が常時発生する。

一方、柔軟部材４の他端（図１における右側の端部）は、回動可能な状態で支持されている第１プーリ６の外周と結合され、巻き取り可能な状態になっている。また、第１プーリ６と固定された回転軸には指針駆動モータ２０の駆動軸が連結されている。指針駆動モータ２０は、厳密には、モータと、そのモータに電圧を印加して該モータを正回転或いは逆回転させるモータ駆動部と、に分けられるが、ここでは、モータとモータ駆動部を総称して指針駆動モータ２０と記載する。

従って、指針駆動モータ２０を駆動して第１プーリ６を図１における時計回りの方向（巻き取る方向）に駆動すれば、柔軟部材４の他端を巻き取ることができるので、線状部材の第１プーリ６および第２プーリ１５から延長する中間部分に所定位置に固定された指針３を、右側に向かって移動させることができる。また、柔軟部材４の一端は第２プーリ１５内の渦巻き状ばね７のばね力によって第２プーリ１５に巻き取られる方向の力を受けているので、指針駆動モータ２０を駆動して第１プーリ６を図１における反時計回りの方向（巻き戻す方向）に駆動すれば、柔軟部材４はたるみを生じることなく第２プーリ１５側に向かって移動し、線状部材の第１プーリ６および第２プーリ１５から延長する中間部分に所定位置に固定された指針３も左側に向かって移動する。つまり、指針駆動モータ２０を駆動することにより指針３の位置を必要に応じて移動させることができる。

図１に示した指針移動装置１０においては、指針３の実際の位置の検出を可能にするために、柔軟部材４を電気絶縁性の材料で構成すると共に、第１プーリ６および第２プーリ１５から延長される柔軟部材４の中間部分の表面の上に導電性パターン１３が形成してあり、この導電性パターン１３と接触可能な位置に電極部１４が設けてある。なお、柔軟部材４を構成する材料については、可撓性及び電気絶縁性を有する材料であれば、樹脂など様々な材料を利用できる。

図１に「Ａ」として示した箇所の詳細が図２に示されている。図２に示すように、導電性パターン１３は、直線的に２列に互いに平行に形成された導電部１３ａ、１３ｂと、それらを端部で連結するパターン連結部１３ｃとで構成され、馬蹄形状になっている。

導電性パターン１３は、所定の電気抵抗を有する材料を厚み及び幅が均一な層を形成するように印刷することにより形成してあり、パターンの長手方向の単位距離あたりの抵抗率が均一になるような特性を有している。

電極部１４は、互いに独立した２つの電極１４ａ、１４ｂにより構成してある。電極１４ａは、一端が導電部１３ａと接触する状態で配置されている。また電極１４ｂは一端が導電部１３ｂと接触する状態で配置されている。また、物理的に適度な接触状態を維持するために、電極１４ａ、１４ｂは柔軟部材４の表面に垂直な方向に弾性を有する金属材料で構成されている。電極部１４の２つの電極１４ａ、１４ｂは、抵抗値検出器１６と接続されている。

電極部１４の２つの電極１４ａ、１４ｂは柔軟部材４と対向する位置に固定されているので、電極１４ａ、１４ｂは常に導電性パターン１３と電気的に接触する。そして、柔軟部材４の移動に伴って、電極１４ａの接触位置及び電極１４ｂの接触位置が変化する。

電極１４ａと導電部１３ａとの接触位置からパターン連結部１３ｃまでの距離（Ｌ１）、並びに電極１４ｂと導電部１３ｂとの接触位置からパターン連結部１３ｃまでの距離（Ｌ２）は、柔軟部材４の位置に応じて変化する。また、導電性パターン１３の抵抗率がρ（Ω／ｃｍ）で表される場合、電極１４ａ、１４ｂの間の抵抗値Ｒは次式で表される。
Ｒ＝（Ｌ１＋Ｌ２）ρ＋Ｒ０
ただし、Ｒ０は、パターン連結部１３ｃの抵抗値

従って、抵抗値検出器１６を用いて検出することが可能な電極１４ａ、１４ｂの間の抵抗値Ｒは、柔軟部材４及び指針３の位置に応じた距離（Ｌ１＋Ｌ２）の変化に比例して変化する。つまり、抵抗値検出器１６で指針３の位置を検出できる。

次に、図１に示した指針移動装置１０を用いた具体的なスピードメータ１の構成例について説明する。

図４に示したスピードメータ１は、表面に目盛り２１が表示（印刷）されている半円形状の文字板２と、計測値に応じて目盛り２１上の特定の位置を指示するための指針３と、この指針３を移動させるための前述の指針移動装置１０と、これらを収容するケース９とを備えている。

図４に示すように、文字板２の中央部には半円形状の貫通窓２２が設けられている。指針移動装置１０によって駆動される指針３は、貫通窓２２の位置から文字板２上の目盛り２１の位置を指示するように配置されている。目盛り２１は、貫通窓２２の形状に合わせて円弧状に形成されている。

目盛り２１の形状に合わせて円弧状の所定の範囲内で指針３を移動可能にするために、指針移動装置１０は図３に示すような形状のフレーム１１に取り付けられて、図４に示したケース９の内部に収納されている。

図３に示すように、フレーム１１には円弧状に形成された案内部１１ａが設けてあり、案内部１１ａの一端側には収容ケース５が設けてあり、案内部１１ａの他端側には支持部１１ｂが設けてある。

フレーム１１の案内部１１ａには、円弧状の移動範囲に沿って指針移動装置１０の柔軟部材４を案内するために、多数のガイドプーリ１２が装着してある。各ガイドプーリ１２は回動自在な状態で案内部１１ａに支持されている。収容ケース５は円筒形状に形成してあり、収容ケース５の内部に指針移動装置１０の第２プーリ１５が回動可能な状態で配置される。一端が第２プーリ１５に巻き付いている柔軟部材４は、収容ケース５の外周の一部分に設けた開口部５ａから引き出され、フレーム１１の案内部１１ａに取り付けられた各ガイドプーリ１２に案内され、円弧状の経路を通るように配置される。

フレーム１１の支持部１１ｂに、第１プーリ６が回動自在な状態で支持されており、この第１プーリ６の軸に指針駆動モータ２０の駆動軸が連結されている。柔軟部材４の他端は第１プーリ６の外周の一部分に結合されており、柔軟部材４は他端側が第１プーリ６の外周に巻かれた状態になっている。

従って、指針駆動モータ２０を駆動して第１プーリ６を時計回り方向に回転させれば、柔軟部材４の他端側が第１プーリ６に巻き取られて右側に向かって移動し、第１プーリ６を反時計回りの方向に回転させれば、渦巻き状ばね７のばね力によって柔軟部材４の一端側が第２プーリ１５に巻き取られるので、柔軟部材４の位置を円弧状の案内部１１ａの経路に沿って左右に移動させることができる。

指針３を支持するために、図３に示すような取付体３０が設けてある。この取付体３０は、図４に示すようにフレーム１１の案内部１１ａに装着され、案内部１１ａに沿って円弧状の所定の範囲を移動自在な状態で取り付けられている。指針３は、この取付体３０に固定されているので、取付体３０と共に案内部１１ａに沿って移動可能である。また、取付体３０には柔軟部材４の一部分が連結されている。従って、指針駆動モータ２０の駆動によって柔軟部材４が左右に移動すると、それに伴って指針３の位置も目盛り２１に沿って円弧状の範囲を移動する。つまり、指針駆動モータ２０を駆動することにより、目盛り２１上の特定の位置を指針３で指示するように指針３を位置決めすることができる。

スピードメータ１の電気回路の構成例が図５に示されている。図５を参照すると、このスピードメータ１には、指針３と、車速センサ４１と、制御部４２と、記憶部４３と、指針駆動モータ２０と、図１に示した抵抗値検出器１６を含む検知部とが設けてある。

車速センサ４１は、車両の車輪が所定量回転する度に１つのパルス信号を出力する。従って、一定の時間内に車速センサ４１から出力されたパルスの数を計数することにより現在の車速を検出することができる。

制御部４２は、スピードメータ１を制御するマイクロコンピュータであり、図６に示すような動作を実行する。図６の内容については後で説明する。制御部４２の内部の記憶部４２ａには、指針駆動モータ２０を駆動するための駆動信号に関する時系列情報が保持される。

記憶部４３は、抵抗値検出器１６が検知した抵抗値（Ｒ）と、実際に指針３が指示している目盛り２１上の指示値（β）との対応関係を表す定数テーブル（プリセット位置情報）が予め登録されている。この定数テーブルの内容については実際の指針３の位置と抵抗値検出器１６によって検出される抵抗値Ｒとの関係について予め検査を行うことにより校正することができる。

制御部４２は、車速センサ４１が出力する信号に基づいて車速の計測データを取得し、この計測データに相当する指示値の位置に指針３を移動するために、この指示値に相当する駆動信号を指針駆動モータ２０に与えて指針３の位置を移動する。また、指針３の位置を移動した後で、抵抗値検出器１６で検知された抵抗値Ｒを取得し、記憶部４３に保持されている定数テーブルの内容を参照することにより、検出された抵抗値Ｒに相当する実際の指示値βを把握する。

指針３の指示誤差がない場合には、制御部４２が車速の計測データに相当する駆動信号としてαを出力した後で、抵抗値検出器１６によって検出される指示値β（Ｒを換算した結果）はαと等しくなる。しかし、例えば指針駆動モータ２０を駆動する際に脱調等が生じると、指針３の実際の指示値に誤差が発生する。そこで、指示誤差を減らすために制御部４２は抵抗値検出器１６の検出結果を用いてフィードバック制御を実施する。例えば、制御部４２が時刻ｔ１でαの駆動信号を指針駆動モータ２０に出力した直後の時刻（ｔ１＋Δｔ）には、指示誤差に相当する（α−β）の駆動信号を指針駆動モータ２０に与える。これにより、時刻（ｔ１＋Δｔ）には指針駆動モータ２０が指示誤差分だけ駆動され、指針３の指示位置が正しく修正される。

次に制御部４２の動作について図６を参照しながら説明する。
ステップＳ１１では、制御部４２は車速センサ４１が出力する電気信号を監視して、一定時間内に現れるパルスの数を計数する。この計数結果から現在の車速が得られる。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１で得られた車速に相当する駆動信号（α：指針移動信号）を指針駆動モータ２０に出力する。ステップＳ１２を実行する前に指針３の指示値が０であった場合を想定すると、通常は駆動信号（α）を与えることにより指針３の指示値がαと同一になる。但し、指針駆動モータ２０の駆動において脱調等が生じると指針３の指示値がαから多少ずれる可能性もある。

ステップＳ１３では、制御部４２は検知部である抵抗値検出器１６から検知された抵抗値Ｒを取得し、記憶部４３の定数テーブルを参照することにより、抵抗値Ｒを換算して得られる指示値β（指針３が現在指示している車速）を取得する。

ステップＳ１４では、指針３の指示値が正しいかどうかを調べるために、制御部４２はステップＳ１２で出力した駆動信号の値αと、指示値βとを比較する。（α＝β）の条件を満たす場合には指示誤差がないのでこの処理を終了する。（α＝β）の条件を満たさない場合には、次のステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、制御部４２は指示すべき車速と実際の指針３の指示値との指示誤差に相当する駆動信号（α−β：指針位置補正信号）を指針駆動モータ２０に与えて指針３の指示位置を修正する。この処理の後で前記ステップＳ１３に戻って上記の処理を繰り返す。従って、指針３の指示誤差をなくすことができる。

（第２の実施の形態）
本発明に関するもう１つの実施の形態について、図７〜図９を参照しながら以下に説明する。

図７は第２の実施の形態における指針移動装置の主要部の構成を示す斜視図である。図８は図７に示した指針移動装置における着磁印と磁気センサとの位置関係を表す模式図である。図９は図８に示した着磁印と磁気センサの相対位置の変化に伴うセンサ出力の変化を表す模式図である。

本実施の形態は第１の実施の形態の変形例であり、図７及び図８において第１の実施の形態と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。また、指針移動装置１０以外の構成要素、並びに指針の位置検出以外の制御については第１の実施の形態と同一である。同一の構成要素及び制御の内容については以下の説明を省略する。

図７に示す指針移動装置１０Ｂは、前述の指針移動装置１０と同様に、柔軟部材４Ｂと、柔軟部材４Ｂの一端を巻き取る第２プーリ１５と、渦巻き状ばね７と、柔軟部材４Ｂの他端を巻き取る第１プーリ６と、指針駆動モータ２０と、指針３とを備えている。つまり、指針３を移動させるためのメカニズムは第１の実施の形態と同様である。異なるのは、柔軟部材４Ｂの巻き取りおよび巻き戻し位置を検出するための構成である。

柔軟部材４Ｂの表面には、ほぼ全面に渡って磁性材層３１が形成してあり、この磁性材層３１を着磁することにより磁性パターン３２が形成してある。具体的には、図８に示すように、磁性パターン３２として一定の間隔で柔軟部材４Ｂの長手方向に向かって多数の着磁印３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、・・・が形成してある。

図８に示す例では、着磁印３２ａとして単一の印が着磁され、着磁印３２ｂとして互いに近接した箇所に２つの印が着磁され、着磁印３２ｃとして互いに近接した箇所に３つの印が着磁され、着磁印３２ｄとして互いに近接した箇所に４つの印が着磁され、着磁印３２ｅとして互いに近接した箇所に５つの印が着磁されている。つまり、着磁印３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、・・・はそれぞれ互いに異なるパターンで着磁されている。

図７及び図８に示すように、柔軟部材４Ｂの面と対向する位置に磁気検出部３３が固定されている。また、磁気検出部３３には磁気センサ３４及び磁気センサ３５が設けてある。これらの磁気センサ３４、３５は、柔軟部材４Ｂの移動方向に向かって並ぶように配置してあり、２つの磁気センサ３４、３５の配置間隔は、磁性パターン３２における着磁印３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、・・・の間隔とほぼ一致するように設計してある。

なお、磁気センサ３４、３５と磁性パターン３２との間は接触する状態に保持しておいても良いし、少し離して非接触にしておいても良い。

２つの磁気センサ３４、３５は、磁性パターン３２と対向しているので、各着磁印３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、・・・が接近したときに、その磁気によって印を検出することができる。また、２つの磁気センサ３４、３５の配置間隔は着磁印３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、・・・の形成間隔と一致しているので、互いに隣接する２つの着磁印を同時に検知することができる。

例えば、図８に示す状態では、磁気センサ３４と着磁印３２ａとが対向する位置にあり、同時に磁気センサ３５と着磁印３２ｂとが対向する位置にあるので、着磁印３２ａと着磁印３２ｂとを同時に検知できる。

従って、図８における左側に向かって柔軟部材４Ｂが移動する時には、この移動に伴って、磁気センサ３４、３５を搭載した磁気検出部３３が、柔軟部材４Ｂ上の各位置（「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」）と順番に対向する状態になる。

各位置（「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」）における柔軟部材４Ｂと磁気センサ３４、３５の対向状態と、磁気センサ３４、３５から出力される信号との関係が図９に示されている。

すなわち、位置「Ａ」では、図８に示す状態と同じであるので、磁気センサ３４と着磁印３２ａとが対向する位置にあり、同時に磁気センサ３５と着磁印３２ｂとが対向する位置にあるので、図９に示すように磁気センサ３４が着磁印３２ａを検出し、磁気センサ３５が着磁印３２ｂを検出する。この場合、着磁印３２ａは印が１つ、着磁印３２ｂは印が２つなので、磁気センサ３４の出力には信号Ｐ１として１つのパルスが出力され、磁気センサ３５の出力には信号Ｐ２として２つのパルスが連続的に出力される。

一方、位置「Ｂ」では、磁気センサ３４と着磁印３２ｂとが対向する位置になり、同時に磁気センサ３５と着磁印３２ｃとが対向する位置になり、磁気センサ３４が着磁印３２ｂを検出し、磁気センサ３５が着磁印３２ｃを検出する。この場合、着磁印３２ｂは印が２つ、着磁印３２ｃは印が３つなので、磁気センサ３４の出力には信号Ｐ１として２つのパルスが出力され、磁気センサ３５の出力には信号Ｐ２として３つのパルスが連続的に出力される。

同様に、位置「Ｃ」では、磁気センサ３４が着磁印３２ｃを検出し、磁気センサ３５が着磁印３２ｄを検出する。この場合、着磁印３２ｃは印が３つ、着磁印３２ｄは印が４つなので、磁気センサ３４の出力には信号Ｐ１として３つのパルスが出力され、磁気センサ３５の出力には信号Ｐ２として４つのパルスが連続的に出力される。

同様に、位置「Ｄ」では、磁気センサ３４が着磁印３２ｄを検出し、磁気センサ３５が着磁印３２ｅを検出する。この場合、着磁印３２ｄは印が４つ、着磁印３２ｅは印が５つなので、磁気センサ３４の出力には信号Ｐ１として４つのパルスが出力され、磁気センサ３５の出力には信号Ｐ２として５つのパルスが連続的に出力される。

従って、この例では２つの磁気センサ３４、３５から出力される信号Ｐ１、Ｐ２のパルス数を調べることにより、柔軟部材４Ｂの長手方向の位置を検出することができ、指針３の位置も把握できる。磁気検出部３３に２つの磁気センサ３４、３５を搭載することにより位置検出の信頼性を高めることができる。すなわち、各着磁印３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、・・・が存在する位置だけで２つの磁気センサ３４、３５からほぼ同時にパルスが検出されるので、着磁印以外のノイズの影響を排除することが可能である。

図７に示した指針移動装置１０Ｂを用いて図５に示すようなスピードメータ１の電気回路を構成する場合には、検知部１６として磁気検出部３３の２つの磁気センサ３４、３５の出力信号（Ｐ１，Ｐ２）を利用すればよい。また、この場合には図５に示す記憶部４３の定数テーブルには、磁気センサ３４、３５から出力される信号Ｐ１、Ｐ２のパルスパターンの違いと、実際の指示値βとの関係を登録しておく。これにより、制御部４２は磁気センサ３４、３５から出力される信号Ｐ１、Ｐ２のパルスパターンを指示値に換算できるので、指針３の指示値を把握できる。スピードメータ１を制御するための制御部４２の基本的な動作については図６と同様である。

なお、図７に示した柔軟部材４Ｂは帯状に形成されているが、紐状の部材を柔軟部材４Ｂとして利用することもできる。柔軟部材４Ｂを構成する材料については、可撓性を有するものであれば樹脂など様々な種類の材料を利用できる。

（第３の実施の形態）
本発明に関するもう１つの実施の形態について、図１０〜図１２を参照しながら以下に説明する。

図１０は第３の実施の形態における指針移動装置の主要部の構成を示す斜視図である。図１１は図１０に示した指針移動装置における印と光学センサとの位置関係を表す模式図である。図１２は図１１に示した印と光学センサの相対位置の変化に伴うセンサ出力の変化を表す模式図である。

本実施の形態は第１の実施の形態の変形例であり、図１０及び図１１において第１の実施の形態と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。また、指針移動装置１０以外の構成要素、並びに指針の位置検出以外の制御については第１の実施の形態と同一である。同一の構成要素及び制御の内容については以下の説明を省略する。

図１０に示す指針移動装置１０Ｃは、前述の指針移動装置１０と同様に、柔軟部材４Ｃと、柔軟部材４Ｃの一端を巻き取る第２プーリ１５と、渦巻き状ばね７と、柔軟部材４Ｃの他端を巻き取る第１プーリ６と、指針駆動モータ２０と、指針３とを備えている。つまり、指針３を移動させるためのメカニズムは第１の実施の形態と同様である。異なるのは、柔軟部材４Ｃの位置を検出するための構成である。

柔軟部材４Ｃの表面には、光学的に読み取り可能な光学パターン３６が形成してある。具体的には、図１１に示すように、光学パターン３６として一定の間隔で柔軟部材４Ｃの長手方向に向かって多数の光学印３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、・・・が印刷により形成してある。

図１１に示す例では、光学印３６ａとして単一の印（例えば柔軟部材４Ｃの幅方向に延びる細長い１本の線のパターン）が形成され、光学印３６ｂとして互いに近接した箇所に２つの印が形成され、光学印３６ｃとして互いに近接した箇所に３つの印が形成され、光学印３６ｄとして互いに近接した箇所に４つの印が形成され、光学印３６ｅとして互いに近接した箇所に５つの印が形成されている。つまり、光学印３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、・・・はそれぞれ互いに異なるパターンで形成されている。

図１０及び図１１に示すように、柔軟部材４Ｃの面と対向する位置に光学検出部３９が固定されている。また、光学検出部３９には反射型光学センサ３７及び反射型光学センサ３８が設けてある。これらの反射型光学センサ３７、３８は、柔軟部材４Ｃの移動方向に向かって並ぶように配置してあり、２つの反射型光学センサ３７、３８の配置間隔は、光学パターン３６における光学印３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、・・・の間隔とほぼ一致するように決定してある。

各反射型光学センサ３７、３８は、対向する柔軟部材４Ｃの面に向けて光（例えば可視光）を照射し、柔軟部材４Ｃの表面からの反射光の強度の変化を検出することにより、光学パターン３６を非接触で読み取ることができる。

２つの反射型光学センサ３７、３８は、光学パターン３６と対向しているので、各光学印３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、・・・が接近したときに、反射光の強度変化から各光学印を検出することができる。また、２つの反射型光学センサ３７、３８の配置間隔は光学印３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、・・・の形成間隔と一致しているので、互いに隣接する２つの光学印を同時に検知することができる。

例えば、図１１に示す状態では、反射型光学センサ３７と光学印３６ａとが対向する位置にあり、同時に反射型光学センサ３８と光学印３６ｂとが対向する位置にあるので、光学印３６ａと光学印３６ｂとを同時に検知できる。

従って、図１１における左側に向かって柔軟部材４Ｃが移動する時には、この移動に伴って、反射型光学センサ３７、３８を搭載した光学検出部３９が、柔軟部材４Ｃ上の各位置（「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」）と順番に対向する状態になる。

各位置（「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」）における柔軟部材４Ｃと反射型光学センサ３７、３８の対向状態と、反射型光学センサ３７、３８から出力される信号との関係が図１２に示されている。

すなわち、位置「Ａ」では、図１１に示す状態と同じであるので、反射型光学センサ３７と光学印３６ａとが対向する位置にあり、同時に反射型光学センサ３８と光学印３６ｂとが対向する位置にあるので、図１２に示すように反射型光学センサ３７が光学印３６ａを検出し、反射型光学センサ３８が光学印３６ｂを検出する。この場合、光学印３６ａは印が１つ、光学印３２ｂは印が２つなので、反射型光学センサ３７の出力には信号Ｐ１として１つのパルスが出力され、反射型光学センサ３８の出力には信号Ｐ２として２つのパルスが連続的に出力される。

一方、位置「Ｂ」では、反射型光学センサ３７と光学印３６ｂとが対向する位置になり、同時に反射型光学センサ３８と光学印３６ｃとが対向する位置になり、反射型光学センサ３７が光学印３６ｂを検出し、反射型光学センサ３８が光学印３６ｃを検出する。この場合、光学印３６ｂは印が２つ、光学印３６ｃは印が３つなので、反射型光学センサ３７の出力には信号Ｐ１として２つのパルスが出力され、反射型光学センサ３８の出力には信号Ｐ２として３つのパルスが連続的に出力される。

同様に、位置「Ｃ」では、反射型光学センサ３７が光学印３６ｃを検出し、反射型光学センサ３８が光学印３６ｄを検出する。この場合、光学３６ｃは印が３つ、光学印３６ｄは印が４つなので、反射型光学センサ３７の出力には信号Ｐ１として３つのパルスが出力され、反射型光学センサ３８の出力には信号Ｐ２として４つのパルスが連続的に出力される。

同様に、位置「Ｄ」では、反射型光学センサ３７が光学印３６ｄを検出し、反射型光学センサ３８が光学印３６ｅを検出する。この場合、光学印３６ｄは印が４つ、光学印３６ｅは印が５つなので、反射型光学センサ３７の出力には信号Ｐ１として４つのパルスが出力され、反射型光学センサ３８の出力には信号Ｐ２として５つのパルスが連続的に出力される。

従って、この例では反射型光学センサ３７、３８から出力される信号Ｐ１、Ｐ２のパルス数を調べることにより、柔軟部材４Ｃの長手方向の位置を検出することができ、指針３の位置も把握できる。光学検出部３９に２つの反射型光学センサ３７、３８を搭載することにより位置検出の信頼性を高めることができる。すなわち、各光学印３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、・・・が存在する位置だけで２つの反射型光学センサ３７、３８からほぼ同時にパルスが検出されるので、光学印以外のノイズの影響を排除することが可能である。

図１０に示した指針移動装置１０Ｃを用いて図５に示すようなスピードメータ１の電気回路を構成する場合には、検知部１６として光学検出部３９の２つの反射型光学センサ３７、３８の出力信号（Ｐ１，Ｐ２）を利用すればよい。また、この場合には図５に示す記憶部４３の定数テーブルには、反射型光学センサ３７、３８から出力される信号Ｐ１、Ｐ２のパルスパターンの違いと、実際の指示値βとの関係を登録しておく。これにより、制御部４２は反射型光学センサ３７、３８から出力される信号Ｐ１、Ｐ２のパルスパターンを指示値に換算できるので、指針３の指示値を把握できる。スピードメータ１を制御するための制御部４２の基本的な動作については図６と同様である。

なお、図１０に示した柔軟部材４Ｃは帯状に形成されているが、紐状の部材を柔軟部材４Ｃとして利用することもできる。柔軟部材４Ｃを構成する材料については、可撓性を有するものであれば樹脂など様々な種類の材料を利用できる。

なお、指針の指示精度を高めるために、前述の柔軟部材４、４Ｂ、４Ｃを構成する材料として、長手方向に加わる張力に対して伸び縮みしにくい特性の材料を用いるのが望ましい。

また、前述の各実施の形態では、帯状の柔軟部材４、４Ｂ、４Ｃを用いる場合を想定しているが、ループ状（無端形状）の柔軟部材を用いて図１３に示すような指針移動装置を構成しても良い。

第１の実施の形態における指針移動装置の主要部の構成を示す斜視図である。 図１中に「Ａ」として示す箇所の構成を拡大して示す斜視図である。 図１に示した指針移動装置をスピードメータの構成要素として組み込むための機構の具体的な構成例を示す分解斜視図である。 図２及び図２に示した機構を用いて構成されるスピードメータの機構部の構成例を示す分解斜視図である。 図４に示すスピードメータにおける指針を駆動するための電気回路の構成例を示すブロック図である。 図５に示した制御部の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における指針移動装置の主要部の構成を示す斜視図である。 図７に示した指針移動装置における着磁印と磁気センサとの位置関係を表す模式図である。 図８に示した着磁印と磁気センサの相対位置の変化に伴うセンサ出力の変化を表す模式図である。 第３の実施の形態における指針移動装置の主要部の構成を示す斜視図である。 図１０に示した指針移動装置における印と光学センサとの位置関係を表す模式図である。 図１１に示した印と光学センサの相対位置の変化に伴うセンサ出力の変化を表す模式図である。 従来例の車両用コンビネーションメータにおける指針移動装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１ スピードメータ
２ 文字板
３ 指針
４，４Ｂ，４Ｃ 柔軟部材
５ 収容ケース
６ 第１プーリ
７ 渦巻き状ばね
９ ケース
１０ 指針移動装置
１１ フレーム
１２ ガイドプーリ
１３ 導電性パターン
１３ａ，１３ｂ 導電部
１３ｃ パターン連結部
１４ 電極部
１４ａ，１４ｂ 電極
１５ 第２プーリ
１６ 抵抗値検出器
２０ 指針駆動モータ
２１ 目盛り
２２ 貫通窓
３０ 取付体
３１ 磁性材層
３２ 磁性パターン
３３ 磁気検出部
３４，３５ 磁気センサ
３６ 光学パターン
３７，３８ 反射型光学センサ
３９ 光学検出部
４１ 車速センサ
４２ 制御部
４３ 記憶部

Claims (4)

1. 線状部材と、
   前記線状部材の長さ方向の一端側部分が巻き付けられているとともに、前記線状部材を巻き取り或いは巻き戻しするように回転駆動される第１プーリと、
   前記線状部材の長さ方向の他端側部分が巻き付けられ、当該他端側部分を巻き取る方向の力が常に作用しているとともに、前記第１プーリの回転により前記線状部材を巻き戻し或いは巻き取る第２プーリと、
   前記線状部材の前記第１プーリおよび前記第２プーリから延長する中間部分の所定位置に固定され、且つ前記第１プーリおよび前記第２プーリの巻き取り動作および巻き戻し動作により移動して目盛りの任意の位置を指し示す指針と、
   前記第１プーリを回転駆動するためのモータと、
   前記モータの回転を制御するための指針移動信号および指針位置補正信号を出力する制御部と、
   前記制御部からの前記指針移動信号或いは前記指針位置補正信号に従って、前記モータに電圧を印加して正回転或いは逆回転させるモータ駆動部と、
   位置情報検出装置と、
   を具備し、
   前記線状部材は、前記中間部分に、前記指針の位置を示す位置情報を備えており、
   前記位置情報は、前記位置情報検出装置により検出され且つ前記制御部に入力され、
   前記制御部には、前記指針移動信号と当該指針移動信号に基づく前記指針の移動後の適正な位置を示すプリセット位置情報との関係が予め記憶されており、
   前記制御部は、前記指針移動信号を出力して前記モータの回転を制御した際に前記位置情報検出装置により検出された前記位置情報が、前記プリセット位置情報と異なる場合、前記指針を適正な位置に移動する前記指針位置補正信号を出力して前記モータの回転を制御する、
   ことを特徴とする指針移動装置。
2. 前記位置情報は、導電性材料で形成される、前記線状部材の長手方向に延びる二列の導電性パターンと、前記二列の導電性パターンそれぞれの一端部に設けられ、当該二列の導電性パターンを電気的に導通させるパターン連結部と、で形成され、
   前記位置情報検出装置は、前記二列の導電性パターンそれぞれに摺接して電気的に接続する二つの電極を有し、
   前記制御部には、前記二つの電極間の抵抗値による電位差が前記位置情報として入力される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の指針移動装置。
3. 前記位置情報は、前記線状部材の長手方向に記録された磁気情報であり、
   前記位置情報検出装置は、前記磁気情報を検出する磁気センサを有し、
   前記制御部には、前記磁気センサにより検出された前記磁気情報が前記位置情報として入力される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の指針移動装置。
4. 前記位置情報は、前記線状部材の長手方向に形成された光学的に読み取り可能な光学情報であり、
   前記位置情報検出装置は、前記光学情報を検出する光学センサを有し、
   前記制御部には、前記光学センサにより検出された前記光学情報が前記位置情報として入力される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の指針移動装置。

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