JP2011191299A - 車両システムの状態表示のための指示器の運動アーキテクチャ - Google Patents

Abstract

【課題】指示器の運動経路の自由な画定が可能な運動システムの提供。
【解決手段】本発明は、既定の経路に沿って移動可能な半剛性のアクチュエータ部材と、アクチュエータ部材に連結される指示器と、アクチュエータ部材を既定の経路に沿うように導くために、アクチュエータ部材に隣接して配置される剛性の案内装置と、指示器を既定の経路に沿って選択的に移動させるようにアクチュエータ部材を係合するための駆動装置とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、概してディスプレイに関する。特に、本発明は、ディスプレイの指示器の位置を制御するための運動システムに関する。

一般に、自動車は、計器群の前面を構成する計器盤に取り付けられた種々のゲージ又はメーターを含む。指針型ゲージは、速度計、ＲＰＭ回転速度計、温度計、燃料計等に広く使用される。

一般に、その上に目盛り及び文字を有する文字盤の上で指針シャフトを中心として回転するように、指針（すなわち、指示器）は、文字盤の中央に設置された指針シャフトに回転可能に取り付けられる。指針は、文字盤の下に取り付けられたステッピングモータ手段を用いて回転し、マイクロコンピュータによって制御される。しかしながら、車両ディスプレイの指示器（例えば、指針）は、典型的には半径方向運動に限られる。

運動制御及び閉ループフィードバックを指示器に適用するために、指示器の運動システムを開発することによって、指示器の運動経路の自由な画定を提供することが、望ましいであろう。

本発明と調和し、かつ一致する、これによって指示器に対する運動経路の自由な画定を提供する、運動制御及び閉ループフィードバックを指示器に適用するための指示器の運動システムが、意外にも発見された。

一実施形態では、運動システムは、既定の経路に沿って移動可能な半剛性のアクチュエータ部材と、アクチュエータ部材に連結される指示器と、アクチュエータ部材を既定の経路に沿うように導くためにアクチュエータ部材に隣接して配置される案内装置と、指示器を既定の経路に沿って選択的に移動させるようにアクチュエータ部材を係合するための駆動装置と、を含む。

別の実施形態では、運動システムは、既定の経路に沿って移動可能であり、その中に形成される複数の開口を有する、半剛性のテープと、テープに連結される指示器と、テープを既定の経路に沿うように導くためにテープに隣接して配置される案内装置と、指示器を既定の経路に沿って選択的に移動させるように、アクチュエータ部材を係合するための駆動装置と、を有する。

さらに別の実施形態では、運動システムは、既定の経路に沿って移動可能であり、その中に形成される複数のギヤ頂部を有する、半剛性のアクチュエータ部材と、アクチュエータ部材と連結される指示器と、アクチュエータ部材を既定の経路に沿うように導くために、アクチュエータ部材に隣接して配置される案内装置と、指示器を既定の経路に沿って選択的に移動させるように、アクチュエータ部材のギヤ頂部と選択的に係合するためのピニオンを有する駆動装置と、を備える。

本発明の、上記及び他の利点は、付随する図面を踏まえて考慮される場合、以下の好適な実施形態の詳細な説明から当業者には容易に明白となるであろう。

本発明の実施形態によるディスプレイの略図である。 図１の運動システムの部分斜視図である。 図２の運動システムの側面断面図である。 図２の運動システムの部分背面立面図である。 本発明の実施形態による位置フィードバック装置の部分正面斜視図である。 本発明の別の実施形態による位置フィードバック装置の部分正面斜視図である。 本発明の別の実施形態による位置フィードバック装置の部分正面斜視図である。 本発明の別の実施形態による運動システムの部分斜視図である。

以下の詳細な説明及び添付の図面は、本発明の種々の実施形態を説明し図示する。説明及び図面は、当業者が本発明を作製し使用することを可能にするために役立ち、いかなる様式においても本発明の範囲を制限することを意図としていない。開示された方法について、提示されたステップは、本質的に例示的であり、したがって、ステップの順序は必須又は重要ではない。

図１は、本発明の実施形態に記載のディスプレイ１０を示す。非限定的な例として、ディスプレイ１０は、運転者に車両の状態を示すために、車両の計器群に配置される。図示のように、ディスプレイ１０は、メッセージセンター１２、指示器１４、及び運転者に車両の状態を知らせるための表示１８を含むアプリケ（applique）１６を含む。

メッセージセンター１２は、車両の状態又は車両のシステムに関して運転者に視覚フィードバックを提供するための任意の装置又はシステムであり得る。非限定的な例として、メッセージセンター１２は、液晶ディスプレイである。しかしながら、当技術分野で知られているその他のディスプレイを使用することもできる。さらなる例として、メッセージセンター１２は、複数のテルテール（図示せず）を含む。テルテールは、アプリケ１６の中に形成され得ることが理解される。

指示器１４は、車両の状態を運転者に知らせるためのアプリケ１６上の表示１８と連携する計器指針である。図示のように、指示器１４は、既定の指示器経路２０を辿るようになっている。非限定的な例として、指示器経路２０は、直線ではない。しかしながら、指示器１４は、いかなる経路を辿らせるようにしてもよい。

図２〜図４は、指示器１４を指示器経路２０に沿って移動させるための、運動システム２２を示す。図示のように、運動システム２２は、駆動装置２４及びアクチュエータ部材２６を含む。

駆動装置２４は、典型的には指示器１４を指示器経路２０に沿って移動させるようにするために、選択的にアクチュエータ部材２６を係合する手段を有するモータである。非限定的な例として、駆動装置２４は、アクチュエータ部材２６を係合するためのピニオン２７を有する位置制御ステッピングモータである。さらなる例として、駆動装置２４は、超音波モータである。

複数の電気コネクタ２８は、電気的に駆動装置２４に連結する。非限定的な例として、駆動装置２４は、制御信号及び電力をそれぞれに提供するために、コントローラ３０及び電源３２と信号通信する。駆動装置２４は、任意の数の装置及びシステムと電気的かつ信号的に通信し得ることが理解される。

アクチュエータ部材２６は、指示器１４に連結した半剛性テープであり、アクチュエータ部材２６の運動は、それに連結された指示器１４を移動させる。半剛性とは、少なくとも一次元において湾曲部を辿るためにあるレベルの可撓性、並びにその伸張又は圧縮を最小限にするためにあるレベルの剛性を有するように定義され、それにより駆動装置２４は、その間にテープを巻くための一対の滑車を必要とせずに、テープを「押す」及び「引く」の両方が可能である。非限定的な例として、アクチュエータ部材２６は、既定の厚さを有するマイラーによって形成される。さらなる例として、アクチュエータ部材２６は、モールディングプロセス（molding process）又はスタンピングプロセス（stamping process）によって形成される。

図示のように、アクチュエータ部材２６は、複数の開口３４を含み、アクチュエータ部材２６の中に形成された壁３５によって開口３４のそれぞれが画定される。ある実施形態では、ピニオン２７の歯は、開口３４に受け入れられ、アクチュエータ部材２６を移動させるために、開口３４を画定する壁３５に係合する。ある実施形態では、アクチュエータ部材２６は、駆動手段２４によって係合されたギヤ頂部を有する剛性のギヤラックを含む。

運動システム２４は、同様に、既定の経路２０に沿う指示器１４の運動を制御するための少なくとも１つの案内装置３６、３８、４０も含む。図示のように、一対の案内ローラー３６は、アクチュエータ部材２６をその間に保持するために、アクチュエータ部材２６の両側に配置される。

案内壁３８は、特定の寸法（単数又は複数）に、アクチュエータ部材２６の運動を制限するために、アクチュエータ部材２６に隣接して配置される。例えば、案内壁３８は、略「Ｊ字」形の断面を有するように示され、アクチュエータ部材２６は、「Ｊ字」形の湾曲部に配置される。案内壁３８は、任意のサイズ、形状、及び断面を有することが可能であることが理解される。案内壁３８は、車両の構成要素に組み込まれ得ることがさらに理解される。

案内レール４０は、アクチュエータ部材２６に隣接して配置され、指示器１４は、その形状に沿って案内レール４０に「乗る」又は追随する。非限定的な例として、案内レール４０は、案内壁３８に連結される。案内レール４０の形状は、既定の指示器経路２０を表示していることが理解される。案内レール４０は、車両の構成要素に組み込まれ得ることがさらに理解される。

図３〜図４により明らかに図示のように、光源４２は、指示器１４に隣接するアクチュエータ部材２６上に配置され、光源４２から放射された光は、指示器１４の少なくとも一部を照らす。非限定的な例として、光源４２は、側面発光ＬＥＤ等の、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。しかしながら、任意の光源を使用することが可能である。

導電性トレース４４は、光源４２に電力を提供するために、アクチュエータ部材２６上に配置される。非限定的な例として、導電性トレース４４は、アクチュエータ部材２６の長さ方向に沿って伸び、静止要素に連結したアクチュエータ部材２６の静止端部で終わる。したがって、アクチュエータ部材２６のいかなる湾曲部、屈曲、又は、スプールも、光源４２への電流の流れを中断しない。

使用中、駆動装置２４は、アクチュエータ部材２６を移動させるためにアクチュエータ部材２６と係合する。アクチュエータ部材２６が移動するにつれ、これに連結された指示器１４も同様に移動する。アクチュエータ部材２６の剛性は、一次元において、指示器１４を支持し、一方、案内装置３６、３８、４０の少なくとも１つは、既定の指示器経路２０に沿ってアクチュエータ部材２６を導く。ある実施形態では、駆動装置２４に相対する指示器１４の位置は、駆動装置２４の回転の数によって決定される。しかしながら、指示器経路２０に沿った指示器１４の相対位置を決定する他の手段を使用することが可能である。

図５は、本発明の実施形態による、運動システム２２のアクチュエータ部材２６に隣接して配置された位置フィードバック装置４６を示す。位置フィードバック装置４６は、アクチュエータ部材２６に隣接して配置される光源４８と、光源４８と対抗してアクチュエータ部材２６に隣接して配置されるセンサ５０とを有する光学センサ装置である。使用中、光源４８は、光をアクチュエータ部材２６に向けて放射する。アクチュエータ部材２６の開口３４が放射光を通過して移動するとき、センサ５０は、アクチュエータ部材２６の一部によって遮断され、開口３４の１つを通過する放射光によって生じたパルス光のパターンを検出する。光及び暗さの検出に基づいて、センサ５０からの情報を使用して、アクチュエータ部材２６の相対位置を計算し、その結果、指示器１４の位置を計算することができる。

図６は、本発明の別の実施形態による、運動システム２２のアクチュエータ部材２６に隣接して配置された位置フィードバック装置５１を示す。位置フィードバック装置５１は、エンコーダー５４に連結したピニオン５２を含む。使用中、ピニオン５２は、アクチュエータ部材２６の開口３４を画定する壁３５に係合する。アクチュエータ部材２６が移動するにつれ、ピニオン５２は回転し、エンコーダー５４は、アクチュエータ部材２６及び指示器１４の位置情報を示すパルスを発生させる。アクチュエータ部材２６の位置は、エンコーダー５４によって発生したパルスデータを解析することによって、決定することが可能である。

図７は、本発明の別の実施形態に記載の、アクチュエータ部材２６に隣接して配置される磁気センサ５６を含む位置フィードバック装置５５を示す。図示のように、複数の磁気装置５８は、アクチュエータ装置２６に連結される。ある実施形態では、アクチュエータ部材２６は、組み込まれた磁気素子を含む。使用中、磁気センサ５６は、アクチュエータ部材２６がその検出ゾーンを通過するとき、磁気装置５８の磁界を検出する。非限定的な例として、アクチュエータ部材２６が磁気センサ５６の検出ゾーンを通過するとき、パルスパターンを磁気装置５８の磁界によって生成することが可能である。アクチュエータ部材２６の位置は、センサ５６によって収集されたパルスデータを解析することによって決定することが可能である。

図８は、本発明の別の実施形態による、指示器経路に沿って指示器１０１を移動するための運動システム１００を示す。図示のように、運動システム１００は、アクチュエータ部材１０２及び駆動装置１０４を含む。

アクチュエータ部材１０２は、複数のギヤ頂部（gear ridges）１０６を有する半剛性のギヤラックである。非限定的な例として、ギヤ頂部１０６は、アクチュエータ部材１０２の表面に配置された等間隔の突起である。図示のように、アクチュエータ部材１０２は、「波状」の非円形経路を辿るようになっている。しかしながら、アクチュエータ部材１０２は、例えば、直線経路、非直線経路、及び放射状経路等の、任意の経路を辿るようにすることが可能である。

運動システム１００は、同様に、既定の経路に沿って指示器１０１の運動を制御するための少なくとも１つの案内装置１０８、１１０を含む。

案内壁１０８は、特定の寸法（単数又は複数）で、アクチュエータ部材１０２の運動を制限するために、アクチュエータ部材１０２に隣接して配置される。例えば、案内壁１０８は、略「Ｊ字」形の断面を有するように示され、アクチュエータ部材１０２は、「Ｊ字」の湾曲部に配置される。ガイド壁１０８は、任意のサイズ、形状、及び断面を有することが可能であることが理解される。ガイド壁１０８は、車両の構成要素に組み込まれ得ることがさらに理解される。

案内レール１１０は、アクチュエータ部材１０２に隣接して配置され、指示器１０１は、その形状に沿って案内レール１１０に「乗る」又は追随する。案内レール１１０の形状は、既定の指示器経路を表すことが理解される。

駆動装置１０４は、典型的には、指示器１０１を既定の経路に沿って移動させるために、アクチュエータ部材１０２に選択的に係合するための手段を有するモータである。非限定的な例として、駆動装置１０４は、アクチュエータ部材１０２のギヤ頂部１０６と係合するための、ピニオン１１２を有する位置制御ステッピングモータである。さらなる例として、駆動装置１０４は、超音波モータである。

複数の電気コネクタ１１４は、これに電力及び制御信号を提供するために、駆動装置１０４と電気的に連結している。駆動装置１０４は、任意の数のデバイス及びシステムと電気及び信号通信し得ることが理解される。

使用中、駆動装置１０４は、アクチュエータ部材１０２を移動させるように、アクチュエータ部材１０２と係合する。アクチュエータ部材１０２が移動するにつれ、これに連結された指示器１０１も同様に移動する。アクチュエータ部材１０２の剛性は、少なくとも一次元において、指示器１０１を支持し、同時に案内装置１０８、１１０の少なくとも１つは、既定の指示器経路に沿ってアクチュエータ部材１０２を導く。ある実施形態では、駆動装置１０４と関連する指示器１０１の位置は、駆動装置１０４の回転の数によって決定される。しかしながら、指示器経路に沿った指示器１０１の相対位置を決定するその他の手段を使用することが可能である。

運動システム２２、１００は、指示器１４、１０１に対して運動制御及び閉ループフィードバックを提供する。運動システム２２、１００は、指示器１４、１０１の運動の経路（例えば、直線及び非直線）の自由な画定を提供し、放射状又は円形運動に限定されない。

前述の説明から、当業者は、本発明の本質的特質を容易に解明し、その精神及び範囲から逸脱することなく、種々の用途及び条件に適合させるために、本発明に種々の変更及び修正を行うことが可能である。

１０ ディスプレイ
１２ メッセージセンター
１４ 指示器
１６ アプリケ
１８ 表示
２０ 指示器経路
２２ 運動システム
２４ 駆動装置
２６ アクチュエータ部材
２７ ピニオン
２８ 電気コネクタ
３０ コントローラ
３２ 電源
３４ 開口
３５ 壁
３６ 案内装置
３８ 案内壁
４０ 案内レール
４２ 光源
４４ 導電性トレース
４６ 位置フィードバック装置
４８ 光源
５０ センサ
５２ ピニオン
５４ エンコーダー
５５ 位置フィードバック装置
５６ 磁気センサ
５８ 磁気装置
１００ 運動システム
１０２ アクチュエータ部材
１０４ 駆動装置
１０６ ギヤ頂部
１０８ 案内壁
１１０ 案内レール
１１２ ピニオン

Claims (20)

1. 既定の経路に沿って移動可能な半剛性のアクチュエータ部材と、
   前記アクチュエータ部材に連結される指示器と、
   前記アクチュエータ部材を前記既定の経路に沿って導くために、前記アクチュエータ部材に隣接して配置された案内装置と、
   前記指示器を前記既定の経路に沿って選択的に移動させるように、前記アクチュエータ部材に係合するための駆動装置と、
   を備える、運動システム。
2. 前記アクチュエータ部材は、複数のギヤ頂部を有するギヤラックを含む、請求項１に記載の運動システム。
3. 前記アクチュエータ部材は、複数の開口を含み、前記駆動装置は、前記開口の各々を形成する壁に係合するためのピニオンを含む、請求項１に記載の運動システム。
4. 前記駆動装置は、ステッピングモータである、請求項１に記載の運動システム。
5. 前記駆動装置は、超音波モータである、請求項１に記載の運動システム。
6. 前記案内装置は、前記既定の経路を示す形状に形成された細長いレールを含む、請求項１に記載の運動システム。
7. 前記案内装置は、略「Ｊ字」形の断面を有する案内トラックを含み、前記アクチュエータ部材は、前記「Ｊ字」形の断面の湾曲部に配置される、請求項１に記載の運動システム。
8. 前記案内装置は、間に前記アクチュエータ部材を保持するために、前記アクチュエータ部材の両側に配置された一対のローラーを含む、請求項１に記載の運動システム。
9. 前記指示器に隣接する前記アクチュエータ部材に連結された光源をさらに備える、請求項１に記載の運動システム。
10. 前記アクチュエータ部材に連結された導電性トレースをさらに備え、電源と前記光源との間の電気通信を提供する、請求項９に記載の運動システム。
11. 前記指示器の位置を検出するために、前記アクチュエータ部材に隣接して配置された位置フィードバック装置をさらに備える、請求項１に記載の運動システム。
12. 前記アクチュエータ部材に連結された複数の磁気装置をさらに備え、前記位置フィードバック装置は、前記磁気装置を検出するための磁気センサを含む、請求項１１に記載の運動システム。
13. 前記アクチュエータ部材は、その中に形成された複数の開口を含み、前記位置フィードバック装置は、前記アクチュエータ部材内に形成された前記開口を検出するための光学センサを含む、請求項１１に記載の運動システム。
14. 前記アクチュエータ部材は、その中に形成された複数の開口を含み、前記位置フィードバック装置は、パルス発生器に連結されたピニオンを含む、請求項１１に記載の運動システム。
15. 前記既定の経路は、直線経路である、請求項１に記載の運動システム。
16. 既定の経路に沿って移動可能であり、中に形成された複数の開口を有する、半剛性のテープと、
    前記テープに連結された指示器と、
    前記テープを前記既定の経路に沿って導くために、前記テープに隣接して配置された案内装置と、
    前記指示器を前記既定の経路に沿って選択的に移動させるように、前記アクチュエータ部材に係合するための駆動装置と、を備える、運動システム。
17. 前記駆動装置は、前記アクチュエータ部材の前記開口の各々を形成する壁に係合するためのピニオンを含む、請求項１６に記載の運動システム。
18. 前記指示器の位置を検出するために、前記アクチュエータ部材に隣接して配置された位置フィードバック装置をさらに備える、請求項１６に記載の運動システム。
19. 既定の経路に沿って移動可能であり、中に形成された複数のギヤ頂部を有する半剛性のアクチュエータ部材と、
    前記アクチュエータ部材に連結された指示器と、
    前記アクチュエータ部材を前記既定の経路に沿って導くために、前記アクチュエータ部材に隣接して配置された案内装置と、
    前記指示器を前記既定の経路に沿って移動させるように、前記アクチュエータ部材の前記ギヤ頂部と選択的に係合するためのピニオンを有する駆動装置と、
    を備える、運動システム。
20. 前記指示器の位置を検出するために、前記アクチュエータ部材に隣接して配置された位置フィードバック装置をさらに備える、請求項１９に記載の運動システム。

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