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

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 Download PDF

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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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