JP2016169947A - 車両用指示計器 - Google Patents

Abstract

【課題】 起動後に迅速に指針リセット処理を行う車両用指示計器を提供する。【解決手段】 回動する指針と１１、指針１１の所定回動範囲Ｂに沿って指針１１の指示対象となる指標部１２ａとを設けた表示手段１と、指標部１２ａの所定指示位置Ｐにおいて指針１１の回動を規制する回動規制手段（突起２ａ，当接部２ｂ）と、指針１１を回動させる駆動源となる駆動手段２と、駆動手段２を計測値に基づいて制御する制御手段３とを備え、表示手段１は、指標部１２ａの最大値の指示位置と所定指示位置Ｐとの間に、前記車両の停止状態を示す所定指標部（文字１２ｃ，目盛り１２ｄ）を設け、制御手段３は、前記車両が稼働状態から停止状態に移行した場合に、指針１１が前記所定指標部を指示するように促す終了処理と、前記車両が起動した場合に、指針１１を前記所定指標部から所定回動範囲Ｂを経由し所定指示位置Ｐへ回動させるように促す起動処理とを行う。【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用指示計器に関し、例えば、駆動源によって指針を文字板上の起点位置から回動させることで計測値を指示する車両用指示計器に好適である。

従来、車両用指示計器における制御手段は、駆動源としてステッピングモータを用いて指針の回転角度を制御するものがある。ステッピングモータは、Ｓ極、Ｎ極の磁石が交互に配設された円形状の回転子と、該回転子の近傍に設けられた２つの励磁コイルを備え、励磁コイルに電流を流すことにより磁界を発生させて、回転子を回転させ、ひいては回転子と連動して回転するように構成された指針を所望する角度分だけ回転させる。

このようなステッピングモータは、所望の回転量に応じて、磁界を発生させて回転子を１ステップずつ回転させる方式であるので、指針の初期位置（例えば、０目盛り位置）が正確な位置に設定されておらず、脱調状態である場合には、正確な値を表示することができない。

そこで、ステッピングモータを用いた車両用指示計器では、起動時に、ステッピングモータによる初期化（指針リセット処理）を行うことにより、指針角度が初期位置を基準とした正常な値を示すようにしている。例えば、特許文献１に開示されている。

また、従来におけるステッピングモータの初期化方法として、ステッピングモータからのフィードバック信号に基づき、指針角度が基準となる初期位置に戻ったことを確認する方法が知られている。しかし、この方法は、コスト高を招くという理由により、フィードバック信号を用いず、強制的に指針角度を初期位置まで戻す指針リセット処理方法が多く採用されている。

特開２０００−１１９０９０号公報

しかしながら、これらの従来技術を採用する場合に、通常使用では、脱調の可能性が低いにも係わらず、指針の指示可能範囲の角度分の指針リセット処理を車両起動毎に行うことによって、計測値を表示するまで長い時間を要するなど車両利用者にとって不便なものとなる。

そこで本発明の目的とするところは、起動後に迅速に指針リセット処理を行う車両用指示計器を提供することにある。

本発明の車両用指示計器は、
回動する指針と、この指針の所定回動範囲に沿って前記指針の指示対象となる指標部とを設けた表示手段と、
前記指標部の最小値または前記所定回動範囲以外の所定指示位置において前記指針の回動を規制する回動規制手段と、
前記指針を回動させる駆動源となる駆動手段と、
前記駆動手段を計測値に基づいて制御する制御手段とを備え、
前記表示手段は、前記指標部の最大値の指示位置と前記所定指示位置との間に、前記車両の停止状態を示す所定指標部を設け、
前記制御手段は、
前記車両が稼働状態から停止状態に移行した場合に、前記指針が前記所定指標部を指示するように促す終了処理と、
前記車両が起動した場合に、前記指針を前記所定指標部から前記所定回動範囲を経由し前記所定指示位置へ回動させるように促す起動処理とを行うことを特徴とする。

また、前記所定指示位置は、前記指標部の最小指示位置、またはその近傍に設けられることを特徴とする。

また、前記指針は、前記車両の走行速度に基づいて回動することを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記車両の起動スイッチの操作状態に基づいて、前記車両の稼動状態を判別することを特徴とする。

本発明の車両用指示計器は、起動後に迅速に指針リセット処理を行う。

本発明の実施の形態における速度計の構成を示すブロック図。 同上実施の形態の速度計の平面図。 同上実施の形態の速度計の要部断面図。 同上実施の形態の速度計の平面図。

以下、本発明が適用された実施の形態について速度計に適用したものについて例にあげて、添付図面を用いて説明する。

図１，２は、速度計の基本構成を示す図であり、速度計Ａは、表示手段１と、駆動手段２と、制御手段３、駆動回路４と、とから主に構成される。速度計Ａは、バッテリー電源５や図示しない発電機（オルタネータ）からの電力供給によって稼働でき、車両の走行速度を指示表示する指針式計器である。

表示手段１は、図２に示すように、回動する指針１１と、この指針１１の指示対象となる目盛りや数値などの指標部１２ａが印刷された文字板１２とを設けている。

文字板１２は、指針１１の所定回動範囲Ｂに沿って指標部１２ａが設けられる。また、文字板１２の所定回動範囲Ｂ以外の領域（指針１１が指標部１２ａを指示する際に重ならない領域）には、「ｋｍ／ｈ」等の単位表示１２ｂ、車両の停止状態を示す文字（この場合、「ＯＦＦ」の表示）１２ｃや前述指標１２ａの目盛りよりも幅広で異なる形状の目盛り（マーク）１２ｄが印刷される。文字１２ｃや目盛り１２ｄからなる所定指標部の指示位置Ｓは、指標部１２ａの最大値となる車速１８０ｋｍ／ｈよりもさらに大きな値側に回動した先に形成されており、指針１１の指示により車両が停止状態であることを示す。この指示位置Ｓは、指標部１２ａの最大値（１８０ｋｍ／ｈ）の指示位置と後述する所定指示位置Ｐとの間に設けられる。

駆動手段２は、指針１１を回動する駆動源であり、例えば、ＰＭ型ステッピングモータを適用できる。その構成としては、図２及び図３に示すように駆動手段２に計器指示をなすための文字板１２を固定し、文字板１２の目盛や数字からなる指標部１２ａを指針１１により指示することで計測量を表示する構成である。

駆動手段２は、指針１１を固着するマグネットロータ２１の回転軸２２をモータ上下の軸受けにて軸支し、積層配置した上下相のくし歯ヨーク２３，２４を、樹脂製ボビン２５に巻装した各励磁コイル２６にて励磁し、マグネットロータ２１をその磁気バランスでの励磁位置に順次回動する。なお、符号２７は、例えば、アルミニウムをはじめとする非磁性材料からなるプレートであり、このプレート２７により上下相の磁気干渉を防止している。

なお、前述した指示角度信号は、３６０度のデータを有することもできるが、この場合、マグネットロータ２１の磁極数等の条件によって、３６０度を６等分した６０度分に対応したデジタルデータからなる指示角度信号を格納し、このデジタルデータを各角度領域に展開使用する方式を用いることで、メモリ容量を軽減することが可能となる。また、指示角度信号は、本実施の形態で用いる駆動手段２以外の駆動源を用いた場合には、前述磁極数やギア比等を鑑みて、６０度分以外の値とすることもできる。

また、表示手段１の文字板１２には、指針１１の起点位置（所定指示位置）Ｐが定められている。具体的には、駆動手段２のマグネットロータ２１の一部分に突起２ａを設け、この突起２ａに当接する当接部２ｂをプレート２７に設けることで指針１１の回動を規制できる。なお、指針１１と駆動源２とは、この当接位置が、図２で示すように、文字板１２における車速０ｋｍ／ｈの指示位置（所定指示位置Ｐ）に対応するように組み付けられる。また、指針１１は、この所定指示位置Ｐを起点位置として、車速１８０ｋｍ／ｈを示す位置付近までの所定の角度（例えば、約２４０度）まで回動し、指標部１２ａを指示する際の指針回動範囲Ｂが構成される。

なお、突起２ａと当接部２ｂとは、図２に示すように、指針１１が車速０ｋｍ／ｈを指示する位置（所定指示位置）Ｐで、互いに当接し、車速０ｋｍ／ｈよりも小さな値側（反時計回り）に、指針１１が回動しないように規制する回動規制手段となる。

制御手段３は、マイクロコンピュータを適用でき、メモリ，ＣＰＵ及び入出力インターフェース等を有する。制御手段３は、バッテリー電源５の電源ライン５１を介して電力供給されるとともに、電源ライン５１と起動スイッチ６を介して電源が供給されるシステムになっている。なお、起動スイッチ６は、車両の稼働状態と停止状態を切り替えるための入力インターフェースであり、イグニッションスイッチを適用できる。

また、制御手段３は、他の電子制御ユニット（ＥＣＵ）やセンサからの車両情報を入力する通信ケーブルと接続されており、この車両情報に基づいて計測値を算出するとともに、表示手段１に表示させるための制御信号を生成し駆動回路４に出力する。制御手段３は、車両情報のうち車速情報に基づいて車速（計測値）を算出し、車両利用者が視認し易くするため遅延処理などを行って、目標指示位置を決定し、現在の指示位置からの変化方向や変化量を制御信号として駆動回路４に出力する。

なお、制御手段３は、バッテリー電源５からの電源電圧（例えば、約１３Ｖ）が、マイクロコンピュータが動作する駆動電圧（例えば、５Ｖ）に変換するための電源回路（レギュレータ）７に接続されている。また、制御手段３は、起動スイッチ６のオン／オフ状態を確認するための入力ポートを設けている。

駆動回路４は、制御手段３からの制御信号に基づいて駆動手段２を動作させる指示角度信号（電圧値）に変換する。なお、駆動回路４は、制御手段３からの制御信号に対応する指示角度信号が設定され、この指示角度信号は、計測量に対応した制御信号のＭＩＮからＭＡＸまでの指示領域（指針回動範囲Ｂ）に対応して所望の分解能によるデータ数を有し、例えば、指示角０度（ＭＩＮ）から２４０度（ＭＡＸ）に対して０．５度単位のデータからなる。

また、指示角度信号は、駆動手段２の歯ヨークの歯数やピッチによって任意に設定される２相信号から指示角度信号としている。前記指示角度信号は、駆動手段２のくし歯ヨークのくし歯ピッチで分解能が決定するものであり、機械的ステップ動作を所謂マイクロステップ駆動によって指針１１を円滑に動作させるための波形信号からなり、実際には微細な階調を有する正弦波形、余弦波形からなる。なお、駆動回路４として、前述のＰＭ型ステッピングモータからなる駆動手段２だけでなく、ギアを用いた交差コイル式のモータを置き換えて適用することもできる。

次に、制御手段３による指針リセット処理について詳述する。

制御手段３は、起動スイッチ６の状態を判定し、車両が稼働状態から停止状態に移行した場合に、車両情報に基づく計測値（通常の使用環境では０ｋｍ／ｈ）から、時計回りに最大値の指示位置を含む所定回動範囲Ｂを経由して所定指標部（文字１２ｃ，目盛り１２ｄ）を指示する指示位置Ｓまで回動させ、図４に示すように、この指示位置Ｓにて指針１１を停止してから、速度計Ａを省電力モードに移行する終了処理を行う。

この指針１１の回動によって、起動スイッチ６の操作が車両に受け付けられたことを確認でき、また、指針１１の指示対象となる所定指標部の文字１２ｃによって、車両が停止状態であることを確認できる。特に、電気自動車や電動バイクなど、アイドリング時にエンジンが自動停止／自動復帰する車両など、稼働状態であっても静粛な車両にあっては、上述の指示表示により状態確認を行えるため好適である。

また、制御手段３は、起動スイッチ６の状態を判定し、車両が停止状態から稼働状態に移行した場合に、所定プログラムに基づいて初期処理を行い、指針１１を所定指標部の指示位置Ｓから所定回動範囲Ｂを経由して指標部１２ａの最小値を指示する起点位置（所定指示位置）Ｐまで回動させ、さらに、回動規制手段の当接状態から負の方向に回動するように促す制御信号を駆動回路に出力する起動処理を行う。

この場合、制御手段３は、指針１１を指示位置Ｓから３６０度分反時計回りに回動させるように促す制御信号を出力するが、回動規制手段（突起２ａ，当接部２ｂ）による規制によって、指針１１が起点位置Ｐから動かない。

従って、車両が停車中などに車速計が衝撃を受けて、指針１１が指示位置Ｓからずれてしまった場合であっても、車両起動時に起点位置（所定指示位置）Ｐを初期指示位置として調整（指針リセット）される。この際、指針１１を回動させることで、起動スイッチ６の操作が受け付けられたことを確認でき、また、車両の起動を演出できるだけでなく、指針１１を往復等させることなく一方向の単純な回動操作によって、指示位置調整できるため誤差が少なくなる。また、車両が起動後、短時間にて計測値を指示するための準備ができる。

斯かる速度計Ａは、回動する指針と１１、指針１１の所定回動範囲Ｂに沿って指針１１の指示対象となる指標部１２ａとを設けた表示手段１と、指標部１２ａの所定指示位置Ｐにおいて指針１１の回動を規制する回動規制手段（突起２ａ，当接部２ｂ）と、指針１１を回動させる駆動源となる駆動手段２と、駆動手段２を計測値に基づいて制御する制御手段３とを備え、表示手段１は、指標部１２ａの最大値の指示位置と所定指示位置Ｐとの間に、前記車両の停止状態を示す所定指標部（文字１２ｃ，目盛り１２ｄ）を設け、制御手段３は、前記車両が稼働状態から停止状態に移行した場合に、指針１１が前記所定指標部を指示するように促す終了処理と、前記車両が起動した場合に、指針１１を前記所定指標部から所定回動範囲Ｂを経由し所定指示位置Ｐへ回動させるように促す起動処理とを行う。

従って、車両停止状態や起動スイッチ６の操作有無を視覚的に確認できるだけでなく、簡単な指針１１の回動、及び所定指示位置Ｐにて回動規制手段を当接によって駆動手段２の初期位置をリセットできるため、車両起動時に正確な計測値の表示を迅速に準備できる車両用指示計器となる。

なお、本発明は上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例えば、車速計Ａでなく、例えば、エンジン回転数計や残燃料計、車両駆動源の出力計など他の計測値を指示表示する指針式計器であっても上述構成を適用でき、同様の効果を得ることができる。

また、上述実施の形態にあっては、回動規制手段による反時計回りへの回動が規制される所定指示位置Ｐが、指標部１２ａの最小値（０ｋｍ／ｈ）を指針１１が指示する起点位置と同一になるように設定されており、これに基づいて説明したが、例えば、所定指示位置を、指標部１２ａの最小値よりも反時計回り方向に数度分移動した近傍位置（所定回動範囲Ｂ以外の位置）に設けることもでき、上述と同様の効果を得る。

また、所定指標部（文字１２ｃ，目盛り１２ｄ）を指針１１が指示する指示位置Ｓは、駆動手段２の磁気的な安定点であることが望ましく、車両及び速度計Ａが停止状態で駆動手段２へ駆動信号がなくても指示位置を保持できる。

本発明に係る車両用指示計器は、例えば、自動車やオートバイなどの移動体に搭載される車両情報を回動する指針とこの指針の指示対象によって対比判別する計器に適用できる。

１ 表示手段
１１ 指針
１２ 文字板
１２ａ 指標部
１２ｂ 単位表示
１２ｃ 文字（所定指標部）
１２ｄ 目盛り（所定指標部）
２ 駆動手段
２ａ 突起（回動規制手段）
２ｂ 当接部（回動規制手段）
３ 制御手段
４ 駆動回路
５ バッテリー電源
３１ ステッピングモータ（駆動源）
３２ 文字板
３３ 指針
６ 起動スイッチ
７ 電源回路
Ａ 速度計（車両用指示計器）
Ｂ 所定回動範囲
Ｐ 所定指示位置
Ｓ 指示位置

Claims (4)

1. 回動する指針と、この指針の所定回動範囲に沿って前記指針の指示対象となる指標部とを設けた表示手段と、
   前記指標部の最小値または前記所定回動範囲以外の所定指示位置において前記指針の回動を規制する回動規制手段と、
   前記指針を回動させる駆動源となる駆動手段と、
   前記駆動手段を計測値に基づいて制御する制御手段とを備え、
   前記表示手段は、前記指標部の最大値の指示位置と前記所定指示位置との間に、前記車両の停止状態を示す所定指標部を設け、
   前記制御手段は、
   前記車両が稼働状態から停止状態に移行した場合に、前記指針が前記所定指標部を指示するように促す終了処理と、
   前記車両が起動した場合に、前記指針を前記所定指標部から前記所定回動範囲を経由し前記所定指示位置へ回動させるように促す起動処理とを行うことを特徴とする車両用指示計器。
2. 前記所定指示位置は、前記指標部の最小指示位置、またはその近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用指示計器。
3. 前記指針は、前記車両の走行速度に基づいて回動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用指示計器。
4. 前記制御手段は、前記車両の起動スイッチの操作状態に基づいて、前記車両の稼動状態を判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用指示計器。

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