JP2017146233A

JP2017146233A - 表示装置

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Publication number: JP2017146233A
Application number: JP2016028982A
Authority: JP
Inventors: 嵩洋深水; Takahiro Fukamizu
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP6508085B2

Abstract

【課題】共通のアクチュエータを用いて複数の指針型計器を操作することのできる表示装置を提供する。【解決手段】この装置は、モータ３１によって回転駆動される操作シャフト４１と、同操作シャフト４１に往復移動可能に支持される可動ピン４３と、指針型計器の指針に連結されたピニオンギア４５に常時噛合する移動ラックギア４６と、制御装置３０とを有する。移動ラックギア４６は、操作シャフト４１の軸線Ｌから離れた位置に移動した状態の可動ピン４３とは噛合する一方で、軸線Ｌに近づく位置に移動した状態の可動ピン４３とは噛合しない。制御装置３０は、指針型計器の指針を回転させるときに、同指針型計器に対応する可動ピン４３を軸線Ｌから離れた位置に移動させるとともにモータ３１を回転駆動する。可動ピン４３および移動ラックギア４６は、１つの指針型計器に対して１つずつ、軸線Ｌ方向において異なる位置に設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の指針型計器を有する表示装置に関するものである。

自動車等の車両のインストルメントパネルに、スピードメータやタコメータ、燃料残量計、水温計など、複数の指針型計器を設けることが多用されている。特許文献１に記載の表示装置では、そうした指針型計器として、電気駆動式のものが採用されている。この指針型計器は、指針を回転させるための電動アクチュエータ（具体的には、ソレノイドコイル）を有している。そして、このアクチュエータの作動制御を通じて指針型計器の指針の位置が操作される。

特開平１０−１３２８５７号公報

複数の指針型計器を有する表示装置において、それら指針型計器として上述したアクチュエータを有するものを採用すると、指針型計器と同数のアクチュエータが設けられることになり、同アクチュエータの数が多くなってしまう。これはコストの増大や重量増加を招くために、好ましくない。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、共通のアクチュエータを用いて複数の指針型計器を操作することのできる表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するための表示装置は、複数の指針型計器と、電動機によって回転駆動される回転体と、前記回転体の回転軸心に対して近づく方向と離れる方向とに往復移動可能な状態で前記回転体に支持される可動ピンと、前記回転体の回転に伴う前記可動ピンの移動軌跡の接線方向に延びる形状で同接線方向に移動可能であり、且つ、前記指針型計器の指針に連結されたピニオンギアに常時噛合しており、且つ、前記回転軸心から離れた位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合する一方で前記回転軸心に近づく位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合しない移動ラックギアと、前記指針型計器の指針を回転させるときに、同指針型計器に対応する前記可動ピンを前記回転軸心から離れた位置に移動させるとともに前記電動機を回転駆動する制御部と、を有して、前記可動ピンおよび前記移動ラックギアは、１つの前記指針型計器に対して少なくとも１つずつ、前記回転軸心方向において異なる位置に設けられている。

上記表示装置によれば、特定の指針型計器に対応する可動ピンを回転体の回転軸心から離れる方向に移動させるとともに共用の電動機を回転駆動するといった操作を行うことにより、特定の指針型計器に対応する移動ラックギアを移動させて同指針型計器の指針を操作することができる。そして、そうした操作を各指針型計器について個別に行うことにより、各指針型計器の指針を各別に操作することができる。したがって上記表示装置によれば、共通のアクチュエータを用いて複数の指針型計器を操作することができる。

上記表示装置において、前記可動ピンと前記移動ラックギアとが噛合するようになる前記電動機の回転位相が前記可動ピン毎に異なることが好ましい。
上記表示装置によれば、電動機の回転駆動中において、複数の可動ピンおよび移動ラックギアが同時に噛合した状態になることがないため、複数の指針型計器の指針を異なるタイミングで操作することができる。そのため、電動機によって複数の指針型計器の指針が同時に操作される装置と比較して、電動機を安定した状態で回転駆動するために必要な駆動トルク（詳しくは、そのピーク値）を小さくすることができ、小型の電動機を採用することができる。

上記表示装置において、前記移動ラックギアとの間に前記回転体および前記ピニオンギアを挟む位置に設けられ、且つ、前記接線方向に延びる形状で同接線方向に移動可能であり、且つ、前記ピニオンギアに常時噛合する反転ラックギアと、前記反転ラックギアと前記回転体との間に配置されて、前記反転ラックギアに常時噛合するとともに、前記回転軸心から離れた位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合する一方で前記回転軸心に近づく位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合しない反転ギアと、を有することが好ましい。

上記表示装置では、例えば電動機を所定の方向に回転駆動した状態で、同電動機の回転位相が可動ピンと移動ラックギアとが対向する位相範囲であるときには同可動ピンを回転体の回転軸心から離れた位置にする一方で、可動ピンと反転ギアとが対向する位相範囲であるときには同可動ピンを回転体の回転軸心に近づく位置にする。このとき可動ピンが移動ラックギアに噛合するようになるとともに反転ギアには噛合しなくなるため、同移動ラックギアを介して指針型計器の指針が正方向に回転するようになる。

また、電動機を所定の方向に回転駆動した状態で、同電動機の回転位相が可動ピンと移動ラックギアとが対向する位相範囲であるときには同可動ピンを回転体の回転軸心に近づく位置にする一方で、可動ピンと反転ギアとが対向する位相範囲であるときには同可動ピンを回転体の回転軸心から離れた位置にする。このとき可動ピンが移動ラックギアに噛合しなくなるとともに反転ギアには噛合するようになるため、同反転ギアと反転ラックギアとを介して指針型計器の指針が逆方向に回転するようになる。

このように上記表示装置によれば、各指針型計器の指針を正方向に回転させる操作と逆方向に回転させる操作とを、電動機を同一方向に回転駆動した状態で行うことができる。そのため、電動機の回転方向を切り替える操作が不要になるため、電動機の作動制御の制御構造を簡素にすることができる。

本発明によれば、共通のアクチュエータを用いて複数の指針型計器を操作することができる。

一実施形態の表示装置の概略構成を示す略図。操作装置の構造を示す側面図。操作シャフトをその周辺機器とともに示す斜視図。各ラックアンドピニオン機構の位置関係を示す略図。図２の矢印Ｊ方向から見たスピードメータに対応するラックアンドピニオン機構の正面図。図２の矢印Ｊ方向から見た燃料残量計に対応するラックアンドピニオン機構の正面図。図２の矢印Ｊ方向から見た水温計に対応するラックアンドピニオン機構の正面図。図２の矢印Ｊ方向から見たタコメータに対応するラックアンドピニオン機構の正面図。接続基板の正面図。ラックアンドピニオン機構と可動ピンとの噛合状態を示す図であり、（ａ）はスピードメータの正回転時の噛合状態を示し、（ｂ）はスピードメータの逆回転時の噛合状態を示し、（ｃ）は燃料残量計の正回転時の噛合状態を示し、（ｄ）は燃料残量計の逆回転時の噛合状態を示し、（ｅ）は水温計の正回転時の噛合状態を示し、（ｆ）は水温計の逆回転時の噛合状態を示し、（ｇ）はタコメータの正回転時の噛合状態を示し、（ｈ）はタコメータの逆回転時の噛合状態を示す。スピードメータの正回転時における噛合状態を示す図であり、（ａ）は移動ラックギアと可動ピンとの噛合状態を示し、（ｂ）は反転ギアと可動ピンとの噛合状態を示す。スピードメータの逆回転時における噛合状態を示す図であり、（ａ）は反転ギアと可動ピンとの噛合状態を示し、（ｂ）は移動ラックギアと可動ピンとの噛合状態を示す。

以下、表示装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両２０は、各種の運転状態を表示するためのメーターパネル２１を有している。メーターパネル２１には、車両２０の走行速度（車速ＳＰＤ）を表示するスピードメータ２２と、燃料タンク内の燃料の残量（燃料残量ＲＱ）を表示する燃料残量計２３と、車載内燃機関の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を表示する水温計２４と、車載内燃機関の出力軸の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を表示するタコメータ２５とが設けられている。これらスピードメータ２２、燃料残量計２３、水温計２４、およびタコメータ２５としては、回動する指針２７を有する指針型計器が採用されている。

また、車両２０には、スピードメータ２２、燃料残量計２３、水温計２４、およびタコメータ２５を操作する操作装置２８が設けられている。操作装置２８は、メーターパネル２１と一体であり、ギア機構４０と、同ギア機構４０を作動させるための作動部（具体的には、電動機としてのモータ３１およびスイッチ部３３）とを有している。

さらに車両２０は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される制御部としての制御装置３０を備えている。この制御装置３０には、車両２０の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が取り込まれている。各種センサとしては、車速ＳＰＤを検出するための車速センサ３５や、燃料残量ＲＱを検出するための燃料残量センサ３６、冷却水温ＴＨＷを検出するための水温センサ３７、機関回転速度ＮＥを検出するための回転速度センサ３８等が設けられている。制御装置３０は、各種センサの検出信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてモータ３１の作動制御やスイッチ部３３の作動制御を実行する。

以下、ギア機構４０の構造について詳しく説明する。なお以下の説明では、符号として同一の番号が付された構成要素についての指針型計器毎の区別が必要な場合には、スピードメータ２２の構成要素には末尾に「Ａ」を付し、燃料残量計２３の構成要素には末尾に「Ｂ」を付し、水温計２４の構成要素には末尾に「Ｃ」を付し、タコメータ２５の構成要素には末尾に「Ｄ」を付して区別する。特に指針型計器毎の区別の必要のない場合には、符号として番号のみを付すこととする。

図２に示すように、ギア機構４０は、直線状に延びる回転体としての操作シャフト４１を備えている。操作シャフト４１は、その軸線Ｌと直交する方向における断面の外面が円形状になる形状であり、スピードメータ２２の回転軸２６Ａ、燃料残量計２３の回転軸２６Ｂ、水温計２４の回転軸２６Ｃ、およびタコメータ２５の回転軸２６Ｄに平行に延びるように配設されている。なお上記軸線Ｌは、断面の外面が円形状になる形状の操作シャフト４１の中心線である。また、スピードメータ２２の回転軸２６Ａには指針２７Ａ（図１参照）が一体に設けられており、燃料残量計２３の回転軸２６Ｂには指針２７Ｂが一体に設けられており、水温計２４の回転軸２６Ｃには指針２７Ｃが一体に設けられており、タコメータ２５の回転軸２６Ｄには指針２７Ｄが一体に設けられている。

操作シャフト４１には、その軸線Ｌと前記モータ３１の出力軸の回転軸心とが一致するように、同モータ３１が連結されている。これにより、モータ３１が回転駆動されると、操作シャフト４１の軸線Ｌが回転軸心になる態様で操作シャフト４１が回転駆動されるようになる。そして、このモータ３１の作動制御を通じて、操作シャフト４１の回転速度や回転位相が調節される。

図３に示すように、操作シャフト４１には、複数（本実施形態では４つ）の可動ピン４３が取り付けられている。これら可動ピン４３は、１つの指針型計器に対して１つずつ、軸線Ｌ方向において異なる位置に設けられている。具体的には、操作シャフト４１におけるモータ３１が連結された部分側（図３の下方側）から、スピードメータ２２に対応する可動ピン４３Ａ、燃料残量計２３に対応する可動ピン４３Ｂ、水温計２４に対応する可動ピン４３Ｃ、タコメータ２５に対応する可動ピン４３Ｄといった順に並ぶように配設されている。各可動ピン４３は、軸線Ｌに近づく方向と離れる方向とに往復移動可能な状態で、操作シャフト４１に支持されている。

また、操作シャフト４１の内部には複数（本実施形態では４つ）の前記スイッチ部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ（図１参照）が設けられている。スイッチ部３３は指針型計器（詳しくは、可動ピン４３）毎に設けられており、１つのスイッチ部３３に対して１つの可動ピン４３が連結されている。そして、スイッチ部３３（詳しくは、内蔵するリレー）がオフ操作されているときには、可動ピン４３は軸線Ｌに近づく位置に移動して操作シャフト４１の内部に没入した状態になる。また、スイッチ部３３がオン操作されているときには、可動ピン４３は軸線Ｌから離れる方向に移動して操作シャフト４１の外面から突出した状態になる。

図２および図４に示すように、ギア機構４０は、操作シャフト４１の軸線Ｌ方向において異なる位置に、１つの指針型計器（可動ピン４３）に対して１つずつ、合計４つのラックアンドピニオン機構４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄを有している。具体的には、図２に示すように、モータ３１が連結された部分側から、スピードメータ２２に対応するラックアンドピニオン機構４４Ａ、燃料残量計２３に対応するラックアンドピニオン機構４４Ｂ、水温計２４に対応するラックアンドピニオン機構４４Ｃ、タコメータ２５に対応するラックアンドピニオン機構４４Ｄといった順に配設されている。また図４に示すように、これらラックアンドピニオン機構４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは、操作シャフト４１の軸線Ｌを中心とするラックギアの設置角度が異なる態様で配置されている。

以下、これらラックアンドピニオン機構４４のうちのラックアンドピニオン機構４４Ａの具体構造を図５を参照しつつ説明する。
図５に示すように、ラックアンドピニオン機構４４Ａは、スピードメータ２２の回転軸２６Ａに一体のピニオンギア４５Ａと、同ピニオンギア４５Ａに常時噛合する２つのラックギア（移動ラックギア４６Ａおよび反転ラックギア４７Ａ）とを有している。

移動ラックギア４６Ａは、操作シャフト４１の回転に伴う可動ピン４３Ａの移動軌跡（詳しくは、軸線Ｌを中心に操作シャフト４１の外面に沿う円環形状の部分）の接線方向（図５に矢印Ａ１で示す方向）に延びる形状であり、同接線方向において往復移動可能な状態で配置されている。移動ラックギア４６Ａは、スイッチ部３３Ａ（図１参照）のオン操作を通じて軸線Ｌから離れた位置に移動して操作シャフト４１の外面から突出した状態の可動ピン４３Ａとは噛合する一方で、スイッチ部３３Ａのオフ操作を通じて軸線Ｌに近づく位置に移動して操作シャフト４１の内部に没入した状態の可動ピン４３Ａとは噛合しないように配置されている。

反転ラックギア４７Ａは、操作シャフト４１の回転に伴う可動ピン４３の移動軌跡の接線方向（図５に矢印Ａ２で示す方向）に延びる形状であり、同接線方向において往復移動可能な状態で配置されている。反転ラックギア４７Ａは、移動ラックギア４６Ａとの間に操作シャフト４１およびピニオンギア４５Ａを挟む位置に設けられる。この反転ラックギア４７Ａと操作シャフト４１との間には、同反転ラックギア４７Ａに常時噛合する反転ギア４８Ａが配置されている。この反転ギア４８Ａは、スイッチ部３３Ａのオン操作を通じて操作シャフト４１の外面から突出した状態の可動ピン４３Ａとは噛合する一方で、スイッチ部３３Ａのオフ操作を通じて操作シャフト４１の内部に没入した状態の可動ピン４３Ａとは噛合しないように配置されている。

なお、上述したラックアンドピニオン機構４４Ａの基本構造と他のラックアンドピニオン機構４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄの基本構造とは同一である。
すなわち図４および図６に示すように、ラックアンドピニオン機構４４Ｂは、燃料残量計２３の回転軸２６Ｂに一体のピニオンギア４５Ｂと、同ピニオンギア４５Ｂに常時噛合する２つのラックギア（移動ラックギア４６Ｂおよび反転ラックギア４７Ｂ）と、反転ラックギア４７Ｂに常時噛合する反転ギア４８Ｂとを有している。

また図４および図７に示すように、ラックアンドピニオン機構４４Ｃは、水温計２４の回転軸２６Ｃに一体のピニオンギア４５Ｃと、同ピニオンギア４５Ｃに常時噛合する２つのラックギア（移動ラックギア４６Ｃおよび反転ラックギア４７Ｃ）と、反転ラックギア４７Ｃに常時噛合する反転ギア４８Ｃとを有している。

さらに図４および図８に示すように、ラックアンドピニオン機構４４Ｄは、タコメータ２５の回転軸２６Ｄに一体のピニオンギア４５Ｄと、同ピニオンギア４５Ｄに常時噛合する２つのラックギア（移動ラックギア４６Ｄおよび反転ラックギア４７Ｄ）と、反転ラックギア４７Ｄに常時噛合する反転ギア４８Ｄとを有している。

各スイッチ部３３（図１）には、図２および図３に示すように、一対の導線３４が接続されており、それら導線３４は操作シャフト４１のモータ３１側の端部の開口を介して同操作シャフト４１の外部まで延設されている。

また、操作シャフト４１とモータ３１との間には接続基板５０が配置されている。この接続基板５０は、その中央部分にモータ３１の出力軸が貫通した状態で、メーターパネル２１の盤面に対して相対回転しないように取り付けられている。そのため、モータ３１によって駆動されて操作シャフト４１が回転する場合には、同操作シャフト４１は接続基板５０に対して相対回転するようになる。そして、接続基板５０における操作シャフト４１側の面には、各スイッチ部３３に接続された導線３４の先端が接触して摺動するようになっている。

図３および図９に示すように、接続基板５０における操作シャフト４１側（図３の上方側）の面には、導電性の材料（例えば、銅）からなるパターン配線５１が形成されている。これらパターン配線５１は、導線３４の移動方向に沿って延びる円弧形状に形成されており、１つのスイッチ部３３に接続された一対の導線３４に対して２本ずつ配設されている。各パターン配線５１は各別に制御装置３０に接続されている。

各パターン配線５１の形状は、操作シャフト４１の回転位相が移動ラックギア４６（あるいは反転ギア４８）と可動ピン４３とが対向する位相範囲であるときに同可動ピン４３に連結されたスイッチ部３３の導線３４が接続基板５０のパターン配線５１に接触して接続されるようになる形状である。図９は、操作シャフト４１の回転位相が移動ラックギア４６Ａ（あるいは反転ギア４８Ａ）と可動ピン４３Ａとが対向する位相になったときにおける各導線３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄと各パターン配線５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄとの位置関係を示している。図９に示すように、このときには、可動ピン４３Ａに連結されたスイッチ部３３Ａの導線３４Ａが接続基板５０のパターン配線５１Ａに接触して接続されるようになる。

また、操作シャフト４１の回転位相が移動ラックギア４６Ｂ（あるいは反転ギア４８Ｂ）と可動ピン４３Ｂとが対向する位相になったときには、導線３４Ｂがパターン配線５１Ｂに接続される。操作シャフト４１の回転位相が移動ラックギア４６Ｃ（あるいは反転ギア４８Ｃ）と可動ピン４３Ｃとが対向する位相になったときには導線３４Ｃがパターン配線５１Ｃに接続される。また、操作シャフト４１の回転位相が移動ラックギア４６Ｄ（あるいは反転ギア４８Ｄ）と可動ピン４３Ｄとが対向する位相になったときには導線３４Ｄがパターン配線５１Ｄに接続される。

本実施形態では、移動ラックギア４６（あるいは反転ギア４８）と可動ピン４３とが対向する位置になってスイッチ部３３の導線３４と接続基板５０のパターン配線５１とが接続されたときに、それらパターン配線５１および導線３４を介して制御装置３０からスイッチ部３３に指令信号を入力して可動ピン４３を操作することが可能になっている。

本実施形態では、図１０（ａ）〜図１０（ｈ）から明らかなように、可動ピン４３と移動ラックギア４６とが噛合するようになる操作シャフト４１の回転位相（モータ３１の回転位相）、および、可動ピン４３と反転ギア４８とが噛合するようになる操作シャフト４１の回転位相の全てが異なっている。

図１０（ａ）は可動ピン４３Ａと移動ラックギア４６Ａとが噛合した状態を示し、図１０（ｂ）は可動ピン４３Ａと反転ギア４８Ａとが噛合した状態を示し、図１０（ｃ）は可動ピン４３Ｂと移動ラックギア４６Ｂとが噛合した状態を示し、図１０（ｄ）は可動ピン４３Ｂと反転ギア４８Ｂとが噛合した状態を示している。また、図１０（ｅ）は可動ピン４３Ｃと移動ラックギア４６Ｃとが噛合した状態を示し、図１０（ｆ）は可動ピン４３Ｃと反転ギア４８Ｃとが噛合した状態を示し、図１０（ｇ）は可動ピン４３Ｄと移動ラックギア４６Ｄとが噛合した状態を示し、図１０（ｈ）は可動ピン４３Ｄと反転ギア４８Ｄとが噛合した状態を示している。また、図１０（ａ）〜図１０（ｈ）には、操作シャフト４１の回転位相の把握を容易にするために、可動ピン４３Ａが配置されている部分を基準位相として矢印で示している。

以下、モータ３１および各スイッチ部３３の作動制御の実行態様について説明する。なお、モータ３１および各スイッチ部３３の作動制御の実行態様は、基本的に、いずれの指針型計器の指針２７を操作する場合においても同様であるため、以下では、その代表例としてスピードメータ２２の指針２７Ａを操作する場合におけるモータ３１および各スイッチ部３３の作動制御について説明する。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、スピードメータ２２の指針２７Ａを正方向（同図における時計回り方向）に回転させる場合には、モータ３１の作動制御を通じて、操作シャフト４１が所定の方向（同図における時計回り方向）に回転駆動される。

そして、操作シャフト４１の回転に伴って操作シャフト４１における可動ピン４３Ａの配設位置が移動ラックギア４６Ａに近づくと、スイッチ部３３Ａに接続された導線３４Ａ（図９）と接続基板５０のパターン配線５１Ａとが接続された状態になり、制御装置３０とスイッチ部３３Ａとが接続された状態になる。そして、この状態で制御装置３０からスイッチ部３３Ａにオン信号が出力される。これにより、スイッチ部３３Ａがオン操作されて、可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の外面から突出するようになる。

さらに、この状態で操作シャフト４１が回転すると、図１１（ａ）に示すように、可動ピン４３Ａと移動ラックギア４６Ａとが噛合した状態で操作シャフト４１が回転して、移動ラックギア４６Ａが正方向（図中の右方向）に移動するようになる。これにより、ピニオンギア４５Ａが正方向に回転して、同ピニオンギア４５Ａと一体のスピードメータ２２の回転軸２６Ａおよび指針２７Ａ（図１参照）が正方向に回転するようになる。なお、このとき反転ラックギア４７Ａは、ピニオンギア４５Ａと噛合しているために、正方向（図中の左方向）に移動する。

また、このようにしてスピードメータ２２の指針２７Ａを正方向に回転させるべく操作シャフト４１を所定の方向に回転させる際には、操作シャフト４１における可動ピン４３Ａの配設位置が反転ギア４８Ａに近づいたときにも、スイッチ部３３Ａに接続された導線３４Ａ（図９）と接続基板５０のパターン配線５１Ａとが接続された状態になる。ただし、このときにはスイッチ部３３Ａがオフ操作されて、図１１（ｂ）に示すように、可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の内部に没入するようになる。そのため、この状態で操作シャフト４１が回転したところで、可動ピン４３Ａと反転ギア４８Ａとは噛合せずに操作シャフト４１が空回りするため、同反転ギア４８Ａが回転したり反転ラックギア４７Ａが移動したりすることはない。したがって、このときピニオンギア４５Ａや、同ピニオンギア４５Ａと一体のスピードメータ２２の指針２７Ａ（図１参照）は回転しない。

このように本実施形態では、スピードメータ２２の指針２７Ａを正方向に回転させる場合には、モータ３１が所定の方向に回転駆動される。そして、モータ３１の回転位相が可動ピン４３Ａと移動ラックギア４６Ａとが対向する位相範囲であるときには同可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の外面から突出した状態にされる一方で、可動ピン４３Ａと反転ギア４８Ａとが対向する位相範囲であるときには同可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の内部に没入した状態にされる。これにより可動ピン４３Ａが移動ラックギア４６Ａに噛合するようになるとともに反転ギア４８Ａには噛合しなくなるため、スピードメータ２２の指針２７Ａが正方向に回転するようになる。

そして本実施形態では、モータ３１の作動制御を通じて操作シャフト４１の回転速度や回転位相を調節したり、スイッチ部３３Ａの作動制御を通じて可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の外面から突出した状態になる期間を調節したりすることにより、スピードメータ２２の指針２７Ａを任意の速度で任意の角度だけ正方向に操作することができる。

一方、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、スピードメータ２２の指針２７Ａを逆方向（同図における反時計回り方向）に回転させる場合には、モータ３１の作動制御を通じて、操作シャフト４１が前記所定の方向（同図における時計回り方向）に回転駆動される。

そして、操作シャフト４１の回転に伴って操作シャフト４１における可動ピン４３Ａの配設位置が反転ギア４８Ａに近づくと、スイッチ部３３Ａに接続された導線３４Ａ（図９）と接続基板５０のパターン配線５１Ａとが接続された状態になり、制御装置３０とスイッチ部３３Ａとが接続された状態になる。そして、この状態で制御装置３０からスイッチ部３３Ａにオン信号が出力される。これにより、スイッチ部３３Ａがオン操作されて、可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の外面から突出するようになる。

さらに、この状態で操作シャフト４１が回転すると、図１２（ａ）に示すように、可動ピン４３Ａと反転ギア４８Ａとが噛合した状態で操作シャフト４１が回転するようになる。これにより、反転ギア４８Ａが操作シャフト４１の回転方向と反対の方向（同図における反時計回り方向）に回転して、反転ラックギア４７Ａが逆方向（図中の右方向）に移動するようになる。これにより、ピニオンギア４５Ａが逆方向に回転して、同ピニオンギア４５Ａと一体のスピードメータ２２の回転軸２６Ａおよび指針２７Ａ（図１参照）も逆方向に回転するようになる。なお、このとき移動ラックギア４６Ａは、ピニオンギア４５Ａと噛合しているため、逆方向（図中の左方向）に移動する。

また、このようにしてスピードメータ２２の指針２７Ａを逆方向に回転させるべく操作シャフト４１を所定方向に回転させる際には、操作シャフト４１における可動ピン４３Ａの配設位置が移動ラックギア４６Ａに近づいたときにも、スイッチ部３３Ａに接続された導線３４Ａ（図９）と接続基板５０のパターン配線５１Ａとが接続された状態になる。ただし、このときにはスイッチ部３３Ａがオフ操作されて、図１２（ｂ）に示すように、可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の内部に没入するようになる。そのため、この状態で操作シャフト４１が回転したところで、可動ピン４３Ａと移動ラックギア４６Ａとは噛合せずに操作シャフト４１が空回りする。そのため、このとき移動ラックギア４６Ａは移動せずに、ピニオンギア４５Ａや同ピニオンギア４５Ａと一体のスピードメータ２２の指針２７Ａ（図１参照）は回転しない。

このように本実施形態では、スピードメータ２２の指針２７Ａを逆方向に回転させる場合には、モータ３１が所定の方向に回転駆動される。そして、モータ３１の回転位相が可動ピン４３Ａと移動ラックギア４６Ａとが対向する位相範囲であるときには同可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の内部に没入した状態にされる一方で、可動ピン４３Ａと反転ギア４８Ａとが対向する位相範囲であるときには同可動ピン４３Ａを操作シャフト４１の外面から突出した状態にされる。このとき可動ピン４３Ａが移動ラックギア４６Ａに噛合しなくなるとともに反転ギア４８Ａには噛合するようになるため、スピードメータ２２の指針２７Ａが逆方向に回転するようになる。

そして本実施形態では、モータ３１の作動制御を通じて操作シャフト４１の回転速度や回転位相を調節したり、スイッチ部３３Ａの作動制御を通じて可動ピン４３Ａが操作シャフト４１の外面から突出した状態になる期間を調節したりすることにより、スピードメータ２２の指針２７Ａを任意の速度で任意の角度だけ逆方向に操作することができる。

本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られるようになる。
（１）４つの指針型計器のいずれか（特定の指針型計器）に対応するスイッチ部３３をオン操作して可動ピン４３を操作シャフト４１の外面から突出した状態にするとともに、各指針型計器において共用のモータ３１を所定の方向に回転駆動するといった操作を行うことにより、特定の指針型計器の指針２７を操作することができる。そして、そうした特定の指針型計器に対する操作を各指針型計器（スピードメータ２２、燃料残量計２３、水温計２４、およびタコメータ２５）について適宜のタイミングで個別に行うことにより、それら指針型計器の指針２７を各別に操作することができる。このように本実施形態によれば、共通のモータ３１を用いて、スピードメータ２２、燃料残量計２３、水温計２４、およびタコメータ２５を操作することができる。そのため指針型計器毎に電動機を設ける場合と比較して、電動機の設置数を少なくすることができ、その分だけメーターパネル２１の製造コストの低減や重量の低下を図ることができる。

（２）可動ピン４３と移動ラックギア４６とが噛合するようになる操作シャフト４１の回転位相（図１０（ａ）、図１０（ｃ）、図１０（ｅ）、図１０（ｇ）参照）、および可動ピン４３と反転ギア４８とが噛合するようになる操作シャフト４１の回転位相（図１０（ｂ）、図１０（ｄ）、図１０（ｆ）、図１０（ｈ）参照）の全てが異なる。これにより、モータ３１の回転駆動中において、複数の可動ピン４３が操作シャフト４１の外面から突出した状態になる場合であっても、それら可動ピン４３が移動ラックギア４６や反転ギア４８に同時に噛合した状態になることがないため、複数の指針型計器の指針２７が異なるタイミングで操作されるようになる。したがって、モータ３１によって複数の指針型計器の指針２７が同時に操作される装置と比較して、モータ３１を安定した状態で回転駆動するために必要な駆動トルク（詳しくは、そのピーク値）を小さくすることができ、同モータ３１として小型の電動機を採用することができる。

（３）移動ラックギア４６を設けることに加えて、反転ラックギア４７および反転ギア４８を設けるようにした。そのため、各指針型計器の指針２７を正方向に回転させる操作と逆方向に回転させる操作とを、モータ３１を同一方向（前記所定の方向）に回転駆動した状態で行うことができる。これにより、モータ３１の回転方向を切り替える操作が不要になるため、同モータ３１の作動制御の制御構造を簡素にすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・操作シャフト４１とモータ３１の出力軸とを複数の歯車を有する歯車機構を介して連結するようにしてもよい。

・１つの指針型計器（具体的には、ラックアンドピニオン機構４４）に対して、複数の可動ピンを設けるようにしてもよい。この場合には、それら可動ピンを、操作シャフト４１の軸線Ｌ周りにおいて異なる位置に設けるようにすればよい。こうした装置では、操作シャフト４１の外面から突出した状態になる可動ピンの数、言い換えれば、ラックアンドピニオン機構４４に噛合する可動ピンの数が多いときほど、操作シャフト４１の１回転当たりの指針型計器の指針２７の操作量や操作回数が多くなる。したがって上記装置によれば、操作シャフト４１の回転駆動に際して同操作シャフト４１の外面から突出した状態になる可動ピンの数を切り替えることにより、指針型計器の指針２７の操作速度や操作間隔を可変設定することができるため、同指針２７を高い自由度で操作することができる。

・１つの指針型計器に対して、ラックアンドピニオン機構と同機構に噛合する可動ピンとを２組設けるようにしてもよい。この場合には、一方のラックアンドピニオン機構と可動ピンとが噛合するようになる操作シャフト４１の回転位相と、他方のラックアンドピニオン機構と可動ピンとが噛合するようになる操作シャフト４１の回転位相とを異なる位相にすればよい。こうした装置によれば、操作シャフト４１の回転駆動に際してラックアンドピニオン機構に噛合するようになる可動ピンの数を「１」および「２」のいずれかに切り替えることにより、指針型計器の指針２７の操作速度や操作間隔を可変設定することができるため、同指針２７を高い自由度で操作することができる。なお、１つの指針型計器に対して、ラックアンドピニオン機構と同機構に噛合する可動ピンとを３組以上設けることもできる。

・複数のラックアンドピニオン機構４４が同時に可動ピン４３に噛合する態様で、各ラックアンドピニオン機構４４と各可動ピン４３を配置してもよい。
・各指針型計器の回転軸２６とラックアンドピニオン機構４４とを複数の歯車を有する歯車機構を介して常時連結するようにしてもよい。

・各ラックアンドピニオン機構４４から、反転ギア４８と反転ラックギア４７とを省略してもよい。こうした装置においても、モータ３１の回転方向を切り替えることにより、指針型計器の指針２７を正方向と逆方向とにそれぞれ操作することができる。

・操作シャフト４１の形状は、例えば軸線Ｌと直交する方向における断面が多角形状になる形状や同断面が楕円形状になる形状など、任意の形状に変更することができる。
・上記実施形態の表示装置は、２つの指針型計器の指針を操作する装置や、３つの指針型計器の指針を操作する装置、５つ以上の指針型計器の指針を操作する装置にも、その構成を適宜変更したうえで適用することができる。

・上記実施形態の表示装置は、車載バッテリの電圧を表示する電圧計や、車載内燃機関の潤滑オイルの温度を表示する油温計、同潤滑オイルの圧力を表示する油圧計などの指針型計器を有する表示装置にも適用可能である。

２０…車両、２１…メーターパネル、２２…スピードメータ、２３…燃料残量計、２４…水温計、２５…タコメータ、２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ…回転軸、２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ…指針、２８…操作装置、３０…制御装置、３１…モータ、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ…スイッチ部、３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ…導線、３５…車速センサ、３６…燃料残量センサ、３７…水温センサ、３８…回転速度センサ、４０…ギア機構、４１…操作シャフト、４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ…可動ピン、４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ…ラックアンドピニオン機構、４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ…ピニオンギア、４６，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ…移動ラックギア、４７，４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄ…反転ラックギア、４８，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄ…反転ギア、５０…接続基板、５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ…パターン配線。

Claims

複数の指針型計器と、
電動機によって回転駆動される回転体と、
前記回転体の回転軸心に対して近づく方向と離れる方向とに往復移動可能な状態で前記回転体に支持される可動ピンと、
前記回転体の回転に伴う前記可動ピンの移動軌跡の接線方向に延びる形状で同接線方向に移動可能であり、且つ、前記指針型計器の指針に連結されたピニオンギアに常時噛合しており、且つ、前記回転軸心から離れた位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合する一方で前記回転軸心に近づく位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合しない移動ラックギアと、
前記指針型計器の指針を回転させるときに、同指針型計器に対応する前記可動ピンを前記回転軸心から離れた位置に移動させるとともに前記電動機を回転駆動する制御部と、
を有して、
前記可動ピンおよび前記移動ラックギアは、１つの前記指針型計器に対して少なくとも１つずつ、前記回転軸心方向において異なる位置に設けられている表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記可動ピンと前記移動ラックギアとが噛合するようになる前記電動機の回転位相が前記可動ピン毎に異なることを特徴とする表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記移動ラックギアとの間に前記回転体および前記ピニオンギアを挟む位置に設けられ、且つ、前記接線方向に延びる形状で同接線方向に移動可能であり、且つ、前記ピニオンギアに常時噛合する反転ラックギアと、
前記反転ラックギアと前記回転体との間に配置されて、前記反転ラックギアに常時噛合するとともに、前記回転軸心から離れた位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合する一方で前記回転軸心に近づく位置に移動した状態の前記可動ピンとは噛合しない反転ギアと、を有することを特徴とする表示装置。