JP3389727B2 - 指示計器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、指示計器に係り、特に
ステップモータを駆動源として採用してなる指示計器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、車両用指示計器において
は、複数のステータ内に回転自在にマグネットロータを
組み付けてなる２相励磁方式で駆動するＰＭ型ステップ
モータを採用したものがある。このような指示計器で
は、複数のステータに巻回された各コイルにそれぞれ正
弦波電流及び余弦波電流を共に同位相にて流し、これら
両電流に基づき生ずる各磁界の合成による回転磁界に応
じマグネットロータを回転させて、この回転に連動して
指針を回動させようになっている。

【０００３】そして、この指示計器がその組み立て完了
後出荷されるまでは、指針が目盛り板上の零位置を指示
するようにしてあるのが通常である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記指示計
器が出荷されて車両に取り付けられるまでに機械的な振
動や衝撃を受けた場合、この指示計器は未だ電源には接
続されておらず、マグネットロータが上記振動や衝撃を
受けて回転し、指針が零位置から大きくずれてしまうこ
とがある。また、車両の放置中において指示計器が機械
的振動や衝撃を受けたとき、指針が上述と同様に零位置
からずれてしまうことがある。

【０００５】これに対しては、例えば、特開平６−３８
５９３号公報にて示されているように、指針の零指示位
置近傍に対応してストッパを設けておき、ステップモー
タへの電源電圧の印加時に、指針を零指示位置に強制的
に戻す方向にマグネットロータを回転させるように両コ
イルに正弦波電流及び余弦波電流を流し、指針を零指示
位置への復帰時にストッパに係合させることも考えられ
る。

【０００６】しかし、この公報のものでは、指針がスト
ッパに係合した後も両コイルに正弦波電流及び余弦波電
流が流れて回転磁界を生ずる。このため、指針とストッ
パとの係合位置に対する対応ステータの磁極の極性が、
正弦波電流及び余弦波電流の各位相角の変化、即ち回転
磁界の変化に応じて周期的に変化する。例えば、指針の
ストッパとの係合時に、指針とストッパとの係合位置に
対する対応ステータの磁極が、これに対向するマグネッ
トロータの磁極とは逆の極性になる場合、その後、この
逆極性の状態が上記電流の半周期の経過直前まで保持さ
れる。そして、この半周期の経過と同時に、上記対応ス
テータの磁極の極性が、これに対向するマグネットロー
タの磁極の極性と同一になるように反転し、その後の半
周期の経過時に再び反転して逆極性になる。

【０００７】これに伴い、指針は、ストッパとの係合時
以後、上記逆極性を維持する半周期の経過直前までは、
マグネットロータによりストッパに押しつけられ、当該
半周期の経過時に、上記逆極性から同一極性への反転に
よりマグネットロータによってストッパから大きく離れ
て、その後の半周期の経過時にマグネットロータにより
再びストッパに押しつけられる。

【０００８】換言すれば、指針が、零指示位置に復帰し
た後半周期後に一時的にこの零指示位置から大きくず
れ、以後、この一時的なずれが、一周期の経過毎に生ず
るという現象を招く。このような現象は、運転者等の指
示計器を見る者にとって、非常に視認性を害するという
不具合が生ずる。ちなみに、上述のような現象の例につ
き図１５を参照して説明する。

【０００９】図１５は、指針を振れ角３０°から帰零動
作させる場合及び振れ角０°に保持する出力を発生して
いる場合について示している。例えば、指針を振れ角３
０°から帰零動作させる場合、この指針はステップモー
タの逆転に伴いストッパに向けて回動する。ここで、通
常、指針の帰零位置を確保するため、ストッパは、帰零
位置よりも所定位相角α°に相当する角度だけステップ
モータの逆転方向側に位置している。従って、指針は、
ストッパに係合したとき、帰零位置に正しく復帰する。

【００１０】このような復帰後も両電流が流れ続ける
が、例えば、正弦波電流の約半周期（位相角で１８０°
＋α°に相当）の経過までは、指針とストッパとの係合
位置に対する対応ステータの磁極の極性がこれに対向す
るマグネットロータの磁極とは異なる極性となってい
る。このため、指針とストッパとの係合後位相角が１８
０°＋α°変化するまでは、指針の帰零位置が一様に保
持される。

【００１１】その後、指針とストッパとの係合位置に対
応するステータの磁極の極性がこれに対向するマグネッ
トロータの磁極と同一極性になると、マグネットロータ
が指針をストッパから離す方向に回転し、指針が帰零位
置から大きくずれて位相角で３６０°前の指示位置まで
振れてしまう。以下、上述のような現象が、正弦波電流
が流れている間繰り返される。また、以上のような変化
は、指針の振れ角０°から帰零させる場合でも同様であ
る。

【００１２】これに対しては、米国特許第５２８７０５
０号公報にて示されているように、ステップモータの両
端子に生ずる起電力を利用して指針のストッパとの係合
を検出し、指針の帰零動作のための駆動処理を終了させ
ることも考えられる。しかし、このような構成による
と、指針のストッパとの係合後一様に帰零位置を確保で
きたとしても、駆動回路と電圧検出回路の双方をスイッ
チで切り換える等のハード的構成やソフトウェア処理が
複雑になるという不具合が生ずる。

【００１３】そこで、本発明は、指針の帰零動作を、余
分な回路構成を採用することなく、かつ、視認性を損な
うことなく、簡単な構成にて適正に実現するようにした
指示計器を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、ステップモータ
（Ｍ）と、このステップモータ（Ｍ）の回転に応じて回
動する指針（５０）と、ステップモータ（Ｍ）の回転を
制御するための交流制御信号を発生する交流制御信号発
生手段（１５０乃至１５２、１１０、１３０）と、交流
制御信号に応じてステップモータ（Ｍ）を回転させる駆
動手段（７０）と、指針（５０）の零指示位置に対応し
て設けられて指針（５０）がその零指示位置に復帰した
ときこの指針を停止させるストッパ（１２）とを備えた
指示計器において、交流制御信号発生手段（１５０乃至
１５２、１１０、１３０）が、指針（５０）の帰零時
に、指針（５０）をその零指示位置に復帰させるための
交流帰零信号を発生する交流帰零信号発生手段（１１
０、１３０）を有し、かつ、交流帰零信号が、その信号
成分のうち指針をストッパ（１２）から離す方向に付勢
力を発生させる信号成分を飛ばして形成した信号からな
り、駆動手段（７０）が、交流帰零信号に応じて指針を
零指示位置に復帰させるようにステップモータ（Ｍ）を
回転させることを特徴とする指示計器が提供される。

【００１５】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の指示計器において、交流帰零信号発生手段
（１１０、１３０）が、交流帰零信号を、指針（５０）
の所定回動角に対応する所定位相角分発生し、交流帰零
信号が、その信号成分のうち指針（５０）をストッパ
（１２）から離す方向に付勢力を発生させる信号成分の
位相角範囲を所定位相角分から飛ばして形成した信号か
らなることを特徴とする。

【００１６】また、請求項３に記載の発明においては、
ステップモータ（Ｍ）と、このステップモータの回転に
応じて回動する指針（５０）と、ステップモータ（Ｍ）
の回転を制御するための交流制御信号を発生する交流制
御信号発生手段（１５０乃至１５２、１１０Ａ、１３０
Ａ）と、交流制御信号に応じてステップモータ（Ｍ）を
回転させる駆動手段（７０）と、指針（５０）の零指示
位置に対応して設けられて指針（５０）がその零指示位
置に復帰したときこの指針を停止させるストッパ（１
２）とを備えた指示計器において、交流制御信号発生手
段（１５０乃至１５２、１１０Ａ、１３０Ａ）が、指針
（５０）の帰零時に、指針（５０）をその零指示位置に
復帰させるための交流帰零信号を発生する交流帰零信号
発生手段（１１０Ａ、１３０Ａ）を有し、かつ、交流帰
零信号が、交流制御信号の周期よりも短い所定周期を有
し、駆動手段（７０）が、交流帰零信号に応じて指針
（５０）を零指示位置に復帰させるようにステップモー
タ（Ｍ）を回転させることを特徴とする指示計器が提供
される。

【００１７】また、請求項４に記載の発明では、請求項
３に記載の指示計器において、交流帰零信号は、その位
相角範囲のうち指針（５０）をストッパ（１２）から離
す方向に付勢力を発生させる信号成分の位相角範囲に限
定して、前記短い所定周期を有していることを特徴とす
る。また、請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４
のいずれかに記載の指示計器において、指針（５０）を
ストッパ（１２）から離す方向に付勢力を発生させる信
号成分が交流帰零信号の周期のうち後半の半周期の位相
角範囲を有することを特徴とする。

【００１８】また、請求項６に記載の発明においては、
ステップモータ（Ｍ）と、このステップモータの回転に
応じて回動する指針（５０）と、ステップモータ（Ｍ）
の回転を制御するための交流制御信号を発生する交流制
御信号発生手段（１５０乃至１５２、１１０、１３０）
と、交流制御信号に応じてステップモータ（Ｍ）を回転
させる駆動手段（７０）と、指針（５０）の零指示位置
に対応して設けられて指針（５０）がその零指示位置に
復帰したときこの指針を停止させるストッパ（１２）と
を備えた指示計器において、交流制御信号発生手段（１
５０乃至１５２、１１０、１３０）が、指針（５０）の
帰零時に、指針（５０）をその零指示位置に復帰させる
ための交流帰零信号を発生する交流帰零信号発生手段
（１１０、１３０）を有し、かつ、交流帰零信号が、そ
の信号成分のうち指針（５０）をストッパ（１２）に向
けて回動させるように作用する信号成分のみにより形成
されていることを特徴とする指示計器が提供される。

【００１９】

【００２０】また、請求項７に記載の発明では、請求項
１及び３乃至６のいずれかに記載の指示計器において、
交流帰零信号発生手段（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ）が、交流帰零信号を、指
針（５０）の所定回動角に対応する所定位相角分発生す
ることを特徴とする。

【００２１】また、請求項８に記載の発明では、請求項
７に記載の指示計器において、指針（５０）の最初の帰
零時の所定位相角分に比べ、その後の指針（５０）の帰
零時の所定位相角分を小さくしたことを特徴とする。ま
た、請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいず
れかに記載の指示計器において、指針（５０）の最初の
帰零時における交流帰零信号発生手段（１１０、１１０
Ａ、１１０Ｂ、１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ）の交流帰
零信号の発生回数が、その後の指針（５０）の帰零時に
おける交流帰零信号発生手段（１１０、１１０Ａ、１１
０Ｂ、１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ）の交流帰零信号の
発生回数よりも多いことを特徴とする。

【００２２】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００２３】

【発明の作用効果】上記請求項１、２及び７乃至９に記
載の発明によれば、交流帰零信号発生手段からの交流帰
零信号が、その信号成分のうち指針をストッパから離す
方向に付勢力を発生させる信号成分を飛ばして形成した
信号からなる。従って、ステップモータがこの交流帰零
信号に応じ駆動手段により駆動されて指針を零指示位置
に復帰させた後は、この指針には、交流帰零信号の信号
成分のうち指針をストッパから離す方向に付勢力を発生
させる信号成分以外の信号成分、即ち、指針をストッパ
に近づける信号成分のみが作用する。

【００２４】このため、余分な回路構成を採用すること
なく、指針を零指示位置から殆どずれることなくこの零
指示位置に保持できる。その結果、指示計器を見る者
は、指針の帰零指示位置に停止しているものとして見え
るので、視認性を害さず、かつ違和感を与えることもな
い。また、請求項３乃至５及び７乃至９に記載の発明に
よれば、交流帰零信号発生手段からの交流帰零信号が、
交流制御信号の周期よりも短い所定周期を有する。

【００２５】このため、ステップモータがこの交流帰零
信号に応じ駆動手段により迅速に駆動される。よって、
余分な回路構成を採用することなく、指針が零指示位置
に復帰した後も、指針が零指示位置からのずれが肉眼で
は視認できない程度の速い速度、例えば、１０ｍｓｅｃ
以下の速度にて生じる。その結果、指示計器を見る者
は、指針の帰零指示位置に停止しているものとして見え
るので、視認性を害することはない。

【００２６】また、請求項６に記載の発明によれば、交
流帰零信号発生手段からの交流帰零信号が、その信号成
分のうち指針をストッパに向けて回動させるように作用
する信号成分のみにより形成されている。このため、請
求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成できる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面により説明す
る。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例を示す指示
計器の回路構成を示している。この指示計器は、図１乃
至図３にて示すごとく、二相式ＰＭ型ステップモータＭ
を駆動源として採用している。

【００２８】このステップモータＭは、図２にて示すご
とく、円筒状ケーシング１０を備えており、このケーシ
ング１０内には、上下一対の環状ステータ２０、３０
が、図３にて示すごとく、同軸的に組み付けられてい
る。ステータ２０は、略コ字状に組み合わせた二つの環
状ヨーク２１、２２間にボビン２３を介し環状コイル２
４を収容して構成されており、これら両ヨーク２１、２
２の各内周縁には、各磁極歯２１ａ、２２ａが互いに交
互に延出形成されている。本実施例では、各磁極歯２１
ａ、２２ａの数は、それぞれ、１２個である。なお、交
互に位置する各磁極歯２１ａ、２２ａの周方向間隔は等
角度ピッチ（１５°）である。

【００２９】一方、ステータ３０は、略コ字状に組み合
わせた二つの環状ヨーク３１、３２間にボビン３３を介
し環状コイル３４を収容して構成されており、これら両
ヨーク３１、３２の各内周縁には、各磁極歯３１ａ、３
２ａが互いに交互に延出形成されている。本実施例で
は、各磁極歯３１ａ、３２ａの数は、それぞれ、１２個
である。なお、交互に位置する各磁極歯３１ａ、３２ａ
の周方向間隔は等ピッチであり、各磁極歯２１ａ、２２
ａから１／２ピッチずれている。

【００３０】また、ステップモータＭはマグネットロー
タ４０を備えており、このマグネットロータ４０は、両
ステータ２０、３０内に同軸的に組付けられている。こ
のマグネットロータ４０は、その出力軸４１にて、ケー
シング１０の上壁１１の中央軸受け部及び底壁の中央軸
受け部により回転自在に軸支されている。なお、マグネ
ットロータ４０の外周面には、その周方向に多数の磁極
が着磁形成されている。具体的には、マグネットロータ
４０の外周面は、それぞれ同数（１２個）のＮ磁極及び
Ｓ磁極からなる。これらＮ極及びＳ極は交互にその周方
向に等角度ピッチ間隔（１５°）にて配置されている。

【００３１】また、指示計器は、指針５０を備えてお
り、この指針５０は、その指針ボス５１にて、ケーシン
グ１０の上壁１１から上方へ延出する回転軸４１の上端
部に同軸的に軸支されている。これにより、指針５０
は、マグネットロータ４０の回転に連動して図示しない
目盛り盤の表面に沿い回動する。また、指針５０は、そ
の帰零位置に達した後、その中間部位にて、ケーシング
１０の上壁１１に突設したロッド状ストッパ１２に係合
するようになっている。但し、ストッパ１２は、指針５
０が零指示位置に達したとき、この指針５０との間に所
定角度δ（図４参照）を有するようにケーシング５０の
上壁１１に突設されている。なお、この所定角度δは、
ＳＩＮ電流の所定位相角α°に対応する。

【００３２】このように構成したステップモータＭにお
いて、ステータ２０の各磁極２１ａ、２２ａ及びステー
タ３０の各磁極３１ａ、３２ａ、マグネットロータ４０
の各磁極、ストッパ１２及び指針５０の間の空間的配置
関係を模式的に表すと図４にて示すような配置関係とな
る。ここで、各コイル２４、３４をそれぞれＡ相及びＢ
相のコイルとすれば、コイル２４にマグネットロータ４
０の正回転方向（図４にて図示時計方向）へのＳＩＮ電
流が流れたとき、符号Ａ＋により示す磁極（磁極２１
ａ）がＳ磁極となり、一方、符号Ａ−により示す磁極
（磁極２２ａ）がＮ磁極となる。また、コイル２４にマ
グネットロータ４０の逆回転方向（図４にて図示反時計
方向）へのＳＩＮ電流（上記ＳＩＮ電流とは１８０°だ
け位相を異にする）が流れたとき、符号Ａ＋により示す
磁極がＮ磁極となり、一方、符号Ａ−により示す磁極が
Ｓ磁極となる。

【００３３】また、コイル３４にマグネットロータ４０
の正回転方向へのＣＯＳ電流が流れたとき、符号Ｂ＋に
より示す磁極（磁極３１ａ）がＳ磁極となり、一方、符
号Ｂ−により示す磁極（磁極３２ａ）がＮ磁極となる。
また、コイル３４にマグネットロータ４０の逆回転方向
へのＣＯＳ電流（上記ＣＯＳ電流とは位相を１８０°異
にする）が流れたとき、符号Ｂ＋により示す磁極がＮ磁
極となり、一方、符号Ｂ−により示す磁極がＳ磁極とな
る。

【００３４】また、指示計器は、マイクロコンピュータ
６０を備えており、このマイクロコンピュータ６０は、
その第１電源端子にて、バッテリＢａの正側端子に直結
され、その第２電源端子にて、当該車両のイグニッショ
ンスイッチＩＧを介してバッテリＢａの正側端子に接続
されている。このマイクロコンピュータ６０は、その第
１電源端子のバッテリＢａの正側端子への直結により、
図５にて示すフローチャートに従い、コンピュータプロ
グラムの実行を開始し、この実行中において、ステップ
モータＭの各コイル２４、３４に接続した駆動回路７０
の駆動制御に必要な演算処理を行う。

【００３５】ここで、この演算処理は、指針５０の初期
的な帰零処理、イグニッションスイッチＩＧのオン操作
に基づく指針５０の帰零処理及び入力信号に応じた指針
５０の指示処理等を行うためのものである。従って、こ
れらの処理のために、マイクロコンピュータ６０のＲＯ
Ｍには、上記ＳＩＮ電流及びＣＯＳ電流の各振幅（％）
と位相角との関係を表すデータが位相角＝１°毎に予め
記憶されている。

【００３６】駆動回路７０は、マイクロコンピュータ６
０による制御を受けて、コイル２４にＳＩＮ電流を流す
とともに、コイル３４にＣＯＳ電流を流すように構成さ
れている。このように構成した本第１実施例において、
指示計器を当該車両に搭載するとともにマイクロコンピ
ュータ６０の第１電源端子をバッテリＢａの正側端子に
直結すると、マイクロコンピュータ６０が、図５のフロ
ーチャートに従いコンピュータプログラムの実行を開始
する。

【００３７】なお、上述のような第１電源端子の直結に
伴い、マイクロコンピュータ６０の第２電源端子をイグ
ニッションスイッチＩＧを介してバッテリＢａの正側端
子に接続しておく。マイクロコンピュータ６０による上
述のようなコンピュータプログラムの実行開始により、
ステップ１００において、初期化の処理がなされ後、指
針５０の振れ角３００°分の帰零処理ルーチン１１０
（図５及び図６参照）が次のように実行される。このと
き、指針５０の振れ角は３０°になっているものとする
（図８参照）。

【００３８】まず、図６のステップ１１１において、指
針５０の帰零処理回数ｊがｊ＝０とクリアされる。つい
で、両ステップ１１２、１１３において、位相角ｉがｉ
＝０°とセットされるとともに、タイマ（マイクロコン
ピュータ６０に内蔵されている）がリセットスタートさ
れる。これにより、当該タイマがその計時を開始する。

【００３９】すると、ステップ１１３において、位相角
ｉ＝０°に対応するＳＩＮ電流及びＣＯＳ電流の各振幅
がＲＯＭから読み出されてＳＩＮ（ｉ）＝ＳＩＮ（０
°）及びＣＯＳ（ｉ）＝ＣＯＳ（０°）として駆動回路
７０に出力される。この場合、ＳＩＮ（０°）＝０％で
あり、一方、ＣＯＳ（０°）＝１００％である（図８参
照）。

【００４０】然る後、上記タイマの計時時間が所定時間
Ｔを経過すると、ステップ１１４においてＹＥＳとの判
定がなされ、ステップ１１４ａにおいて、位相角ｉがｉ
＝ｉ−１°＝−１°と減算更新される。ここで、上記所
定時間Ｔは、位相角ｉを１°だけ変化させるに要する時
間（例えば、０．３ｍｓｅｃ）に相当する。現段階で
は、ｉ＞−（１８０°−Δａ°）であるから、ステップ
１１５にてＮＯと判定された後、ステップ１１６におい
てＹＥＳと判定される。以後、各ステップ１１３、１１
４、１１４ａ、１１６を通る閉ループ処理が、ｉ≦−
（１８０°−Δａ°）となるまで繰り返される。なお、
Δａ°は、数１０°以下の位相角を表す。

【００４１】そして、このような繰り返し過程において
は、ステップ１１３において駆動回路７０に出力される
各振幅ＳＩＮ（ｉ）、ＣＯＳ（ｉ）の値が、位相角ｉの
１°毎の減少に伴い図８にて示すごとく変化していく。
これにより、駆動回路７０が、各出力振幅ＳＩＮ
（ｉ）、ＣＯＳ（ｉ）の値の変化に応じて各コイル２
４、３４にＳＩＮ電流及びＣＯＳ電流を流す。このた
め、指針５０がステップモータＭの回転に応じて帰零方
向へ回動する。

【００４２】以上のような過程において、ステップ１１
４ａにおける最新の位相角ｉがｉ≦−（１８０°−Δａ
°）になると、ステップ１１５における判定がＹＥＳと
なる。このため、次のステップ１１５ａにおいて、位相
角ｉが、−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−Δａ°）の範
囲の値をスキップし、ｉ＝−３４０°と更新される。こ
のように、位相角ｉが−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−
Δａ°）の範囲の値をスキップするようにしたのは次の
理由による。

【００４３】即ち、この−３４０°＜ｉ＜−（１８０°
−Δａ°）の範囲においては、ＳＩＮ電流及びＣＯＳ電
流により両ステータ２０、３０に生ずる回転磁界の作用
に基づき、マグネットロータ４０が指針５０をストッパ
１２から遠ざける方向に回転する。一方、−３４０°＜
ｉ＜−３６０°の範囲では、上記回転磁界の作用に基づ
きマグネットロータ４０が指針５０をストッパ１２に近
づける方向に回転する。

【００４４】従って、−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−
Δａ°）の範囲の振幅をスキップすれば、マグネットロ
ータ４０は、指針５０をストッパ１２から遠ざける方向
には回転しない。よって、上述のように、−３４０°＜
ｉ＜−（１８０°−Δａ°）の範囲の振幅をスキップす
ることとした。このようなスキップ後、ステップ１１３
においては、位相角ｉ＝−３４０°に対応するＳＩＮ電
流及びＣＯＳ電流の各振幅がＲＯＭから読み出されてＳ
ＩＮ（ｉ）＝ＳＩＮ（−３４０°）及びＣＯＳ（ｉ）＝
ＣＯＳ（−３４０°）として駆動回路７０に出力され
る。ここで、これら出力は、指針５０をストッパ１２に
近づける方向に作用する。

【００４５】このため、指針５０は、ステップモータＭ
により駆動されてストッパ１２に向け急速に回動する。
この回動により、指針５０の振れ角は、ＳＩＮ（−３４
０°）に対応する値まで急速に減少する。然る後、ｉ＝
−３４０°に基づき、ステップ１１５にてＮＯと判定さ
れた後ステップ１１６にてＹＥＳとの判定がなされ、以
後、−３６０°＜ｉが成立しなくなるまで、各ステップ
１１３、１１４、１１５、１１６を通る閉ループの演算
処理が繰り返される。

【００４６】これに伴い、指針５０が、ステップ１１３
における−３４０°から−３６０°への位相角の変化に
伴うＳＩＮ（ｉ）及びＣＯＳ（ｉ）の値の変化に応じ
て、ステップモータＭによりストッパ１２に向け緩やか
に駆動されてこのストッパ１２に係合する。これによ
り、指示計器の出荷後当該車両への搭載時に、指針５０
が帰零位置から大きくずれていても、指針５０の帰零位
置への復帰が、余分な回路構成を採用することなく、簡
単なソフト処理構成を採用するのみで、確保できる。

【００４７】このような処理過程が終了し、ｉ＝−３６
０°になると、ステップ１１６における判定がＮＯとな
り、ステップ１１６ａにおいて、ｉ＝０及びｊ＝ｊ−１
と更新され、そして、ステップ１１７においてＹＥＳと
の判定がなされる。以後、−１０＜ｊが成立するまで、
ステップ１１３乃至ステップ１１７までの処理が９回繰
り返される。

【００４８】このような繰り返し過程においては、上述
と同様に、ステップ１１５におけるＹＥＳとの判定及び
ステップ１１５ａにおけるｉ＝−３４０°との更新によ
り、ＳＩＮ電流の振幅がｉ＝−（１８０°−Δａ°）か
らｉ＝−３４０°に対応する値にスキップするので、指
針５０が、帰零位置からＳＩＮ（−３４０°）に対応す
る位置までストッパ１２から繰り返し離れる。

【００４９】しかし、ＳＩＮ（−３４０°）の値は小さ
な値故、指針５０の帰零位置から動く範囲は小さい。従
って、指示計器を見る者にとっては、指針５０が実質的
に帰零位置に一様に保持されているように見えるので、
見る者の視認性を害することもない。なお、ステップ１
１７におけるＮＯとの判定後、ステップ１１８におい
て、上記タイマが停止されて、帰零処理ルーチン１１０
における処理が終了する。

【００５０】その後、例えば、当該車両の購入者がイグ
ニッションスイッチＩＧをオンすれば、マイクロコンピ
ュータ６０が、３０°分の帰零処理ルーチン１３０の処
理を次のように実行する（図５及び図７参照）。この帰
零処理ルーチン１３０においては、ステップ１３１から
ステップ１３５において、上述した帰零処理ルーチン１
１０におけるステップ１１１からステップ１１６におけ
る演算処理と同様の処理が行われる。これにより、ステ
ップ１１１からステップ１１６における演算処理により
得られた作用効果と同様の作用効果が、ステップ１３１
からステップ１３５における処理よっても得られる。

【００５１】また、ステップ１１６における判定と同様
に、ステップ１３５における判定がＮＯとなる場合に
は、ステップ１３６において、ｉ＝０と更新され、ステ
ップ１３７において、ＳＩＮ（ｉ）＝ＳＩＮ（０°）及
びＣＯＳ（ｉ）＝ＣＯＳ（０°）の出力がなされる。こ
れにより、指針５０が帰零位置に保持される。ついで、
ステップ１３８において上記タイマが停止される。

【００５２】なお、帰零処理ルーチン１３０において、
帰零処理ルーチン１１０とは異なり、帰零処理を一回し
か行わないのは、帰零処理ルーチン１１０後には、指示
計器を当該車両に搭載するときとは異なり、指針５０が
帰零位置から大きくずれている場合が殆どないと考えら
れるためである。また、上述した両帰零処理ルーチン１
１０、１３０では、指針５０を３０°の位置から帰零動
作させる場合について説明したが、例えば、指針５０が
帰零位置にある場合に帰零動作をさせるように処理して
も、指針５０の振れ角が図８にて示す変化過程をとるの
で、上述と実質的に同様の作用効果を確保できる。

【００５３】以上のようにして帰零処理ルーチン１３０
の処理が終了した後は、図５のステップ１４０乃至１６
０において、マイクロコンピュータ６０への入力信号の
読み込み、これに基づく指針５０の目標振れ角θｏの算
出、この目標振れ角θｏと現在振れ角θ_a との比較、及
びステップモータＭの正転処理、逆転処理或いは停止処
理が行われる。これにより、指針５０の振れ角が目標振
れ角θｏに維持される。 イグニッションスイッチＩＧ
のオフによりステップ１６０における判定がＹＥＳにな
ると、ステップ１７０において、指針５０の現在振れ角
θ_a を零に戻すようにステップモータＭの駆動処理がな
される。

【００５４】（第２実施例）図９及び図１０は、本発明
の第２実施例を示している。この第２実施例において
は、上記第１実施例のように指針５０の帰零位置からの
ずれを小さくすることなくそのままとした上で、このず
れに要する指針５０の回動速度を高めて、肉眼では指針
５０の帰零位置からのずれを認識できないようにするこ
とに特徴がある。

【００５５】このため、この第２実施例では、上記第１
実施例にて述べた各帰零処理ルーチン１１０、１３０
が、図９及び図１０にて示すようにそれぞれ帰零処理ル
ーチン１１０Ａ、１３０Ａとして変更されている。そし
て、帰零処理ルーチン１１０Ａでは、そのステップ１１
４Ａにおいて、ステップ１１４とは異なり、上記タイマ
の計時時間が所定時間（Ｔ／２）を経過したか否かにつ
き判定される。

【００５６】このように、ステップ１１４Ａにおける判
定基準を、ステップ１１４における判定基準である所定
時間Ｔの（１／２）としたのは、上述のごとく、指針５
０の帰零位置からのずれ時の回動速度を高めて、肉眼で
は指針５０の帰零位置からのずれを認識できないように
するためである。また、帰零処理ルーチン１１０Ａにお
いて、帰零処理ルーチン１１０における両ステップ１１
５、１１５ａを廃止したのは、上記第１実施例にて述べ
たような指針５０の帰零位置からのずれをそのままにす
るためである。

【００５７】帰零処理ルーチン１３０Ａにおいて、ステ
ップ１３３Ａにおける判定基準を、所定時間Ｔの（１／
２）とした理由及び帰零処理ルーチン１３０における両
ステップ１３４、１３４ａを廃止した理由も上述と同様
である。その他の構成は上記第１実施例と同様である。
このように構成した本第２実施例において、各ステップ
１１３、１１４Ａ、１１４ａ、１１６を通る閉ループの
演算処理過程、即ち、位相角ｉが０°から−３５９°に
減少する過程では、位相角ｉが、所定時間（Ｔ／２）、
即ち、上記第１実施例における位相角ｉの更新速度の倍
の速度にて更新されるとともに、この速度にて、ＳＩＮ
（ｉ）及びＣＯＳ（ｉ）の出力がなされる。

【００５８】このため、指針５０が図１１にて示すごと
く３０°から帰零動作する場合、図示ＳＩＮ電流及びＣ
ＯＳ電流のように、図１５に示す波形の位相角を半分に
縮小した波形の電流が各コイル２４、３４に流れる。従
って、指針５０の帰零動作は、図１５に示す場合の倍の
速度でなされる。また、この指針５０が帰零位置に達し
た後のこの帰零位置からのずれも、同様に図１５に示す
場合の倍の速度でなされる。

【００５９】その結果、指針５０がその帰零後にこの帰
零位置から繰り返しずれても、このずれ動作が見る者の
肉眼では認識できないので、指示計器を見る者にとって
は、指針５０が実質的に帰零位置に一様に保持されてい
るように見える。従って、見る者の視認性を害すること
もない。その他の作用効果は上記第１実施例と同様であ
る。

【００６０】図１２及び図１３は、上記第２実施例の変
形例を示している。この変形例においては、上記第２実
施例とは異なり、指針５０の帰零位置からのずれに要す
る回動速度を高める位相角ｉの範囲を、−３４０°＜ｉ
＜−（１８０°−Δａ°）の範囲に限定したことに特徴
がある。このため、上記第２実施例にて述べた各帰零処
理ルーチン１１０Ａ、１３０Ａが、図１２及び図１３に
て示すようにそれぞれ帰零処理ルーチン１１０Ｂ、１３
０Ｂとして変更されている。

【００６１】帰零処理ルーチン１１０Ｂでは、ステップ
１１４Ｂにおいて、帰零処理ルーチン１１０Ａのステッ
プ１１４Ａとは異なり、上記タイマの計時時間が所定時
間Ｔ（上記第１実施例参照）を経過したか否かにつき判
定される。また、ステップ１１５ｂにおいて、ステップ
１１５ａにおけるｉ＝−３４０°とは異なり、ｉ＝ｉ−
２°と更新するようにした。

【００６２】このように更新条件を変更したのは、位相
角ｉが−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−Δａ°）の範囲
にある間、上述のごとく、指針５０の帰零位置からのず
れに要する指針５０の回動速度を高めて、肉眼では指針
５０の帰零位置からのずれを認識できないようにするた
めである。帰零処理ルーチン１３０Ｂにおいて、ステッ
プ１３３Ｂの判定基準をステップステップ１３３Ａの判
定基準（Ｔ／２）の２倍とし、かつステップ１３４ｂに
おける更新条件を、上述と同様の理由により、ステップ
１３４ａにおけるｉ＝−３４０°とは異なり、ｉ＝ｉ−
２°とした。その他の構成は上記第２実施例と同様であ
る。

【００６３】このように構成した本変形例において、各
ステップ１１３、１１４Ｂ、１１４ａ、１１５，１１５
ｂを通る閉ループの演算処理過程では、位相角ｉが、所
定時間Ｔに基づく位相角ｉの更新速度にて更新されると
ともに、位相角ｉが、−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−
ａ°）の範囲内にある間、−２°ずつ減算更新される。

【００６４】これにより、−３４０°＜ｉ＜−（１８０
°−ａ°）の範囲内の位相角ｉに応じて、ＳＩＮ（ｉ）
及びＣＯＳ（ｉ）が位相角ｉの２°減少毎に出力され
る。このことは、−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−ａ
°）の範囲内では、ＳＩＮ（ｉ）及びＣＯＳ（ｉ）の出
力速度が、位相角ｉの１°毎の出力速度に比べて、２倍
の高速度になることを意味する。

【００６５】このため、指針５０が図１４にて示すごと
く３０°から帰零動作する場合、図示ＳＩＮ電流及びＣ
ＯＳ電流のように、図１５に示す波形の位相角の半分に
縮小された波形の電流が各コイル２４、３４に流れる。
従って、−３４０°＜ｉ＜−（１８０°−ａ°）の範囲
内では、指針５０の帰零動作は、図１５に示す場合の倍
の速度でなされる。また、この指針５０が帰零位置に達
した後のこの帰零位置からのずれも、同様に図１５に示
す場合の倍の速度でなされる。

【００６６】その結果、−３４０°＜ｉ＜−（１８０°
−ａ°）の範囲内では、上記第２実施例と同様の作用効
果を達成できる。また、帰零処理ルーチン１３０Ｂにお
いても、ステップ１３２からステップ１３４ｂまでの処
理が、ステップ１１３からステップ１１５ｂまでの処理
と同様故、ステップ１３２からステップ１３４ｂまでの
処理による効果も、ステップ１１３からステップ１１５
ｂまでの処理による効果と同様である。なお、−３４０
°＜ｉ＜−（１８０°−ａ°）の範囲外においては、上
記第１実施例と同様の作用効果を達成できる。

【００６７】なお、本発明の実施にあたっては、２相式
ステップモータＭに限ることなく、３相式以上のＰＭ型
ステップモータを採用して実施してもよい。この場合、
ＰＭ型ステップモータに限ることなく、例えば、ハイブ
リッド型ステップモータのように、実質的にマグネット
ロータとしての構成を有するロータを備えたステップモ
ータを採用して実施してもよい。

【００６８】また、本発明の実施にあたっては、上記各
実施例及び変形例にて述べたようにＳＩＮ電流やＣＯＳ
電流に限ることなく、疑似ＳＩＮ電流や疑似ＣＯＳ電流
或いは交流台形波電流等の各種の一対の交流電流（互い
に、例えば半周期だけ位相を異にしたもの）によりステ
ップモータを駆動するようにしてもよい。また、本発明
の実施にあたっては、上記第２実施例における指針５０
の回動速度及びその変形例における指針５０の−３４０
°＜ｉ＜−（１８０°−ａ°）の範囲における回動速度
は、指針５０の駆動可能速度範囲であれば、ＳＩＮ電流
及びＣＯＳ電流の各周期が１０ｍｓｅｃ程度以下に対応
する値、即ち、肉眼では指針５０の動きを視認できない
程度の値であることが望ましい。

【００６９】また、上記各実施例及び変形例において
は、ステップモータとして２相式ステップモータを採用
した例について説明したが、これに代えて、単相式ステ
ップモータを採用して実施してもよい。この場合、この
ステップモータを指針の帰零方向に駆動するにあたり、
この駆動方向へステップモータを回転させるに要する処
理を施せばよい。

【００７０】また、本発明の実施にあたっては、車両用
指示計器に限ることなく、船舶、航空機等に採用される
指示計器に本発明を適用して実施してもよい。また、本
発明の実施にあたっては、ストッパ１２は、ケーシング
１０の上壁に限ることなく、指示計器の目盛り板に設け
るようにして実施してもよい。また、上記各実施例及び
変形例の各フローチャートにおける各ステップは、それ
ぞれ、機能実行手段としてハードロジック構成により実
現するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る指示計器の第１実施例を示す回路
構成図である。

【図２】図１のステップモータの部分破断斜視図であ
る。

【図３】図１のステップモータのステータ及びマグネッ
トロータを示す部分破断斜視図である。

【図４】図１のステップモータのステータの各磁極、マ
グネットロータの各磁極、指針及びストッパの配置関係
を示す模式図である。

【図５】図１のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。

【図６】図５のフローチャートにおける３００°分の帰
零処理ルーチンの詳細図である。

【図７】図５のフローチャートにおける３０°分の帰零
処理ルーチンの詳細図である。

【図８】上記第１実施例における帰零時のステップモー
タの各コイルへの流入電流波形及び指針の振れ角と位相
角との関係を示すグラフである。

【図９】本発明の第２実施例を示す要部フローチャート
（３００°分の帰零処理ルーチン）である。

【図１０】上記第２実施例を示す要部フローチャート
（３０°分の帰零処理ルーチン）である。

【図１１】上記第２実施例における帰零時のステップモ
ータの各コイルへの流入電流波形及び指針の振れ角と位
相角との関係を示すグラフである。

【図１２】上記第２実施例の変形例を示す要部フローチ
ャート（３００°分の帰零処理ルーチン）である。

【図１３】上記変形例を示す要部フローチャート（３０
°分の帰零処理ルーチン）である。

【図１４】上記変形例における帰零時のステップモータ
の各コイルへの流入電流波形及び指針の振れ角と位相角
との関係を示すグラフである。

【図１５】従来の帰零時のステップモータの各コイルへ
の流入電流波形及び指針の振れ角と位相角との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

Ｂａ・・・バッテリ、Ｍ・・・ステップモータ、１２・
・・ストッパ、６０・・・マイクロコンピュータ、７０
・・・駆動回路。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステップモータと、 このステップモータの回転に応じて回動する指針と、 前記ステップモータの回転を制御するための交流制御信
   号を発生する交流制御信号発生手段と、 前記交流制御信号に応じて前記ステップモータを回転さ
   せる駆動手段と、 前記指針の零指示位置に対応して設けられて前記指針が
   その零指示位置に復帰したときこの指針を停止させるス
   トッパとを備えた指示計器において、 前記交流制御信号発生手段が、前記指針の帰零時に、前
   記指針をその零指示位置に復帰させるための交流帰零信
   号を発生する交流帰零信号発生手段を有し、 かつ、前記交流帰零信号が、その信号成分のうち前記指
   針を前記ストッパから離す方向に付勢力を発生させる信
   号成分を飛ばして形成した信号からなり、 前記駆動手段が、前記交流帰零信号に応じて前記指針を
   前記零指示位置に復帰させるように前記ステップモータ
   を回転させることを特徴とする指示計器。
2. 【請求項２】 前記交流帰零信号発生手段が、前記交流
   帰零信号を、前記指針の所定回動角に対応する所定位相
   角分発生し、 前記交流帰零信号が、その信号成分のうち前記指針を前
   記ストッパから離す方向に付勢力を発生させる信号成分
   の位相角範囲を前記所定位相角分から飛ばして形成した
   信号からなることを特徴とする請求項１に記載の指示計
   器。
3. 【請求項３】 ステップモータと、 このステップモータの回転に応じて回動する指針と、 前記ステップモータの回転を制御するための交流制御信
   号を発生する交流制御信号発生手段と、 前記交流制御信号に応じて前記ステップモータを回転さ
   せる駆動手段と、 前記指針の零指示位置に対応して設けられて前記指針が
   その零指示位置に復帰したときこの指針を停止させるス
   トッパとを備えた指示計器において、 前記交流制御信号発生手段が、前記指針の帰零時に、前
   記指針をその零指示位置に復帰させるための交流帰零信
   号を発生する交流帰零信号発生手段を有し、 かつ、前記交流帰零信号が、前記交流制御信号の周期よ
   りも短い所定周期を有し、 前記駆動手段が、前記交流帰零信号に応じて前記指針を
   前記零指示位置に復帰させるように前記ステップモータ
   を回転させることを特徴とする指示計器。
4. 【請求項４】 前記交流帰零信号は、その位相角範囲の
   うち前記指針を前記ストッパから離す方向に付勢力を発
   生させる信号成分の位相角範囲に限定して、前記短い所
   定周期を有していることを特徴とする請求項３に記載の
   指示計器。
5. 【請求項５】 前記指針を前記ストッパから離す方向に
   付勢力を発生させる信号成分が前記交流帰零信号の周期
   のうち後半の半周期の位相角範囲を有することを特徴と
   する請求項１乃至４のいずれかに記載の指示計器。
6. 【請求項６】 ステップモータと、 このステップモータの回転に応じて回動する指針と、 前記ステップモータの回転を制御するための交流制御信
   号を発生する交流制御信号発生手段と、 前記交流制御信号に応じて前記ステップモータを回転さ
   せる駆動手段と、 前記指針の零指示位置に対応して設けられて前記指針が
   その零指示位置に復帰したときこの指針を停止させるス
   トッパとを備えた指示計器において、 前記交流制御信号発生手段が、前記指針の帰零時に、前
   記指針をその零指示位置に復帰させるための交流帰零信
   号を発生する交流帰零信号発生手段を有し、 かつ、前記交流帰零信号が、その信号成分のうち前記指
   針を前記ストッパに向けて回動させるように作用する信
   号成分のみにより形成されていることを特徴とする指示
   計器。
7. 【請求項７】 前記交流帰零信号発生手段が、前記交流
   帰零信号を、前記指針の所定回動角に対応する所定位相
   角分発生することを特徴とする請求項１及び３乃至６の
   いずれかに記載の指示計器。
8. 【請求項８】 前記指針の最初の帰零時の所定位相角分
   に比べ、その後の前記指針の帰零時の所定位相角分を小
   さくしたことを特徴とする請求項７に記載の指示計器。
9. 【請求項９】 前記指針の最初の帰零時における前記交
   流帰零信号発生手段の交流帰零信号の発生回数が、その
   後の前記指針の帰零時における前記交流帰零信号発生手
   段の交流帰零信号の発生回数よりも多いことを特徴とす
   る請求項１乃至８のいずれかに記載の指示計器。