JP4237432B2 - 指針計器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、指針計器に係わり、特にステップモータを駆動源として採用してなる指針計器に関するものであり、車両用に用いて好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される各種システムのマイクロコンピュータ制御化が進むに連れて、車両用の指針計器においても、その指針を回動させる駆動源であるアクチュエータが従来の交差コイル式モータから、よりマイクロコンピュータ制御に適したステップモータに置換えられている。
【0003】
一方、たとえば、車両の指針計器である速度計においては、車輪1回転当り所定数のパルスを発生する車速センサを設け、その出力信号に基づい制御装置によりアクチュエータを駆動して指針を回動させて物理量である速度を指示している。この場合、極低速域、たとえば10km/h以下においては、上述の車速センサのパルス間隔(或るパルスから次のパルスまでの時間)が長くなり上述の制御装置によるアクチュエータの駆動が不安定となってしまう。たとえば、車両の減速時、速度が5km/h付近になると指針が急に0km/hを指示する、というようなことが起こる。この現象に対処するため、交差コイル式アクチュエータを用いた従来の速度計においては、目盛盤2上の目盛部3の間隔を一部不均等間隔としている。すなわち、0〜20km/hの範囲において目盛部3の間隔を縮めると共に、速度が略8km/h以下においては機械的ストッパを設けて指針を0km/hを指した状態で停止させる手法(いわゆる”0上げ”)を採用している。図6には、交差コイル式アクチュエータを用いた従来の速度計100の正面図を示す。従来の速度計100においては、図6に示すように、0km/hを表示する目盛である0目盛部3aと10km/hを表示する目盛である10目盛部3cとの間隔を圧縮している。一方、10目盛部3cと最大目盛部3bの間は均等に割振られている。
【0004】
さらに、従来の速度計100においては、実際の走行速度が0km/h〜8km/hである時は、機械的ストッパ(図示せず)により指針6を0目盛部3a位置にて強制的に停止させている。したがって、従来の速度計100において車両が走り出すと、速度が8km/hに達するまで指針6は0目盛部3a、つまり0km/hを指示している。速度が8km/hを超えると指針6は回動して、速度に対応した目盛を指示する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の0上げによる目盛盤上の目盛の不均等間隔化は運転者に視認上違和感を与える可能性がある。つまり、車両が滑らかに加速するにも拘わらず、指針6の動きと指示速度にずれがあるように感じられてしまう。また、上述の機械的な0上げを、ステップモータを駆動源とする速度計に対して実施した場合、指針をストッパに当接させてステップモータのシャフトを強制的に停止させると、脱調(ステップモータを駆動する電気信号とステップモータの回動角度との同期が維持できなくなる状態)が発生してステップモータの制御が不能になってしまうという問題がある。
【0006】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、0目盛と最大目盛の間に均等に目盛が割振られた目盛盤を設けると共に、指示すべき物理量の大きさが0から所定値の範囲にある時は、指針により0目盛を指示させることにより、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの指針計器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【0008】
本発明の請求項1に記載の指針計器は、目盛盤上には0目盛と最大目盛の間に均等に目盛が割振られ、指針計器により指示される物理量の大きさが0から第1の所定値の範囲にある時は、制御手段によりステップモータを駆動して指針に0目盛を指示させ、物理量の大きさが第1の所定値とこの第1の所定値より大きい第2の所定値の範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して指針の指示が小さい第1の線形的関係となるように、指針をステップモータにより駆動させ、また、物理量の大きさが第2の所定値よりも大きい範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して指針の指示が略一致する第2の線形的関係となるように、指針をステップモータにより駆動させる構成とした。これにより、従来の速度計100における機械式ストッパ(図示せず)による「0上げ」の代わりに駆動信号による「0上げ」を実施してステップモータ5の脱調を防止しつつ、物理量の大きさが小さい領域(第1の所定値とこの第1の所定値より大きい第2の所定値の範囲)において指針の動きを滑らかにし、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの指針計器を実現できる。また、指針の指示が物理量の大きさに対して線形的関係となるようにしているので、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの指針計器を確実に実現できる。
【0009】
この場合、請求項2〜請求項4のように、指示される物理量を車両の速度あるいはエンジンの回転数とすれば、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの速度計あるいはタコメータを実現できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による指針計器を自動車用速度計に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態による速度計1の正面図であり、図2は、図1のII−II線断面図である。図1における紙面左右方向が自動車の左右方向となっており、図2の右側が自動車の前方、左側が自動車の後方、つまり運転者側となっている。また、図1、図2における上下方向が自動車の上下方向となっている。
【0012】
速度計1は、自動車の運転席前方の運転者から視認可能な位置に配設されている。速度計1は、指示すべき物理量である自動車の速度を表示して運転者に視認させるための目盛盤2を備えている。
【0013】
目盛盤2は、透明な、あるいは半透光性を有するポリカーボネード等の薄板からなり、その表面には複数の目盛部3、文字部4が、これらを除いた部分に印刷あるいはホットスタンプ等により着色を施して形成されている。また、目盛部3は、0km/hを表示する0目盛部3aと180km/hを表示する最大目盛部3bとの間が均等に割振られている。つまり、単位速度当りの指示角度が目盛部3の全域において同一に設定されている。これにより、運転者は、従来の速度計100において、図6に示すように目盛間隔が圧縮されていた低速域においても、違和感を感じることなく指針5bの指示位置から速度を読み取ることができる。
【0014】
目盛盤2の裏面には、目盛盤2を照明する光源である発光ダイオード10の発する光を集光し目盛盤2に導光して、目盛部3、文字部4を発光表示させるための導光板11が固定されている。導光板11は、透明の樹脂、たとえばアクリル樹脂等から形成されている。
【0015】
目盛盤2の裏面にはケース12が装着され、ケース12内には、速度計1の電気回路部を形成するプリント基板7が収容されている。プリント基板7には上述の発光ダイオード10が実装されている。また、プリント板7には、図2に示すように、指針6を回動させる駆動源であるステップモータ5が取付けられると共に、ステップモータ5を駆動するための制御装置8が実装されている。
【0016】
制御装置8は、速度センサ9からの出力信号が入力されて、それに対応して所定角度だけ指針軸6aを回動させるようにステップモータ5を駆動している。図3には、本発明の一実施形態による速度計1における電気回路構成図を示す。図3に示すように、制御装置8は、速度パルス入力器8eを介して取り込まれた速度センサ9からの出力信号に基づいて自動車の走行速度を算出し、それに対応する指針6の指示角度を決定するCPU(Central ProcessingUnit)8a、CPU8aが決定した指針6の指示角度になるようにステップモータ5を駆動する駆動回路8d、バッテリ16の電圧を所定の電圧に変換してCPU8aへ供給する定電圧回路8b、記憶装置8c等から構成されている。また、CPU8aは、イグニッションスイッチ15がONされたことを検出すると発光ダイオード10を点灯させて、表示盤2を運転者が視認可能な状態にする。
【0017】
ステップモータ5は、速度センサ9からの電気信号に対応した角度だけ指針軸6aを回動させる。指針軸6aは、目盛盤2の略中央部に設けられた中央孔部2aを通して運転者側に延出し、その先端には、目盛盤2の表面に沿って回動可能に指針6が固定されている。この指針6が目盛盤2上の目盛部3を指示することにより速度が表示される。なお、指針軸6aは、変速機構(図示せず)を介してステップモータ5のシャフト(図示せず)により駆動されてもよいし、あるいは、ステップモータ5のシャフト(図示せず)に直結で駆動されてもよい。
【0018】
目盛盤2の表面には、環状の見返し板13を介し透明カバー14が装着されている。
【0019】
次に、本発明の一実施形態による速度計1における、速度表示工程について説明する。
【0020】
図4には、本発明の一実施形態による速度計1のCPU8aにおける、速度表示工程のフローチャートを示す。以下、図4に示すフローチャートについて説明する。
【0021】
先ず、ステップS101において、速度センサ9の出力信号であるパルス間隔(時間値)を算出する。本実施例の速度センサ9においては、プロペラシャフト(図示せず)1回転当り4個のパルスが発生する。すなわち、低速時にはパルス間隔Pは長く、高速時にはパルス間隔Pは短くなる。
【0022】
次に、ステップS102において、ステップS101で算出したパルス間隔Pに基づき、自動車の速度Vを算出する。速度Vの算出は、パルス間隔Pとそれに対応した速度Vが記入された一覧表である第1のマップデータを参照して行われる。本発明の一実施形態による速度計1の第1のマップデータにおいては、速度Vは、1/16km/h刻みで記入されている。したがって、ステップS102で算出される速度Vは1/16km/h刻みの値となっている。なお、第1のマップデータは、制御装置8の記憶装置8c内に記憶されている。
【0023】
次に、ステップS103において、ステップS102で算出した速度Vに対応した指針6の表示位置、すなわち指針軸6aの角度Aを算出する。角度Aの算出は、速度Vとそれに対応した角度Aが記入された一覧表である第2のマップデータを参照して行われる。ステップS102により、速度Vは1/16km/h刻みで算出されるので、第2のマップデータ内においても、速度Vは1/16km/h刻みで表示され、それに対応した指針軸6aの角度Aが記入されている。なお、第2のマップデータも、制御装置8の記憶装置8c内に記憶されている。
【0024】
ここで、第2のマップデータにおける速度Vと角度Aの関係について説明する。
【0025】
本発明の一実施形態による速度計1において、指針軸6aの角度Aが0°の時に0目盛部3aである0km/hを、指針軸6aの角度Aが270°の時に最大目盛部3bである180km/hを表示しているので、1km/hが1.5°で表示されている。
【0026】
(a)速度Vが0km/hから5km/h(第1の所定値)までの場合。
【0027】
この場合、角度Aは0となっている。つまり、車両の速度Vが0km/hから5km/h(第1の所定値)までは、ステップモータ5は、指針軸6aの角度が0°であるように駆動され、指針6は0目盛部3aである0km/hを指している。これにより、従来の速度計100における機械式ストッパ(図示せず)による「0上げ」に替えて、指針6が0目盛部3aを指すようにステップモータ5を駆動して、言換えると、電気的な「0上げ」を実施することで、ステップモータ5の脱調を防止しつつ、極低速域における指針6の不自然な動きを抑えて視認性に優れる速度計1を実現することができる。
【0028】
(b)速度Vが5km/hから20km/h(第2の所定値)までの場合。
【0029】
この場合、速度Vが5km/hの時は角度Aは0°、速度Vが20km/h(第2の所定値)の時は角度Aは30°となる(第2の所定値は、第1の所定値よりも大きい)。また、その途中の速度Vに対応する角度Aは、速度Vの5km/hから20km/hまでの変化幅である15km/hを指針軸6aが30°回動して表示するように線型補間により設定されている(以下、第1の線形的関係という)。これにより、従来の速度計100の低速域(0〜20km/h)における目盛部3の間隔圧縮をやめて目盛部3の全域を均等目盛とし、且つ指針6の回動を車両の速度変化に線型に対応させたので、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの速度計1を実現できる。
【0030】
(c)速度Vが20km/h(第2の所定値)から180km/hまでの場合。
【0031】
この場合、速度Vに対応する角度Aは、1km/hが1.5°で表示されるような関係を維持するように設定されている(以下、第2の線形的関係という)。
【0032】
次に、ステップS104において、ステップS103で算出した指針6の角度Aに対応したステップモータ5に印加する駆動信号Dを算出する。駆動信号Dの算出は、角度Aとそれに対応した駆動信号Dが記入された一覧表である第3のマップデータを参照して行われる。そして、ステップS105において、ステップS104で算出された駆動信号Dが制御装置8の駆動回路8dに出力される。この駆動信号Dに基づいて駆動回路8dによりステップモータ5が駆動されて指針軸6aが所定角度まで回動し、指針6が所定速度を指示する。
【0033】
なお、運転者のアクセル操作、ブレーキ操作により自動車の速度Vが変化すると、それに対応して指針6を回動させるように駆動回路8dに駆動信号Dが出力される。この時、駆動回路8dは、ステップモータ5に脱調が発生しないような角速度あるいは角加速度で範囲でステップモータ5を駆動する。
【0034】
以上のように構成された本発明の一実施形態による速度計1の視認状態について説明する。
【0035】
図5は、本発明の一実施形態による速度計1における、車両の速度Vと目盛盤2上で指針6により指示される指示速度Kとの関係を示すグラフである。
【0036】
図5に示すように、車両の速度Vが5km/h未満の場合は、指針60目盛部3aつまり0km/hを指示している。車両の速度Vが5km/hを超えると、指針6は滑らかに回動し始める。この時、速度Vと指示速度Kとの関係は線型であるが、速度Vが20km/hに達するまでは、指示速度Kは速度Vよりわずかに小さくなっている。速度Vが20km/hを超えると、速度Vと指示速度Kとの関係は線型、且つ指示速度Kと速度Vとは略一致している。
【0037】
一方、図1に示すように、目盛盤2上において従来の速度計1における低速域での目盛の圧縮を廃止し目盛部3を0目盛部3aから最大目盛部3bまで均等に割振ると共に、低速域から指針6を速度Vにほぼ対応させて回動させたので、運転者が速度計1を視認した時に、特に低速域において違和感を感じることを確実の防止できる。
【0038】
以上説明した、本発明の一実施形態による速度計1においては、速度計1により指示される物理量、つまり速度の大きさが0から所定値、たとえば5km/hの範囲にある時は、制御手段である制御装置8により駆動源であるステップモータ5を駆動して指針6に0目盛部3aを指示させている。これにより、従来の速度計100における機械式ストッパ(図示せず)による「0上げ」に替えて駆動信号による「0上げ」を実施することで、ステップモータ5の脱調を防止しつつ、極低速域における指針6の不自然な動きを抑えて視認性に優れる速度計1を実現することができる。
【0039】
また、本発明の一実施形態による速度計1においては、従来の速度計1における低速域での目盛部3間隔の圧縮を実施せずに目盛部3を0目盛部3aから最大目盛部3bまで均等に割振ると共に、低速域から指針6を速度Vにほぼ対応させて回動させた。これにより、運転者が速度計1を視認した時に、特に低速域において違和感を感じることを確実の防止できる。
【0040】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による速度計1においては、最大目盛部3bの指示値を180km/hとしているが、必要に応じて変更しても構わない。
【0041】
また、以上説明した、本発明の一実施形態による速度計1においては、目盛部3において1km/hを1.5°で表示しているが、必要に応じて変更しても構わない。
【0042】
また、以上説明した、本発明の一実施形態においては、指針計器を速度計1に適用したが、他の指針計器、たとえば物理量としてエンジンの回転数を指示するタコメータに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による速度計1の正面図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】本発明の一実施形態による速度計1における、電気回路構成図である。
【図4】本発明の一実施形態による速度計1のCPU8aにおける、速度表示工程のフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態による速度計1における、車両の速度Vと目盛盤2上で指針6により指示される指示速度Kとの関係を示すグラフである。
【図6】従来の速度計100の正面図である。
【符号の説明】
1 速度計(指針計器)
2 目盛盤
3 目盛部
3a 0目盛
3b 最大目盛
4 文字部
5 ステップモータ
6 指針
6a 指針軸
7 プリント基板
8 制御装置
8a CPU
8b 定電圧回路
8c 記憶装置
8d 駆動回路
8e 速度パルス入力器
9 速度センサ
100 従来の速度計
A 角度
D 駆動信号
K 指示速度
P パルス間隔
V 速度(物理量)
Claims (4)
- 目盛盤と、
前記目盛盤の裏面側に配置されたステップモータと、
前記ステップモータの回転に応じて前記目盛盤の表面に沿って回動する指針と、
物理量の検出信号に対応して前記ステップモータを駆動する制御手段とを備えた指針計器において、
前記目盛盤上には0目盛と最大目盛の間に均等に目盛が割振られ、
前記物理量の大きさが0から第1の所定値の範囲にある時は、前記制御手段により前記ステップモータを駆動して前記指針に前記0目盛を指示させ、
前記物理量の大きさが前記第1の所定値とこの第1の所定値より大きい第2の所定値の範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して前記指針の指示が小さい第1の線形的関係となるように、前記指針を前記ステップモータにより駆動させ、
また、前記物理量の大きさが前記第2の所定値よりも大きい範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して前記指針の指示が略一致する第2の線形的関係となるように、前記指針を前記ステップモータにより駆動させることを特徴とする指針計器。 - 前記物理量は車両の速度であることを特徴とする請求項1に記載の指針計器。
- 前記第2の所定値は、前記車両の速度が20km/hのポイントであることを特徴とする請求項2に記載の指針計器。
- 前記物理量はエンジンの回転数であることを特徴とする請求項1に記載の指針計器。
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