JP4864343B2

JP4864343B2 - 電子機器及び移動量センサ

Info

Publication number: JP4864343B2
Application number: JP2005137456A
Authority: JP
Inventors: 昌聡大谷; 幸雄清水
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: JP2006315441A

Description

本発明は、電子機器に関し、特に可動部を有する電子機器であって、当該可動部の位置を検出し、可動部を所定位置に停止させることができる電子機器に関する。

車両などに搭載される電子機器であって、オーディオ機能やナビゲーション機能を有する電子機器が知られている。電子機器の本体は、例えば車両のダッシュボードに設けられるコンソールボックスなどに組み込まれ、液晶ディスプレイなどの表示装置や操作パネルが運転手（オペレータ）と面する方向に配置される。

また、電子機器では、表示装置や操作パネルが、その利用状態に応じて移動可能な駆動機構を有する場合がある。例えば、電子機器がオフ状態からオン状態になると、垂直状態にはめ込まれた表示装置が前方にスライド移動する機構や、オフ状態において水平状態で本体内に格納される表示装置がオン状態になると、前方にスライドし、垂直状態まで回転して起き上がる機構などが知られている。

電子機器におけるこのような可動機構は、あらかじめ設定された所定位置まで移動するとともに、オペレータの体型（身長など）や好みに応じて、オペレータにとって最適な位置に移動できるように、その移動量（又は回転量）を可変に制御することができる構成であってもよい。

電子機器の表示装置や操作パネルを移動させる駆動機構は、例えば、スライド型可変抵抗器（直線センサ）を位置センサとして利用し、その位置センサのアクチュエータを表示装置や操作パネルなどの可動部に係合している。モータの駆動力により可動部が移動（又は回転）すると、アクチュエータが可動部の移動（又は回転）に応じてスライド移動し、スライド型可変抵抗器の出力抵抗値が変化する。この抵抗値の変化に基づいて可動部の位置を検出し、可動部を所定の位置に移動させる。

さらに詳しくは、例えば、スライド型可変抵抗器のアクチュエータを可動部のスライド移動に連動して同じ長さだけスライドさせる構成であると、可動部のスライド移動量が比較的大きい場合に、アクチュエータの移動量も大きくなり、スライド型可変抵抗器の大型化が避けられない。

下記特許文献１は、上記問題点を解決するために、可動部を移動させるドライブシャフトに螺旋状の溝を設け、この溝にスライド型可変抵抗器のアクチュエータを係合させることで、可動部の移動量と比較してアクチュエータのスライド量を小さくした位置検出機構について開示している。
特開２０００−３１３２８４号公報

しかしながら、上記特許文献１による位置検出機構では、可動部の移動量と比較してアクチュエータのスライド量が小さいので、可動部とアクチュエータが同じ長さ移動する場合と比較して、スライド型可変抵抗器の出力電圧の誤差及びばらつきなどが比較的大きくなり位置検出対象である可動部の移動量（即ち位置）の検出精度が低下する。従って、可動部を移動させ、スライド型可変抵抗器の出力電圧に基づいて可動部の位置を検出し、所望の位置で停止制御を行う場合、停止位置の検出精度の低下から、その停止位置が所望の位置からずれる可能性が高くなる。

そこで、本発明の目的は、可動部の位置検出手段であるスライド型可変抵抗器のアクチュエータのスライド量を抑え小型化を図り、且つ可動部の位置を高精度に位置検出することができる電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の電子機器の第一の構成は、本体部と、所定の駆動機構により、当該本体部に対して移動可能な可動部と、当該可動部の移動に応じて移動する移動手段を有し、当該移動手段の移動量に応じて前記可動部の移動位置を検出する位置検出部とを備え、前記移動手段は、前記可動部の一の方向の移動において、移動量の割合が異なる複数の移動範囲を移動し、前記可動部が操作パネル面を有し、前記本体部の前面部分に配置されたディスプレイに対して前記操作パネル面が開閉するように、前記可動部が前記本体部に固定された所定の回転軸の回転に伴って前記本体部に対して回転移動可能に取り付けられ、前記回転軸に螺旋状の溝が設けられ、当該螺旋状の溝は、前記可動部の第一の移動範囲に対して、前記移動手段が、前記可動部の単位長さあたり第一の移動量で移動し、前記可動部の第二の移動範囲に対して、前記可動部の単位長さあたり第一の移動量と異なる第二の移動量で移動するように形成され、当該螺旋状の溝に前記移動手段を係合させ、前記回転軸の回転に伴って、前記移動手段が前記回転軸の軸線方向に沿って移動することを特徴とする。

本発明の電子機器の第二の構成は、上記第一の構成において、前記回転軸はラチェットカム機構を有することを特徴とする。

本発明の電子機器の第三の構成は、上記第一の構成において、前記駆動機構が、モータとその駆動力を前記回転軸に伝達するギアを有し、前記回転軸は、前記ギアのバックラッシを吸収するためのスプリングを有することを特徴とする。

本発明の電子機器の第四の構成は、上記第三の構成において、前記位置検出部により検出される前記可動部の位置に基づいて、前記可動部の回転制御を実行する制御部を備え、前記制御部は、前記可動部を所定角度より小さい第一の角度の位置から前記所定角度より大きい第二の角度の位置まで回転させる場合、前記第一の角度から前記第二の角度より大きい第三の角度まで回転させ、その後前記第三の角度から前記第二の角度まで逆回転させ、前記第二の角度で回転を停止させることを特徴とする。

本発明の電子機器の第五の構成は、上記第三の構成において、前記位置検出部により検出される前記可動部の位置に基づいて、前記可動部の回転制御を実行する制御部を備え、前記制御部は、前記可動部の前記操作パネル面が開く方向への回転と前記可動部の前記操作パネル面が閉じる方向への回転の速度がほぼ同一になるように、前記モータに供給する電流の大きさを制御することを特徴とする。

本発明の移動量センサの構成は、本体部に固定された回転軸の回転に伴って前記本体部に対して回転移動可能な可動部の移動量を検出する移動量センサにおいて、前記可動部の回転移動に応じて移動する移動手段を備え、前記回転軸に螺旋状の溝が設けられ、当該螺旋状の溝は、前記可動部の第一の移動範囲に対して、前記移動手段が前記可動部の単位長さあたり第一の移動量で移動し、前記可動部の第二の移動範囲に対して、前記可動部の単位長さあたり第一の移動量と異なる第二の移動量で移動するように形成され、当該螺旋状の溝に前記移動手段を係合させ、前記回転軸の回転に伴って、前記移動手段が前記回転軸の軸線方向に沿って移動することを特徴とする。

本発明によれば、電子機器（車載用機器）の可動部の移動に応じて移動する位置検出部の移動手段の単位長さあたりの移動量が可動部の移動範囲により変化する。可動部の位置の検出精度が比較的低くてよい場合は、位置検出部の移動手段の単位長さあたりの移動量を小さくすることで、位置検出部全体の構造を小型化することができるとともに、高い検出精度が必要な可動範囲については、移動量を大きくすることで、高精度な検出が可能となり、電子機器に搭載される可動部の位置検出部を小型化できるとともに、必要な範囲で高い位置検出精度を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本実施の形態では、電子機器の本体部及び可動部として、前面部分にディスプレイが配置された本体部と、操作パネル面を有する可動部とを例示し、本体部の前面部分に配置されたディスプレイに対して可動部の操作パネル面が開閉するように、可動部が所定の回転軸の回転に伴って本体部に対して回転移動可能に取り付けられる場合における可動部の回転制御について説明する。可動部の回転制御は、例えば、図示されないコンピュータ制御手段が所定の制御プログラムを実行することにより実現される。また、回転制御においては、可動部の位置及び移動長さは角度として求められるが、本発明では、角度も位置及び長さに含まれるものとして扱う。

図１及び図２は、本発明の実施の形態における電子機器を構成する本体部と可動部の正面図及び側面図であり、図１は、可動部１０が本体部２０に対して閉じている状態の正面図（図１（ａ））と側面図（図１（ｂ））であり、図２は、可動部１０が本体部２０に対して開いている状態の正面図（図２（ａ））と側面図（図２（ｂ））である。

電子機器を使用していないオフ状態では、操作パネル面１１を有する可動部は、閉じた状態であり（本体部２０のディスプレイ２１に対する角度０度）、オン状態になると、可動部１０はモータ駆動により、例えば本体部２０のディスプレイ２１に対して９０度の位置まで回転移動し、ユーザが操作パネル面１１上のボタン類１２を操作可能な開状態となる。可動部１０が開状態となる角度は９０度に固定されず、ユーザの好みに基づく任意の角度に設定することができる。具体的には、９０度を超えた任意の角度（例えば最大１８０度）まで回転可能であってもよい。なお、回転軸２２は、本体部２０に固定され、後述するように、可動部１０の位置を検出するためのものである。

図３は、本発明の実施の形態における電子機器の可動部の開状態を示す別の正面図（図３（ａ））及び側面図（図３（ｂ））であって、可動部１０が本体部２０に対して９０度を超えた位置まで回転した状態を示す図である。

可動部１０のディスプレイ２１に対する角度は、従来技術の項で述べたように、スライド型可変抵抗器である直線センサ（移動量センサ）により検出することができる。図示されないコンピュータ制御手段は、直線センサの出力電圧に基づいて、可動部１０の回転角度を求める。電子機器がオフ状態からオン状態になると、まず、可動部１０を０度からデフォルト開き位置である９０度まで回転させ、９０度に達すると可動部１０の回転を停止させる。さらに、可動部１０を９０度を超えた任意の角度まで回転させる場合は、所定の操作により可動部１０をさらに回転させ所望の開き位置まで回転したところで回転停止操作を行い、その開き位置を例えばメモリーに記憶させ、次回からは、自動的に当該開き位置まで回転させる。また、所望の角度を入力して可動部１０をその角度まで回転させるようにしてもよい。このように、可動部１０の回転範囲のうち、０度からデフォルト開き位置の角度未満の範囲（第一の範囲）では可動部１０は停止しないので、この第一の範囲において、可動部１０の回転角度を高精度に検出する必要性は比較的低い。一方、デフォルト開き位置の角度以上最大回転角度の範囲では可動部１０が停止する位置が存在するため、回転角度を高い精度で検出する必要がある。

従って、本実施の形態例では、直線センサのアクチュエータの単位角度あたりのスライド量を０度からデフォルト開き位置未満の範囲（第一の範囲）とデフォルト開き位置以上最大回転角度の範囲（第二の範囲）で変化させる。具体的には、高い検出精度を必要とする第二の範囲におけるアクチュエータの単位角度あたりのスライド量を第一の範囲におけるアクチュエータのスライド量より大きくする。このように、高い検出精度を必要としない第一の範囲のアクチュエータのスライド量を小さくし、高い検出精度が必要な第二の範囲ではアクチュエータのスライド量を大きくすることで、直線センサの小型化と直線センサの有する検知電圧のばらつき及び構造的なばらつきの抑制による高い検出精度とを両立することが可能となる。

図４は、本発明の実施の形態における電子機器の可動部の位置を検出するための回転軸２２を示す図である。また、図５は、回転軸２２に直線センサ１３のアクチュエータ１４が係合している状態を示す図である。図４に示されるように、回転軸２２には、螺旋状の溝２３が形成され、その溝２３に係合する直線センサ１３のアクチュエータ１４の単位角度あたりのスライド量を異ならせるために、第一の範囲に対応する溝２３のピッチよりも、第二の範囲に対応する溝２３のピッチが広くなるように溝が形成される。このように回転軸に刻まれる溝のピッチ間隔を調節することにより、アクチュエータ１４の単位角度あたりのスライド量を、第一の範囲では比較的小さくし、第二の範囲では比較的大きくすることができる。

図６は、本発明の実施の形態における可動部の回転角度とアクチュエータのスライド量との関係を示す特性図である。図６に示すように、第一の範囲と第二の範囲とで単位角度あたりのスライド量が異なるが、第一の範囲と第二の範囲との境界でスライド量が急激に変化しないように、境界付近の一定幅を使って、スライド量が連続的に変化するような特性が与えられる。

図７は、本発明の実施の形態における電子機器の可動部の内部構成を示す図である。図７において、可動部１０はモータ１５を内蔵し、モータ１５の動力によりギア群１６を回転させる。モータ１５の駆動力がギア群１６を介して本体部２０に固定された別の回転軸２４に伝達されることで、可動部１０が回転する。

さらに、上記図４及び図５に示した可動部１０の位置を検出するための回転軸２２が、本体部２０に固定されており、モータ１５の駆動により可動部１０が回転すると、回転軸２２の溝２３（図７には図示されず）が回転し、直線センサ１３のアクチュエータ１４が軸線方向にスライドし、そのスライド量に応じて直線センサ１３の出力電圧が変動する。

電子機器に搭載される図示されないコンピュータ制御手段は、直線センサ１３からの出力電圧に基づいて可動部１０の回転角度を求め、可動部１０の回転・停止制御を行う。例えば、コンピュータ制御手段は、直線センサ１３からの出力電圧とそれに対応する可動部の回転角度とのテーブルを有し、そのテーブルに基づいて可動部１０の回転角度を取得する。

なお、図７において、モータ１５の駆動力が伝達される回転軸２４にラチェットカム機構２５が設けられる。図８は、ラチェットカム機構２５を有する回転軸２４の構成図である。ラチェットカム機構２５は、回転軸２４を中心にギア２５１、ラチェットカム２５２、複数のサラバネ２５３などにより組み立てられ構成される。このようなラチェットカム機構２５を有することにより、可動部１０に下向きの強い力が加えられた場合に可動部１０の回転機構の破壊防止が可能となる。ラチェットカム２５２がずれた場合は、可動部１０の開き角度が変わるが、自動的に元の状態に戻すことが可能となる。すなわち、ラチェットカムがずれて可動部１０の開き角度が変化した場合であっても、直線センサのアクチュエータはそのずれに追従してスライドするので、コンピュータ制御手段は角度の変化分を認識することができ、その変化分だけ元に戻す動作を行えば、可動部１０を自動的に元の位置に復帰させることができる。

また、図７において、ギアのバックラッシ（遊び）を吸収するためのスプリング２６が設けられる。図９は、バックラッシを吸収するスプリング２６の構成図である。スプリング２６は、本例では、ねじりコイルバネである。スプリング２６は、開き方向に力を加えているが、開き角度が大きくなるにつれて、バネ力が弱くなり、開き角度が比較的大きくなるとバックラッシを十分に吸収できなくなるおそれがある。そこで、コンピュータ制御手段による回転制御において、開き角度が所定角度以上の場合、目標とする角度より若干大きい角度まで可動部１０を開き方向に回転させ、そこから閉じ方向に反転させて目標の位置で停止させる。この閉じ方向への反転動作によりバックラッシが吸収され、可動部１０の停止位置の精度を向上させることができる。例えば、当該制御を開き角度１２０度以上で実行し、目標の開き角度が１２０度である場合は、１２２〜１２３度程度まで開くように回転させてから、閉じる方向に逆回転させ、１２０度で停止させる。

また、通常、可動部１０の開閉速度は重力方向すなわち開き方向に速くなる傾向にあるが、開き方向に力を加える上記スプリング２６を設けると、さらにスプリングの力が加わる方向（即ち開き方向）への速度が速くなる。そこで、可動部１０の開速度と閉速度を一定にするために、速度の速くなる方向（開き方向）のモータ電流を、逆方向（閉じ方向）に回転させるための電流より小さくし、両速度がほぼ等しくなるように、回転方向によってモータ電流を変化させるようにしてもよい。例えば、可動部１０の角度を検出するための直線センサ１３の出力電圧を用い、出力電圧の変化分の正負により、開き方向か閉じ方向かの回転方向を検出し、検出された回転方向に応じて、コンピュータ制御手段により、モータ電流の大きさが制御される。

上述の実施の形態例では、可動部１０が回転移動する場合について例示したが、可動部１０が平面上を直線的に移動する場合にも適用可能である。この場合、直線センサ１３のアクチュエータ１４と係合する溝２４は、回転軸上に設けられる螺旋状の溝ではなく、例えば、図１０に示すように、プレート板５０上に設けられる傾斜角が異なる溝２３として形成されてもよい。なお、図１０では、図４で示した螺旋状の溝２３に対応させたプレート板上に形成される溝が例示される。

本発明の実施の形態における電子機器の可動部の閉状態を示す正面図及び側面図である。本発明の実施の形態における電子機器の可動部の開状態を示す正面図及び側面図である。本発明の実施の形態における電子機器の可動部の開状態を示す別の正面図及び側面図である。本発明の実施の形態における電子機器の可動部の位置を検出するための回転軸２２を示す図である。回転軸２２にスライド型可変抵抗器１３のアクチュエータ１４が係合している状態を示す図である。本発明の実施の形態における可動部の回転角度とアクチュエータのスライド量との関係を示す特性図である。本発明の実施の形態における電子機器の可動部の内部構成を示す図である。ラチェットカム機構２５を有する回転軸２４の構成図である。バックラシを吸収するスプリング２６の構成図である。プレート板上に設けられた溝を示す図である。

符号の説明

１０：可動部、１１：操作パネル面、１２：ボタン類、１３：直線センサ、１４：アクチュエータ、２０：本体部、２１：ディスプレイ、２２：回転軸、２３：溝、２４：回転軸、２５：ラチェットカム機構、２６：スプリング

Claims

本体部と、
所定の駆動機構により、当該本体部に対して移動可能な可動部と、
当該可動部の移動に応じて移動する移動手段を有し、当該移動手段の移動量に応じて前記可動部の移動位置を検出する位置検出部とを備え、
前記移動手段は、前記可動部の一の方向の移動において、移動量の割合が異なる複数の移動範囲を移動し、
前記可動部は操作パネル面を有し、前記本体部の前面部分に配置されたディスプレイに対して前記操作パネル面が開閉するように、前記可動部が前記本体部に固定された所定の回転軸の回転に伴って前記本体部に対して回転移動可能に取り付けられ、
前記回転軸に螺旋状の溝が設けられ、当該螺旋状の溝は、前記可動部の第一の移動範囲に対して、前記移動手段が、前記可動部の単位長さあたり第一の移動量で移動し、前記可動部の第二の移動範囲に対して、前記可動部の単位長さあたり第一の移動量と異なる第二の移動量で移動するように形成され、当該螺旋状の溝に前記移動手段を係合させ、前記回転軸の回転に伴って、前記移動手段が前記回転軸の軸線方向に沿って移動することを特徴とする電子機器。
請求項１において、
前記回転軸はラチェットカム機構を有することを特徴とする電子機器。
請求項１において、
前記駆動機構は、モータとその駆動力を前記回転軸に伝達するギアを有し、前記回転軸は、前記ギアのバックラッシを吸収するためのスプリングを有することを特徴とする電子機器。
請求項３において、
前記位置検出部により検出される前記可動部の位置に基づいて、前記可動部の回転制御を実行する制御部を備え、
前記制御部は、前記可動部を所定角度より小さい第一の角度の位置から前記所定角度より大きい第二の角度の位置まで回転させる場合、前記第一の角度から前記第二の角度より大きい第三の角度まで回転させ、その後前記第三の角度から前記第二の角度まで逆回転させ、前記第二の角度で回転を停止させることを特徴とする電子機器。
請求項３において、
前記位置検出部により検出される前記可動部の位置に基づいて、前記可動部の回転制御を実行する制御部を備え、
前記制御部は、前記可動部の前記操作パネル面が開く方向への回転と前記可動部の前記操作パネル面が閉じる方向への回転の速度がほぼ同一になるように、前記モータに供給する電流の大きさを制御することを特徴とする電子機器。
本体部に固定された回転軸の回転に伴って前記本体部に対して回転移動可能な可動部の移動量を検出する移動量センサにおいて、
前記可動部の回転移動に応じて移動する移動手段を備え、
前記回転軸に螺旋状の溝が設けられ、当該螺旋状の溝は、前記可動部の第一の移動範囲に対して、前記移動手段が前記可動部の単位長さあたり第一の移動量で移動し、前記可動部の第二の移動範囲に対して、前記可動部の単位長さあたり第一の移動量と異なる第二の移動量で移動するように形成され、当該螺旋状の溝に前記移動手段を係合させ、前記回転軸の回転に伴って、前記移動手段が前記回転軸の軸線方向に沿って移動することを特徴とする移動量センサ。